Brevet FR2693543A3 — publié le 19940114

FR 2693543 A3 19940114 FR 9303065 A 19930317 La présente invention concerne un dispositif pour récupérer un réfrigérant, constitué en particulier par des chlorofluorocarbures, d'un système réfrigérant fermé tel qu'un réfrigérateur ou une installation de conditionnement de l'air. Ces systèmes sont des systèmes réfrigérants fermés soumis à une pression supérieure à la pression atmosphérique et desquels il est nécessaire de retirer le réfrigérant avant de mettre au rebut les installations réfrigérantes usagées. En général, le réfrigérant d'un tel système réfrigérant consiste en chlorofluorocarbures qui ont un effet toxique sur l'environnement. De ce fait, il est nécessaire d'éviter le plus possible que ces réfrigérant ne se dégagent lors de la mise au rebut des installations réfrigérantes. La demande de brevet néerlandais NL 8902218 décrit un procédé et un dispositif pour vidanger les installations réfrigérantes contenant des chlorofluorocarbures. Selon ce document, le système réfrigérant est vidangé et il est prévu une séparation entre l'huile et les gaz présents dans le système réfrigérant. Le réfrigérant est finalement recueilli dans un récipient à pression. Cependant, on a constaté dans la pratique que de l'air est également aspiré au cours de la vidange du système réfrigérant et que cet air ne peut pas être évacué de manière sélective au moyen d'un tamis moléculaire semi-perméable qui devrait être perméable à l'air et imperméable au chlorofluorocarbures. La présente invention a donc pour but de fournir un dispositif permettant de récupérer un réfrigérant, dans lequel l'air peut être évacué de manière adéquate sans émission appréciable de réfrigérant, notamment de chlorofluorocarbures. Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un dispositif pour récupérer un réfrigérant, notamment des chlorofluorocarbures, d'un système réfrigérant fermé, qui comprend une unité destinée à liquéfier le réfrigérant et à en séparer les constituants gazeux, notamment l'air. Etant donné que le réfrigérant est liquéfié en présence d'autres constituants gazeux, notamment l'air, il est possible de prévoir une séparation efficace entre le réfrigérant liquide et les constituants gazeux séparables. On évite sensiblement une émission de réfrigérant car la tension de vapeur du réfrigérant liquide est relativement basse dans les conditions qui règnent. Pour obtenir les conditions permettant une liquéfaction optimale du réfrigérant sous une tension de vapeur aussi faible que possible, il est préférable que le dispositif comprenne une conduite pour les gaz qui aboutit au dispositif de séparation des gaz et dans laquelle est prévu un compresseur relié à un réservoir pour le réfrigérant liquide dont la conduite d'évacuation des gaz est reliée à la conduite de sortie de gaz du dispositif par l'intermédiaire d'une unité réfrigérante. Selon un mode de réalisation préféré, l'unité réfrigérante comprend un échangeur de chaleur muni de dispositifs réfrigérants, une vanne d'arrêt prévue dans la conduite de sortie des gaz et une unité de commande munie d'un capteur de pression relié à la conduite de sortie des gaz et qui commande la vanne d'arrêt et les dispositifs réfrigérants. Grâce à l'unité de commande, il est donc possible d'ajuster et de maintenir les conditions optimales pour la liquéfaction du réfrigérant, en particulier dans le cas où l'opération de récupération du réfrigérant est accomplie avec des charges très variables. Selon un mode de réalisation préféré, l'unité de commande est reliée à un capteur de température prévu dans l'échangeur de chaleur. Il est ainsi possible de réaliser une condensation optimale du réfrigérant gazeux dans les gaz qui s'échappent. De préférence, le capteur de température est situé du côté des gaz de échangeur de chaleur, ce qui permet une opération de commande très sensible et très rapide. De préférence, l'échangeur de chaleur est un échangeur de chaleur à tubes réfrigérants qui est situé à un niveau plus élevé que le réservoir de réfrigérant liquide. Ceci permet au réfrigérant condensé qui reflue d'entrer en contact avec le gaz montant qui peut encore