Brevet FR2644357A1 — publié le 19900921

SEPARATEUR LIQUIDE-GAZ ET DISPOSITIF COMPORTANT UN TEL SEPARATEUR L'invention se rapporte principalement à un séparateur liquide-gaz et â un dispositif comportant un tel séparateur, Dans de nombreux domaines il est impératif de pouvoir séparer les liquides et les gaz. Il peut s'agir par exemple de séparer dans un mélange diphasique la partie liquéfiée de la partie gazeuse d'une substance comme par exemple le fréon. Par exemple des dispositifs de réfrigération comportent un compresseur destiné å comprimer un gaz ; ce gaz comprimé, refroidi, se liquéfie. L'évaporation du liquide provoque le refroidissement désiré. Le fonctionnement d'un tel compresseur risque d'être perturbé par la présence de liquide à son entrée. Il est donc connu d'utiliser un séparateur liquide-gaz avant l'entrée du compresseur d'un dispositif de réfrigération. Toutefois, il n'existe pas de dispositif de séparation liquide-gaz qui donne satisfaction. Il n'existe que des appareils peu efficaces et/ou bruyants. Le séparateur liquide-gaz selon la présente invention comporte deux chambres de séparation reliées par le passage supérieur destiné au passage du gaz et a un passage inférieur destiné au passage du liquide. Ainsi, on évite le passage du gaz dans le liquide ce qui provoque des bruits indésirables tout en utilisant un passage inférieur pour le liquide qui assure une excellente efficacité de séparation. La suppression du bruit tout en gardant une excellente efficacité est particulièrement importante dans le cas de réfrigérateurs. En effet, la diminution de la surface habitable impose de plus en plus fréquemment la solution dite "cuisine américaine" dans laquelle la cuisine comportant le réfrigérateur n'est pas séparée du reste de l'appartement. Le bruit se propage donc soit dans le salon salle-à-manger, soit dans le cas de studio, dans l'unique pièce disponible. L'invention concerne un séparateur liquide-gaz comportant une entrée de mélange diphasique, une chambre de séparation et une sortie, caractérisé par le fait qu'il comporte une seconde chambre reliée à l'entrée du mélange diphasique, les deux chambres de séparation étant reliées par un passage supérieur pour le gaz et par un passage inférieur pour les liquides. L'invention concerne aussi un séparateur caractérisé par le fait que le passage supérieur est situé à l'extrémité haute des chambres de séparation et que le passage inférieur est situé a l'extrémité basse des chambres de séparation. L'invention concerne aussi un séparateur caractérisé par le fait que l'entrée du mélange diphasique débouche verticalement dans la seconde chambre de séparation, la sortie partant de la première chambre. L'invention concerne aussi un séparateur caractérisé par le fait qu'il est réalisé par assemblage de deux tôles. L invention concerne aussi un séparateur caractérisé par le fait que les tôles sont des tôles d'aluminium ou d'alliage d'aluminium. L'invention concerne également un circuit hydraulique de détente et/ou d'évaporation d'un fluide . pour le refroidissement d'une enceinte caractérisé par le fait qu'il comporte un séparateur de liquide-gaz. L'invention concerne aussi un réfrigérateur caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit hydraulique. L'invention concerne aussi un dispositif comportant un réfrigérateur et un congélateur caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un circuit hydraulique. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un séparateur liquide-gaz caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes - dépose sur deux tôles d'aluminium ou d'alliage d'aluminium de graphite de façon à empêcher l'assemblage de ces tôles aux endroits qui vont former deux chambres de séparation communiquant par un passage supérieur et un passage inférieur, - assemblage des deux tôles par laminage, - mise en place d'une forme autour des deux plaques d'aluminium, - soufflage de l'air sous pression pour former les deux chambres et les passages et pour chasser le graphite. L'invention concerne également un procédé caractérisé par le fait que l'on fabrique simultanément avec les deux mêmes plaques un circuit hydraulique. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description cl-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs parmi lesquels la figure 1 est un schéma d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de type connu; - la figure 2 est un schéma d'un second exemple de réalisation d'un dispositif de type connu - la figure 3 est un schéma d'un exemple de réalisation d'un séparateur liquide-gaz selon la présente invention - la figure 4 est un schéma d'un circuit hydraulique selon la présente invention - la figure 5 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation de l'ensemble réfrigérateur-congélateur selon la présente invention. Sur les figures 1 å 5, on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. Sur la figure 1, on peut voir un séparateur liquide-gaz de type connu. Ce séparateur comporte une chambre de séparation 26 comportant une entrée 2 du mélange diphasique liquide-gaz et une sortie 3. L'entrée 2 débouche au fond de la chambre de séparation 26. Ainsi l'embouchure 21 de l'entrée 2 est située en-dessous du niveau de liquide 4 présent dans la chambre 26. Le liquide présent dans la chambre