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L'invention concerne les machines à stériliser et ana logues, du type utilisé pour traiter des produits alimentaires en conserve, du lait ou d'autres liquides en bouteille, etc.
Un type bien connu de machine à stériliser auquel s'appli- que la présente invention comprend une chambre fermée dans la- quelle on introduit et dont on évacue des boites, des bouteilles ou articles analogues soumis au traitement, à l'aide d'un ou plusieurs passages en forme de U qui communiquent avec ladite chambre et qui sont remplis de liquide afin d'isoler hermétique- ment la chambre de 1'atmosphère. La chambre est maintenue à une température élevée, par exemple en utilisant de la vapeur que l'on éjecte dans cette chambre et/ou que l'on y produit intérieurement, et cette vapeur est maintenue sous pression grâce à une diffé- rence de niveau entre le liquide contenu dans les branches interne
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et externe du passage ou de chacun des passages de scellement en forme de U.
Les bouteilles, bottes ou articles analogues en cours de traitement sont montés sur un transporteur sans fin du type à courroie ou à chaîne, afin d'être entraînes par ce dispositif à travers le passage étanche d'entrée, vers et à travers la chambre de stérilisation, avant de ressortir à travers le passage étanche de sortie. Un remarquera .que le liquide qui se trouve au sommet de la branche interne de chaque passage étanche en forme de U atteint une température relativement élevée (comparable à celle de la chambre de stérilisation), tandis que le liquide qui se trouve au sommet de la branche externe de chaque passage -étanche en forme de U se maintient à une température sensiblement infé rieure ; il existe, par conséquent, une différence progressive de température entre ces deux extrêmes à travers le passage étanche.
Les articles soumis au traitement pénètrent ainsi dans la zone descellement du Joint**liquide à une température relativement basse, pour être ensuite progressivement chauffes, pendant leur traversée de cette zone et jusqu'à la chambre de stérilisation, .pour se refroidir ensuite graduellement pendant leur traversée analogue du joint liquide de sortie de la machine. Les conditions- type pour une machine destinée, par exemple, à stériliser du lait liquide en bouteilles, consistent à produire dans la chambre de stérilisation une température de 110 c à l'aide de vapeur séche, nécessitant une pression de 0,4 2 kg/cm2 entretenue par , une colonne d'eau d'environ 4,25 m dans les joints liquides en forme de U.
La température favorable et admissible de l'eau à la surface externe de l'eau dans le passage étanche d'admission peut être de l'ordre de 82 c
On remarquera que, dans le passage de scellement en forme de U qui vient d'être décrit des courants de convexion ont tendance à se produire dans la branche externe du passage, ces courants étant propres àd modifier le gradient de température ainsi que les conditions de travail, attendu que l'eau plus
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chaude et moins dense qui se trouve à la base de la colonne tend à s'élever alors que l'eau plus froide et dense du sommet aura tendance à descendre, ce qui produit un mélange et, par suite, une répartition plus uniforme de la chaleur.
Dans la branche interne du passage étanche, d'autre part, l'eau est chauffée par des conduites de vapeur ou par injection de vapeur, et elle a tendance à s'élever vers le sommet de cette colonne, qui dé bouche dans la chambre de stérilisation, ce qui est souhaitable.
Les moyens de chauffage sont expressément placés, dans la colonne interne du passage de scellement, dans une position prévue pour éviter toute émigration de chaleur et/ou d'eau chaude vers la colonne extérieure de scellement où sa présence pourrait occa- sionner la rupture du joint liquide par suite de sa transforma- tion en vapeur :au moment où elle atteint une zone de pression inférieure à la pression d'équilibre qui correspond à sa tempé- rature.
Par conséquent, dans les machines de type connu, on constate d'une part que la colonne externe d'un joint de ce genre a tendance à atteindre une température comparativement uniforme, et d'autre part que la colonne interne du joint a tendance à con- server une température relativement élevée, ce qui ,a pour effet, aufond du joint, de soumettre les articles portés par le dispo- sitif transporteur à un changement de température relativement brusque et d'une ampleur indésirable, au lieu de produire un échange thermique correct pendant un trajet relativement long à travers la colonne externe du joint.
L'un des buts de l'invention consiste à prévoir une machine à stériliser ne présentant pas le défaut énoncé ci-dessus; en tenant compte de ce but, l'invention consiste à prévoir une machine à stériliser du genre comprenant une chambre chauffée de stérilisation, Isolée de l'atmosphère environnante par un joint liquide en forme de U, qui communique avec ladite chambre, et propre à maintenir une certaine pression dans cette chambre
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grâce à une différence de niveau liquide entre les deux branches du joint, cette machine étant caractérisée par le fait que la colonne externe du joint en forme de U est étagée verticalement ou comporte plusieurs parties non-alignées ou décalées vertica- lement entre elles, afin de supprimer tout trajet vertical direct sur toute la longueur de cette colonne.
