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RECOMMANDES,
Nous tenons à voua signaler que lea erreur suivantes figurent dans le texte déposé à l'appui de la demande susdites
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-page 22, ligne 17p il faut lire *124* au lieu de x114'.
-à la figure 1, la notation de référence 17 désignant le séparateur auquel est raccordé le conduit 18 doit être remplacée par la notation 17a
Veuilles avoir l'obligeance de nous renvoyer damant certifié conforme le duplicata de la présente que vous trouvère nous ce pli.
Nous vous saurions gré de vouloir bien verser la présente au dossier du brevet et d'en délivrer une copie aux personnes qui voua demanderaient une copie du brevet* Nous vous remettons ci-joint un timbre fiscal du
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Frs.15,- en paiement de la taxe due pour les régularisations de l'espèce.
Veuilles agréer, Messieurs, nos salutations distinguées
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" 2ROUBDU Sm APPAREIL I,Li,?.'0 mi J!ODUXI8 ALIMENTAIRES LIQUIDES "
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Des évaporateurs de diverses espèces ont été utilisés dans le passé pour évaporer du lait,des solutions de gélatine, d'autres produits alimentaires liquides et d'autres solutions de solides dans des liquides,
mais tous ces évaporateurs ont des inconvénients* Dans des évaporateurs à film grimpant les extré- mités inférieures des tubes de l'évaporateur de la calandre ou du sécheur sont remplies de liquide de sorte que la transmission de chaleur est peu efficace et .;: 'est seulement à la partie supérieure des tubes qu'un film liquide en mouvement est produit et que la transmission de chaleur est satisfaisante. Les tubes qui sont très coûteux doivent donc être plus longs que cela ne serait nécessaire si une transmission de chaleur efficace était obtenue substantiellement le long de toute leur longueur. La. hauteur hors tuut des évaporateurs à film grimpant est très considérable et partant des bâtiments élevés et spécialement construits sont nécesaire s pour les loger.
Un troisième incon- vénient plus important des évaporateurs à film grimpant réside en ce que par.-1 suite de la submersion de leur base les tubes contiennent un volume considérable de liquide*.Ceci signifie que pour un débit donné à traders l'évaporateur le liquida reste dans l'évaporateur pendant un temps plus long que ce ne serait le cas si 1'évapporateur contenait un volume moindre. Le lait en particulier s'altère s'il est chauffé pendant de longues périodes et les protéines se déposant sur les tubes ce qui réduit leur efficacité.
Les évaporateurs à film tombant suppriment certains de ces, inconvénients nais leur hauteur hors tout est même plus grande que celle d'évaporateurs à fil,% grimpant prévus pour une production comparable.
L'inventeur a maintenant trouvé qu'en employant une calandre
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ou une batterie de séchage comprenant des tubes ayant les proportions correctes et en commandant correctement l'alimenta. tion en liquide fourni aux tubes il est possible de produire un écoulement turbulent très satisfaisant dans les tubes de 1'éva porateur disposés substantiellement horizontalement. Le liquide bout et une pellicule de liquide chemine le long des parois du tube. Dans l'espace à l'intérieur de ce tube il existe une atmosphère constituée de vapeur et de gouttelettes suspendues et les conditions d'écoulement sont telles que le film continua à s'égoutter et le liquide est remplacé par du liquide provenant des gouttelettes.
Ces conditions produisent une transmission de chaleur particulièrement efficace entre le liquide et les tubes chauffés et celle-ci se produit de la même manière efficace le long de la longueur totale des tubes.
Pour réaliser ces conditions suivant la présente invention, le liquide est fourni en courantsou jets séparés des tubes chauffés de l'évaporateur qui sont disposés substantiellement horizontalement et dont chacun desquels possède un diamètre interne compris entre environ 1,9 cm et environ 3,5 om et une longueur comprise entre environ 244 cm et environ 88 cm, la vitesse d'alimentation étant réglée pour que les tubes ne .vient pas noyés ou submergés. De préférence pour produire les meilleurs résultats, les tubes ont un diamètre interne d'environ 2,95 cm et une longueur d'environ 305 cm. Les tubes peuvent cependant être à gradins et donc avoir un diamètre variable dans les limites données.
Les tubes sont de préférence exactement horizontaux étant donné que de cette façon l'on obtient l'agencement le plus compact et le plus simple. Les résultats requis sont cependant toujours obtenus si les tubes sont inclinés suivant un angle
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pouvant aller jusqu'environ 20 et l'expression "substantielle- ment horizontaux" est destinée à comprendre cstte disposition.
Dans des types communs d'évaporateurs à film,tels que des évaporateurs à film grimpant et .ceux à film à chute, les tubes de l'évaporateur sont chauffés extérieurement par de la vapeur à une température d'environ 14¯C à environ 33 C plus élevée que celle du liquide dans les tubes. La vapeur de chauffage est ordinairement fournie par une chaudière qui fonctionne à une pression relativement élevée et il est de pratique courante d'obtenir une économie additionnelle de vapeur en reccmpriamant une partie de la vapeur évaporée en utilisant le surplus d'énergie de La vapeur à haute pression dans un compresseur à jet.
