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Procédé de démoulage de tubes ou de barreaux de glace obtenus dans un congélateur tubulaire à détente directe et installation pour la mise en aeuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé de démoulage de tubes ou de barreaux de glace obtenus dans un congélateur tubulaire à détente directe, et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Dans les congélateurs tubulaires à détente directe, la congélation est effectuée en provoquant directement dans l'enceinte contenant les tubes de congélation, l'évaporation d'un liquide frigorigène, tel que l'ammoniaque ou le fréon à l'aide d'un compresseur et d'un condenseur reliés en série à cette enceinte, ces appareils fonctionnant soit en régime noyé avec le liquide frigorigène remplissant l'enceinte contenant les tubes de congélation jusqu'à une certaine hauteur, soit par injection de liquide frigorigène dans ladite enceinte dans laquelle il s'évapore.
Dans les congélateurs fonctionnant en régime noyé, le démoulage des tubes de glace s'effectue en chassant le liquide frigorigène froid de l'enceinte contenant les tubes de congélation par les gaz chauds du compresseur frigorifique, dans un réservoir spécial, les gaz chauds venant alors en contact direct avec la paroi extérieure des tubes congélateurs et provoquant la fusion superficielle des tubes de glace qui est nécessaire au démoulage. Après démoulage le liquide frigorigène mis en réserve est amené de nouveau dans le congélateur. Toutefois ces déplacements du liquide frigorigène exigent des dispositifs automatiques compliqués.
De plus, le ré- chauffage des tubes par les gaz en vue du démoulage ne se fait pas d'une façon homogène, car la transmission de la chaleur est gênée et retardée par le liquide restant et par les condensations qui se forment à la surface des tubes froids et s'interposent entre la paroi et la vapeur. Enfin, ce procédé de démoulage exige le maintien en marche du compresseur frigorifique pendant la phase du démoulage, ce qui correspond à une dépense d'énergie importante.
Dans les appareils fonctionnant non pas en régime noyé, mais par injection , le niveau de remplissage de l'enceinte contenant les tubes congélateurs est faible, mais il est néanmoins nécessaire, avant d'y envoyer les gaz chauds de démoulage, de l'évacuer, par exemple par gravité, dans une bouteille de réserve. Toutefois la plupart des inconvénients cités ci-dessus subsistent également dans ce cas. De plus, le rendement de ces appareils est inférieur à ceux fonctionnant en régime noyé.
La présente invention a pour objet un procédé de démoulage de tubes ou de barreaux de glace obtenus dans un congélateur tubulaire à détente directe, caractérisé par le fait qu'il consiste après arrêt du compresseur de la machine frigorifique, à faire circuler en un circuit fermé l'agent frigorigène qui est contenu à l'état liquide et froid dans l'enceinte du congélateur, renfermant les tubes de congélation entre cette enceinte et une source de chaleur.
Ce procédé, présente l'avantage que le compresseur ne fonctionne que pendant la phase de congélation et se trouve arrêté pendant le démoulage et que la transmission de chaleur entre le liquide frigorigène réchauffé et la paroi des tubes congélateurs s'effectue dans de très bonnes conditions et permet d'accélérer l'opération de démoulage.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit fermé pour la circulation de l'agent frigorigène liquide et comprenant l'enceinte du congélateur renfermant les tubes de congélation, une source de chaleur et une pompe.
Dans le cas où la machine frigorifique utilise du fréon par exemple, on peut assurer le réchauffe-
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ment rapide du néon liquide par exemple en 2 ou 3 minutes avec une chute de température de l'ordre de 2 entre l'entrée et la sortie du congélateur, en donnant à la pompe un débit assez important, mais en raison de la perte de charge très réduite, la consommation d'énergie nécessaire à l'entraînement de la pompe est beaucoup plus faible que celle qu'exige, dans les installations connues, la marche du compresseur frigorifique pendant la phase de démoulage.
Dans la fig. 1, on a représenté d'une façon tout à fait schématique le congélateur tubulaire constitué par une enceinte 1, de section annulaire, dans laquelle sont montés des tubes 2, 2' ... dans lesquels :circule pendant la phase de congélation l'eau à congeler, ces tubes étant fixés par leurs extrémités dans des plaques étanches 3, 3', et 4, 4' ménagent entre elles, deux compartiments 5, 5' dans lesquels l'agent frigorigène n'a pas accès pour éviter la formation de bouchons de glace susceptibles de gêner la circulation de l'eau.
