CH635669A5 - Machine pour la fabrication de glacons. - Google Patents

Description

La présente invention se rapporte à une machine pour la fabrication de glaçons.

Face aux installations connues depuis longtemps, de fabrication de glace, par grossissement d'un lit liquide qui se refroidit petit à petit jusqu'à congélation, sur une plaque à basse température, ou base d'un évaporateur, à partir de laquelle sont obtenus des cubes de glace, d'autres procédés de fabrication de glaçons sont apparus ultérieurement, par mise en forme préalable de ceux-ci consistant à disposer d'une série de baissinets ou moules inversés, en général de formes troncoconiques, ou encore prismatiques octogonales, etc., avec des systèmes d'injection d'eau, statiques au-dessous de ceux-ci, les conduits du circuit frigorifique étant appuyés sur la base opposée à la bouche d'ouverture; l'assemblage avec ceux-ci se fait par soudure, établissant un bon contact thermique et formant dans quelques cas sur ladite base, une connelure sur laquelle se loge le tuyau conducteur de gaz. Ces systèmes connus représentent un avantage important par rapport à ceux précédemment cités, simplifiant l'obtention des glaçons qui dans ce cas restent directement formés dans chacun des moules et profitent de façon bien plus effective, du refroidissement des tubes de l'évaporateur, dont la température est transmise à l'intérieur du réceptacle sur toute sa surface, sauf sur la base qui reste ouverte, à travers laquelle se fait l'arrosage du liquide qui se congèle petit à petit en couches successives à l'intérieur desdits bassinets. D'autre part, les glaçons formés ont des conditions de pureté très supérieures, car dans le cas du refroidissement d'un lit liquide, les particules qu'il porte en suspension se refroidissent conjointement avec l'eau, ce qui ne se produit pas dans le système avec mise en forme préalable.

Toutefois, pour les machines frigorifiques se basant sur le principe exposé, pour obtenir une injection permanente dans les différentes cavités des moules, en utilisant des moyens d'aspersion statiques, il faut se servir de pompes à impulsion de liquide de grande pression, dont les conditions de fonctionnement doivent être contrôlées, majorant de façon importante le coût de l'ensemble et les services d'entretien. Ces machines par ailleurs, pour produire de grandes quantités de glaçons, doivent fonctionner selon des cycles multiples, les temps de décongélation devant être minimums et avec des sollicitations très grandes au début de chaque cycle qui requièrent des unités de compression et de condensation de grande capacité pour leur fonctions respectives, de sorte qu'ait lieu un refroidissement très rapide de la masse de l'évaporateur et une dissipation très importante d'énergie calorifique coïncidant avec le début de chaque cycle. D'autre part, l'incidence à un même endroit de l'intérieur des cavités des moules de mise en forme, détermine quelle partie du liquide arrivant à la surface à basse température ne pourrait être congelé, pour recevoir immédiatement une masse de liquide (venant également des moyens d'aspersion) à plus haute température, diminuant donc le rendement de la machine.

Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients des procédés antérieurs, d'obtenir des glaçons de petites dimensions et de pureté améliorée et cela avec un meilleur rendement et enfin de pouvoir régler la production de glaçons en fonction des besoins variables de l'usager.

La machine de fabrication des glaçons selon l'invention est définie par la revendication 1.

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Le contact prévu entre les différents réceptacles et les tubes de l'évaporateur donne une surface d'échange thermique maximale entre les éléments, les deux plus grands côtés de chaque cavité restant en contact avec la section tubulaire correspondante du circuit de réfrigération; tout cela donne un plus grand rendement du fait que l'eau qui arrive à chaque réceptacle se refroidit dans un intervalle de temps moindre. D'autre part, les tubes de l'évaporateur étant assemblés près de la partie supérieure de chaque verre de mise en forme, ceci évite les creux dans le glaçon formé, provoqués par le degré insuffisant de refroidissement du fond de chaque élément.

Pour une meilleure compréhension de l'invention, une forme d'exécution sera décrite en détail à titre d'exemple et illustrée par les figures 1 à 3.

La figure 1 représente le schéma de principe de la machine.

La figure 2 donne la disposition de principe du circuit frigorifique.

La figure 3 représente, à une échelle agrandie, une coupe verticale de la partie supérieure de la machine.

