Installation pour ta production de barres de liquide solidifié La présente invention a pour objet une installation pour la production de barres de li quide solidifié comprenant au moins un moule disposé verticalement présentant une ouverture supérieure pour l'introduction du liquide des tiné à être congelé, et une ouverture inférieure pour permettre de sortir la barre de liquide solidifié formée, ce moule s'étendant à travers la chambre d'évaporation d'une machine à froid,
la partie inférieure du moule étant en tourée au moins partiellement par un espace de circulation pour un fluide chaud destiné à faciliter par décongélation le détachement de la barre du moule.
Dans les installations connues de ce genre, le fluide chaud utilisé était de l'eau chaude, ce qui non seulement présentait l'inconvénient de devoir prévoir un appareillage pour préparer et faire circuler cette eau chaude, mais aussi l'inconvénient d'introduire de la chaleur sup plémentaire dans la machine à froid.
Afin d'éviter ces inconvénients, l'installa tion selon l'invention est caractérisée par une disposition telle que du fluide de travail chaud, provenant du circuit de la machine à froid puisse traverser ledit espace de circulation (6).
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ples et schématiquement, une forme d'exécu tion de l'installation objet de l'invention, ainsi que des variantes. La fig. 1 est une vue en coupe fragmen taire du congélateur de cette forme d'exécu tion.
La fig. 2 est une vue schématique montrant cette forme d'exécution.
La fig. 3 est une vue schématique d'une variante.
La fig. 4 est une vue schématique d'une autre variante.
La fig. 5 est une vue en coupe, suivant 5-5 de la fig. 6, d'une variante du congélateur de la fig. 1.
La fig. 6 est une vue en coupe verticale suivant 6-6 de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue semblable de la fig. 6 montrant une autre variante du congé lateur de la fig. 1.
Comme représenté dans la fig. 1, le con gélateur 1 de l'installation de la fig. 2 com porte des moules tubulaires 2 verticaux ou verts aux deux extrémités à travers lesquels le liquide qui doit être congelé s'écoule de haut en bas. Ces moules 2 s'étendent à travers une chambre d'évaporation 3 disposée pour rece voir le fluide de travail liquide d'une machine à froid. Les moules tubulaires 2 se prolongent au delà de la paroi inférieure 4 de la chambre 3 sur une faible distance et traversent une deuxième paroi 5. L'espace compris entre les deux parois 4 et 5 constitue une chambre de réchauffement 6, formant un passage pour le fluide de travail liquide à une température su périeure au point de congélation.
La chaleur ainsi fournie aux extrémités inférieures des moules tubulaires 2 empêche que la glace ne s'accumule dans les tubes 2 au-dessus de la paroi 5. Une chambre 10 est ménagée à la partie supérieure du congélateur, chambre qui alimente les moules 2 par des orifices de dis tribution avec le liquide à congeler. De la par tie inférieure de la chambre 3 part un conduit 7 qui traverse une chambre à flotteur 8 (fig. 2) et aboutit à une vanne de commande automa tique 9 qui est reliée à un réservoir d'accumu lation 11 qui sert à accumuler le fluide de tra vail liquide pendant le cycle de décongélation..
La vanne de commande 9 est commandée in directement par le flotteur de la chambre à flotteur 8 qui agit directement sur une soupape pilote 9' commandant l'écoulement du fluide actionnant la vanne 9 à travers les conduits 9". Cet ensemble permet, pendant le cycle de décongélation, au fluide de travail liquide de s'écouler hors de la chambre 3 et empêche le fluide de travail gazeux de s'échapper hors de la chambre d'évaporation en passant à travers cette vanne 9, tout en permettant, pendant le cycle de congélation, le reflux du fluide de travail liquide dans la chambre d'évaporation.
La vanne 9 présente un organe obturateur équilibré solidaire d'un piston et la soupape pilote 9' est commandée par un flotteur de façon que lorsque ce dernier est dans sa posi tion supérieure, elle établisse une communica tion équilibrant les pressions sur les deux faces du piston de façon à permettre à un ressort de maintenir l'organe obturateur en position d'ouverture.
Lorsque le flotteur descend, il agit sur la soupape pilote de façon que celle- ci ouvre une communication avec la chambre à flotteur de manière que la pression dans celle-ci agisse sur le piston pour faire fermer l'organe obturateur à l'encontre de l'action du ressort ; l'étranglement nécessaire pour abais ser la pression dans la chambre d'évaporation 3 est intercalé entre le réservoir 11 et la vanne 9.
Le réservoir d'accumulation 11 est relié à sa partie supérieure, par un conduit 12 dans lequel se trouve une vanne 13 commandée par un solénoïde, à l'admission d'un compresseur 14 de la machine à froid de telle sorte que les vapeurs retournent à cette admission du com presseur. Un conduit 15, dans lequel est mon tée une vanne 16 commandée par un solé noïde assure la communication entre la cham bre d'évaporation 3 et l'admission du compres seur 14. Le fluide de travail gazeux comprimé qui s'écoule hors du compresseur par le con duit 17 traverse un condenseur 18 dans le quel il est liquéfié, puis pénètre dans un réser voir récepteur 19 dans lequel il s'accumule jusqu'au moment requis.