Les tubes 2, 2' ... sont entourés d'enveloppes tubulaires métalliques 6, 6' ... ouvertes à leurs deux extrémités, dont le rôle sera expliqué plus loin, et qui sont fixées par leurs extrémités dans des plaques transversales 7, 7', la chambre centrale 8 de l'enceinte 1 communiquant avec les deux chambres terminales 9, 9', ainsi formées par des canalisations 10, 11 munies de robinets 12, 13. Le circuit d'alimentation de l'appareil en eau à congeler et les dispositifs de réception de la glace n'ont pas été représentés.
Un compresseur 14 aspire les vapeurs détendues de l'agent frigorigène par la canalisation 15 munie d'un robinet 16 dans la chambre supérieure 9 du congélateur et refoule ces vapeurs dans le condenseur 17 relié à la chambre inférieure 9' du congélateur par une canalisation 18 munie d'un robinet 19 et d'une vanne de réglage thermostatique 20 commandée par la pression des gaz mesurée dans la bulbe 21 à la sortie du congélateur.
L'installation comporte en outre un échangeur de chaleur 22 relié d'une part à la chambre supérieure 9 du congélateur par une canalisation 23 munie d'un robinet 24, et d'autre part à une pompe 25 reliée elle-même à la chambre inférieure 9' du congélateur par une conduite 26 munie d'un robinet 27. Une conduite d'équilibrage des niveaux 28, munie d'un robinet 29 relie directement la chambre centrale 8 du congélateur à l'entrée de la pompe 25. L'échangeur 22 est muni. d'une circulation d'eau 30-30', cette eau pouvant être celle utilisée dans le condenseur 17 pour refroidir les gaz refoulés par le compresseur 14.
Le fonctionnement est le suivant Pendant la phase de congélation, les robinets 12, 13, 16, 19, sont ouverts, et les robinets 24, 27 et 29 fermés.
L'alimentation du congélateur 1 en fréon liquide provenant du condenseur 17 s'effectue par l'intermédiaire de la vanne thermostatique 20 et son niveau s'établit par exemple en N dans l'enceinte 1. Sous l'effet de l'aspiration exercée par le compresseur, le liquide monte dans les enveloppes tubulaires 6, 6' ... autour des tubes 2, 2' ..., ces enveloppes assurant une ébullition moins tulmu- tueuse du liquide et une meilleure transmission du froid aux tubes 2.
Pendant la phase de démoulage, les robinets 12, 13, 16 et 19 sont fermés et les robinets 24, 27, 29 ouverts. Le compresseur 14 est arrêté et la pompe 25 est mise en- marche et fait circuler le fréon liquide à travers l'échangeur 22 qui est plein de fréon liquide. Le fréon liquide réchauffé est refoulé par la pompe dans la chambre 9', monte par les enveloppes tubulaires 6, autour des tubes 2 qu'il réchauffe, dans la chambre supérieure 9 et s'écoule de là par la conduite 23 vers l'échangeur. Grâce aux enveloppes tubulaires 6, le fréon liquide arrivant sous pression de la pompe dans la chambre inférieure 9' se répartit d'une façon uniforme à l'entrée de tous les tubes 6, de sorte que les tubes congélateurs 2 sont réchauffés simultanément.
Pendant cette phase de réchauffage, le robinet 29 met en communication l'aspiration de la pompe avec la chambre centrale 8 du congélateur qui sert de vase d'expansion et dans lequel le niveau du fréon liquide s'établit en N' au-dessous de N du fait qu'une partie du liquide se trouve pendant cette phase dans la chambre supérieure 9.
Lorsque le. démoulage est effectué et les bâtons de glace descendus hors du congélateur, il faut rétablir le niveau du fréon liquide à sa valeur N nécessaire à la marche en congélation. II suffit pour cela d'ouvrir les robinets 12 et 13 et d'arrêter la pompe 25: toutes les communications étant alors ouvertes, le liquide retombe en quelques secondes dans la partie basse du circuit, de sorte que l'on peut rouvrir les robinets 16, 19, refermer les robinets 24, 27, 29 et remettre le compresseur en marche pour l'opération de congélation suivante.