Avant de donner une description détaillée qui se réfère pour chaque partie à une référence de la figure, une description de principe de la machine et de son fonctionnement, le tout selon une forme d'exécution préférée, est donnée.

Entre les différents réceptacles de l'évaporateur, et à leur partie intérieure, un ou plusieurs joints intermédiaires en matériau thermiquement isolant sont munis d'orifice de passage, tout l'ensemble ayant des côtés en forme de cadre qui définissent une cavité, prête à recevoir un volume de liquide déterminé et dotée d'au moins un tube de niveau maximum pour l'écoulement. Cette cavité sert dans la phase de dégivrage pour recevoir un volume d'eau chaude qui aide à la libération des glaçons de l'évaporateur, réduisant la durée de cette phase.

Au-dessous de l'évaporateur cité, il y a, comme on l'a indiqué en lignes générales au début, une disposition de transfert des glaçons formés vers un dépôt ou entrepôt d'accumulation de ceux-ci, lequel est isolé thermiquement et possède dans le fond un passage d'écoulement du liquide de sorte que la partie d'eau de fonte est évacuée à l'extérieur, ce qui garantit ainsi une bonne conservation des dits glaçons. La disposition de transfert des glaçons est formée par un ou plusieurs plans inclinés, parallèles, juxtaposés (pour faciliter le travail d'extraction de ceux-ci dans les opérations d'entretien); à la partie inférieure de ces éléments, il y a des dispositifs d'aspersion d'eau qui sont mobiles, permettant au liquide d'arriver à l'intérieur des différentes cavités de l'évaporateur, alternativement le long de chaque alignement et avec une réduction de pression.

Les différents réceptacles recevant le liquide à basse pression et avec des contacts successifs, fait que le mélange air-eau soit plus petit, la pureté de la glace étant bien supérieure et l'évaporateur agissant de façon très efficace, car ceci évite les effets contraires d'un arrosage permanent, dont le liquide d'accès empêche en partie la congélation de l'eau qui est arrivée immédiatement avant à la cavité. Pour tout cela, la glace formée par la machine a des conditions de compacité et de transparence qui sont impossibles à obtenir avec les ensembles frigorifiques connus jusqu'à maintenant.

Le dispositif d'aspersion d'eau vers les cavités des réceptacles de l'évaporateur comprend un ou plusieurs tuyaux parallèles, collecteurs, d'aspersion, giratoires autour de leur axe, parcourant périodiquement et dans les deux sens, un arc de cironférence de grandeur appropriée aux exigences (variable selon la surface de l'évaporateur qu'ils doivent couvrir), par le mouvement de leviers commandés par un moteur de petite puissance et un ensemble de bielles-manivelle, les dits tuyaux possédant une série d'orifices le long de leur section pour la sortie de l'eau; la disposition de ces orifices correspond à chacun des différents alignements des réceptacles de l'évaporateur, l'eau étant envoyée vers lesdits points, par une pompe de recirculation de pression réduite par rapport à celles conventionnelles employées dans des systèmes d'aspersion statiques. L'eau est donc envoyée de façon dynamique à l'intérieur des différentes cavités, ce qui permet de réduire considérablement la pression d'aspersion et pour cela, d'utiliser une pompe plus petite, avec une épargne importante dans l'ensemble de l'installation. D'un autre côté, la mobilité des jets du liquide contribue à une interférence encore plus petite avec l'air, améliorant les conditions de la glace obtenue.

Le liqude qui reste dans les cavités de l'évaporateur tombe vers un dépôt ou bac de recirculation, muni de systèmes d'évacuation à l'extérieur, lorsque celui-ci excède un niveau déterminé, au moment du renouvellement et du remplacement d'eau, au début de chaque cycle.

Sur les rampes des plans de guide des glaçons, il y a une série de fentes longitudinales, parallèles, en vis-à-vis des différents alignements des réceptacles de l'évaporateur. Cette constitution permet le passage de façon appropriée du liquide d'aspersion des différents réceptacles.