diphasique est donc déposé au fond de la chambre 26. Les gaz atteignent la sortie 3 en traversant le liquide 4. Ces gaz forment des bulles dans le liquide 4 et leur élévation et séparation provoquent du bruit souvent appelé "glouglou". Ce bruit, avec celui du fonctionnement du moteur du compresseur est un des plus fort et des plus gênant bruits de fonctionnement d'un réfrigérateur. Sur la figure 2, on peut voir un second exemple de séparateur liquide-gaz de type connu. Le séparateur de la figure 2 comporte une chambre de séparation 26 comportant une entrée du mélange diphasique 2 et une sortie de gaz 3. L'embouchure 1 de l'entrée 2 se trouve dans la partie supérieure de la chambre 26. L'embouchure est placée horizontalement par rapport à la chambre 26. Dans cette configuration le gaz n'a pas à traverser les couches liquides pour être libéré vers la sortie - 3. Il s ensuit une diminution sensible du niveau sonore. Par contre, le mélange diphasique se trouvant dans la partie supérieure de la chambre 26, une partie de liquide est entraînée par la sortie 3. Ainsi, on perturbe le bon fonctionnement du compresseur non prévu pour assurer la compression du mélange diphasique.On obtient un mauvais fonctionnement du système ainsi que un risque de détérioration du compresseur. Sur la figure 3, on peut voir un exemple de réalisation de séparateur liquide-gaz 20 selon la présente invention La figure 3a est un schéma de profil, la figure 3b est une coupe selon A-A' de la figure 3a. Le séparateur liquide-gaz 20 selon la présente invention comporte en plus de la première chambre de séparation liquide-gaz 26 une seconde chambre de séparation liquide-gaz 24. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, l'entrée du liquide diphasique 2 débouche, avantageusement verticalement, de la chambre de séparation 24. La chambre de séparation 24 est reliée å la chambre de séparation 26 par, au moins, un passage supérieur 22 et un passage inférieur 23. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, le passage 22 se trouve dans la partie la plus haute des chambres de séparation 24 et 26 ; le passage 23 se trouve dans la partie la plus basse des chambres de séparation 24 et 26. Les passages 22 et 23 sont séparés par une pièce ou une paroi 25 délimitant les chambres de séparation 24 et 26. Les chambres de séparation 26 comportent la, ou les, sorties. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, le dispositif comporte une sortie supérieure 3 destinée au gaz et une sortie inférieure 30 destinée à évacuer le liquide.Il est bien entendu que les dispositifs ne comportant qu'une sortie unique 30 pour le liquide ou trois pour le gaz ne sortent pas du cadre de la présente invention Par exemple dans le cas de circuits hydrauliques le dispositif de réfrigération seule la sortie 3 destinée au gaz est présente. Quand le mélange diphasique arrive au niveau de l'entrée 2 du dispositif 20 par gravité le liquide tombe au fond de la chambre de séparation 24 et passe par le passage 23 dans la chambre 26. Le gaz qui se libère lors de cette opération passent directement par le passage 22 de la chambre 26. Ainsi, seul le gaz avec de très faibles quantités de liquide entraîné passe par le passage 22 de la chambre 26. La partie des liquides représentée par des points sur les figures 1 å 3 retombent par gravité au fond de la chambre de séparation 26 sans entrer dans la sortie 3. La largeur de la chambre 26 est déterminée de manière å éliminer quasiment toute gouttelette liquide du gaz avant qu'il n 'atteigne la sortie 3. li est bien entendu que les dispositifs de séparation comportant plus de deux chambres de séparation ne sortent pas du cadre de la présente invention. Le séparateur 20 selon la présente invention permet une meilleure séparation des liquides et des gaz. En effet, la majeure partie du liquide est déjà séparée dans la chambre 24, le reliquat étant séparé dans la chambre 26. De plus, le gaz n'ayant plus à former de bulles dans le liquide 4, le niveau de bruit est notablement amélioré. Dans une variante de réalisation particulièrement avantageuse du dispositif selon la présente invention, on réalise le séparateur 20 par la technique dite de Roll-Bond Cette technique consiste à déposer sur deux plaques métalliques 71 et 72, par exemple en aluminium, un élément empêchant leur adhésion locale l'une sur l'autre. Par exemple on utilise du graphite. Dans le cas du dispositif illustré sur la figure 3, on dispose du graphique au niveau des entrées 2, des chambres de séparation 24 et 26, les passages 22 et 23 des sorties 3 et/ou 30. Les deux plaques métalliques 71 et 72 sont assemblées par passage dans un laminoir, collage et/ou soudure. Une fois l'assemblage des deux plaques 71 et 72 réalisé on place ltensemble dans une forme par exemple en acier.On injecte de l'air sous pression entre deux plaques ce qui permet un gonflement des plaques 71 et 72 pour former les passages des fluides. Les formes externes empêchent l'éclatement des plaques d'aluminium 71 et 72 sous la haute pression. L'air sous pression chasse le graphite. Il est bien entendu que l'utilisation d'autres techniques comme par exemple la technique dite Z-Bond pour réaliser un séparateur 20 de liquide-gaz ne sortent pas du cadre de la présente invention. Sur la figure 4, on peut voir un exemple de