Le rétablissement immédiat d'un niveau convenable est très important : il évite, d'une part, les accidents susceptibles d'être provoqués dans le compresseur par un coup de liquide dû à un niveau trop haut, et d'autre part, évite un fonctionnement dans de mauvaises conditions de la machine frigorifique en cas de niveau trop bas pendant le temps assez long nécessaire au rétablissement du niveau par le régulateur thermostatique.
Comme l'échangeur 22 reste plein de fréon liquide, le dispositif, afin de permettre de disposer d'un certain volume de fréon chaud pour l'opération suivante de démoulage, qui se trouve ainsi accélérée, est agencé pour que l'eau de réchauffage circule à travers l'échangeur pendant toute la durée de la phase de congélation ou d'une partie de cette durée. La dilatation du fréon liquide est alors compensée par la compression du volume de gaz contenu dans la canalisation 23. En outre, un compensateur de dilatation sous forme d'un soufflet élastique
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étanche 31 est disposé dans l'un des fonds, 32, de l'échangeur 22.
Dans la forme de réalisation à laquelle se rapporte la fig. 2, le réchauffage du fréon en vue du démoulage s'effectue dans le condenseur 17 de la machine frigorifique qui est disposé dans ce cas au-dessus du niveau N du fréon liquide dans l'enceinte 1 du congélateur en phase de congélation, et muni d'un robinet 33 permettant de l'isoler du compresseur 14. Le condenseur 17 est relié, d'une part, par la conduite 34 munie d'un robinet 35 à la chambre supérieure 9 du congélateur, et, d'autre part, sa partie inférieure 41, dans laquelle s'accumule le fréon condensé, est reliée par une conduite 36 munie d'un robinet 37 à la chambre centrale 8.
Une canalisation 38, sur laquelle est montée la pompe 25 et un robinet 39, relie la base de la chambre centrale 8 avec la chambre inférieure 9' du congélateur.
Dans la phase de congélation, la circulation d'eau 40, 40' du condenseur a pour effet de refroidir et de condenser les vapeurs refoulées par le compresseur, tandis que, pendant la phase de démoulage, elle a pour effet de réchauffer le fréon liquide froid que la pompe 25 fait circuler à travers le congélateur.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant En phase de congélation, les robinets 12, 13, 16, 18 et 33 sont ouverts, les robinets 35, 37 et 39 fermés.
Dans la phase de démoulage, le compresseur est arrêté, les robinets 12, 13, 16, 18, 33 sont fermés, les robinets 35, 37 et 39 ouverts et la pompe 25 mise en marche. La pompe aspire le fréon liquide dans la chambre centrale 8 du congélateur et le refoule dans la chambre inférieure 9' d'où le liquide monte par les enveloppes 6 autour des tubes 2 dans la chambre supérieure 9, s'écoule par la conduite 34 dans le condenseur 17 où il se réchauffe et retourne par la conduite 36 dans la chambre 8 du congélateur. Le niveau du liquide dans cette chambre 8 baisse pendant cette phase du fonctionnement de N en N' du fait qu'une partie du liquide se trouve dans la chambre supérieure 9 et une partie dans le condenseur 17.
Après démoulage, l'arrêt de la pompe et l'ouverture des robinets 12 et 13 provoquent instantanément la retombée du liquide dans la partie basse du circuit et par conséquent le rétablissement du niveau N convenable pour la marche en congélation. Il suffit de refermer les robinets 35, 37, 39, d'ouvrir les robinets 16, 33, 18 et de remettre le compresseur en marche pour passer à l'opération de congélation suivante.
L'automaticité de marche des dispositifs représentés en fig. 1 et 2 peut être réalisée avec une grande simplicité.
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Method for demolding tubes or ice bars obtained in a tubular freezer with direct expansion and installation for the implementation of this method The present invention relates to a method for removing from the mold tubes or ice bars obtained in a tubular expansion freezer direct, and an installation for the implementation of this method.
In direct expansion tubular freezers, freezing is carried out by causing, directly in the chamber containing the freezing tubes, the evaporation of a refrigerant, such as ammonia or freon using a compressor and a condenser connected in series to this enclosure, these devices operating either in flooded regime with the refrigerant liquid filling the enclosure containing the freezing tubes up to a certain height, or by injection of refrigerant liquid into said enclosure in which it evaporates.