Dans de telles installations d'évaporation, la chaudière qui fournit la puissance thermique sous forme de vapeur à énegie élevée pour actionner l'évaporateur et les installations du condensation et de réfrigération qui finalement absorbent lu chaleur dégradé après qu'elle a passé à travers l'évaporateur sont des pièces relativement importantes et coûteuses de l'appareil.
Un évaporateur à simple effet peut $tre construit pour fonctionner efficacement sans la fourniture de vapeur par des sources externes et sans la nécessité de prévoir une source externe de chaleur, pourvu que la vapeur évaporée hors du liquide puisse être comprimée par des moyens mécaniques jusque une pression et à une température suffisamment élevées pour servir comme vapeur do chauffage pour l'évaporateur dont elle provient.
Un compresseur mécanique convenant dans ce but prend beaucoup moins de plce que la chaudière et l'installation de réfrigéra- tion n'exigeraient pour un évaporateur ordinaire alimenté en vapeur vive et diverses propositions ont été faites pour faire
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fonctionner un évaporateur de cette manière.
Aucune cependant ne sembla avoir été un succès comercial, particulièrement à des pressions substantiellement en-dessous d'une atmosphère, L'inven-' tour a cependant trouvé qu'en utilisant la méthode d'¯vapration suivant la présente invention, beaucoup de difficultés dans l'emploi de la recompression mécanique peuvent être surmontées et, suivant une caractéristique ultérieure de la présente invention, la vapeur évaporée hors du liquide dans les tubes substantiellement horizontaux est comprimée dans un compresseur à haut rendement isentropique et est alors amenée & l'extérieur des tubes pour chauffer ceux-ci et provoquer une évaporât ion ultérieure.
Des compresseurs convenables sont, par exemple ceux du type à turbine à écoulement axial, les compresseurs Lysholm et les turbo-souffleurs Roots. Ces derniers ont un rondement volumétrique et isentropique combiné d'environ 40 pour cents mais celui-ci est néanmoins élevé si on le compare aveccelui de beaucoup d'autres types.
Thermodynamiqueemnt,il est suffisant d'accroître la pression et la température de la vapeur évaporée seulement d'une faible quantité pour permettre de l'employer comme un moyen pour chauffer l'évaporateur* Cependant la transmission de chaleur à travers les tubes est proportionnelle à la différence de température entre les deux cotés des surfaces du tube et partant la surface requise est d'autant plus grande que la différence de température est plus faible* Quand un compresseur mécanique est employé, les frais de fonctionnement augmentent,
quand les différences de pression et de température augmentent et il est donc nécessaire de découvrir les conditions optimum pour lesquelles la combinaison du prix des surfaces de transmission de chaleur et du prix de fonctionnement est un minimum .La méthode suivant la présente
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invention produit un coefficient élevé de transmission de chaleur
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figuur Ifs surfaces du tubtts prévues et ceci permet l'usage d'une difj'01'nt'o dû wmXr..ltuN économique comprise entre environ 'C ut environ 1U"C ui un la Compara avec une valeur de 14 e à 20*C dt-u .,zzviGtzû tY\lf'I 1'Ev.;ozataurü à film grimpant et tombant* Lu cumpr. lL;.ur rrc::e;zzic;
uc peut donc consommer au moins 50 pour eunto de puissance un nwlna que celle qui serait nécessaire pour actionner un toi cumprvssour avec l'ancien type d'évapy amateur Foi-" assurer que l'écoulement turbulent et le film soient amorces ausui prùs que possible de l'extrémité d'entrée des tubeo, il est préférable de préchauffer le liquide au-dessus de la tunpt ruturo l1fÓvapQ.t'<J.t..iU1 si le liquide est de lteau; ceci est au3ai dt'tiirabla nuis uucunonrant essentiel avec des liquides qui tundont à ffiUtl,:J:3ur twals que le lait et les solutions de t:.úlu1,ina. iivuc culs .liquidu8 les conditiuis correctes se produi- sent trej prts du dbut: des tubas mI# si le liquidateur est fourni à la tump6rature d1 évaporât ion. Trop de liquide augmente Indûment la chuta de pression la long du tube et trop peu de liquide prive la surface de chauffage, de liquide.
Le débit suivant lequel le liquide est fourni à chaque tube dépend, naturellement, parmi d'autres facteurs, de la fourniture de chaleur au tube, mais il est en général de 2 à 3 fois la vitesse
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d cva;5r uti.rz Uns chaque tube.
Un V...qNNttlur pour évaporer des produits alimentaires liquidée tels que le lait, par la méthode selon 'invention est aussi nouveau et il cunstitue un autre aspect de la présente
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invuittlun.Suivant une caractéristique,ltévapor&teur comprend une calandre ou un sécheur ayant un certain nombre de tubes d'évapora- teur substantiellement horizontaux, chacun desquels ayant un diamètre interne compris entre environ 1,9 cm et environ 3,5 cm
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et une longueur comprise entre environ 244 cm et environ 488,cm la batterie ayant aussi des moyens aux extrémités d'entrée des tubes pour fournir un jet ou des courants séparés du liquide dans le tube.