Ainsi, la montée du liquide chauffé entre le fond et le sommet de la colonne est supprimée ou tout au moins réduite, et la colonne se trouve com- posée de zones dont les températures différentes et à progression graduelle conviennent davantage =au traitement des bouteilles ou articles analogues qui traversent ces zones. Cette disposition permet de prévoir et de choisir sélectivement des points d'injec- tion pour 1'-admission de chaleur et/ou pour l'installation de moyens de commande thermostatiques, propres à établir et à en- tretenir les conditions de travail désirées. La disposition , peut être prévue dans le joint liquide d'entrée et/ou dans le joint liquide de sortie d'une machine à stériliser.
Dans de nombreuses machines à stériliser de type connu il est courant de faire porter les bouteilles, bocaux ou réci- pients analogues par des poches ou godets entraînés par la chaîne transporteuse sans fin, d'une part, et de faire suivre à cette chaîne un parcours linéaire et généralement vertical à l'inte rieur de la machine. Par conséquent, la position des bouteilles :ou bocaux ne subit aucune modification pendant leur passage à travers la machine, sauf aux endroits où. la chaîne transpor- teuse change de direction, c'est-à-dire à des intervalles re- lativemment peu fréquents.
On sait que le chauffage du contenu de ces récipients a lieu d'une manière beaucoup plus uniforme si ce contenu est remué modérément pendant la phase de stéri- lisation; l'invention a précisément pour but complémentaire de réaliser ces conditions.
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En tenant compte de ce but, l'invention consiste à pré- voir une machine à stériliser comprenant un transporteur propre à recevoir des bouteilles, bottes ou analogues, et à les entraîner le long d'un parcours sinueux ou en zig-zag à travers une chambre à stériliser, machine dans laquelle le transporteur, sur une partie au moins de son déplacement entre des points successifs de changement de direction dudit parcours sinueux ou en zig-zag, est contraint de suivre un trajet non-linéaire, de telle sorte que les bouteilles, bocaux ou récipients analogues soient basculés à plusieurs reprises et que leur contenu soit en quelque sorte agité pendant la. traversée de la machine.
Le transporteur peut être éventuellement agencé de manière à suivre, pendant un dé- placement sensiblement vertical effectué dans la machine, un trajet onduleux ou sinueux par rapport à la verticale, :afin qu'au fur et à mesure qu'il se conforme aux différents changements de direction les bouteilles ou autres récipients que porte ce transporteur soient basculés longitudinalement suivant des angles différents au-dessus et -au-dessous de l'horizontale.
L'invention sera mieux comprise si l'on se reporte à la description ci-après, donnée cependant simplement à titre d'exemple, de quelques modes de réalisation, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
Les figures,! à 3 montrent en élévation latérale et en coupe verticale, et d'une manière plutôt schématique, trois modes de réalisation d'une machine à stériliser conforme à l'invention.
Dans l'exemple de mise en oeuvre de 7,'invention que montre la figure 1, une machine à stériliser comprend une chambre de stérilisation 1 avec laquelle communiquent d'une part un passage d'entrée en forme de U, présentant une branche externe 2 et une branche interne 3, et d'autre part un passage de sortie également en forme de U comportant une branche externe 4 et une branche interne 5. Une chaîne transporteuse 6 est munie, suivant le mode connu, de poches ou godets (non visibles sur le dessin)
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chacun desquels est destine à recevoir une bouteille et à la maintenir dans une position telle ,que l'axe de la bouteille soit sensiblement perpendiculaire à celui de la chaîne.
La chaîne suit le parcours indicé par les flèches de manière à entraîner les bouteilles à travers le joint d'entrée, la chambre de stéri- lisation et le joint de sortie, et elle peut également, pendant son trajet de retour, faire passer les bouteilles à travers le bac de refroidissement 7 normalement prévu au-dessous de la chambre de stérilisation.
La chaîne des machines classiques suit généralement un trajet linéaire sensiblement vertical,. et l'on peut constater que, dans ce cas, sauf aux tournants de la chaîne entre un trajet vertical ascendant et le trajet vertical descendant qui lui fait suite, ou inversement, les bouteilles portées par la chaîne restent sensiblement horizontales et ne subissent pra- tiquement aucun basculement.
