Procédé de traitement, notamment de chauffage de produits,
et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé de traitement, notamment de chauffage de produits, par exemple des produits alimentaires tels que des petits pains, des blocs de beurre ou de crème glacée enveloppés, des biscuits, des tablettes de chocolat, des blocs de graisse, de tels produits étant manipulés, par exemple transportés d'un endroit à un autre, pendant qu'ils sont traités ou transformés, par exemple chauffés, refroidis, cuisinés, cuits ou stérilisés.
L'invention a aussi pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé. Un tel traitement de produits nécessitait jusqu'à présent l'utilisation de transporteurs sans fin, à étage unique ou à étages multiples, occupant une surface de plancher considérable, la longueur de ces transporteurs dépendant du temps nécessaire au traitement correct des produits et de la vitesse de production désirée des produits traités.
Le but de l'invention est de fournir un procédé de traitement et un appareil pour sa mise en oeuvre qui permettent d'éviter l'utilisation de transporteurs sans fin et de réduire la surface de plancher occupée par l'appareil destiné à traiter des produits d'une espèce donnée à une vitesse de production déterminée.
Le procédé selon la présente invention, dans lequel on dispose les produits sur des supports disposés l'un sur l'autre en colonne dans une chambre de traitement, et dans lequel on déplace la colonne longitudinalement de pas successifs de longueur sensiblement égale à l'espacement des supports dans la colonne, est caractérisé en ce qu'on prend des supports en forme de plateaux ouverts à leurs extrémités, permettant ainsi de faire passer un agent de traitement le long des plateaux, en ce qu'on dirige de façon continue un courant d'un agent de traitement dans l'extrémité ouverte d'un plateau à une extrémité de la colonne et on guide cet agent, lorsqu'il quitte le plateau à l'extrémité opposée de cette colonne, dans l'extrémité ouverte du plateau suivant dans la colonne,
cette opération étant répétée à chaque extrémité de chaque plateau successif dans la colonne, de façon que, lorsque la colonne est déplacée de pas successifs, l'agent de traitement passe à travers les plateaux alternativement dans des directions opposées, en ce qu'on transfère après chaque déplacement de la colonne, une charge de produits traités d'une extrémité de la colonne à un poste de déchargement ou à un poste intermédiaire, et en ce qu'on amène une nouvelle charge de produits à l'autre extrémité de la colonne.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention pour la mise en oeuvre du procédé également objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue de face d'un appareil destiné à la cuisson de pâtés de viande.
La fig. 2 en est une vue de profil.
La fig. 3 en est une coupe partielle de face.
La fig. 4 est une vue de profil partiellement en coupe.
La fig. 5 est une coupe partielle de profil dans un plan différent de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe partielle de face de la partie de l'appareil représenté sur la fig. 5.
La fig. 7 est une coupe en plan de l'appareil, une partie de la structure supérieure étant enlevée.
La fig. 8 est une coupe en plan semblable à la fig. 7, à un niveau plus bas,
La fig. 9 est une coupe en plan semblable, à un niveau encore plus bas.
La fig. 10 est une vue en perspective de l'appareil, la paroi extérieure et le bâti étant enlevés.
La fig. il est un schéma du dispositif hydraulique.
L'appareil représenté est construit au moyen de profilés et de tôles métalliques et, pour faciliter la fabrication, il est constitué par trois ensembles 11, 12 et 13, l'ensemble 11 inférieur servant à loger le mécanisme général de chargement et de déchargement, l'ensemble 12 constituant la chambre de cuisson et l'ensemble 13 un couvercle à charnières.
La chambre de cuisson 12 est isolée de manière étanche du logement inférieur 11, de façon à éviter une perte de chaleur. Les parois de la chambre 12 et du couvercle 13 sont remplies d'une matière d'isolation thennique 14, la chambre 12 comportant une cloison médiane 16 qui la divise en deux compartiments dans lesquels sont logées respectivement deux colonnes 17 et 18 de plateaux 19 reposant chacun sur le plateau situé immédiatement en dessous de lui, les parois extérieures et la cloison 16 forrnant des guides pour les plateaux.