contenir du réfrigérant de manière à améliorer encore la condensation du réfrigérant. Pour assurer une évacuation adéquate du réfrigérant liquide dans des conditions aussi proches que possibles que les conditions d'une condensation, il est recommandé en outre que le réservoir de réfrigérant liquide soit muni d'un dispositif de commande du niveau permettant d'actionner une vanne d'arrêt prévue dans la conduite de sortie du réfrigérant du réservoir de réfrigérant. Les caractéristiques qui ont été mentionnées et d'autres caractéristiques du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit d'un certain nombre de modes de réalisation non limitatifs donnés uniquement à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure I représente un réfrigérateur renversé muni d'un système réfrigérant; - la figure 2 montre à plus grande échelle le détail Il de la figure 1 au cours de l'opération de perforation du réservoir ou pot du compresseur; - les figures 3 et 4 représentent chacune un schéma d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention; et - la figure 5 représente à plus grande échelle une coupe de l'échangeur de chaleur à tubes réfrigérants de l'unité réfrigérante. Pour ouvrir le système réfrigérant 3 qui contient l'huile 2, le réfrigérateur 48 est placé au-dessus d'un perforateur 4, par exemple une perceuse, de manière que le pot ou réservoir 6 du compresseur constitue la partie la plus basse du système réfrigérant 3 (figures 1 et 2). Une liaison échanche aux gaz avec la paroi latérale du pot 6 du compresseur est ensuite établie à l'aide d'un manchon 49 placé autour de la tête de la perceuse 4, après quoi cette paroi est perforée. La force exercée par l'opération de perforation est compensée au moins en partie par le poids du réfrigérateur. Lorsque la paroi du pot 6 du compresseur est perforée, l'huile 2 s'écoule du pot 6 du compresseur par suite de la surpression qui règne dans le système 3 et de la dépression appliquée à l'intérieur du manchon 49. Du fait que le pot 6 est perforé au niveau le plus bas, toute l'huile 2 s'écoule du système 3 avant que les chlorofluorocarbures 1 puissent s'en échapper. L'huile 2 et les chlorofluorocarbures 1 qui s'échappent du système 3, auxquels s'ajoutent des copeaux de perçage, sont guidés par une conduite 54 dans une installation de collecte et de séparation 7 (figure 3) et s'écoulent dans un premier réservoir séparateur 12 qui est en partie transparent et dans lequel est prévu un filtre 20 pour les copeaux de perçage. Grâce au fait que le réservoir 12 est transparent, il est possible de vérifier visuellement la qualité de l'huile 2 qui s'écoule du système réfrigérant 3. Si cette huile 2 est de bonne qualités une première vanne d'arrêt 16 située dans la conduite 15 s'ouvre et l'huile 2 et les chlorofluorocarbures 1 s'écoulent dans un second réservoir séparateur 21.Lorsque l'on constate que l'huile 2 est brûlée et qu'elle contient donc des acides, elles est guidée vers un réservoir de stockage par l'ouverture d'une seconde vanne d'arrêt 19 située dans la conduite 18 pour être traitée ensuite en tant que déchet chimique. Ceci permet d'éviter que de l'huile contenant des acides n'exerce un effet néfaste sur l'installation de séparation 7 et également que l'huile brûlée ne contamine l'huile réutilisable. Lorsque l'écoulement pénètre dans le second réservoir séparateur 21, les derniers copeaux de perçage restants sont retenus par des aimants 50 puis l'huile 2 se rassemble au fond du réservoir 21 et les chlorofluorocarbures 1 gazeux s'accumulent dans l'espace situé au-dessus. Lorsqu'une première vanne de commande 51 occupe une position dans laquelle le second réservoir séparateur 21 est en communication avec un compresseur 25, qui consiste par exemple en un compresseur à un ou deux étages dont l'utilisation est connue en soi dans les réfrigérateurs domestiques, il s'établit dans le second réservoir séparateur 21 une pression inférieure à la pression atmosphérique, de sorte que les chlorofluorocarbures 1 et les autres constituants gazeux tels que l'air sont aspirés hors du réservoir séparateur 21 par le compresseur 25. Les chlorofluorocarbures 1 ayant été