Suivant une caractéristique de l'invention, les guides, galets ou analogues qui déterminent le parcours de la chaîne sont agencés de telle sorte que la chaîne suit un trajet non- linéaire lorsqu'elle monte et descend à l'intérieur de la machine.
Par exemple, dans le joint d'entrée le trajet de la chaîne trans- porteuse peut être incurvé vers l'extérieur, comme indicé en 8, puis, à un niveau inférieur, incurvé vers l'intérieur, comme indiqué en 9. Une courbure analogue peut être donnée au parcours de la chatne dans les brins circulant dans la chambre et dans le joint de sortie, comme le montre la figure. Eventuellement les parois ou cloisons peuvent être incurvées, comme indiqué en
10, pour épouser la courbure de la chaîne. Les brins de la chaîne ne sont pas limités à un seul tronçon incurvé, comme représenté, puisqu'ils peuvent éventuellement soit comporter plusieurs parties incurvées dans chaque brin, soit suivre un parcours généralement onduleux ou sinueux.
On peut constater que, grâce à cette disposition, chaque bouteille, en traversant la machine,
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est basculée ou culbutée par rapport à l'horizontale, ce qui a pour effet d'améliorer Inchangé thermique avec le contenu de la bouteille et la répartition de la chaleur dans ce même contenu., ce qui assure un dérouler.lent uniforme du traitement du contenu en question.
Dans une machine du genre représente figure 1 (même si la chaîne transporteuse ne suit pas un parcours sinueux ou incurvé comme l'indique cette figure) il est courant de chauffer l'eau dans le joint liquide d'entrée en injectant de la chaleur à l'endroit désigné par la lettre B, et la colonne d'eau produite dans le puits fermant le joint liquide peut être telle que la température à l'intérieur de la chambre de stérilisation (et, par suite, à la surface C de la branche interne de la colonne de scellement) soit d'environ 110 c La température de l'eau au niveau supérieur A de la branche externe du joint peut être d'environ 82 à 88 c
11 a été observé que la température de l'eau à un point tel que D, au pied de la branche externe du joint liquide, n'est souvent pas sensiblement supérieure à la température mesurée au point A.
et il s'ensuit que des bouteilles pénétrant dans le joint liquide et ayant déjà atteint une température supposée de 65 à 70 C, reçoivent comparativement peu de chaleur pendant leur trajet entre A et D, alors quelles subissent ensuite des changements considérables de température entre D et C.Ces condi- tions font naître le risque de bris des bouteilles entre D et C; elles indiquent également que les bouteilles subissent un traitement inefficace du fait qu'elles (ou leur contenu) n'ont pas pu atteindre une température de 110 c lorsqu'elles par- viennent au point C, en raison du chauffage inefficace produit dans la branche externe du Joint d'entrée et de la durée rela- tivement courte de leur séjour dans la branche interne.
Suivant une autre caractéristique de l'invention des
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moyens sont prévus pour réduire ou supprimer le défaut précité qui est signalé dans les machines de types connus. L'un des mode' possibles de réalisation de l'invention, dans lequel cette ca- ractéristique est prévue, fait l'objet de la figure 2 des dessina annexés, sur laquelle les mêmes chiffres de référence que ceux portés sur la figure 1 désignent des éléments identiques ou corrs pondants.
Ainsi qu'il ressort de cette figure 2 le joint d'entrée et aussi, de préférence, le joint de sortie, d'une chambre de sté- rilisation, comprennent plusieurs parties ou tronçons qui sont étagés ou décalés dans le sens vertical. Ainsi, le joint d'en- trée se compose d'une partie verticale inférieure 11 qui communique avec une partie verticale supérieure 12 décalée par rapport à la partie 11 et dont les parois latérales se prolongent vers le bas de manière à former une poche E au sommet de ladite partie inférieure 11.
Comme dans les dispositifs connus, on injecte de la vapeur en B dans le but d'entretenir la température interne désirée; de plus, conformément à la caractéristique précitée de l'invention,on peut effectuer une injection complémentaire de vapeur -au pied-de la branche externe du joint, par exemple au point D. L'eau chauffée en D peut avoir tendance à s'élever, mais elle sera essentiellement retenue dans la poche E où, étant soumise à la pression de la colonne d'eau qui s e trouve dans la partie supérieure 12 de la branche externe du joint, elle peut être maintenue à une température relativement élevée, soit 100 C.
Par conséquent, grâce à la disposition décrite.. il est possible d'établir une zone d'eau intermédiaire ayant une tempé- rature, par exemple, de 99 à 104 c cette zone restant stable et étant retenue par les parties décalées ou étagées de la. conduite contre toute tendance à effectuer des mouvements de convexion
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qui pnn'l'l'WOq tG Ja:1 '''III oJlt;tre de se mélanger et d'effectuer des
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échanges thermiques avec l'eau plus froide qui se trouve dans la zone supérieure entre les points E et A.