La colonne 17 monte et la colonne 18 descend pas à pas de la manière qui sera décrite plus loin et, pendant que les colonnes sont immobiles, elles sont supportées sur des taquets mobiles éclipsables 20 logés dans des supports disposés dans les parois latérales de l'appareil, les taquets 20 étant actionnés par des bras 21 supportés par des paires d'arbres tournants 22 qui supportent aussi des bras 23 reliés aux tiges de piston 24 de vérins pneumatiques 26. Les bras 23 d'une seule des paires d'arbres 22 sont actionnés par les vérins 26, les bras 23 de l'autre paire d'arbres 22 étant reliés aux premiers par des bielles 27.
Sous les colonnes 17 et 18, respectivement, se trouvent des tables de support 28 et 29 portées par des pistons 31 et 32 se déplaçant dans les cylindres 33 et 34 de vérins hydrauliques alimentés en fluide hydraulique par un groupe motopompe 36 qui puise dans un réservoir 37. Des électrovannes 38-1, 38-2 et 38-3, commandées par des solénoïdes SOL 1,
SOL 2 et SOL 3, commandent le fonctionnement des pistons 31 et 32 de la manière qui sera décrite p]us bas, un clapet de retenue 30 et une soupape de sûreté 35 étant prévus dans le circuit.
Surin chemin de glissement situé au-dessous des colonnes 17 et 18 est monté un poussoir de transfert 39 se déplaçant d'une position de chargement et de déchargement située immédiatement en dessous de la colonne 18 à une position de transfert située immédiatement en dessous de la colonne 17, le poussoir 39 étant muni de crémaillères dentées 41 engrenant avec une paire de pignons 42 montés sur un arbre commun et reliés par une courroie de transmission 43 à un moteur d'entraînement 44.
Dans une chambre de transfert située au-dessus des colonnes 17 et 18 se trouve un mécanisme élévateur constitué par des barres 47 portées par des arbres 48, parallèlement à ceux-ci, ces arbres 48 tournant dans des paliers disposés dans les parois latérales de la chambre 12 et étant reliés entre eux, de façon à pivoter simultanément, par des bras 49 et une bielle 51 reliés au piston 52 se déplaçant dans le cylindre 53 d'un vérin pneumatique. Dans la chambre 46 est aussi monté, de façon à se déplacer transversalement aux colonnes 17 et 18, un poussoir de transfert 54 fixé à la tige 56 du piston d'un vérin pneumatique dont le cylindre 57 est fixé à une paroi latérale de la chambre 12 et supporté par des contre-fiches 58.
La chaleur pour le compartiment de la chambre 12 dans lequel est logée la colonne ascendante 17 est fournie par une série d'éléments chauffants électriques 60 disposés dans une série de chambres de chicane 59 formées dans des parois de chicane 61 fixées à la face intérieure de la paroi avant et de la paroi arrière de la chambre 12, les chambres 59 d'un côté étant décalées par rapport à celles du côté opposé d'une distance telle que l'air chaud destiné au chauffage passe alternativement d'un côté à l'autre de la colonne 17. Les pâtés situés sur les plateaux sont par conséquent soumis à l'effet de cuisson de l'air chaud se déplaçant alternativement en sens opposés à mesure que les plateaux avancent pas à pas. L'air traversant les chambres 59 successives est réchauffé pendant son passage entre les plateaux successifs 19.
Par suite de l'élévation de la température et de la circulation de l'air chaud, les pâtés auront généralement atteint à peu près la température maximale sur le plateau 19 le plus haut de la colonne 17, et se trouvent à ce moment à peu près à mi-chemin dans le cycle de cuisson. Ainsi, les plateaux 19 passent sur la colonne 18 à la température maximale et, en descendant dans cette colonne, ils ne nécessitent pas normalement un supplément de chaleur, de sorte que l'air chaud quittant la colonne 17 est généralement propre à achever le cycle de cuisson, sans utilisation d'éléments chauffants dans les chambres de chicane, semblables à celles qui viennent d'être décrites, du compartiment de la chambre 12 dans lequel est logée la colonne 18.