Le conduit 21 fait communiquer le réservoir 19 avec la chambre de réchauffement 6. Un conduit 22, dans le quel se trouve une vanne 23 commandée par un flotteur à cloche, fait communiquer la chambre de réchauffement 6 et le réservoir d'accumulation 11. Un autre conduit 24, dans lequel se trouve une vanne 25 commandée par un solénoïde assure une communication entre les conduits 17 et 15, c'est-à-dire entre l'échap pement du compresseur 14 et la chambre 3 du congélateur.
Le fonctionnement de cette installation est le suivant L'écoulement du fluide de travail liquide et gazeux au cours du fonctionnement de l'instal lation 'est indiqué respectivement par des flè ches en traits pleins et par des flèches en poin tillés. Pendant le cycle de congélation, la vanne 16 est ouverte, tandis que les vannes 13 et 25 sont fermées, de sorte que le compresseur exerce une aspiration dans la chambre d'éva poration 3 par le conduit 15 et provoque ainsi l'ouverture de la vanne 9, de sorte que le fluide de travail liquide est aspiré hors du ré servoir d'accumulation 11 dans la chambre 3.
La quantité de fluide<B>dé</B> travail liquide qui se trouve dans la chambre 3 est telle que son niveau est plus bas que l'endroit où débouche le conduit 15. Sous une pression réduite, une certaine quantité du fluide de travail liquide qui se trouve dans la chambre 3 se volatilise. La chaleur d'évaporation est fournie princi palement par l'eau qui ruisselle vers le bas le long des moules 2 à glace et qui ensuite se congèle contre leurs parois pour former des gaines cylindriques. Le fluide de travail gazeux qui est aspiré par le conduit 15 vers l'admis sion du compresseur 14 est comprimé par celui-ci, puis s'écoule dans le condenseur 18 où il est liquéfié à une température d'environ 24 à 320 C. La température exacte dépend, bien entendu, des conditions de fonctionne ment.
Le fluide de travail liquéfié s'accumule dans le récepteur 19 tant que la vanne 23 ne lui donne pas libre passage à travers la cham bre de réchauffement 6. La vanne d'alimen tation 23 est une vanne à commande par flot teur de type connu, munie d'un flotteur en forme de cloche. Tant que c'est du liquide qui arrive sous la cloche, celle-ci ne se soulève pas, tandis que si c'est du gaz, l'accumulation de ce gaz dans la cloche fait monter la cloche qui ferme une soupape de façon qu'il y a in terruption de l'écoulement et que, par consé quent, du gaz ne peut pas passer. Une petite ouverture au sommet de la cloche permet que le gaz s'écoule peu à peu et se condense.
Ainsi donc, la vanne fait accumuler pendant un certain temps le fluide de travail liquide dans le récepteur 19. Puis, lorsque le gaz s'est échappé peu à peu de la cloche, le liquide relativement chaud passe par la chambre 6, pendant la phase de congélation, la chaleur qui est fournie aux extrémités inférieures des moules 2 par le fluide de travail liquéfié qui se trouve dans la chambre 6 s'oppose à peu près complètement à toute congélation dans la partie inférieure des moules.
A la fin du cycle de congélation, les van nes 13 et 25 sont ouvertes et la vanne 16 est fermée, de sorte que le gaz comprimé chaud provenant du compresseur 14 est introduit dans la partie supérieure de la chambre d'éva poration par le conduit 24. Ce gaz, qui est maintenu sous prëssion, refoule le fluide de travail liquide de haut en bas hors de la cham bre 3 et par le conduit 7 qui l'amène dans le réservoir 11, tandis que l'aspiration s'exerce dans ce réservoir par le conduit 12 pour con tribuer au transfert du fluide de travail liquide et pour permettre aux vapeurs de s'échapper.
Le gaz qui est introduit dans la chambre 3 se trouve sous pression à une température d'en viron 70 à 900 C suivant les conditions de fonctionnement et provoque par la décongéla tion la séparation des barres de glace par rap port aux parois des moules tubulaires qui, de la sorte, se trouvent dégagés. Les barres de glace tombent ainsi hors des moules aux ex trémités inférieures de ces derniers. A la fin du cycle de décongélation, les vannes 13 et 25 sont fermées et la vanne 16 est ouverte, de sorte que l'aspiration est appliquée dans la chambre 3 par le compresseur 14 par l'inter médiaire du conduit 15 et de la vanne 16 en vue d'aspirer le fluide de travail liquide dans la chambre d'évaporation 3 à partir du réser voir 11, après quoi le cycle de congélation se répète comme décrit ci-dessus.
Dans la variante qui est représentée par la fig. 3, le fluide de travail liquéfié tiède pro venant du réservoir récepteur 19 est amené par la conduite 27, dans laquelle se trouve la vanne d'alimentation 23, directement au réser voir 11. Le refoulement du compresseur 14 est relié, d'une part, par un conduit 28, la cham bre de réchauffement 6, un conduit 29 pourvu d'une vanne 31 à solénoïde et le conduit 15, à la partie supérieure de la chambre d'évapo ration 3 et, d'autre part, par le conduit 17, au condenseur 18.