Dans le but de faire un usage efficace de la vapeur fournie à un évaporateur il est de pratique courante d'employer la vapeur évaporée hors du liquide traité pour évaporer une seconde quantité de liquide et parfois d'employer la vapeur provenant de la seconde quantité de liquide pour évaporer une troisième quantité. Un évaporateur fonctionnant de la sorte est connu sous le nom dtévaporateur à double ou triple effet suivant le nombre d'étapes* Naturellement la température et la.pression de la vapeur diminue de plus en plus dans chaque étage.
Alors, certains produits alimentaires tels que notamment le lait s'altèrent rapidement s'ils sont chauffés au-dessus d'une certaine température Dans le cas du lait ceci se pas à environ 71 C La température de la vapeur évaporée par l'effet final ne peut naturellement tomber en-dessous de celle de l'eau de refroidissement dans laquelle elle est finalement condensée et si une tour de réfrigération est utilisée pour refroidir l'eau la température de l'eau en été ne peut être inférieure à 38 C quand on veut avoir un débit de chaleur économique.. Par suite des pertes,ceci donne pour le lait un intervalle total de températures disponibles d'environ 30*C.
On a trouvé qu'un autre avantage très considérable de évaporateurs suivant la présente invention en plus de leur faible hauteur hors tout et de la transmission de chaleui effi cace, réside en ce que la chute de pression à travers les tubes est relativement faible et en conséquence la chute de température à travers la paroi du tube peut être maintenue aussi petite que
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possible et elle peut être seulement de l'ordre de 5 à 7*C. eci fait qu'il est parfaitement réalisable de faire des évapo- rateurs. à triple ou même à quadruple effet qui peuvent être utilisés pour évaporer du lait.
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(, ta faible chute de pression à travers les tubes de la calandre a'pour résultat de donner une diminution supplémentaire de la puissance consommée par le compresseur si celui-ci est prévu pour comprimer la vapeur pour chauffer la calandre.
S'il était possible d'exécuter la recompres3ion de la vapeur scus des conditions théoriquement parfaites mais prati- quement irréalisables la compression serait adiabatique ou
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isentropique. Dans un compresseur pratique, le rendement isezzw . tropique est inférieur à 100 % et l'accroissement de température
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ordinaire :st proportionnellement plus grande De cela il résulte que la vapeur ae-vient surchauffée; un exemple rendra cela plus clair. Du la vapeur d'eau saturée produite à partir d'eau à 60*0 a une pression absolue d'environ 0#20 K91em . Pour faire fonc- tionner un 6vIJort./eur de la manière décrite, L'état de cette vapeur doit Strie changé à partir de celle produite en de la vapeur saturée à une pression d'environ 0,343 Kg/cm 2 à une température d'environ 71" C.
Par compression directe de la vapeur à 6U'>C de la pression absolue d'environ 0,20 Kg/cm 2 à la pression absolue d'environ 0,343 Kg/cm, en utilisant un souffleur du type Roots avec un rendement isentropique de 41%, la température
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s'ulcve jusqu'à environ 167 C. Dans un compresseur à écoulement axial avec un rendement isentropique de 83% la température s'élèverait jusqu'à 113 C. Dans un compresseur théoriquement
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parfait la température s'élèverait adiabatiquement Jusqu'à une tempe rature de 10l{- C.
Donc beaucoup de puissance est perdue dans une surchauffe sans usage, même quand l'accroissement de pression de la vapeur saturée correspond à seulement environ
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1 10 C Cependant si un compresseur mécanique est utilité avec un évaporateur conventionnel à film grimpant ou tombant, un diffé- rence de pression beaucoup plus élevée doit être produite et la perte est augmentée en proportion.
Un autre désavantage de cette surchauffe provient des mauvaises vitesses de transmission de la chaleur obtenue avec des vapeurs surchauffées et ce qui est le plus désirable c'est d'empêcher la production de la surchauffe.
Pour arriver à cet effet; suivant une autre caractéristique de l'invention, un ajutage à jet d'eau est prévu dans l'entrée du compresseur et par cet ajutage un jet d'eau entre avec la vapeur dans le compresseur Par ce moyen, l'eau liquide dans le jet est convertie en vapeur par la surchauffe au moment où celle-ci est produite et la vapeur comprimée sort hors du compresseur à la température de saturation ou à une température voisine à la pression plus élevée et dans un état convenable peur l'emploi immédiat par condensation sur les tubes de la calandre à la vitesse élevée de transmission de la chaleur pouvant être obtenue avec des vapeurs saturées. L'usage d'un jet de liquida pour supprimer la production d'une surchauffe a pour effet de convertir l'énergie additionnelle inévitablement produite durant la compression,
en vapeur saturée qui est disponible pour pré- chauffer le liquide à évaporer, immédiatement avant son entrée dans la calandre de chauffage.
Dans la calandre, les tubes sont disposés parallèlement l'un à l'autre et ils sont entourés par une enveloppe qui forme l'enveloppe de vapeur comme cela est usuel et le moyen pour fournir le liquide aux tubes comprend de préférence une chambre d'entrée qui est séparée des tubes par une plaque, une ouverture étant prévue dans la plaque pour chaque tube* Le liquida est
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fourni bous pression à la chambre et chaque ouverture dirige donc un courant de liquide dans son propre tube individuel*
Chaque ouverture est de préférence un trou ayant son axe incline par rapport à celui du tube qui est aliumené pour que le liquide qui on sort frappe sur la paroi du tube.