La circulation de l'air chaud est assurée par un ventilateur 62 placé dans une chambre d'aspiration 63 disposée vers le bas de la colonne 18 de façon à aspirer l'air à travers les deux plateaux 19 les plus bas et à le refouler par un conduit 64 vers un orifice d'entrée 66 situé au bas de la colonne 17.
Le ventilateur est fixé à un arbre 67 qui tourne sur des paliers dans un bâti 68 fixé à la paroi avant de la chambre 12, l'arbre 67 étant entraîné, au moyen d'une transmission à courroie 69, par un moteur 71 monté sur le bâti 68. Ainsi, l'air chaud est d'abord refoulé vers le haut dans la colonne 17 jusqu'à la chambre 46, puis descend dans la colonne 18 jusqu'à la chambre d'aspiration 63 d'où il est remis en circulation.
Des pâtés 72 disposés à distance l'un de l'autre sur des plaques de support 73 sont placés à la main, à partir d'une table de chargement et de déchargement 74, sur le plateau 19 qui se trouve à ce moment au bas de la colonne 18, ou en sont retirés à la main.
Le fonctionnement de l'appareil est semi-automatique et le cycle complet d'opérations est commandé par une série d'interrupteurs de fin d'opération ou de course, de relais et de solénoïdes fonctionnant tous d'une manière bien connue de façon à arrêter chaque opération lorsqu'elle est terminée et à faire démarrer l'opération suivante jusqu'à ce que le cycle soit achevé, le cycle se répétant soit sous la commande de l'interrupteur de démarrage actionné par l'opérateur, soit sous la commande d'une impulsion provenant d'un interrupteur de fin d'opération indiquant que les opérations de déchargement et de rechargement sont terminées. Puisqu'il est connu, le dispositif électrique n'est représenté qu'en partie et ne sera mentionné que brièvement dans la description qui suit du fonctionnement de l'appareil.
Lorsqu'on ferme l'nterrupteur général du dispositif électrique, la motopompe 36 démarre et continue à tourner sans arrêt, les vannes 38-2 et 38-3 laissant ouverte la communication du circuit hydraulique avec l'atmosphère pendant les périodes où l'on n'a pas besoin d'énergie hydraulique permettant ainsi à la pompe de tourner à vide.
Si l'on suppose que l'appareil est entièrement chargé et que les deux colonnes 17 et 18 sont supportées sur les taquets 20, un plateau 19 étant prêt à être transféré d'une colonne à l'autre dans la chambre 46 et un plateau 19 contenant une plaque de pâtés cuits reposant sur le chariot poussoir 39 en dessous de la colonne 18, prêt à être déchargé et rechargé, l'opérateur retire la plaque 73 de ce plateau et y introduit une nouvelle plaque de pâtés crus.
Il presse alors le bouton de l'interrupteur de démarrage S 1 pour faire commencer le cycle d'opérations.
L'interrupteur S 1 fait démarrer le moteur 44 de façon à amener le poussoir 39 sous la colonne 17 où ce poussoir agit sur un interrupteur de fin de course LS 2 qui arrête le moteur 44 et le fait repartir dans le sens opposé de façon à ramener le chariot poussoir 39 à sa position initiale, prêt à recevoir un nouveau plateau ; il actionne alors un interrupteur de fin de course LS 4 qui excite les solénoïdes SOL 2 et SOL 3 de façon à fermer les vannes 38-2 et 38-3.
La vanne 38-1 est maintenue par un ressort de rappel dans une position telle que la conduite sous pression soit reliée à l'extrémité inférieure du cylindre 34 et que la conduite d'échappement soit reliée à l'extrémité supérieure de ce cylindre. Le piston 32 du cylindre 34 est alors poussé vers le haut jusqu'à l'extrémité de sa course où il agit sur un interrupteur de fin de course LS 6 et prend en charge la colonne 18. L'interrupteur LS 6 produit aussi une impulsion qui a pour effet d'exciter un solénoïde qui actionne la vanne de commande du. vérin 26 de la colonne 18 de façon que la tige de piston 24 de ce vérin déplace la tringlerie dans un sens tel que les taquets 20, qui jusque-là supportaient la colonne 18, s'éclipsent.