Une caractéristique préférée consiste à prévoir l'utilisation d'un réservoir d'eau qui est intercalé entre le compresseur et le condensateur de l'installation frigorifique, ayant une grande contenance d'eau employée du cycle pour former des glaçons; ce réservoir possède intérieurement et axialement le conduit porteur du système refroidissant, ce tuyau ayant la forme d'un serpentin pour avoir une plus grande surface de transmission d'énergie calorifique. Ce réservoir sert d'échan-geur thermique à saturation, ce qui permet une réduction considérable de l'unité de condensation; le réservoir est branché au réseau d'alimentation d'eau, par une électrovanne d'ouverture temporisée et une soupape conventionnelle de réglage du passage d'alimentation, intercalées entre le tuyau d'accès à l'ensemble. Ce réservoir sert donc de condensateur supplémentaire, permettant d'évacuer un grand nombre de calories, principalement au début de chaque cycle, le condensateur utilisé étant très réduit et disposant de systèmes de ventilation très simples. La constitution préconisée évite l'emploi dans l'installation frigorifique, de grandes unités condensatrices dont la capacité totale d'évacuation de la chaleur était seulement utilsée, au début de chaque cycle, dans lesquels il faut une puissance frigorifique maximum pour provoquer un refroidissement brusque de l'évaporateur, mais dans lesquelles, au fur et à mesure que le cycle avance, ladite capacité ne sert qu'en partie. Par ailleurs, sont habituellement utilisés différents systèmes avec des automatismes, destinés à fournir une ventilation plus forte dans le condensateur dans la phase du début de chaque cycle de refroidissement, éléments qui sont également inutiles dans l'installation qui est décrite, le tout réduisant le prix de la machine.

Une seconde fonction que remplit le réservoir d'eau cité, ou échangeur thermique à saturation, est celle de réchauffer l'eau qu'il contient, de sorte que le liquide laisse dans la cavité une grande partie des impuretés qu'il porte en suspension, ainsi qu'une proportion importante de sels en dissolution, servant donc de purificateur d'eau, celle-ci étant utilisée pour la formation des glaçons, après passage à travers l'évaporateur, ce qui fait que la glace ainsi formée aura des caractéristiques de pureté très supérieures à celles obtenues jusqu'à présent par les procédés et les machines décrites.

Enfin et selon ce qui est indiqué dans le paragraphe précédent, dans la phase du dégivrage et simultanément à l'injection de gaz chaud à l'évaporateur, l'ouverture de l'électro-vanne intercalée au conduit d'alimentation d'eau du réseau

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au réservoir-échangeur, se produit, déterminant l'injection de l'eau réchauffée contenue dans ce réservoir par poussée de la pression du réseau, vers la cavité de l'évaporateur, arrivant à celui-ci par deux endroits au moins, l'un en face de l'autre, afin de répartir convenablement tout le liquide. Ce volume d'eau à haute température cède au bloc de l'évaporateur les calories obtenues par son processus antérieur, existant entre les deux systèmes une différence thermique très accusée, permettant d'atténuer et d'unifier ultérieurement les sauts thermiques qui se produisent par l'injection brusque du gaz chaud, son action étant ainsi facilitée et procédant à un rapide balayage du gaz froid qui s'est répandu auparavant. De cette façon, presque tous les glaçons se détachent de l'évaporateur simultanément, avec une perte de poids minime de ceux-ci, augmentant la production de la machine d'une manière importante et facilitant de façon très favorable la phase du dégivrage. Nous devons souligner que sur d'autres genres de machines avec mise en forme préalable de glaçons, on s'est déjà servi d'un certain volume d'eau chaude pour contribuer au dégivrage, mais jamais dans la grande proportion qui est préconisée, ledit débit inondant toute la cavité supérieure de l'évaporateur et passant ensuite au réservoir de recirculation, dans un temps record, provoquant un renouvellement du liquide de ladite enceinte. La quantité d'eau injectée sur l'évaporateur est une fonction composée de deux facteurs interdépendants qui à leur tour sont en rapport à deux autres, c'est-à-dire, du temps d'action de l'électro-vanne (contrôlable par un temporiseur), et du degré d'ouverture de la soupape de contrôle du passage d'alimentation du réseau, les deux dépendant de la pression du réseau et de la pureté de l'eau, car si celle-ci n'est pas bonne, la quantité d'eau pour chaque renouvellement devra être plus grande. Le volume de la cavité de l'évaporateur et la vitesse d'évacuation du liquide sont calculés d'une façon très précise en rapport thermique avec la masse de l'ensemble, de sorte que le liquide qui va au réservoir de recirculation est de préférence à une température inférieure à celle de l'eau d'alimentation du réseau, cette circonstance favorisant le début d'un nouveau cycle de refroidissement en utilisant ce liquide poussé par la pompe d'irrigation.