In freezers operating in flooded mode, the ice tubes are removed from the mold by expelling the cold refrigerant liquid from the chamber containing the freezing tubes by the hot gases of the refrigeration compressor, in a special tank, the hot gases then coming in direct contact with the outer wall of the freezer tubes and causing the superficial melting of the ice tubes which is necessary for demolding. After demoulding, the refrigerant stored in reserve is brought back into the freezer. However, these movements of the refrigerant require complicated automatic devices.
In addition, the reheating of the tubes by the gases with a view to demolding does not take place in a homogeneous manner, since the transmission of heat is hampered and delayed by the remaining liquid and by the condensations which form on the surface. cold tubes and are interposed between the wall and the steam. Finally, this demoulding process requires the refrigeration compressor to be kept running during the demolding phase, which corresponds to a significant expenditure of energy.
In devices operating not in flooded mode, but by injection, the filling level of the chamber containing the freezer tubes is low, but it is nevertheless necessary, before sending the hot demolding gases therein, to evacuate it. , for example by gravity, in a reserve bottle. However, most of the drawbacks mentioned above also remain in this case. In addition, the efficiency of these devices is lower than those operating in flooded mode.
The present invention relates to a process for demolding tubes or ice bars obtained in a tubular freezer with direct expansion, characterized in that it consists, after stopping the compressor of the refrigerating machine, in circulating in a closed circuit the refrigerant which is contained in the liquid and cold state in the freezer enclosure, enclosing the freezing tubes between this enclosure and a heat source.
This process has the advantage that the compressor operates only during the freezing phase and is stopped during demolding and that the heat transmission between the heated refrigerant liquid and the wall of the freezer tubes takes place under very good conditions. and makes it possible to speed up the demolding operation.
The device for carrying out the method according to the invention is characterized in that it comprises a closed circuit for the circulation of the liquid refrigerant and comprising the enclosure of the freezer containing the freezing tubes, a source of heat and a pump.
In the event that the refrigeration machine uses freon, for example, it is possible to reheat
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rapid ment of liquid neon for example in 2 or 3 minutes with a temperature drop of the order of 2 between the inlet and the outlet of the freezer, giving the pump a fairly high flow rate, but due to the loss of very low load, the energy consumption required for driving the pump is much lower than that required, in known installations, for the operation of the refrigeration compressor during the demolding phase.
In fig. 1, there is shown in a completely schematic way the tubular freezer consisting of an enclosure 1, of annular section, in which are mounted tubes 2, 2 '... in which: circulates during the freezing phase the water to be frozen, these tubes being fixed by their ends in sealed plates 3, 3 ', and 4, 4' leaving between them two compartments 5, 5 'in which the refrigerant does not have access to prevent the formation ice plugs that could interfere with the flow of water.
The tubes 2, 2 '... are surrounded by metal tubular envelopes 6, 6' ... open at their two ends, the role of which will be explained later, and which are fixed by their ends in transverse plates 7, 7 ', the central chamber 8 of the enclosure 1 communicating with the two end chambers 9, 9', thus formed by pipes 10, 11 provided with taps 12, 13. The device for supplying water to the appliance. freezing and the ice receiving devices have not been shown.
A compressor 14 sucks the expanded vapors of the refrigerant through line 15 provided with a valve 16 in the upper chamber 9 of the freezer and delivers these vapors into the condenser 17 connected to the lower chamber 9 'of the freezer by a line 18 provided with a valve 19 and a thermostatic adjustment valve 20 controlled by the gas pressure measured in the bulb 21 at the outlet of the freezer.
The installation further comprises a heat exchanger 22 connected on the one hand to the upper chamber 9 of the freezer by a pipe 23 provided with a valve 24, and on the other hand to a pump 25 itself connected to the chamber. lower 9 'of the freezer by a pipe 26 provided with a valve 27. A level balancing pipe 28, provided with a valve 29 directly connects the central chamber 8 of the freezer to the inlet of the pump 25. The exchanger 22 is provided. a water circulation 30-30 ', this water possibly being that used in the condenser 17 to cool the gases delivered by the compressor 14.
The operation is as follows During the freezing phase, the taps 12, 13, 16, 19 are open, and the taps 24, 27 and 29 are closed.
The freezer 1 is supplied with liquid freon coming from the condenser 17 by means of the thermostatic valve 20 and its level is established for example at N in the enclosure 1. Under the effect of the suction exerted by the compressor, the liquid rises in the tubular envelopes 6, 6 '... around the tubes 2, 2' ..., these envelopes ensuring a less turbulent boiling of the liquid and better transmission of cold to the tubes 2.