Ceci disperse le liquide et permet de réaliser à l'entrée du tube les conditions requises dans celui-ci. Le trou incliné peut s'ouvrir dans un trou de plus rand diamètre près de son extrémité voisine du tube. Ce trou de plus grand diamètre a son axe parallèle à celui du tube car il a été trouvé que cette disposition produit un crachement éruptif du liquide à l'entrée du tube ce qui produit des résultats particulièrement bons.
Apres que le liquide a été évaporé dans les tubes de la calandre le liquide résiduel et la vapeur passent tous les deux culture d'habitude dans un séparateur. Ce séparateur comprend de préférence une enveloppe cylindrique ayant une partie en tronc de cône à une extrémité,un conduit d'entrée tangentile venant de la calandre à l'extrémité de l'enveloppe cylindrique éloignée de la partie tronconique, un carter à liquide et uen sortie à la base de l'enveloppe cylindrique et une sortie de vapeur au petit bout de la partie tronconique de l'enveloppe qui est éloigné de l'enveloppe cylindrique. Ce sépa- rateur travaille suivant le principe du cyclone.
Le mélange de liquide et d vapeur entrant,s'écoule dans l'enveloppe cylin- drique qu'il traverse suivant un chemin hélicoïdal. Pendant le passage suivant ce chemin, le liquide est lancé vers l'extérieur et tombe dans la base du récipient cylindrique d'où il s'écoule dans le carter et va vers la ::ortie. Comme la vapeur atteint la partie tronconique effilée du séparateur, le rayon de son chemin diminue et en conséquence, sa vitesse angulaire augmente.
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La force centrifuge exercée sur les gouttelettes liquides en suspension est accrue et toujours plus de liquide est lancé vers l'extérieur et s'écoule dans le carter.
Un exemple d'une méthode d'évaporation de produite alimen- taires liquides suivant l'invention et aussi un exemple dtun évaporateur pour appliquer cette méthode vont maintenant être décrits en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est une représentation schématique de 1'évapo rateur et elle représente aussi un schéma montrant l'écoulement du produit alimentaire liquide dans celui-ci.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la calandre de séchage faite suivant la ligne Il-Il de la figure 3
La figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 2.
La figure 4 est un détail de l'entrée de liquide dans les tubes de la calandre.
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale du séparateur.
La figure 6 est une vue en élévation en bout du séparateur suivant la flèche VI de la figure 5.
L'évaporateur qui va être décrit à titre d'exemple est du type à simple effet mais l'invention est aussi bien applicable 1 des évaporateurs à multiple effet.
L'évaporateur et son fonctionnement vont être décrits en se référant à l'évaporation- de lait mais il peut naturellement être utilisé pour évaporer d'autres produits alimentaires liquides telles que des solutions de gélatine ou une autre solution ciel- conque d'un solide dans un liquide.
Le lait est fourni à partir d'un réservoir d'alimentation (non montré) en passant par une valve d'arrêt 1 et de là par un conduit 2 il va vers un débitmètre comprenant une plaque 3
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pourvue d'un orifice de passage; des indicateurs de pression 4 et 5 donnent une indication de la chute de pression dans l'orifice.
A partir du débitmètre le lait passe par un conduit 6 vers l'entrée d'une pompe rotative d'alimentation 7 d'où il est mené par un conduit 8 vers un préchauffeur 9.
Du préchauffeur 9 le lait passe par le conduit 10 pourvu d'un indicateur de pression 11 et arrive à la valve de commande principale 12 qui commande le volume de lait s'écoulant dans l'évaporateur. A partir de la valve de commande 12, le lait coule par un conduit 13 dans les tubes d'un second préchauffeur 14.
Le lait quitte le préchauffeur 14 par le conduit 15 d'où il s'écoule dans la chambre d'entrée de la calandre 16. Le conduit 15 est pourvu d'un autre débitmètre 17 constitué par une plaque ayant un orifice et deux indicateurs de pression pour mesurer la chute de pression à travers l'orifice.
A partir de la chambre d'entrée de la calandre 16 le lait est injecté sous forme de courants dans les tubes de la calandre (qui sst décrite plus en détail ci-après) et il est évapora dans ces tubes. La vapeur et le lait liquide concentré passent tous les deux des tubes de la calandre 16 dans un séparateur 17a qui est aussi décrit plus en détails ci -après
A cet étage, les chemins de la vapeur et du lait liquide concentré divergent l'un de l'autre. La vapeur passe d'une extré- mité du se orateur 17a par un conduit 18 dans l'aspiration d'un compresseur qui est par exemple un souffleur Roots 20 entraîne par un moteur électrique 20a.
La vapeur comprimée qui est chauffée par compression est soufflée à travers un conduit 21 dans l'enveloppe d'un second préchauffeur 14 d'où elle passe par les conduits 22 et 23 dans l'enveloppe de chauffage de la calandre 16 La vapeur qui est naturellement de la vapeur à une pression
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inférieure à la pression atmosphérique est condensé dans la calandre 16 et le condensât liquide est évacué par un conduit 24 pourvu d'un verre indicateur 25 et d'une valve d'arrêt 26.
