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MACHINE A PALETTES ROTATIVES POUR LA FABRICATION
DE LA GLACE.
L'invention a pour objet un dispositif pour la fabrication de glace alimentaire,avec tambour de congélation rotatif et hélice palette dis- posée à l'intérieur de ce tambour et tournant autour de son axe, cette palet- te créant une forte agitation et raclant la glace qui se dépose sur la paroi intérieure du tambour.
Conformément à l'invention, l'hélice palette est montée sur un bras oscillant qui se trouve au-dessus du tambour de congélation; l'axe d'os- cillation de ce bras est parallèle à l'axe du tambour et disposé à une telle distance de ce dernier,que l'hélice à palette soit pressée contre la paroi du tambour sous l'action de la pression d'écoulement de la masse de glace, la ligne joignant l'axe d'oscillation du levier et l'axe du tambour, d'une part, et la ligne joignant l'axe d'oscillation du levier et l'axe de l'hé- lice, d'autre part, faisant entre elles un angle aigu. Le moment de rota- tion pour la commande de la palette exerce une pression supplémentaire dans le même sens.
L'invention se prête à l'emploi d'une commande par transmission continue de la palette, aussi bien qu'à l'emploi d'une commande à action intermittente par roue à rochet.
Les figures 1 à 4 des dessins annexés montrent des exemples de réalisation de l'inventiono
La figure 1 est une coupe longitudinale de la machine à glace, tandis que la figure 2 est une vue en dessus, montrant la commande de l'hé- lice palette et la répartition des forceso La figure 3 représente en coupe transversale une forme d'exécution, dans laquelle le serpentin réfrigérant est plongé directement dans le récipient rotatif de saumure. La figure 4 concerne une autre réalisation, représentée également en coupe et dans
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laquelle le serpentin réfrigérant est séparé de la glacière et installé dans un échangeur de température particulier.
Aunsi que le montre la figure 1, le tambour 1 de congélation est actionné par en dessous par l'arbre de commande 2, L'étanchéité est assurée par un presse-étoupe 3. Les paliers à coussinets 4 travaillent dans ce cas avec une lubrification par eau ou par saumure, et ils peuvent être faits en matière artificielle. Si le presse étoupe est disposé à l'extré- mité supérieure de l'arbre de commande, les paliers peuvent être pourvus d'un système ordinaire de graissage à l'huile ou à la graisse. Le mouvement est transmis d'un moteur annexé au moyen d'une courroie 5 plate ou trapè- zoïdale .
La commande de la palette qui,dans le cas de cette forme d'exé- cution se meut avec une faible vitesse de rotation, est réalisée à l'aide d'un mécanisme d'entrainement à pas. Les excentriques ou les cames 6, dis- posés en opposition à 180 l'un de l'autre sur l'arbre 2 communiquent aux leviers 7 des mouvements angulaires d'oscillation. Dans le cas de plateaux à excentriques, ceux-ci peuvent être pris entre les branches des extrémités en fourche des leviers, tandis que dans le cas où l'on emploi des cames, les leviers sont pressés par des ressorts contre les plateaux à cames. Les le- viers 7 sont reliés en ménageant pour chacun d'eux un certain jeu 8, avec l'arbre 9, auquel ils transmettent alternativement un mouvement de même am- plitude angulaire que le leur.
L'arbre 9, supporté de part et d'autre par des paliers, transmet sa rotation intermittente, par l'intermédiaire d'un accou- plement 10 et d'un bout d'arbre 11, au pignon de chaîne 12, d'où la chaine 13 actionne à son tour le pignon de chaîne 14, celui-ci entrainant l'arbre 15 de la palette. Le défaut d'uniformité du mouvement de la palette ne pré- sente pour le travail de cette dernière aucun inconvénient.
La commande du mouvement oscillatoire peut, en s'écartant de ce qui vient d'être décrit, être empruntée à tout autre élément du mécanisme, par exemple à une came disposée à la périphérie du tambour de congélation.