réalisation des circuits hermétiques de refroidissement selon la présente invention. Les circuits hermétiques comportent un compresseur 5. Le compresseur 5 permet de comprimer un gaz par exemple du fréon. Le compresseur 5 est entraîné par le moteur, avantageusement électrique, non représenté. Le moteur électrique est alimenté par exemple à partir du secteur 6. La température du gaz comprimé s'est élevée, les calories sont évacuées dans un échangeur de chaleur ou condenseur 7. Avantageusement le gaz est liquéfié dans le condenseur 7. Par exemple le gaz fréon en se liquéfiant cède ses calories à un autre fluide comme par exemple de l'air, dont la 'circulation est illustrée par la flèche 8 sur la figure 4. Le fluide de refroidissement passe dans un échangeur de chaleur 9 å l'intérieur d'une enceinte réfrigérée. L'échangeur 9 est par exemple un évaporateur ou un liquide s'évapore en absorbant des calories. Les sorties de l'échangeur 9 sont reliées à l'entrée 2 du séparateur liquide-gaz 20. La sortie gaz du séparateur liquide-gaz 20 est connectée å l'entrée du compresseur 5. Le séparateur liquide-gaz 20 permet de ne fournir au compresseur 5 que le fluide sous forme gazeuse pour en assurer un bon fonctionnement.Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 4, l'ensemble 10 évaporateur 9 et séparateur liquide-gaz 20 est réalisé en une seule pièce avantageusement en aluminium. Avantageusement, l'ensemble 10 est réalisé en technologie Roll-Bond. Sur la figure 5, on peut voir un exemple de réalisation d'un dispositif de réfrigération selon la présente invention. L'exemple 40 de dispositif de réfrigération illustré sur la figure 5 comporte un congélateur 41 et un réfrigérateur 42 superposés alimentés par un circuit hermétique unique. Ce circuit hermétique est par exemple le circuit illustré sur la figure 4. Dans l'exemple illustré sur la figure 5, le réfrigérateur 42 comporte une porte séparée 44, le congélateur 41 comportant une porte 43. Dans l'exemple illustré, les circuits hermétiques uniques passent dans le réfrigérateur, dans le congélateur puis de nouveau dans le réfrigérateur selon la technique dite de circulation semi-inversée. Il est bien entendu que d'autres dispositifs de réfrigération ne sortent pas du cadre de la présente invention. Dans l'exemple il est possible d'utiliser un réfrigérateur avec une porte unique, un congélateur séparé, un dispositif comportant plusieurs circuits hermétiques ou une disposition différente de l'évaporateur 9 à l'intérieur du congélateur 41 et du réfrigérateur 42 sans sortir du cadre de la présente invention. La présente invention s'applique à la séparation des liquides et des gaz, notamment a la séparation des liquides et des gaz d'un mélange diphasique d'un fluide. La présente Invention s'applique particulièrement bien à la réalisation d'enceintes réfrigérées et notamment de réfrigérateurs et/ou de congélateurs REVENDICATIONS 1. Séparateur liquide-gaz (20) comportant une entrée (2) de mélange diphasique, une chambre de séparation (26) et une sortie (3), caractérisé par le fait qu'il comporte une seconde chambre (24) reliée à l'entrée (2) du mélange diphasique, les deux chambres de séparation (24 > 26) étant reliées par un passage supérieur (22) pour le gaz et par un passage inférieur (23) pour les liquides. 2. Séparateur (20) selon la revendication l, caractérisé par le fait que le passage supérieur (22) est situé à l'extrémité haute des chambres de séparation (24,26) et que le passage inférieur (23) est situé à l'extrémité basse des chambres de séparation (24,26). 3. Séparateur (20) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'entrée (2) du mélange diphasique débouche verticalement dans la seconde chambre de séparation (24), la sortie (3) partant de la première chambre (26). 4. Séparateur liquide- gaz selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il est réalisé par assemblage de deux tôles (71,72). 5. Séparateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les tôles (71,72) sont des tôles d'aluminium ou d'alliage d'aluminium. 6. Circuit hydraulique de détente et/ou d'évaporation d'un fluide pour le refroidissement d'une enceinte caractérisé par le fait qu'il comporte un séparateur (20) de liquide-gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Réfrigérateur caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit hydraulique selon la revendication 6. 8. Dispositif comportant un réfrigérateur et un congélateur caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un circuit hydraulique selon la revendication 6. 9. Procédé de fabrication d'un séparateur liquide-gaz caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes - dépose sur deux tôles (71 > 72) d'aluminium ou d'alliage d'aluminium de graphite de façon å empêcher I'assemblage de ces tôles aux endroits qui vont former deux chambres de séparation (24,26) communiquant par un passage supérieur (22) et un passage inférieur (23), - assemblage des deux tôles (71,72) par laminage, - mise en place d'une forme autour des deux plaques d'aluminium, - soufflage de l'air sous pression pour former les deux chambres et les passages et pour chasser le graphite. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on fabrique simultanément avec les deux mêmes plaques un circuit hydraulique selon la revendication 6.