Du conduit 24 une certaine partie du condensât passe par le conduit 27 et de là par le premier préchauffeur 9 et par le conduit 28 il est mené à l'aspiration d'une pompe à condensat 29 et la partie restante du condensât passe directement & !' aspiration de la pompt 29 par un tuyau 30 Les proportions du condensât passant par le préchaufeu 9 et le conduit de by-apsse 30 pour produire le préchauffage requis à l'entrée du lait sont commandite par lesvalves de commande 31 et 32 se trouvant respectivement dans les conduits 28 et 30.
La pompe à condensat 29 fournit le condensât par un conduit 33 pourvu d'un indicateur de pression 34 à un certain nombre de pompes à jets à vide 35 disposées en parallèles* Les trompes & jets 35 mènent le condensat dans un réservoir 36 d'ù l'excès d'eau passe au trop-plein par un conduit de sortie 37 pourvu d'une valve 38 Les trompes à vide aspirent sur le séparateur !7a par un conduit 39 et sur trois points de la calandre 16 par les conduits 40, 41, 42 pour enlever l'air dissous dans le lait à cet endroits et pour maintenir le vide correct.
Pour maintenir une alimentation suffisante en eau aux trompes 35, il existe un conduit de recirculation 43 menant du réservoir 36 dans le conduit d'entrée 28 de la pompe à condensat 29.
Le conduit de recirculation 43 peut aussi être relié par des conduits 44 et 45 à des réservoirs à détergent respectivement 46 et 47. Les conduits 44 et 45 sont pourvus de valves et celles-ci sont seulement ouvertes quand l'évaporateur est fermé de sorte que tous les conduits et les pièces de l'appareil peuvent être lavée pour enlever le lait concentré adhérant à leur surface.
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Un autre conduit 48 mène du conduit de sortie 33 de la pompe à condensât 29 et fournit de l'eau & un jet d'eau 49 dans l'entrée ou aspiration de vapeur du compresseur 20. Ce jet de vapeur réduit la surchauffe qui est autrement produite dans la. vapeur comprimée à cause du rendement isentropique relativement bas du souffleur Route 20.
le motuur électrique 20a qui entraîne le souffleur Roofs 20 est pourvu d'un certain nombre de dispositif électriques de sécurité qui comprennent un interrupteur de coupure 50 qui fonctionna si 1'alujmentation d'eau au jet 49 fait défaut et aussi ds interrupteurs 51 et 52 qui fonctionnent si la pression ou la température dans le conduit de sortie 21 devient excessive.
Tous les interrupteurs 50 à 52 commandent un interrupteur de coupure 53 du moteur et celui-ci, à son tour est relié' au moteur par un interrupteur à surcharge 54. Le moteur est alimenté par un démarreur 55.
Le luit liquide concentré s'égoutte dune un carter (décrit plus loin) dans le séarateur 17a et de là il passe par un conduit 56 pourvu d'un verre d'observation 57 et d'une valve d'arrêt 58 vers une pompe à extraction 59 qui fournit le lait pur une vale de commanda oU à une sortie 61. La sortie 61 est pourvue d'un débitmètre 62. La pompe d'extraction 59 possède un autre conduit d'entrée 63 par lequel elle peut être reliée aux réservoirs de détergents 46 et 47 utilisés pour le nettoyage quand l'évaporateur est arrêté.
Un certain nombre d'autres conduite de by-pass et de liaisons transversales sond prévue pour faire circuler le lait et la vapeur suivant des circuits fermés quand l'évaporateur est initia le ruent mis en marche et avant que des conditions régulières ou constantes n'aient été établies. Le processus de démarrage
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est le suivant
Les valves 64 et 65 dans le conduit 63 sont ouvertes pour permettre à de l'eau de s'écouler hors du réservoir 36 dans la pompe 39 qui est alors mise en marche. La valve 61 est ±*rode et les valves 64 et 65 sont laissées ouvertes jusqu'à ce que le système de circulation principal soit rempli et qu'un niveau d'eau apparaisse dans le verre indicateur 57 indiquant que le système de circulation principal est rempli Jusque son niveau de travail.
Le système de circulation de l'alimentation est alors rempli d'eau en reliant la valve d'entrée 1 à une alimentation en eau, en ouvrant les valves 1 et 64 et en faisant démarrer la pompe 7. Pendant cette opération, la valve 12 est légèrement ouverte pour servir comme évacuation d'air pour laisser sortir de l'air hors du sytème Dès que tout l'air est expulsé du .. système, la valve 12 est fermée et une valve 64a dans le conduit de by-pass 65a est partiellement fermée jusqu'à ce que l'indica- teur de pression 11 montre une pression d'environ 1,75 à 2,1%/car.
La valve 1 est alors reliée à une alimentation en lait à évaporer qui est prêt pour le démarrage de l'évaporation propre.
