<B>Appareil pour congeler un</B> liquide. La présente invention a pour objet un appareil pour congeler -un liquide, comprenant au moins un tube de congélation ouvert à ses extrémités et dirigé vers le bas à travers une chambre close, de façon que le contenu de ce tube puisse être évacué par gravité, le liquide destiné à être congelé coulant vers le bas à tra vers le tube durant. une phase de congélation.
L'appareil selon l'invention est caractérisé par tme vanne commandant l'admission d'un liquide réfrigérant dans ladite chambre, par une vanne commandant. l'admission dans cette chambre d'un fluide chaud et par un dispo- sitif de commande agissant de faon qu'au dé but d'une période de congélation, la première vanne soit actionnée pour introduire du liquide réfrigérant dans la chambre, tandis que du liquide à congeler est envoyé dans le tube de congélation,
et de façon qu'à la fin de cette période de congélation, l'arrivée du liquide à congeler dans le tube soit inter rompue, tandis que la seconde vanne est ou verte pour introduire du fluide chaud dans la chambre, afin de détacher le liquide con gelé de la paroi du tube et lui permettre d'être déchargé par gravité, après quoi cette seconde vanne est fermée, et une nouvelle période de congélation commence, toutes ces opérations ayant lieu automatiquement dans l'ordre voulu.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil selon 1.'ii- vention. La fig. 1 est une vue de profil en éléva tion, avec coupe partielle, de cette forme d'exécution.
La fig. 2 en est une vue en plan.
La. fig. 3 est une cule en élévation faite dans un plan perpendiculaire à celui de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue d'un détail de cette forme d'exécution.
La fig. 5 est 1-me vue en coupe verticale diamétrale à plus grande échelle, à travers l'un des éléments de congélation de cette forme d'exécution. La fig. 6 est une vue en perspective du couteau rotatif que comprend chaque élément. de cette forme d'exééution. La fig. 7 est une vue partielle en élévation montrant le couteau, l'une des barres de glace étant dans une position prête à être section née.
La fig. 8 est une vue en perspective du commutateur rotatif de l'appareil commuta teur de commande de cette forme d'exécution.
La fig. 9 est un schéma des circuits de fluides de cette forme d'exécution.
L'appareil représenté comprend quatre éléments de congélation 1, 2, 3 et 4. Dans cet appareil, la période de congélation pour chaque élément dure 27 minutes, tandis que la décongélation et la décharge de la glace d'un élément nécessitent environ une minute, l'agencement étant tel qu'ïin élément fournit de la glace à peu près toutes les neuf minutes. Avec un appareil comprenant dix éléments,, on pourrait obtenir de la glace toutes les trois minutes environ.
Les quatre éléments sont identiques et comportent chacun (fig. 5) une chambre fermée 14 délimitée par une paroi verticale cylindrique 5 et des fonds supérieur et inférieur 6 et 7.
Les quatre chambres 14 sont montées en parallèle dans le circuit d'une machine à froid (fig. 9) qui comprend le com presseur 8, le conduit d'aspiration 9, des déri vations 10 reliées au conduit 9 . et com- muniquant avec les diverses chambres 14, le condense.. 11 et l'accumulateur de réfrigé rant liquide 12, .ce dernier étant relié par des dérivations 13 avec les chambres 14,
chaque dérivation 13 étant commandée par nue sou pape de retenue 13a. Le niveau du liquide dans les différentes chambres et dans .l'accu mulateur 12 est maintenu constant par un dispositif de commande du niveau chi liquide (représenté en détail à la fig. 4) désigné par la référence 15.
Ce dispositif comprend une chambre dans laquelle est. logé un flotteur actionnant une vanne 15a fonctionnant comme soupape d'étranglement, le condenseur 11 étànt relié par un réservoir tampon 11' et une conduite 11" au côté de l'admission de la vanne 15a, dont la sortie est reliée par une conduite 12' à l'acc.unulateur 12.
La chambre à flotteur est reliée par les conduites 16 et 17 à l'accumulateur 12, afin d'égaliser le ni- veau du liquide dans et dans la chambre à flotteur. Lorsque le flotteur descend, le liquide coule par la vanne 15a dans l'acciunulateur 12 d'où il s'écoule vers les chambres 14.