De même, l'arbre 9, au lieu de porter les leviers' oscillants 7, peut être pourvu d'une poulie à courroie, entrainée par l'arbre du tambour de congé- lation par une courroie croisée. La commande peut encore être réalisée par un train d'engrenages. On aura recours à la commande par courroie ou par roues dentées lorsque la palette devra tourner à un nombre de tours égal ou supérieur à celui du tambour.
L'arbre 15 de la palette est monté dans un bras 19, encastré dans un bloc de paliers 21, par l'intermédiaire d'un axe perforé 20, qui lui est rigidement relié, et il peut y osciller facilement. Lorsque le bras oscille, l'axe de la palette reste constamment parallèle à celui du tambour de congélation.
Comme on le voit d'après la figure 2, le bras peut osciller d'un angle @ par rapport à la ligne médiane, jusqu'à ce que la palette vienne au contact de la paroi du tambour. Sous l'influence de la pression d'écoulement de la masse de glace sur la palette et du frottement sur la paroi, la palette est pressée contre la paroi du récipient à glace, ce qui assure constamment et sans retard un dégagement facile. Ce fonctionnement est illustré par le triangle des forces en présence. La pression d'écou- lement concentrée dans la force Ps et la résistance au dégagement se décomposent en une force Pal parallele à l'axe et en une force Pnl qui repré- sente la pression sur la paroi du tambour. Cette pression est d'autant plus forte que l'angle @ a été choisi plus petit.
Elle peut ainsi être appropriée aux conditions à remplir lors de la construction de la machine.
Elle sera d'autant plus élevée qu'il y a dans le tambour une plus grande masse de glace et que celle-ci aura pris plus de consistance avec l'intensi- fication de la réfrigération. Cela est désirable,, car l'augmentation de l'effet réfrigérant s'accompagne d'une augmentation de cristallisation et d'adhérence à la paroi du tambour, ce qui nécessite une pression renforcée de la palette.
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Au bras 19 se transmet en outre le moment total de la commande de la palette, ce qui produit une force Pm sur l'axe de cette palette. En décomposant cette force dans la direction de son action, on obtient la force normale Pn2, qui représente également une pression dans le sens voulu. Cette pression est aussi d'autant plus forte que la glace adhère davantage à la paroi. '
La palette peut être construite avec un pas variable. L'hélice s'amorcedans la région inférieure 16, avec un pas relativement court. Ce pas s'allonge, jusqu'à atteindre la verticale en 17. A la partie supérieure de la palette, se raccorde un pas à nouveau plus court et de sens opposé.
Au cours de la rotation de la palette, toutes les parties de la surface de l'enveloppe sont successivement dégarnies. Le principal avantage de la pa- lette réside dans son effet d'agitation. La masse de glace qui se déplace avec le tambour réfrigérant est refoulée énergiquement en dehors, c'est-à- dire vers le haut entre l'axe de la palette et la paroi du tambour,par le pas inférieur 16 de l'hélice, de sorte que la masse de glace, même quand le tambour est peu rempli, se trouve au contact de la paroi jusqu'à un niveau élevé. La partie médiane de l'hélice exerce une poussée en sens opposé, c'est-à-dire vers le bas. Il en résulte un mouvement violent dans le sens indiqué sur la figure 1.
La masse totale de glace est ainsi soumise constam- ment à un mouvement de roulement alternatif et amenée au contact de la sur- face, ce qui assure un mélange parfait et une absorption d'air rapide et régulière. En ce qui concerne le sens de rotation, on doit remarquer que si le pas 16 de l'hélice est à droite, la palette tourne à droite, comme on le voit sur la figure 2, tandis que le tambour tourne en sens opposé, c'est-à- dire à gauche.