Le système de circulation du condensât est alors mis e marche en ouvrant la valve 67 pour admettre de l'eau du réservoir ! 36 dans la pompe 29 qui est alors mise en marche alors que les valves 31 et 32 sont formées. De l'eau cet de cette façon pompée par le conduit 33 dans les trompes 35 qui démarrent pour faire sortir l'air des espaces intérieure de 1'évaorateur.
Dès qu'un vide d'environ 51 mm-58 mm de mercure a été obtenu, une valve 66 sur le séparateur 17a est ouverte junte assez pour admettre de l'air à la mené vitesse que celle à laquelle il est expulsé par les trompes 35 maintenant donc a peu près le vide
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par la valve de départ.
Une valve by-pass 6$ qui est prévue dans le conduit 68a reliant le séparateur 17a à l'enveloppe de la batterie 16 est alors complètement ouverte et le compresseur 20 est mis en march En même temps, une valve 62 est ouverte pour admettre de l'eau du réservoir 36 à l'ajutage à jet 49. L'ouver- rare de la valve 66 est alors réglée pour charger complètement le* moteur du compresseur de sorte que le système complet commence à s'échauffer. Comme la température s'élève la valve 66 est progressivement fermée et le mélange d'air et de vapeur d'eau mis en circulation par le compresseur devient progressivement plus pauvre en air et plus riche en vapeur d'eau.
La valve 68 est aussi progressivement fermée pour maintenir la charge sur le compresseur comme cela est indiqué par un ampèremètre dans le ,circuit du moteur d'entraînement. Ce procédé continue jusque ce que le vide indiqué par l'indicateur de pression sur 1'enve loppe de la calandre 16 approche de 71cm de mercure et la température dans le séparateur 17a monte jusque 60 C ou une autre température de travail quelconque désirée. A certain point, dans ce procédé, le liquide circulant à travers les tubes de la calandre commence à bouillir et un mélange de vapeur et d'eau commence à jaillir des tubes de la calandre dans le séparateur.
A ce moment la valve de commande 12 est ouverte et réglée de sorte que le niveau de liquide dans le verre indicateur 57 reste constant. De plus, du condensat apparaît dans le verre indicateur 25 et la valve 31 est ouverte pour permettre de retirer du condensât hors du système de aorte que le niveau visible dans le verre indicateur 25 est maintenu constant.
La valve 32 est montée en by-pass par rapport au préchauf feur 9 et elle est employée pour maintenir la température de 1'évaporateur à la valeur désirée. Si la valve 32 est fermée le
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système s'échauffe et quand elle est complètement ouverte il se refroidit* Une commande par thermostat peut être montée sur la valve, si nécessaire.
Lentement les conditions de circulation normales. ave les écoulements à travers Les conduite déjà décrits sont attein- t L'équilibre du liquide et la force du concentrât évapore sont maintenus en réglant la valve de commande 12 qui commande , l'entrée du lait brut et aussi la valve de commande 60 qui , commande la portie du lait condensé.
Les niveaux d'actionment de la sortie du condensat et de la sortit de lait condensé sont observés dans les verres indicateurs 25 et 57 Si le moteur d'entraînement 20a possède une puissance d'environ 10 CV et si la calandre possède un' débit d'environ 50.000 Cal par heure' les écoulements constants suivant sont obtenus quand 1'évappora- teur est en fonptionnement normal et si une recirculation se produit à partir de la pompe 59 par le conduit 70 pour s'ajouter au débit du préchauffeur 9 dans le conduit 10 Entrée de lait à la valve 1 : 136 Kg/hrà 4c; Contenu thermique ; 604 Cal/hr; Sortie du préchauffeur 9 : 136 Kg/hr à 37 C; Contenu thermique : 6065 Cal/hr;
Entrée dans le préchauffeur! ,202 Kg/hr à 49 C; Contenu thermique : 13230 Cal/hr Préchauffeur 14, débit 4625 Cal/br;8290 Kg/hr de vapeur condensée,; Sortie de lait du préchauffeur 14, 262 Kg/hr à 65 C;
Contenu thermique 17840 Cal/hr; Calandre 16, débit : 49588 Cal/hr, 88,8 Kg vapeur condensée} Sortie calandre, vapeur 90,4 Kg/hr & 60 C et pression absolue 0,201 Kg/cm2; chaleur sensible 5436 Cal1hrchaier latente 51105 Cal/hr;total 56543 Cal/hr;
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Lait liquide condensé 181 Kg/hrà 60 C Coptenu thermique 10886 Cal/hr; Conduit de recirculation 70, 136 Kg/hr à 60 C; Contenu thermique 8184 Cal/hr ; Produit final à travers la valve 60, 115 Kg/hrà 60 C;; Contenu thermique : 2721 Cal/hr;
Puissance à fournir au compresseur par moteur électrique de 10CV 4536 Cal/hr + jet d'eau dans entrée 6,5 Kg/hr à 7 C Débit de vapeur total résultant,de 97 Kg/hr à 71 C chaleur sensible 6918 Cal/hr, chaleur latente 54209 Cal/hr,chaleur totale 60127 Cal/hr au pré chauffeur 14; Condensat de la calandre 16, 97 Kg/hr à 71 C; Contenu thermique 6918 Cal/hr au premier préchauffeur 9; Débit de condensât du préchauffeur 9,97 Kg/hr à 25 C; Contenu thermique 24634 Cal/hr..