Dans cette variante, pendant le cycle de congélation, les vannes 31 et 13 sont fermées, tandis que la vanne 16 est ouverte, de sorte que le compresseur 14 aspire le gaz de la chambre d'évaporation. Pendant le cycle de décongélation, la vanne 16 est, au contraire, fermée et ce sont les vannes 31 et 13 qui sont ouvertes, de sorte que le gaz comprimé tiède passe tout d'abord à travers la chambre de ré chauffement 6 pour dégeler les parties infé rieures des moules tubulaires à glace, puis vers le haut de la chambre 3 pour refouler le fluide de travail liquide et séparer par décongélation les cylindres de glace des moules.
En introdui- saut le fluide de travail gazeux chaud dans la chambre 6, la décongélation des parties infé rieures des barres de glace est accélérée et le réchauffement des extrémités supérieures de ces barres est réduit. Il en résulte que ces bar res de glace sont rapidement dégagées sans qu'il se produise de fusion excessive de la glace. La décongélation dans les chambres 6 et 3 se produit à peu près en même temps. Dans la variante de la fig. 4, un conduit 35 fait communiquer le conduit 24 relié au refoulement du compresseur 14 et la chambre de réchauffement 6 située aux extrémités infé rieures des moules à glace. Un conduit 36 éta blit une communication entre cette chambre de réchauffement 6 et le condenseur 18.
Pen dant le cycle de congélation, les vannes 13 et 31 sont fermées, tandis que la vanne 16 est ouverte, et le gaz aspiré hors de la chambre d'évaporation 3 franchit la vanne 16 et par le conduit 15 gagne le compresseur 14. La veine de gaz comprimé chaud provenant du refoule ment du compresseur 14 se divise, une partie passant directement par le conduit<B>17,</B> pour aller au condenseur 18. La partie de ce gaz qui passe par les conduits 24 et 35 pour gagner la chambre de réchauffement 6 sert à empê cher une congélation dans les parties inférieu res des moules. Poursuivant le trajet au delà de cette chambre, les gaz passent par le con duit 36 pour arriver au condenseur 18. Pendant le cycle de décongélation, les van nes 31 et 13 sont ouvertes, tandis que la vanne 16 est fermée.
Le gaz qui est introduit dans la chambre d'évaporation 3 et qui vient du compresseur et passe par le conduit 24 refoule le fluide de travail liquide dans le réservoir 11. En même temps, le gaz continue à s'écou ler par le conduit 35 vers la chambre de ré chauffement 6 et par le conduit 36 vers le condenseur 18. Le gaz aspiré par le conduit 12 hors du réservoir 11 est refoulé par le com presseur.
L'écoulement du gaz tiède vers les extrémités inférieures des moules à glace se produit donc aussi bien pendant le cycle de congélation que pendant le cycle de décon gélation, l'écoulement du gaz étant convena- blement proportionné pour éviter un chauf fage excessif des moules à glace. Ainsi donc, si on le désire, l'écoulement de la chaleur vers les extrémités inférieures des moules à glace pendant le cycle de congélation peut être tel qu'il se produise une légère congélation, tandis que le dégel s'opère pendant le cycle de dé congélation.
La construction du congélateur peut être modifiée de manière qu'il ne présente qu'une seule paroi inférieure. En pareil cas (fig. 5 et 6) le réchauffement des extrémités inférieures des moules 2 a lieu au moyen d'un tube 38 en contact avec les extrémités inférieures des moules tubulaires 2 et disposé au-dessus de la paroi 4. Le tube 38 est recouvert d'une cou che isolante 39, par exemple de la paraffine, sur une profondeur convenable, de façon que la chaleur dégagée par les tubes 38 empêche une formation de glace à la partie inférieure des moules 2. La chaleur se propage de bas en haut le long des moules à glace.
L'épais seur de la couche isolante 39 ne doit pas être tellement grande que la congélation s'opère jusqu'à uné distance trop grande au-dessous de la surface intérieure de cette couche 39. En effet, si la congélation était trop profonde, le temps qui est nécessaire pour dégager la glace des moules serait plus long et il se pro duirait, en outre, une fusion excessive de la glace dans les extrémités supérieures des tubes pendant le cycle de décongélation.
L'orifice d'admission 40 du fluide de travail chaud peut être relié au conduit 21 (fig. 2) ou bien au con duit 28 (fig. 3) ou encore au conduit 35 (fig. 4). L'orifice de sortie 41 est convenable ment raccordé suivant la construction qui est adoptée dans chaque cas. Dans la variante de la fig. 7, les moules tubulaires à glace 2 sont prolongés en 42 au delà de la paroi 4, et le tube 38, en contact avec les tubes 2, est placé à l'extérieur de la paroi 4 autour des prolongements terminaux 42 des moules. La couche isolante 39 peut être placée entre la paroi 4 et le tube 38 ou bien au-dessous de ce tube.
Elle peut même, dans certains cas, être supprimée.