Une dernière caractéristiques préférée de la présente machine est la présence d'une conduite supplémentaire d'eau au réseau, avec interposition d'une vanne de passage réduit et progressif, de commande manuelle, dont l'objet est de fournir pendant tout le cycle un flux d'eau régulier au réservoir de recirculation, de façon à remettre l'eau convertie en glace et celle en trop, est évacuée à l'extérieur. Grâce à ce système, il se produit une baisse de température dans l'eau du réservoir (qui se refroidit petit à petit pendant le processus en étant irriguée et entrée en contact avec l'évaporateur) plus lente, entraînant un ralentissement de la courbe de refroidissement et à un renouvellement de l'eau du cycle, tout ce qui sert à prolonger la durée de chaque cycle en obtenant de meilleures conditions de transparence et de compacité dans la glace formée. Par ailleurs et selon le débit de cette alimentation d'eau au réservoir de recirculation, la proportion/heure de la machine baissera, mais dans ce cas, des glaçons de meilleure qualité se formeront, si bien que l'usager peut intervenir en combinant par une commande manuelle l'alimentation d'eau supplémentaire, pouvant régler la production de la machine conformément aux besoins concrets d'emploi des glaçons (refroidissement par contact, addition dans des verres pour boissons, etc).

Sur la fig. 1, l'évaporateur horizontal est formé par une série de réceptacles prismatiques 10, soudés aux tuyaux 11 du circuit frigorifique par deux de ses côtés, par des joints intermédiaires 12 en matériau thermiquement isolant, entre les réceptacles 10. La chambre 13, en forme de cadre, entoure l'évaporateur et est prête à recevoir un volume de liquide déterminé par un tube de trop-plein 14. A un niveau inférieur se trouvent des rampes 15 avec une série de fentes 15', pour permettre le passage du liquide d'aspersion. Le circuit hydraulique comprend un raccord 16 pour la connexion au réseau, une vanne 17 de contrôle de passage du liquide, une électro-vanne 18 à ouverture temporisée pour le réglage de l'alimentation, le tuyau arrivant au réservoir 19, de grande contenance, muni intérieurement de la conduite 19' en forme de serpentin et contenant le liquide réfrigérant. Ce réservoir sert d'échangeur thermique, l'eau réchauffée passant par action de l'électro-vanne 18, au début de la phase de dégivrage, vers la chambre 13 de l'évaporateur, à travers le tuyau 20 entrant dans celle-ci par au moins deux endroits opposés. Un moteur 21 de commande des tuyaux 26 munis d'orifices 26' de sortie du liquide possède les liaisons mécaniques faites avec un levier de commande 25 et des bielles 22. L'eau arrive à ces tuyaux 26 par un distributeur 23, auquel le liquide arrive par un conduit 24, par action d'une pompe 31, de pression réduits. Les tuyaux 26 sont fixés à leurs extrémités par des supports 27 et l'eau qui n'est pas retenue dans l'évaporateur tombe dans le réservoir de recirculation 28, lequel possède un tube 29 de niveau maximum et un filtre 30 intercalé dans le collecteur d'aspiration 32 de la pompe 31. Au-dessous de réservoir 28, la machine possède un second réservoir 33 pour emmagasiner les glaçons formés, avec un écoulement 33' de l'eau de fonte des glaçons. Le tuyau supplémentaire 34', avec une soupape 34 à commande manuelle, donne un débit permanent d'eau au réservoir 28, dont la grandeur détermine de façon très exacte la durée de chaque cycle de formation de glaçons et les conditions de qualité de ceux-ci.

Sur la fig. 2 est dessiné le circuit frigorifique sur lequel sont représentés le compresseur 35, le dispositif de démarrage 35' de celui-ci, le réservoir 19 ou échangeur thermique, un filtre mécanique 36, l'électro-vanne 37 de gaz chaud, le condensateur 38 qui est de dimension réduite, le ventilateur 39 aération de cette unité, un filtre de déshydratation 40, une soupape d'expansion thermostatique 42, avec un égaliseur extérieur, destinée à atteindre une unification thermique rapide au début de chaque cycle dans les différents réceptacles 10 de l'évaporateur 42, un tamporiseur 43 et un pressostat de contrôle 44.