Au lieu de conduire la vapeur du séparateur 17a parole conduit 18 jusqu*au compresseur 20, elle peut passer par un conduit 18'soit directement vers un condensateur si 1;évapora teur doit travailler à simple effet, ou vers l'enveloppe de vapeur de la calandre d'un second effet si l'évaporateur est du type à multiple effet. Quand ceci est réalisé, la calandre est chauffée par une alimentation en vapeur vive par un conduit 21 au lieu d'une alimentation en vapeur à partir du compresseur 20 par le conduit 21. La vapeur vive dans le conduit 21t'peut être mélangée avec une certaine quantité de la vapeur expulsée passant par le conduit le* ou avec de la vapeur provenant du dernier effet d'un évaporateur à multiple effet.
Cette méthode de chauffer un évaporateur est cependant de pratique courante et ne doit pas être décrite plus en détail.
Beaucoup de pièces de, l'évaporateur décrit en se référant à la figure 1 sont des pièces standardisées et notamment les
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pompes, les préchauffeurs et les valves mais la calandre 16 et le séparateur 17a sont tous le* deux des constructions nouvelles et sont représentés dans les figures 2 1 6 des dessins*
Si l'on se réfère aux figures 2 et 3 la calandre 16 comprend vne enveloppe tubulaire 80 formant une enveloppa de vapeur dans laquelle sont supportés cinq tubes 81 à 85.
Les tubes 81 à 85, ayant chacun une longueur de 304 cm et un diamètre externe d'environ 31 mm et une épaisseur de calibre 18 d'environ 1,23mm donnant un diamètre interne d'environ 29 mm sont supportés à leurs extrémités dans des plaques 86 et 87 et approximatiqem en leur milieu par une troisième plaque 88. La plaque 88 possède quatre lobes qui entourent les tubes 81 à 84 et entre ces lobes se trouvent des espaces ouverts pour permettre 1 la vapeur de s'écouler à travers l'enveloppe tubulaire 80 avec un étranglement ! aussi faible que possible. La plaque 38 est maintenu* en position le long de la longueur de l'enveloppe tubulaire 80 au moyen des barres de liaison 89 et 90 par lesquelles elle est fixée à la plaque d'extrémité 86.
La plaque 86 est fixée directement sur le bout de l'enveloppe tubulaire 80 qu'elle ferme, et elle forme aussi une bride par laquelle la calandre est fixée au séparateur 17a
La plaque 87 ferme l'autre bout de l'enveloppe tubulaire 80 et une plaque à trou 93 est fixée à la première par des vie 91 et 92. Cette plaque est montrée en détail dans la figure 4 des cessine et pour chacun des tubes 81 à 85 de l'évaporateur elle possède dans une face un trou borgne 94, et dans l'autre face un trou borgen 95 et un trou incliné 96 s'étendant entre les deux troua borgnes.
La plaque 93 est enfermée dans un capuchon terminal 97 qui a le même diamètre que l'enveloppe tubulaire 80 et forma une chambre d'entrée pour le lait brut. Le capuchon terminal 97 possède un
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collier 98 qui y est soudé et ce collier est agrafé à la plaque terminale 87 par un certain nombre d'agrafes dont l'une est montrée en 99. Le joint entre le collier 98 et la plaque terminale 97 est rendu étanche par un anneau de caoutchouc 100.
Du lait est fourni à la calandre par un conduit 15 comme déjà décrit et ce conduit est connecté à une entrée 101 soudée, axialement au capuchon terminal 97 La chambre dans le capuchon terminal 97 est remplie de lait qui est ensuite lancé par les trous inclinés 96 et quand il passe dans les trous borgnes 95 un effet de jet est produit qui écrase le lait sur tout, l'intérieur des tubes 81 à 85.
Les diamètres des trous 96 sont tels qu'à travers chacun d'eux passent approximativement lKg35 de lait liquide par minute avec une pression différentielle à travers la plaque d'environ 0,35 kg/cm2 L'inclinaison des trous 96 par rapport aux axes des tubes 81 à 85 combinée avec leur saillie dans des trous borgnes plus grands sur le côté aval de la plaque 93 obligent le lait sortant à se diriger sur l'inté- rieur des tubes 81 à 85 comme le lait bout. Un éclaboussage éruptif est produit à l'entrée des tubes 81 à 85.
L'enveloppe tubulaire 80 est pourvue de deupentrées de vapeur 102 et 103 qui sont reliées respectivement aux conduits 23 et 22. A la base de l'enveloppe 80, près de la plaque terminale 87 se trouve un conduit 104 de sortie du condensât qui est fixé à la partie supérieure du verre indicateur 25 et$ sur la longueur sont disposés trois embouts 105,106 et 107 écartés l'un de l'autre pour y relier les conduits d'extraction d'air 40 à 42. Un quatrième embout 108 est prévu pour 1'indi- cateur de pression.