Lorsque le niveau du liquide réfrigérant dans les chambres 14 en période de congélation croît, le niveau du liquïdë dans l'acc.unulateur 12 et la chambre à flotteur croît également jusqu'à ce que le flotteur ferme la vanne 15a et interrompe l'arrivée du liquide réfrigérant dans les chambres 14.
Un groupe de tubes 18 traverse verticale ment la chambre 14. Les extrémités supérieure et inférieure de ces tubes débouchent à tra vers les fonds respectifs. L'extrémité supé- rieure clé la chambre 14 fait saillie dans le caisson à eau 19. Les extrémités supérieures des tubés 18,sont munies de buses en métal ou en porcelaine 20, qui font saillie au-dessus du fond 6 et comportent un orifice central d'admission d'eau 21.
Ces buses sont munies d'orifices radiaux de décharge d'eau. 22 qui envoient l'eau sur un déflecteur 23, dont la périphérie est voisine de la paroi intérieure du tube 18, de sorte que, l'eau sortant des ori fices 22 est distribuée entre le déflecteur 23 et le tube sous forme d'une mince nappe, contre la paroi dudit tube 18. On obtient ainsi des conditions permettant une congéla tion rapide.
Toutes les buses 20 sont disposées clans -Lui même plan horizontal. Le caisson à eau 19 forme à sa partie inférieure un bac annu laire 24, dans lequel plonge le conduit 25 d'ali mentation en eau servant à produire la glace. Cette particularité détermine la répartition uniforme de l'eau servant à former la glace tout autour du caisson avant qu'elle inonde les tôles 6 et pénètre par les buses 20. On obtient ainsi une formation régulière de glace dans tous les tubes 18.
L'eau servant à pro duire la glace traverse les tubes 18 dans toute leur longueur et s'écoule par des trous 26 dans la plaque de cisaillement inférieure 27; elle est déchargée sur les plaques inclinées 28 représentées en fig. 3, qui conduisent aux bacs 30 pour l'eau servant à. produire la glace. Le bac central 24' sert, comme on le verra, à re cevoir la glace. L'eau pénètre à travers les cribles 29 dans les bacs latéraux inclinés 30, desquels elle est déchargée en<B>31.</B> (fig. 1) dans un réservoir 32.
L'eau est reprise dans ce réservoir par une pompe 33 et renvoyée dans le distributeur supérieur d'eau 34, duquel elle est déchargée à nouveau dans le caisson 7 9 par le conduit 25, pendant que l'élément cor respondant est. soumis à la congélation. Le conduit 25 est commandé par une vanne 61 à commande par solénoïde. L'eau servant à produire la glace n'est. pas congelée immédiatement lors de la mise en marche de l'appareil, mais est refroidie pro- gressivement par des passages successifs dans les tubes 18.
La partie de- l'eau qui reste. à l'état congelé dans les tubes 18 est remplacée dans le réservoir 32 par la conduite d'eau principale 35 commandée par la soupape à flotteur 36. La congélation est réglée dans l'appareil décrit de façon que les barres de glace présentent un orifice central les par courant dans toute leur longueur et à travers lequel l'eau servant à produire la glace con tinue à s'écouler jusqu'au moment de la dé charge de ces barres de glace. Ainsi, il ne se produit aucun hoyau .gelé et la barre de glace demeure transparente. Ce réglage évite éga lement la nécessité d'une modification du vo lume d'eau de production de la glace au fur et à mesure de la congélation.
L'écoulement de l'eau est réglé, dans l'appareil décrit, de façon à fournir aux tubes juste la quantité d'eau suffisante pour provoquer l'écoulement, sur les surfaces internes desdits tubes, d'une mince nappe ou pellicule au début de la con gélation et, à la fin de la période de congéla tion, le trou restant dans les barres de glace est suffisant pour laisser passer le volume d'eau resté constant depuis le début.