Le pas supérieur 18 de sens contraire a pour effet de détacher la masse de glace ou de la refouler vers le bas, avant qu'elle ait atteint le bord supérieur du tambour et déborde. Ce dispositif rend inutile l'adjonc- tion ordinairement nécessaire aux machines à palette rotative, d'un racleur spécial; il permet en outre un remplissage relativement considérable du tam- bour réfrigérant.
L'hélice de la palette peut, entre le pas inférieur et le com- mencement du pas supérieur de sens opposé, comporter un pas intermédiaire uniforme, sans que cela présente d'inconvénient pour l'agitation. Le pas supérieur n'a pas besoin d'être raccordé au pas inférieur opposé, mais il peut y avoir entre leurs points d'amorçage un décalage de 180 par exemple.
La palette peut être enlevée à tout instant, en démontant sim- plement le levier oscillant, ce qui dégage l'accouplement 10 de la commande de la palette.
On peut simplifier la commande et améliorer l'effet de propul- sion en faisant tourner l'hélice à palette avec un plus grand nombre de tours. Il faut veiller toutefois à ce que le nombre de tours de la palette ne soit pas égal à celui du tambour ou à un multiple de ce dernier. On ob- tient ainsi que la palette ne racle pas toujours le même'point de la pa- roi du tambour. Pour permettre à la glace qui se forme sur cette paroi de se prendre pendant un certain temps, le raclage ne doit se produire qu'à intervalle de temps approprié. Il est en outre avantageux qu'à chaque ro- tation du tambour le racleur se décale légèrement, de sorte qu'il ne se détache constamment qu'une aussi petite quantité que possible de la glace qui a fait prise.
Pour cette raison, le nombre de tours de la palette doit être choisi de manière à s'écarter peu du nombre de tours du tambour ou ' d'un multiple de ce dernier. Si par exemple l'écart est de 5 tours par mi- nute, la paroi du tambour sera raclée totalement en une minute, ce qui correspond à un laps de temps d'un cinquième de minute pour la prise de la glace.
Une application avantageuse de la machine décrite se présente lorsqu'on emploie pour la réfrigération la glace sèche (neige d'acide car- bonique). Le tambour réfrigérant peut être dans ce cas, entouré d'un se- cond tambour qui tourne avec lui. L'espace compris entre ces deux tambours
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est refroidi par de la glace sèche, cette glace étant introduite avec une matière porteuse appropriée. Le tambour de congélation peut aussi être re- froidi directement par la glace sèche sans double enveloppe. Dans les deux cas, la construction se trouve simplifiée du fait que le presse-étoupe in- férieur est supprimé. On peut le supprimer également lorsqu'au tambour est adjointe une pièce intérieur cylindrique, ouverte à sa partie inférieure. et s'étendant jusqu'au niveau du liquide dans le réservoir à saumure.
Une autre possibilité de supprimer le presse-étoupe est four- nie par le dispositif de la figure 3. Dans une chambre 32 entourant le tambour de congélation 31 est installé un échangeur de température formé par un ser- pentin réfrigérant 33. L'enveloppe extérieure 34 du réservoir de saumure est pourvu d'une couche isolante 35. La commande de ce tambour de congéla- tion à double enveloppe est réalisée par un arbre qui reçoit un mouvement de rotation d'un moteur 37, par l'intermédiaire d'une transmission à courroie trapézoïdale 38. Le serpentin 33 est fixé à l'armoire frigorifique 39.
La figure 4 montre un réfrigérateur analogue pour glace d'ali- mentation, mais avec cette différence que l'échangeur des températures 41, dans lequel le froid est produit par vaporisation, de l'agent de réfrigéra- tion, se trouve séparé du réfrigérateur 40.
La communication de la chambre à saumure 42 de l'échangeur avec la chambre à saumure 43 est réalisée par les canalisations 44, 45, qui pénè- trent à l'intérieur de la double enveloppe, et dont une extrémité porte une buse d'aspiration 46, tandis qu'à l'autre extrémité 47 agit la pression du liquide tournant avec le réservoir de saumure 43. Pendant la marche, il se produit un effet de pompage, qui refoule le liquide réfrigérant à travers le réfrigérateur.