Le même raisonnement peut être tenu en ce qui concerne la colonne externe de scellement dont la disposition peut être identique ou symétrique, comme le montre la figure 2.
Alors que chaque colonne, ainsi qu'il est représenté, ne comporte qu'un seul décrochement ou décalage de parois, on peut également en prévoir deux ou davantage sans sortir du cadre de l'invention, de manière à former deux parties décalées ou da- vantage afin d'obtenir à volonté autant de zones de chauffage ayant des températures progressivement différentes.
Dans la demande de brevet britannique n 648,345 on a décrit une disposition destinée à stabiliser une colonne de scelle- ment dans laquelle de l'eau plus froide est introduite sous forme de nappe .au sommet de la colonne et extraite à un niveau légè- rement plus bas dans la même colonne. Cette disposition peut être incorporée dans une machine à stériliser comprenant l'une et/ou l'autre des caractéristiques de la présente inven- tion, telles qu'elles ont 4té décrites ci-dessus.
Cependant, on constatera ,qu'une partie de l'eau froide injectée au sommet de la partie supérieure 12 de la colonne de scellement d'entrée peut avoir tendance à descendre et à pénétrer dans la partie Inférieure 11, ce qui peut modifier défavorablement la répar- tition thermique désirée.
Afin d'éviter cet inconvénient, l'extré- mité inférieure de la partie supérieure 12, ,ainsi qu'il est indiqué en traits pointillés, peut être prolongée vers le bas à côté de la partie inférieure 11, afin que l'eau froide descendant du sommet de la colonne de scellement pénètre dans ce prolongement inférieur de ladite partie supérieure 12 au lieu de pénétrer dans la partie inférieure 11 où l'on désire maintenir une température plus élevée.
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Sur la figure 3 des dessins annexés on a. représenté une machine à stériliser comportant simultanément les deux carac- téristiques de l'invention qui ont été décrites ci-dessus, à savoir un trajet Incurvé ou sinueux pour la chatne transporteuse, afin d'assurer un basculement répété des bouteilles pendant leur déplacement, ainsi que des colonnes de scellement étagées ou dé- calées verticalement, pour faciliter l'entretien de différentes zones de chauffage à des niveaux différents du joint liquide.
Le mode de fonctionnement du dispositif représenté figure 3 sera- mieux compris si l'on compare les figures 1 et 2 entre elles.
Dans toutes les machines décrites ci-dessus on peut pré- voir des moyens de contrôle propres à établir une corrélation appropriée entre les températures du liquide en différents points de la machine, tels qu'ils ont -été décrits dans le brevet bri- tannique n 730.781.
Ces dispositions facilitent un échange thermique ré- cupérateur entre les joints liquides d'entrée et de sortie, ca- ractéristique fréquement recherchée dans des installations de ce type.
D'après la description qui précède on peut constater que le-but de l'invention consiste à assurer une répartition uniforme de la chaleur dans une machine à stériliser afin de permettre un chauffage et un refroidissement uniformes des bouteilles et : autres récipients qui la traversmt,ce qui assure un traitement efficace et correct du contenu de ces bouteilles et récipients sans produire d'effets nuisibles tant sur le contenu que sur les réci- pients.
Ce but est réalisé en utilisant l'une et/ou l'autre des deux caractéristiques précisées ci-après: a) un trajet non-linéaire pour la chaîne transporteuse, ce qui assure un basculement distinct des bouteilles ou récipients qu'elle porte, afin d'agiter à plusieurs reprises leur contenu, et b) une colonne de scellement (ou chaque colonne de scelle-
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ment) composée de parties étagées ou décalées, ce qui permet d'en- tretenir beaucoup plus facilement qu'auparavant des zones dans lesquelles le liquide est chauffé à des températures différentes.
De la mise en oeuvre de ces caractéristiques il résulte que les bouteilles ou récipients peuvent être traités à une vitesse ou cadence beaucoup plus éleee qu'auparavant, du fait que l'on diminue sensiblement les risques de rupture de bou- teilles et/ou de détérioration de leur contenu par suite de chan- gements trop brusques de température ou duplication trop loca- lisée de la chaleur de traitement.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux seuls détails de réalisation décrits ci-dessus, attendu. -que ceux- ci peuvent être modifiés pour satisfaire à différentes conditions et particularités rencontrées en partique, sans toutefois sortir du cadre de l'invention.