Lorsque les taquets se sont entièrement éclipsés, la bielle 27 actionne l'interrupteur de fin de course LS 7 qui excite le solénoïde SOL 1 commandant la vanne 38-1 qui relie alors l'extrémité inférieure du cylindre 34 à l'extrémité inférieure du cylindre 33 et en même temps l'extrémité supérieure du cylindre 34 à la conduite de refoulement de la motopompe 36, de sorte que le piston 32 s'abaisse tandis que le piston 31 s'élève. Pendant cette opération, les colonnes 17 et 18 sont pratiquement en équilibre.
Lorsque le piston 32 s'est abaissé d'environ 5 cm, il ferme un interrupteur LS 8 qui excite un solénoïde provoquant le déplacement du piston 24 dans le cylindre 26 du vérin de la colonne 18 de façon à déplacer la tringlerie dans un sens qui réengage les taquets 20 sous la colonne 18. Le piston 32 continue à descendre jusqu'à la fin de sa course, laissant la colonne 18 supportée par les taquets 20 de cette colonne à l'exception du plateau 19 le plus bas qui maintenant repose sur la table de support 28 portée par le piston 32, ce plateau 19 s'écartant bien du plateau suivant le plus bas dans la colonne 18. Lorsqu'il a terminé sa course de descente, le piston 32 actionne un interrupteur de fin de course
LS 12 monté en série avec un autre interrupteur de fin de course LS 13. Le rôle de ces deux interrupteurs sera indiqué plus loin.
Entre-temps, le piston 31 s'est élevé dans le cylindre 33. Après qu'il s'est élevé d'une petite hauteur, il prend en charge la colonne 17 et actionne un interrupteur LS 3 qui excite un solénoïde commandant le piston 24 du vérin pneumatique 26 de la colonne 17 de façon à déplacer la tringlerie dans un sens tel que les taquets 20 supportant normalement la colonne 17 s'éclipsent.
En même temps que le piston 32 s'abaisse, le piston 31 soulève la colonne 17 de façon à amener le plateau nouvellement chargé 19 dans une position permettant aux taquets 20 de le supporter et en même temps faire pénétrer le plateau 19 le plus haut de cette colonne dans la chambre de transfert 46. Lorsque le piston 31 atteint le sommet de sa course, il actionne un interrupteur de fin de course LS 10 de façon à désexciter le solénoïde de commande du vérin 27 et ainsi renverser le mouvement du piston 24 de la colonne 17 de façon à engager les taquets 20 sous cette colonne.
Lorsque les taquets 20 s'engagent à nouveau sous la colonne 17, la bielle 27 de cette colonne actionne un interrupteur LS 11 qui désexcite les solénoïdes
SOL 1, SOL 2 et SOL 3 des vannes 38-1, 38-2 et 38-3, supprimant ainsi la pression dans le circuit et par suite abaissant le piston 31. A ce moment, le piston 32 est déjà en bas et il est empêché de s'élever de nouveau par le clapet de retenue 30 situé dans la conduite reliant le cylindre 34 au cylindre 33. Lorsque le piston 31- a terminé- sa course de descente, il agit sur l'interrupteur de fin de course LS 13 qui, en série avec l'interrupteur de fin de course LS 12, donne une impulsion de départ pour faire commencer le cycle d'opérations au sommet de la machine de la manière qui sera décrite ci-après.
La fig. 2 montre des interrupteurs de fin de course LS 5 et LS 9 destinés à donner une impulsion indiquant respectivement que les taquets 20 situés sous la colonne 17 sont éclipsés et que les taquets 20 situés sous la colonne 18 se sont engagés sous celle-ci, ces interrupteurs étant montés dans le circuit par raison de sécurité de façon à arrêter le fonctionnement au cas où les taquets 20 manqueraient à fonctionner, et empêcher ainsi une détérioration possible des plateaux. Ces deux interrupteurs sont des exemples de ceux qui seraient normalement ajoutés pour la sécurité, mais qui ne sont pas mentionnés dans la présente description dans un but de simplification.