Les choses se passent de telle façon que la saumure est aspirée par la buse 46. Elle s'élève peu à peu, se réchauffe sur la paroi de la caisse et sort du réservoir à saumure par l'orifice 47. De là, la saumure réchauffée passe dans la chambre de saumure 42 de l'échangeur par la canalisation 45; elle s'y refroidit à nouveau et le quitte par le conduit 45. La chambre de saumure 42 peut être pourvue à sa partie supérieure d'un entonnoir de remplissage 50. La saumure, après remplissage de la chambre 42, s'écoule par les conduits 44, 45, également dans la chambre 43 et chasse l'air des conduits qui, par suite de l'action élévatoire, restent remplis.
Le mouvement de la saumure s'amorce dès que la rotation du tambour agit sur elle. L'agent réfrigérant, venant d'une machine à froid pénètre par le con- duit 48 dans l'échangeur 41, puis le quitte par le conduit 49.
L'agencement de la figure 4 a l'avantage que le volume du ré- servoir tournant de saumure peut être tenu très petit. Malgré cela, la quan- tité totale de saumure n'est pas limitée, de sorte qu'on peut réaliser tout emmagasinage voulu de froid. Au repos, le dégel de la paroi de la caisse peut s'opérer de sorte que seule la petite quantité de saumure contenue dans la chambre 43 a besoin d'être réchauffée. Un avantage résulte aussi de la répartition en couches de la température dans le réservoir rotatif de sau- mure. La température y est basse à la partie inférieure, elle s'élève en cheminant vers le haut, pour atteindre son maximum au sommet.
Ce proces- sus est désirable, car le tambour de congélation est soumis dans sa zone inférieure à l'aspersion la plus intense de la masse de glace, tandis qu'à la partie supérieure le risque d'adhérence de la glace est moindre.
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ROTARY PALLET MACHINE FOR MANUFACTURING
ICE.
The subject of the invention is a device for the manufacture of edible ice, with a rotating freezing drum and a pallet propeller placed inside this drum and rotating around its axis, this pallet creating strong agitation and scraping. ice that settles on the inner wall of the drum.
According to the invention, the vane propeller is mounted on an oscillating arm which is located above the freezing drum; the axis of oscillation of this arm is parallel to the axis of the drum and disposed at such a distance from the latter that the paddle propeller is pressed against the wall of the drum under the action of the pressure d flow of the mass of ice, the line joining the axis of oscillation of the lever and the axis of the drum, on the one hand, and the line joining the axis of oscillation of the lever and the axis of the propeller, on the other hand, forming an acute angle between them. The turning moment for the control of the pallet exerts an additional pressure in the same direction.
The invention lends itself to the use of a control by continuous transmission of the pallet, as well as to the use of an intermittent action control by a ratchet wheel.
Figures 1 to 4 of the accompanying drawings show exemplary embodiments of the invention.
Figure 1 is a longitudinal section of the ice machine, while Figure 2 is a top view, showing the control of the paddle propeller and the distribution of the forces. Figure 3 shows in cross section a form of execution, in which the cooling coil is immersed directly in the rotating brine vessel. Figure 4 relates to another embodiment, also shown in section and in
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in which the cooling coil is separated from the cooler and installed in a special temperature exchanger.
As shown in figure 1, the freezing drum 1 is operated from below by the drive shaft 2, the seal is ensured by a stuffing box 3. The pillow blocks 4 work in this case with lubrication by water or brine, and they can be made of artificial material. If the stuffing box is placed at the upper end of the drive shaft, the bearings can be provided with an ordinary oil or grease lubrication system. The movement is transmitted from an attached motor by means of a flat or V-belt.