Dans l'exemple montré, les entrées de vapeur 102 et 103 sont situées près de l'extrémité de droite c'est-à-dire que
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l'extrémité de l'entrée de lait de l'enveloppe de la calandre et les ouvertures de sortie de l'air 105 à 107 sont disposée* suivant la longueur écartées l'une de l'autre. Dans une variante, la connexion de la vapeur de chauffage peut être prêt de 1'extré mité d'entrée du lait dans l'enveloppe de la calandre et les sorties d'air peuvent être toutes situées près de l'autre extré- mité de l'enveloppe.
Ainsi que montré dans les figurée .? et 6 le séparateur 17a comprend une enveloppe cylindrique 109 ayant une partie tronconique 110 à son extrémité de droite. A la. bas* de la partie cylindrique 10 se trouve un carter à liquide 111 et mane à partir de celui-ci se trouve un conduit 112 ayant un collier pour le fixer au verre indicateur 57. L'extrémité de gauche du séparateur 109 est fermée par un couvercle 113 qui est porté par, des charnières 114 et 115 (voir figure 6) et est maintenu fermé par une poignée de blocage 116 quand l'évaporateur est en usage.
L'enveloppe 109 possède un collier 117 et le couvercle 113 possède un collier similaire 118, les deux colliers étant rendue étanches l'un contre l'autre quand le couvercle est fermé par un anneau d'étanchéité en caoutchouc 119. Le couvercle 113 est pourvu d'une fenêtre circulaire 120 qui est maintenue en position par un anneau vissé 121.
La plaque 86 à l'extrémité de gauche de l'enveloppe 80 de la calandre 16 est fixée à un collier 122 sur le conduit d'entrée conique 123, Le conduit d'entrée se prolonge dans l'enveloppe 109 dans une direction tangentielle ainsi que montré dans la figure 6,
La sortie de vapeur du séparateur se trouve à la petite extrémité de la partie tronconique 110 et s'effectue par le conduit 124 qui a un prolongement 125 qui a'étend vers le haut
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et vers l'intérieur suivant le plan du papier ainsi que montré dans la figure 5. Ce prolongement verts le haut et vers 1'inté rieur du conduit 124 òrne une volute qui détruit l'énergie de rotation de la vapeur passant par le conduit 124.
En usage, la vapeur s'écoule vers le séparateur par le conduit 123 et sa vitesse augmente connue la surface de la section tranversale du conduit 123 diminue. La vapeur passe donc suivant un mouvement circulaire autour de la partie externe de l'enveloppe 109 et sa vitesse 'mgulaire est accrue étant donné qu'elle se déplace suivant un mouvement hélicoïdal de diamètre décroissant vers le bout de la partie tronconique 110 Ce mouvement de rotation de la vapeur lance de force vers l'extérieur,
les gouttelette a qui se trouvent dans celle-ci quand elles s'égouttent vers l'exté- rieur dans le carter 101 et elles sont évacuées par le conduit 112 Une petite quantité de liquide sous forme de gouttelettes peut rester prise dans la vapeur quand elle s'écoule par le conduit 114 et être alors séparée quand la vitesse de rotation de la vapeur est supprimée. La vitesse du courant dans le conduit 124 est suffisamment grande pour que le liquide 'ne soit pas susceptible de revenir en arrière dans le séparateur en agissant contre refoulement de vapeur. Dans ce but, une demi- gouttière inversée 126 est prévue à la base du conduit 124 et celle-ci s'étend ainsi que montré dans la figure 5 sur l'extré- mité de gauche du conduit 124 et le long du coté inférieur de celui-ci.
Cette gouttière permet au liquide de s'écouler en arrière et de suinter hors de son extrémité de base où il n'y a pas de courant de vapeur pour l'en empocher. Cette gouttière 126 est maintenue en position par sa forme qui lui permet d'être pincée sur l'extrémité du conduit 124 et elle est facilement amovible pour le nettoyage.
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Le diamètre interne de la partie cylindrique 109 de 1'enve loppe possède un diamètre tel que si toute la vapeur la traversant se déplaçait dans un sens parallèle à son axe, la vitesse de la. vapeur ne dépasserait pas environ 219 m à une pression absolue de 0,35 K/cm et ne dépassant pas 548 mm à une pression absolue de 0,105 kg/cm2 pour de la vapeur d'eau saturée et au pro-rata pour d'autres pressions et densités d'autres vapeurs.
La partie 109 doit être au moins aussi longue que le diamètre de ltenve- loppe 80 de la calandre s'y déchargeant et dans cet exemple, elle est trois fois et demie plus longue que ce diamètre étant donné qu'une écume importante de lait se produit facilement* L'angle entre la surface conique 110 et l'axe horizontal est de 15 degrés c'est-à-dire que l'angle de conicité est de 30 de grés Le diamètre du conduit 124 est approximativement un tiers de celui de la partie 109 de l'enveloppe et sa forme en volute réduit la chute de pression à la sortie du séparateur.
La fenêtre 120 dans le couvercle 113 permet le contrôle visuel de l'écoulement dans le séparateur pendant que 1'évapo- rateur est en fonctionnement.
Durant son passage dans les tubes 81 à 85 de la calandre 16 le lait produit approximativement de 0,339 Kg à 0,566 Kg de vapeur par minute, dans chaque tube.
REVENDICATIONS.
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