retirés du second réservoir séparateur 21, l'huile 2 est pompée de ce réservoir par une pompe 29, par l'intermédiaire d'une seconde vanne de commande 53, jusque dans un troisième réservoir séparateur 30 soumis à une pression inférieure à la pression atmosphérique, du fait que la première vanne de commande 51 occupe maintenant une position dans laquelle le troisième réservoir séparateur 30 communique avec le compresseur 25. Pour obtenir une désorption rapide des chlorofluorocarbures 1 et des autres constituants gazeux qui sont dissous dans l'huile 2, la tension de vapeur qui règne dans le troisième réservoir séparateur 30 est réduite par le fait que l'huile 2 est étalée sur une grande surface. A cet effet, l'huile 2 s'écoule sur une plaque plane 36 placée sous l'ouverture d'alimentation 31. Les chlorofluorocarbures 1 et autres constituants gazeux diffusés sont aspirés par le compresseur 25.Lorsque la seconde vanne de commande 53 est positionnée de telle manière que la conduite de recirculation 35 reliée au côté inférieur du troisième réservoir séparateur 30 communique avec la pompe 29, l'huile 2 peut décrire un mouvement de recirculation jusqu'à ce qu'une partie suffisante des chlorofluorocarbures 1 diffuse hors de l'huile 2, après quoi l'huile ~ peut être dirigée vers un second réservoir de stockage par l'ouverture d'une troisième vanne d'arrêt 37. Dans un autre mode de réalisation de l'installation de collecte et de séparation 7, l'huile 2 est pompée hors du second réservoir de séparation 21 jusque dans un quatrième réservoir de séparation 38 (figure 4) qui contient un dispositif 44 destiné à maintenir l'huile 2 en mouvement. Ce mouvement accélère la désorption des chlorofluorocarbures et des autres constituants gazeux hors de l'huile 2 après quoi les chlorofluorocarbures 1 diffusés sont aspirés par le compresseur 25. Lorsque la plus grande partie des chlorofluorocarbures 1 ont été désorbés de l'huile 2, cette dernière est retirée du quatrième réservoir séparateur 38 par l'ouverture d'une quatrième vanne d'arrêt 43 située dans la conduite d'évacuation 42. Dans cette opération, une certaine quantité d'huile est maintenue dans le réservoir 38 pour empêcher les chlorofluorocarbures de s'échapper également par la conduite d'évacuation 42. Comme le montre la figure 3, l'installation de séparation 7 comprend une unité 60 destinée à liquéfier le réfrigérant 1 et à en séparer les constituants gazeux 61, en particulier l'air. L'unité 60 comprend une conduite de gaz 62 dans laquelle se trouve le compresseur 25 qui est relié à un réservoir 63 pour le réfrigérant liquide 64 dont la conduite d'évacuation des gaz 65 est reliée à une conduite de sortie des gaz 67 par l'intermédiaire d'une unité réfrigérante 66. L'unité réfrigérante 66 comprend un échangeur de chaleur 68 indirect à tubes réfrigérants qui est refroidi par des dispositifs réfrigérants 69. Les dispositifs réfrigérants 69 comprennent un compresseur 70 et un condenseur 71. L'échangeur de chaleur 68 fonctionne comme un évaporateur. Le degré de surchauffage est contrôlé par une soupape d'étranglement 73 commandée par un capteur 72. Une soupape d'étranglement réglable 74 et une vanne d'arrêt 75 sont également prévues dans la conduite de sortie des gaz 67. Enfin, l'unité réfrigérante comprend également un capteur de pression 77 qui est relié à la conduite de sortie des gaz 67 et un capteur de température 78 qui est placé du côté des gaz à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 68. Les deux capteurs 77 et 78 ainsi que la vanne d'arrêt 75 et le compresseur 70 sont reliés à une unité de commande 76. L'échangeur de chaleur 68, qui comprend un grand nombre de tubes réfrigérants 81 qui s'étendent entre des plaques 79 et 80 (figure 5), est situé à un niveau plus élevé que le réservoir 63. De ce fait, le réfrigérant liquide condensé dans les tubes réfrigérants 81 s'écoule vers le bas le long de la surface interne et pénètre dans le réservoir 63 à contre-courant des gaz par l'intermédiaire de la conduite d'évacuation des gaz 65. Le réservoir 63 est muni de dispositifs de commande de niveau 83 qui sont reliés à une vanne d'arrêt 85 prévue dans une