Lors du fonctionnement normal de l'ap pareil décrit trois éléments sont toujours si multanément en cycle de congélation. Le qua trième sera soit déchargé, soit traité pour la dé charge de son contenu en barres de glace. A la fin de la période de congélation, le liquide réfrigérant de la chambre devant. être déchar gée en est évacué par la pression du réfrigé rant à l'état gazeux et chaud, qui est. intro duit dans cette chambre en un point situé au dessus du niveau du réfrigérant liquide. A cet effet, les dérivations 10 sont reliées au côté à haute pression du compresseur et au condenseur par un conduit de raccordement 37 et des dérivations 39.
Des vannes 38 à commande par solénoïde, sont montées dans les dérivations 10 pour commander la commu nication entre les chambres 14 et le conduit 9. Les conduits de dérivation 39 sont munis cha cun d'une vanne 40 à commande par solénoïde commandant la communication entre la cham bre 14 correspondant et le conduit 37. Un .conduit 41 part du fond de chaque chambre 14 et débouche au sommet de la chambre 14 de l'élément suivant dans un ordre cyclique. Chaque conduit 41 sert à l'éva cuation de la chambre au fond de laquelle il plonge et à l'alimentation en fluide réfrigé rant de la. chambre au sommet. de laquelle il débouche, et il est commandé par une vanne 42, à commande par solénoïde.
Lors du fonctionnement de l'appareil dé crit, lorsque la congélation se termine dans lin élément. (par exemple dans l'élément 1) les vannes d'aspiration 38 et la vanne 61 de cet élément 1 sont. automatiquement fermées, et la vanne 42 du conduit 41 plongeant au fond de la chambre 14 de cet élément 1 et la vanne des gaz chauds 40 sont automatiquement ou vertes.
Les gaz chauds provenant du côté à haute pression du compresseur vont ainsï pé nétrer dans la chambre 7.4 et y faire baisser le niveau du liquide réfrigérant, par exemple de l'ammoniac liquide, en le faisant sortir par le conduit 41 pour pénétrer par la vanne d'admission 42 dans la chambre 14 de l'élé ment suivant qui vient de décharger ses barres de glace, et qui est, par conséquent, le pro chain élément dans lequel doit se produire la congélation.
Dans -une variante, chacun des éléments peut envoyer à son tour après la congélation son liquide réfrigérant dans un réceptacle commun (par exemple l'accumula teur 12) d'où ce liquide est ensuite redistri bué aux éléments, chaque élément étant. pourvu . d'une vanne à commande automati que commandant l'admission dans cet élément du liquide réfrigérant. Cette variante fonc tionnerait automatiquement de la même façon que l'appareil décrit. Les gaz chauds mettent à peu près 30 secondes pour déplacer le li quide de la chambre 14, la vanne d'admission des gaz chauds 40 de l'élément 1 et la vanne d'admission 42 de l'élément 2 se refermant automatiquement après ce laps de temps.
Les gaz chauds chauffent les tubes 18 et décongè lent la glace .pour supprimer son adhérence avec la surface de ces tubes. Dès que la vanne 40 est ouverte, la soupape de retenue 13a se ferme automatiquement pour empêcher les gaz chauds de pénétrer dans l'accuwiula- teur 12.
Les extrémités inférieures des tubes 18, étant éloignées de l'influence directe du ré frigérant à l'état gazeux et chauffé à l'inté rieur de la chambre 14, la fusion de la glace à ces extrémités inférieures des tubes est réa lisée comme suit: La plaque de cisaillement 27 est soudée à la paroi latérale 43 du dis positif de coupe et porte des viroles 44 sou dées sur cette plaque et entourant les extré mités inférieures des tubes 18 avec un faible intervalle. Une cloison annulaire 44' entoure toutes les viroles 44, en demeurant écartée de la paroi 43 pour constituer une chambre annu laire de distribution d'eau de fusion. Cette cloison 44 présente des perforations sur toute sa hauteur.