L'interrupteur LS 13 excite aussi un solénoïde
SOL 4 qui commande le vérin pneumatique 52, 53 de façon à déplacer les barres 47 vers le haut et à soulever ainsi le plateau 19 situé dans la chambre 46 pour le séparer de la colonne 17. A la fin de sa course, le piston 52 actionne un interrupteur LS 14 qui excite un solénoïde provoquant le déplacement du piston 56 dans le sens qui déplace le poussoir 54 de façon à faire glisser le plateau 19 le long des barres 47 et à l'amener au-dessus de la colonne 18 où il actionne un interrupteur de fin de course LS 15 qui coupe le circuit du solénoïde SOL 4 de façon à renverser le mouvement du piston 52 et à ramener les barres 47 à leur position de repos, abaissant ainsi le plateau 19 sur le plateau le plus haut de la colonne 18.
Lorsque les barres 47 ont achevé leur mouvement d'abaissement, la bielle 51 agit sur un interrupteur de fin de course LS 16 qui donne une impulsion ayant pour effet de désexciter le solénoïde qui commande la vanne du cylindre 57 de façon à inverser le mouvement du piston 56 et ainsi faire reculer le poussoir 54. Lorsque le poussoir 54 atteint sa position de repos, il actionne un interrupteur de fin de course
LS 18 qui boucle le circuit relié à l'interrupteur de démarrage S 1. Ainsi, pendant l'opération de transfert, le circuit des solénoïdes commandé par l'interrupteur S 1 reste ouvert de façon que le dispositif hydraulique ne puisse pas fonctionner pendant le transfert.
Au lieu d'éléments chauffants électriques, on pourrait utiliser d'autres moyens de chauffage, un espace supplémentaire étant ménagé en cas de besoin entre les parois intérieures de la chambre 12 et les plateaux 19 pour l'installation de conduits appropriés. Dans le cas où le traitement est un traitement de refroidissement, de séchage ou de congélation, on peut installer au voisinage de la chambre de traitement un appareillage distinct pour le traitement de l'air ou autre fluide.
Les plateaux individuels peuvent être supportés séparément dans la colonne, par exemple sur des supports espacés l'un de l'autre en saillie sur une paire de chaînes parallèles ou autre moyen semblable.
Cependant, il est clair que chaque plateau dans la colonne peut reposer sur le plateau situé au-dessous de lui.
On peut transférer les produits en enlevant et remplaçant les plateaux eux-mêmes, mais on trouve avantageux d'éviter de sortir les plateaux de l'atmosphère de traitement. On peut y parvenir en disposant les produits sur des plaques distinctes que l'on introduit sur les plateaux et que l'on retire suivant les besoins.
On peut introduire successivement les plateaux au sommet de la chambre sur une colonne de plateaux déjà située dans la chambre sur une plate-forme de support que l'on abaisse et soulève alternativement d'une hauteur sensiblement égale à l'espacement des plateaux dans la colonne en synchronisme avec l'amenée des plateaux sur le sommet de la colonne, des organes de support venant s'engager sous le plateau qui surmonte immédiatement le plateau le plus bas avant chaque abaissement de la plate-forme de façon à supporter la colonne pendant que le plateau le plus bas est transféré à un poste de délivrance.
On peut aussi inverser les opérations d'amenée et de transfert, les plateaux étant introduits successivement au bas de la colonne et des plateaux successifs étant transférés du sommet de la colonne. Dans ce cas, la plate-forme de support soulève à chaque fois la colonne d'une hauteur égale à l'espacement des plateaux, les organes de support susmentionnés fonctionnant alors pour maintenir la colonne pendant que la plate-forme s'abaisse pour recevoir le plateau suivant à ajouter au bas de la colonne.
La chambre entourant la colonne assure avantageusement l'écoulement de l'air ou autre fluide de traitement vers le haut ou vers le bas en passant par des côtés opposés des plateaux, ceux-ci étant construits de façon à permettre au fluide de traitement de passer des côtés de la chambre dans les espaces situés entre les plateaux, des chicanes étant disposées sur les côtés de la chambre à des extrémités alternées des plateaux de façon à diriger l'air ou autre fluide sur les produits reposant sur chaque plateau l'un après l'autre.