conduite de sortie de réfrigérant 84. Cette conduite peut aboutir dans un récipient récepteur 86 prévu sensiblement uniquement pour le réfrigérant 64. L'unité 60 fonctionne de la manière suivante: Sous l'action du compresseur 25, il apparaît une pression d'environ 18 x 105 Pa (18 bars) de sorte que le réfrigérant, constitué par exemple par des chlorofluorocarbures, se condense (tension de vapeur saturée d'environ 7 x 105 Pa (7 bars)). La vanne d'arrêt 75 située dans la conduite de sortie des gaz 67 est fermée jusqu'à ce que, sous l'action des dispositifs réfrigérants 69, la température qui règne dans l'échangeur de chaleur 68 atteigne -50sC par exemple. La vanne d'arrêt 75 s ouvre alors et les gaz s'échappent du réservoir 63 en traversant l'échangeur de chaleur dans lequel les gaz condensables 82, constitués sensiblement par le réfrigérant, se condensent et retournent dans le réservoir 63.Les gaz non condensables, en particulier l'air, franchissent la vanne d'arrêt 75 et sont évacués à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un filtre à air 89. Lorsque la pression qui règne dans l'unité 60, mesurée au moyen du capteur de pression 77, devient inférieure à 18 x 105 Pa (18 bars) ou lorsque la température qui règne dans l'échangeur de chaleur, mesurée au moyen du capteur de température 78, dépasse -900C, la vanne d'arrêt 75 est fermée. De ce fait, les conditions de température et de pression qui règnent dans l'unité 60 fluctuent autour des valeurs d'environ -90*C et d'environ 18 x 105 Pa. On a constaté qu'il est possible de réduire de plus de 25 % les émissions indésirables de réfrigérant par la conduite de sortie des gaz 67 en utilisant l'unité de commande 76 qui commande les divers capteurs et les diverses vannes d'arrêt. La concentration du réfrigérant dans les constituants gazeux évacués 61 est au plus égale à la tension de valeur saturée et, en général, elle est inférieure à 100 ppm. Cette concentration est fonction entre autres choses de la température et de la pression qui règnent dans l'unité 60. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à récupérer un réfrigérant, en particulier des chlorofluorocarbures, d'un système réfrigérant fermé, comprenant un perforateur (4) grâce auquel il est possible d'établir une liaison échanche aux gaz avec le système réfrigérant (3) et des dispositifs (7) pour séparer les constituants gazeux des substances provenant du système réfrigérant, caractérisé par une unité (60) destinée à liquéfier le réfrigérant et à en séparer les constituants gazeux, en particulier l'air. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité (60) comprend une conduite de gaz (62) reliée aux dispositifs (7) de séparation des gaz et qui est munie d'un compresseur (25) qui communique avec un réservoir (63) pour le réfrigérant liquide (64) dont une conduite d'évacuation des gaz (65) est reliée à une conduite de sortie de gaz (67) du dispositif par l'intermédiaire d'une unité réfrigérante (66). 3. Dispositif selon la revendication , caractérisé en ce que l'unité réfrigérante (66) comprend un échangeur de chaleur (68) muni de dispositifs réfrigérants (69), une vanne d'arrêt (75) placée dans la conduite de sortie des gaz (67) et une unité de commande (76) munie d'un capteur de pression (77) relié à la conduite de sortie des gaz (67) et qui commande la vanne d'arrêt et les dispositifs réfrigérants. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'unité de commande (76) est reliée à un capteur de température (78) placé dans l'échangeur de chaleur (68). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur de température (78) est placé du côté des gaz à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (68) est un échangeur de chaleur à tubes réfrigérants (81) situé à un niveau plus élevé que le réservoir (63) pour le réfrigérant liquide. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractétisé en ce que le réservoir (63) pour le réfrigérant liquide est muni de dispositifs de commande de niveau (83) grâce auxquels il est possible de commander une vanne d'arrêt (85) prévue dans la conduite de sortie de réfrigérant (84) du réservoir (63) pour le réfrigérant liquide.