Sur la fig. 3 est dessinée, en plus grande dimension, une coupe verticale de la partie supérieure de la machine. On y voit les réceptacles 10, l'un des tuyaux 11 de l'évaporateur 42, les joints 12, la chambre 13, la rampe 15 portant deux fentes 15' et 15", destinées à permettre le passage du liquide à travers les tuyaux 26 qui sont commandés par les bielles 22 et par le levier 25, le réservoir de recirculation 28 se trouvant en dessous, étant muni du tube 29 de niveau maximum.

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1. Machine pour la fabrication de glaçons, caractérisée en ce qu'un évaporateur horizontal (42) est formé d'un plateau portant des réceptacles inversés (10), tous dans un plan et chacun avec une forme de prisme droit, à base rectangulaire, espacés de façon uniforme et répartis en rangées et colonnes parallèles, formant un seul ensemble avec les tubes (11) du circuit frigorifique, ces tubes étant placés transversalement aux réceptacles, en contact avec et fixés à des emplacements des côtés opposés des réceptacles proches des extrémités supérieure fermées des réceptacles, le côté inférieur ( 12) du plateau étant fait en matériau thermiquement isolant comportant des ouvertures délimitant les extrémités inférieures ouvertes des réceptacles (10) et comportant une paroi périphérique pour former un réservoir (13) autour de lui, au moins un écoulement de trop-plein (14) étant prévu pour le drainage.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un guide ( 15) sous l'évaporateur destiné à diriger les glaçons produits vers un dépôt (33), dont le fond comporte une écoulement (33') pour évacuer le liquide de la fonte, le guide étant fait avec un ou plusieurs plans inclinés, parallèles et juxtaposés, et des moyens d'aspersion d'eau (26) placés sous le guide et déplaçables de telle façon que l'eau éjectée d'eux atteigne l'intérieur des réceptacles (10) de l'évaporateur alternativement le long de chaque ligne et avec basse pression.

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REVENDICATIONS

3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens d'aspersion (26) pour fournir l'eau vers l'intérieur des réceptacles (10) de l'évaporateur comprennent au moins un tuyau (26) tournant à directions d'injection parallèles, qui tourne périodiquement d'abord dans un sens puis dans le sens opposé le long d'un arc grâce-à l'action de bielles (22) déplacées par un moteur (21) et un jeu de tiges de liaison (25), chaque tuyau (26) comportant plusieurs ouvertures (26') sur sa longueur permettant à l'eau de sortir.du tuyau, les tuyaux étant disposés pour correspondre à chacun des différents alignements des réceptacles (10) dans l'évaporateur, l'eau circulant vers ces ouvertures sous l'effet d'une pompe à basse pression (31), l'eau non congelée retombant dans un réservoir de recirculation (28) équipé avec des moyens (29) évacuant l'eau quand elle atteint un certain niveau, au moment du renouvellement et du remplacement de l'eau lors du début de chaque cycle, le guide ( 15) incliné comportant des fentes transversales (15') correspondant également aux différents alignements de l'évaporateur et agencées pour permettre à l'eau d'aspersion de passer.

4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un réservoir d'eau est placé entre un compresseur (35) et un condenseur (38) d'une installation frigorifique, le réservoir (19) étant de grande capacité par rapport au volume d'eau utilisé au cours d'un cycle de production de cubes et contenant un conduit en serpentin (19') à travers lequel passe le fluide réfrigérant, le réservoir (19) fonctionnant comme un échangeur de chaleur et étant relié au réseau d'alimentation en eau ( 16) au travers d'une vanne temporisée ( 18) actionnée électriquement précédée d'une vanne de réglage (17) pour régler l'alimentation.

5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (19) est agencé de façon à réchauffer l'eau qu'il contient pour que l'eau abandonne toute impureté en suspension, ce qui entraîne la précipitation de tout sel dissous dans l'eau et purifie l'eau.

6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un conduite supplémentaire (34') du réseau d'alimentation (16), qui comprend une vanne de débit (34) manuelle progressive adaptée à fournir pendant le cycle un débit d'eau au réservoir d'eau de recirculation (28)

pour remplacer l'eau changée en glace, tout excédent étant retourné par le conduit de trop-plein (29) du réservoir (28) afin d'obtenir un ralentissement de la courbe de refroidissement et un renouvellement de l'eau du cycle en vue d'une meilleure transparence et compacité de la glace produite.