Le déplacement pas à pas de la colonne vers le haut ou vers le bas, de la manière décrite ci-dessus, a pour résultat que les produits situés sur chaque plateau sont sousmis au courant de fluide de traitement dans des sens alternativement opposés et, en disposant convenablement les chicanes et les points d'entrée et de sortie du fluide de traitement, on peut faire varier les températures ou les conditions d'atmosphère sur la hauteur de la colonne.
Les plateaux sont avantageusement constitués chacun par une plaque plane avec des parties repliées verticalement sur des côtés opposés jusqu'à une hauteur un peu supérieure à celle des produits à traiter, de façon à former un support pour le plateau suivant situé au-dessus et à ménager un espace suffisant pour l'écoulement du fluide de traitement sur les produits, ceux-ci, lorsqu'ils sont constitués par des articles individuels multiples, étant espacés l'un de l'autre sur les plateaux. Ainsi, deux bords opposés des plaques peuvent être repliés vers le haut de façon à former des plateaux en forme de couloirs à extrémités ouvertes, les extrémités supérieures des bords relevés étant repliées vers l'intérieur de façon à former un bon support pour les plateaux successifs.
Bien entendu, les parois de la chambre de traitement formeront des guides ou seront munies de guides pour les rebords des plateaux de façon à les centrer correctement pendant leur passage à travers la chambre.
Des considérations de hauteur de bâtiment, de conditions de charge totale, de positions relatives entre les points de chargement et de déchargement, ou autres considérations, peuvent rendre incommode l'usage d'une colonne unique et, dans un tel cas, on peut utiliser plusieurs colonnes. Ainsi, on peut juxtaposer deux colonnes fonctionnant chacune pas à pas de la manière décrite ci-dessus, les plateaux étant introduits au bas d'une colonne, transférés du sommet de la première au sommet de la seconde colonne et retirés du bas de la seconde colonne. Inversement, le chargement et le déchargement des plateaux peuvent avoir lieu au sommet des colonnes et le transfert au bas. On peut juxtaposer une troisième colonne pour chargement en bas et déchargement au sommet, ou vice versa, et ainsi de suite pour un nombre quelconque de colonnes.
Lorsqu'on utilise une paire de colonnes, on facilite beaucoup le déplacement pas à pas en supportant les colonnes sur une paire de plates-formes reliées par un parallélogramme articulé à un fléau pivotant, en des points équidistants du pivot, de façon que normalement les deux colonnes soient en équilibre, la charge entière étant supportée par le pivot. La puissance nécessaire pour faire basculer le fléau peut être fournie par une paire de vérins hydrauliques reliés par des articulations aux extrémités du fléau de façon à assurer l'élévation et l'abaissement des deux colonnes simultanément.
Au lieu de supporter les deux colonnes sur un fléau de la manière décrite ci-dessus, on peut munir chaque plate-forme elle-même d'un vérin hydraulique, et dans ce cas on assure un équilibre approximatif en reliant les deux vérins, dans un même circuit hydraulique, à une pompe et à une source de fluide communes de façon à assurer un déplacement de vérin individuel ou un équilibre hydraulique selon les besoins.
Le soulèvement et l'abaissement des deux colonnes peuvent naturellement être effectués par des moyens purement mécaniques au lieu du dispositif hydraulique décrit ci-dessus.
Lorsqu'on s'en sert pour la mise en conserve, la stérilisation ou autres opérations utilisant de la vapeur d'eau sous une pression notable, on peut disposer les deux colonnes côte à côte dans une chambre sous pression fermée au sommet et ouverte à la base, l'extrémité inférieure de la chambre étant submergée dans une caisse à eau ayant une profondeur d'eau suffisante pour donner une hauteur manométrique équilibrant la pression de la vapeur dans la chambre.
Dans ce cas, on charge et on décharge les plateaux dans les colonnes au moyen de colonnes de chargement et de déchargement disposées au voisinage des colonnes principales et s'étendant de la base de celles-ci à un niveau supérieur à celui de la surface de l'eau.