The control of the pallet which, in the case of this embodiment moves with a low rotational speed, is carried out by means of a stepping drive mechanism. The eccentrics or the cams 6, arranged in opposition 180 to each other on the shaft 2, communicate to the levers 7 angular oscillating movements. In the case of eccentric plates, these can be caught between the branches of the forked ends of the levers, while in the case where cams are used, the levers are pressed by springs against the cam plates. The levers 7 are connected by leaving a certain clearance 8 for each of them, with the shaft 9, to which they alternately transmit a movement of the same angular amplitude as theirs.
The shaft 9, supported on either side by bearings, transmits its intermittent rotation, by means of a coupling 10 and a shaft end 11, to the chain pinion 12, of where the chain 13 in turn actuates the chain sprocket 14, the latter driving the shaft 15 of the pallet. The lack of uniformity of the movement of the pallet does not present any disadvantage for the work of the latter.
The control of the oscillatory movement can, deviating from what has just been described, be taken from any other element of the mechanism, for example from a cam arranged at the periphery of the freezing drum.
Likewise, the shaft 9, instead of carrying the oscillating levers 7, can be provided with a belt pulley, driven by the shaft of the freezing drum by a cross belt. The control can also be carried out by a gear train. Belt drive or toothed wheel drive will be used when the pallet needs to rotate at or above that of the drum.
The shaft 15 of the pallet is mounted in an arm 19, embedded in a block of bearings 21, by means of a perforated shaft 20, which is rigidly connected to it, and it can easily oscillate there. When the arm swings, the axis of the pallet remains constantly parallel to that of the freezing drum.
As can be seen from FIG. 2, the arm can oscillate at an angle @ with respect to the center line, until the pallet comes into contact with the wall of the drum. Under the influence of the flowing pressure of the ice mass on the vane and the friction on the wall, the vane is pressed against the wall of the ice container, which constantly and without delay ensures easy release. This operation is illustrated by the triangle of forces present. The flow pressure concentrated in the force Ps and the resistance to release decompose into a force Pal parallel to the axis and a force Pn1 which represents the pressure on the wall of the drum. This pressure is all the stronger the smaller the angle @ has been chosen.
It can thus be appropriate to the conditions to be fulfilled during the construction of the machine.
It will be all the higher the more there is a larger mass of ice in the drum and the more consistent with the intensification of refrigeration. This is desirable because the increase in the cooling effect is accompanied by an increase in crystallization and adhesion to the drum wall, which requires increased pressure from the paddle.
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The arm 19 also transmits the total moment of the control of the pallet, which produces a force Pm on the axis of this pallet. By breaking down this force in the direction of its action, we obtain the normal force Pn2, which also represents pressure in the desired direction. This pressure is also all the stronger as the ice adheres more to the wall. '
The pallet can be constructed with a variable pitch. The propeller starts in the lower region 16 with a relatively short pitch. This step lengthens, until it reaches the vertical in 17. At the upper part of the pallet, a step again shorter and in the opposite direction is connected.
During the rotation of the pallet, all the parts of the surface of the casing are successively stripped. The main advantage of the paddle is its stirring effect. The mass of ice which moves with the cooling drum is forcefully forced out, that is to say upwards between the axis of the pallet and the wall of the drum, by the lower pitch 16 of the propeller, so that the mass of ice, even when the drum is not very full, is in contact with the wall up to a high level. The middle part of the propeller exerts a thrust in the opposite direction, that is to say downwards. This results in a violent movement in the direction shown in Figure 1.
The total mass of ice is thus constantly subjected to a reciprocating rolling motion and brought into contact with the surface, which ensures perfect mixing and rapid and regular air absorption. Regarding the direction of rotation, it should be noted that if the pitch 16 of the propeller is to the right, the vane turns to the right, as seen in figure 2, while the drum turns in the opposite direction, c 'that is to say on the left.
The upper step 18 in the opposite direction has the effect of detaching the mass of ice or of pushing it downwards, before it has reached the upper edge of the drum and overflows. This device makes it unnecessary to add a special scraper, ordinarily necessary to machines with rotary vane; it also allows a relatively considerable filling of the cooling drum.