L'eau de fusion pénètre par une dérivation 45 d'un conduit d'arrivée 59, cette dérivation étant commandée par une 'vanne 60 à commande par solénoïde. Cette vanne s'ouvre et se ferme avec la vanne 40. L'eau de fusion remplit la chambre annulaire entre la cloison et la paroi 43 du dispositif de coupe, s'écoule simultanément en tous endroits à tra vers la cloison et inonde les viroles 44 en s'écoulant ensuite au-dessus des bords supé rieurs de celles-ci pour venir en contact avec les extrémités des tubes 18 et la tôle de fond 7. L'eau de fusion descend par gravité en se mélangeant avec l'eau du réservoir 32 des tinée à la production de glace.
Lorsque les barres de glace ont été déga gées des tubes 18, à la fois par le réfrigérant à l'état gazeux et chaud à l'intérieur de la chambre et par l'eau de fusion dans les extré mités inférieures des tubes, les barres de glace tombent sous l'action de la pesanteur sur la plaque 46 inclinée en hélicoïde du dispositif de coupe. Celui-ci (comme montré en fig. 6) comporte un élément rotatif muni d'une par tie périphérique externe cylindrique 47 et d'un moyeu central 48. La plaque hélicoïdale 46 entoure le moyeu 48 en descendant vers le bas et en laissant entre ses bords une fente 49 plus large que le diamètre de la barre de glace.
Toutes les barres de glace d'un élément tombent pratiquement en même temps, puis que la fusion s'effectue simultanément. Elles butent alors contre la plaque hélicoïdale 46, certaines se trouvant dans une position supé rieure près des bords supérieurs de cette pla que . et d'autres dans une position inférieure. L'organe de coupe est entraîné par un moteur 50 (fig. 1) par- l'intermédiaire d'un déduc- teur de vitesse 51. Lors de la rotation de l'or gane de coupe, les barres de glace descendent progressivement jusqu'au niveau inférieur de la plaque hélicoïdale 46. Lorsqu'elles attei gnent le bord inférieur 52 de cette plaque, elles sont sur le point d'être coupées à la di mension voulue.
Au moment où la plaque héli coïdale 46 s'écarte de dessous les barres de glace demeurant au voisinage du bord 52, le bord supérieur 53 de cette plaque hélicoïdale applique les barres de glace contre le bord du trou 26 de la plaque de cisaillement, en rom pant les barres de glace à une hauteur déter minée, égale à la distance entre les bords inférieur et supérieur 52 et 53 de la plaque hélicoïdale 46. Puisqu'au moment de la rup ture les extrémités inférieures des barres de glace ne sont pas supportées, il n'y a aucun danger que les morceaux à la dimension vou lue s'assemblent ou obstruent l'organe de coupe. Ils tombent sur les plaques inclinées 28 et de là dans le bac 24'.
Lors de la dé charge des barres de glace, une certaine quan tité d'eau servant à la production de la glace s'écoule à travers les barres de glace ou au tour d'elles, ainsi qu'une certaine quantité d'eau de fusion, de sorte que la glace va être humide. Lorsque les blocs de glace passent sur les cribles 29, l'eau d'accompagnement en est éliminée. Cette eau tombe dans le bac incliné 30 et est évacuée dans le réservoir 32 au point 31 de la manière déjà décrite. Les blocs de glace du bac 24' sont eux-mêmes entraînés par une vis transporteuse 55, par laquelle ils sont acheminés- vers le magasin en 56.
La par tie 57 du bac contenant la vis 55 pénètre sur une certaine distance à l'intérieur du maga sin, de sorte que les blocs de glace sont main tenus en mouvement tout en étant soumis à la basse température régnant dans le maga sin, suffisamment pour congeler l'humidité à la surface des blocs de glace, de façon qu'ils ne demeurent. pas accolés, c'est-à-dire en pack lors de leur décharge finale dans ce magasin. Cette partie 57 du bac pénétrant dans le magasin est inclinée vers le bas en direction du réservoir 32, de sorte qu'il n'y a aucun danger pour que de l'eau soit répan due dans le magasin. Toute l'eau se déplaçant vers l'arrière sur la partie inclinée du bac se dirige à travers le crible 58 dans le réser voir 32.