During the demolding phase, the taps 12, 13, 16 and 19 are closed and the taps 24, 27, 29 open. The compressor 14 is stopped and the pump 25 is started and circulates the liquid freon through the exchanger 22 which is full of liquid freon. The heated liquid freon is delivered by the pump into the chamber 9 ', rises through the tubular envelopes 6, around the tubes 2 that it heats up, into the upper chamber 9 and flows from there through the pipe 23 to the exchanger . Thanks to the tubular envelopes 6, the liquid freon arriving under pressure from the pump in the lower chamber 9 'is distributed uniformly at the inlet of all the tubes 6, so that the freezer tubes 2 are heated simultaneously.
During this reheating phase, the valve 29 connects the suction of the pump with the central chamber 8 of the freezer which serves as an expansion vessel and in which the level of liquid freon is established at N 'below N because part of the liquid is located during this phase in the upper chamber 9.
When the. demoulding is carried out and the ice cream sticks lowered out of the freezer, it is necessary to restore the level of liquid freon to its value N necessary for the operation in freezing. To do this, it suffices to open the taps 12 and 13 and to stop the pump 25: all the communications then being open, the liquid falls back into the lower part of the circuit in a few seconds, so that the taps can be reopened. 16, 19, close the taps 24, 27, 29 and restart the compressor for the next freezing operation.
The immediate re-establishment of a suitable level is very important: on the one hand, it avoids accidents likely to be caused in the compressor by a burst of liquid due to a too high level, and on the other hand, it avoids operation of the refrigerating machine in bad conditions if the level is too low for the long enough time necessary for the level to be restored by the thermostatic regulator.
As the exchanger 22 remains full of liquid freon, the device, in order to provide a certain volume of hot freon for the following demolding operation, which is thus accelerated, is arranged so that the reheating water circulates through the exchanger throughout the duration of the freezing phase or part of this duration. The expansion of the liquid freon is then compensated by the compression of the volume of gas contained in the pipe 23. In addition, an expansion compensator in the form of an elastic bellows
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sealed 31 is disposed in one of the funds, 32, of the exchanger 22.
In the embodiment to which FIG. 2, the reheating of the freon with a view to demolding takes place in the condenser 17 of the refrigerating machine which is arranged in this case above the level N of the liquid freon in the chamber 1 of the freezer in the freezing phase, and provided a valve 33 enabling it to be isolated from the compressor 14. The condenser 17 is connected, on the one hand, by line 34 provided with a valve 35 to the upper chamber 9 of the freezer, and, on the other hand, its lower part 41, in which the condensed freon accumulates, is connected by a pipe 36 provided with a valve 37 to the central chamber 8.
A pipe 38, on which the pump 25 and a valve 39 are mounted, connects the base of the central chamber 8 with the lower chamber 9 'of the freezer.
In the freezing phase, the circulation of water 40, 40 'from the condenser has the effect of cooling and condensing the vapors delivered by the compressor, while, during the demolding phase, it has the effect of heating the liquid freon. cold that the pump 25 circulates through the freezer.
The operation of the appliance is as follows. In the freezing phase, the taps 12, 13, 16, 18 and 33 are open, the taps 35, 37 and 39 closed.
In the demolding phase, the compressor is stopped, the taps 12, 13, 16, 18, 33 are closed, the taps 35, 37 and 39 open and the pump 25 started. The pump sucks the liquid freon in the central chamber 8 of the freezer and delivers it into the lower chamber 9 'from where the liquid rises through the envelopes 6 around the tubes 2 in the upper chamber 9, flows through the pipe 34 into the condenser 17 where it heats up and returns via line 36 to chamber 8 of the freezer. The level of the liquid in this chamber 8 drops during this phase of operation from N to N 'due to the fact that part of the liquid is in the upper chamber 9 and part in the condenser 17.
After demoulding, stopping the pump and opening the taps 12 and 13 instantly cause the liquid to fall into the lower part of the circuit and consequently the reestablishment of the level N suitable for operation in freezing. It suffices to close the taps 35, 37, 39, to open the taps 16, 33, 18 and to restart the compressor to proceed to the next freezing operation.
The automatic operation of the devices shown in fig. 1 and 2 can be achieved with great simplicity.