The propeller of the vane may, between the lower pitch and the beginning of the upper pitch in the opposite direction, comprise a uniform intermediate pitch, without this having any disadvantage for the agitation. The upper pitch does not need to be connected to the opposite lower pitch, but there may be an offset of 180 for example between their starting points.
The vane can be removed at any time by simply disassembling the rocker lever, which disengages the coupling 10 of the vane control.
The control and the propulsion effect can be simplified by rotating the vane propeller with more turns. Care must be taken, however, that the number of revolutions of the pallet does not equal that of the drum or a multiple of the latter. It is thus obtained that the pallet does not always scrape the same point from the wall of the drum. To allow the ice that forms on this wall to set for a period of time, scraping should only occur at an appropriate time interval. It is further advantageous that with each rotation of the drum the scraper shifts slightly so that only as small a quantity as possible of the ice which has set comes off constantly.
For this reason, the number of revolutions of the pallet should be chosen so as to deviate little from the number of revolutions of the drum or a multiple thereof. If, for example, the gap is 5 revolutions per minute, the wall of the drum will be scraped completely in one minute, which corresponds to a time lapse of one fifth of a minute for the ice setting.
An advantageous application of the machine described is when dry ice (carbonic acid snow) is used for refrigeration. The cooling drum may in this case be surrounded by a second drum which rotates with it. The space between these two drums
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is cooled with dry ice, this ice being introduced with a suitable carrier material. The freezing drum can also be cooled directly with dry ice without a double jacket. In both cases, the construction is simplified by the fact that the lower cable gland is omitted. It can also be omitted when a cylindrical inner part is added to the drum, open at its lower part. and extending to the liquid level in the brine tank.
Another possibility of eliminating the stuffing box is provided by the device of FIG. 3. In a chamber 32 surrounding the freezing drum 31 is installed a temperature exchanger formed by a cooling coil 33. The outer casing 34 of the brine tank is provided with an insulating layer 35. The control of this jacketed freezing drum is effected by a shaft which receives a rotational movement of a motor 37, via a V-belt transmission 38. The coil 33 is attached to the refrigeration cabinet 39.
Figure 4 shows a similar refrigerator for ice cream, but with the difference that the temperature exchanger 41, in which the cold is produced by vaporization of the refrigerating agent, is separated from the refrigerator. 40.
The brine chamber 42 of the exchanger with the brine chamber 43 is communicated via the pipes 44, 45, which penetrate inside the jacket, and one end of which carries a suction nozzle. 46, while at the other end 47 acts the pressure of the liquid rotating with the brine tank 43. During operation, there is a pumping effect, which forces the refrigerant liquid through the refrigerator.
Things happen in such a way that the brine is sucked up through the nozzle 46. It rises little by little, heats up on the wall of the crate and leaves the brine tank through the orifice 47. From there, the brine heated passes into the brine chamber 42 of the exchanger through line 45; it cools there again and leaves it through the conduit 45. The brine chamber 42 can be provided at its upper part with a filling funnel 50. The brine, after filling the chamber 42, flows through the ducts 44, 45, also in the chamber 43 and expels the air from the ducts which, as a result of the lifting action, remain filled.
The movement of the brine begins as soon as the rotation of the drum acts on it. The refrigerant, coming from a cold machine, enters through line 48 into exchanger 41, then leaves it through line 49.
The arrangement of Figure 4 has the advantage that the volume of the revolving brine tank can be kept very small. Despite this, the total amount of brine is not limited, so that any desired cold storage can be achieved. At rest, the wall of the body can be thawed so that only the small amount of brine contained in the chamber 43 needs to be reheated. An advantage also results from the layering of the temperature in the rotating brine tank. The temperature is low at the lower part, it rises while moving upwards, reaching its maximum at the top.
This process is desirable because the freezing drum is subjected in its lower zone to the most intense sprinkling of the mass of ice, while at the upper part the risk of ice sticking is less.