Les différentes vannes de l'appareil décrit sont commandées automatiquement, dans l'or dre voulu, par un appareil commutateur com mandant les circuits des solénoïdes de ces vannes. Supposons que l'élément 1 sait à la fin de sa période de congélation, l'élément 2 qui vient. de décharger sa glace étant le sui vant qui doit entrer en période de congélation. L'appareil commutateur provoque l'ouverture automatique des vannes 40 et 60 de l'élément. 1, la fermeture des vannes 38 et 61 clé cet élément et l'ouverture de la vanne d'admis sion 42 et des vannes 38 et 61 de l'élément suivant 2.
Le gaz chaud pénètre dans l'élé ment 1 pour provoquer la décharge de celui-ci et. chasse en même temps son contenu en liquide réfrigérant. dans l'élément 2 qui com mence ainsi sa période de congélation, l'appâ- reil eommutateur provoquant ensuite la fer meture des vannes 40 et 60 de L'élément 1. et de la vanne d'admission 42 de l'élément 2. Pendant la période de congélation de l'élé ment 2, l'appareil commutateur provoque de la même façon la décharge de l'élément 4 et le remplissage de la chambre 14 de l'élément 1 et, ensuite la décharge de l'élément 3 et le remplissage de l'élément -4. L'élément 3 est ainsi vide au moment où l'élément 2 arrive à la fin de sa période de congélation.
A ce moment, l'appareil commutateur provoque la fermeture des vannes 38 et 61 de l'élément 2, l'ouverture des vannes 40 et 60 de cet élé ment et de la vanne d'admission 42 de l'élé ment 3. L'élément 2 décharge alors sa glace et son contenu en liquide réfrigérant passe dans l'élément 3 et ainsi de suite. Le niveau du liquide réfrigérant dans les éléments en période de congélation est maintenu cons tant par des soupapes de retenue 13ca au moyen de la vanne 15a.
Les vapéurs de réfri gérant aspirées par le compresseur 8 dans les chambres 14 par la conduite 9 sont. compri- znées, se liquéfient dans le condenseur 11 et s'écoulent de là dans le réservoir 11'. L'appa reil commutateur commandant automatique ment le fonctionnement décrit précédemment comprend un commutateur rotatif (fig. 8) entraîné par un moteur non représenté et pré sentant des disques rotatifs 62 et 63 compor tant des secteurs conducteurs mis à la terre sur l'arbre 64, ces disques frottant sur les contacts 65 et 66 reliés aux solénoïdes com mandant les vannes.
A chaque élément corres pond un disque 63 auquel est adjoint un dis que 62, une paire de contacts coopérant avec les disques de chaque paire. Le disque 62 pré sente un secteur conducteur de faibles dimen sions 67 qui commande simultanément les vannes 40 et 60 des gaz chauds et de l'eau de fu sion de l'élément correspondant au disque 63 auquel est adjoint ce disque 62 et la vanne d'ad mission 42 de l'élément suivant dans l'ordre cyclique, ces vannes n'étant ouvertes que pen dant un court laps de temps. Le disque 63 présente un large secteur conducteur 68, qui commande la vanne d'aspiration 38 et la vanne 61. de distribution de l'eau servant à produire la glace, de l'élément correspondant, ces vannes restant ouvertes pendant un laps de temps relativement long pour la congéla tion.
Les secteurs conducteurs respectivement étroits et larges des disques 62 et 63 sont dis posés en opposition, de sorte que les vannes commandées par l'un sont fermées pendant que les vannes commandées par l'autre sont ouvertes et vice versa. Les paires de disques de commutation 62 et 63 sont décalés de façon à donner le fonctionnement. cyclique décrit, trois des éléments étant simultanément dans des phases différentes de la période de congé lation, tandis qu'un seul est dans la période de décharge.
Une vanne de réduction de pression 69 est montée sur le conduit 37 pour la commande de la pression d'évacuation et, par suite, de la température de fusion dans chaque élé ment, et une vanne de contre-pression 70 est montée sur le conduit d'aspiration principal 9 et sert à maintenir une pression prédéter minée et uniforme et, par suite, une tempé rature de congélation uniforme dans les<B>élé-</B> ments. Des vannes à commande manuelle sont disposées pour la mise en marche de l'appa reil.