FR3117200A1 - Machine for the production of water particles in a solid state, such as particles of ice or snow - Google Patents
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Abstract
Une machine (10) pour la fabrication de particules d’eau à l’état solide comprend un circuit (11) où circule un fluide réfrigérant, au moins une paroi de génération de glace (12) délimitant extérieurement une surface de formation de glace (172) sur laquelle de l’eau à l’état liquide se transforme en eau à l’état solide, la surface de formation de glace (172) ayant une forme prismatique caractérisée par un profil de base (18) et une génératrice (19) tels que la forme prismatique est générée par la translation rectiligne du profil de base (18) le long de la génératrice (19). La machine (10) comprend des éléments de détachement (20) présentant un profil de coupe (21) ayant une forme complémentaire du profil de base (18) de la forme prismatique et aptes à détacher les particules d’eau à l’état solide dans la glace formée sur la surface de formation de glace (172). Un mécanisme de déplacement (22) assure un mouvement relatif entre les éléments de détachement (20) et la paroi de génération de glace (12), ce mouvement relatif induisant un mouvement d’avance par translation rectiligne du profil de coupe (21) par rapport à la surface de formation de glace (172) selon une droite orientée parallèlement à la génératrice (19) de la forme prismatique. Figure 3 A machine (10) for the production of water particles in the solid state comprises a circuit (11) in which a refrigerant fluid circulates, at least one ice-generating wall (12) externally delimiting an ice-forming surface ( 172) on which water in the liquid state transforms into water in the solid state, the ice-forming surface (172) having a prismatic shape characterized by a base profile (18) and a generatrix (19 ) such that the prismatic shape is generated by the rectilinear translation of the base profile (18) along the generatrix (19). The machine (10) comprises detachment elements (20) having a cutting profile (21) having a shape complementary to the base profile (18) of the prismatic shape and able to detach the particles of water in the solid state in the ice formed on the ice forming surface (172). A movement mechanism (22) provides relative movement between the detachment elements (20) and the ice-generating wall (12), this relative movement inducing a forward movement by rectilinear translation of the cutting profile (21) by relative to the ice formation surface (172) along a straight line oriented parallel to the generatrix (19) of the prismatic shape. Figure 3
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne une machine pour la fabrication de particules d’eau à l’état solide, de type particules de glace ou de neige, comprenant un circuit dans lequel circule un fluide réfrigérant refroidi par un dispositif de génération de froid, au moins une paroi de génération de glace refroidie par le fluide réfrigérant et générant de la glace à partir d’eau à l’état liquide, et des éléments de détachement pour détacher ces particules d’eau à l’état solide à partir de la glace générée sur la paroi de génération de glace.The present invention relates to a machine for the production of water particles in the solid state, of the ice or snow particle type, comprising a circuit in which circulates a refrigerant fluid cooled by a cold generation device, at least one ice-generating wall cooled by the refrigerant and generating ice from water in a liquid state, and detaching elements for detaching these particles of water in a solid state from the ice generated on the ice generation wall.
L’invention peut notamment être intégrée dans une installation frigorifique comprenant un évaporateur, une machine de compression, un condenseur au sein desquels circule successivement un fluide, par exemple de l’eau, en circuit fermé ou en circuit ouvert. Notamment, le phénomène d’évaporation subi par le fluide dans l’évaporateur a pour conséquence de produire du froid, ce froid pouvant être transmis à un fluide réfrigérant en vue d’une utilisation telle que définie dans la machine objet de l’invention.The invention can in particular be integrated into a refrigeration installation comprising an evaporator, a compression machine, a condenser within which a fluid, for example water, circulates successively, in a closed circuit or in an open circuit. In particular, the phenomenon of evaporation undergone by the fluid in the evaporator has the consequence of producing cold, this cold being able to be transmitted to a refrigerant fluid with a view to use as defined in the machine which is the subject of the invention.
L’invention trouve une application notamment dans les installations frigorifiques destinées à la production de neige artificielle, dans les installations frigorifiques destinées à la production de glace par exemple pour l’industrie alimentaire, ou bien encore dans les installations frigorifiques destinées à être intégrées dans un système de climatisation et/ou de stockage de frigories.The invention finds an application in particular in refrigeration installations intended for the production of artificial snow, in refrigeration installations intended for the production of ice, for example for the food industry, or even in refrigeration installations intended to be integrated into a air conditioning and/or cold storage system.
Etat de la techniqueState of the art
Il existe de nombreuses machines de fabrication de particules d’eau à l’état solide, de type glace ou neige.There are many machines for making solid state water particles, such as ice or snow.
La plupart des machines connues exploitent des parois de génération de glace ayant une forme essentiellement cylindrique.Most of the known machines exploit ice generation walls having an essentially cylindrical shape.
Selon une première technique connue, à l’image du document KR101491491B1, les éléments de détachement se présentent sous la forme d’un rouleau qui se déplace par roulement sur la glace, lequel roulement se pratique globalement sans mouvement tangentiel relatif entre la glace et le rouleau. Ce rouleau exerce une pression radiale vis-à-vis de la paroi de génération de glace cylindrique. Cette pression radiale permet de briser la glace pour créer les particules solides récupérées en sortie de la machine.According to a first known technique, like the document KR101491491B1, the detachment elements are in the form of a roller which moves by rolling on the ice, which rolling is generally practiced without relative tangential movement between the ice and the roll. This roller exerts a radial pressure with respect to the cylindrical ice-generating wall. This radial pressure makes it possible to break the ice to create the solid particles recovered at the outlet of the machine.
Un premier inconvénient réside dans le fait que, pour un volume donné de particules produites, la machine présente un encombrement volumique important, et en particulier une surface d’implantation au sol élevée. Par ailleurs, ce type de machine implique de grandes limitations en termes de températures d’utilisation. En effet, elles ne sont fonctionnelles que pour des températures de fonctionnement très basses, typiquement inférieures à -10°C, afin de garantir que la glace soit suffisamment cassante pour pouvoir se briser sous l’effet d’une pression radiale.A first drawback lies in the fact that, for a given volume of particles produced, the machine has a large volumetric footprint, and in particular a high floor area. In addition, this type of machine involves major limitations in terms of operating temperatures. Indeed, they are only functional for very low operating temperatures, typically below -10°C, in order to guarantee that the ice is sufficiently brittle to be able to break under the effect of radial pressure.
D’autres solutions connues exploitent un mouvement tangentiel relatif entre les éléments de détachement et la glace formée sur la paroi de génération de glace. Cela peut se pratiquer par une mise en rotation de la paroi de génération de glace, les éléments de détachement restant fixes, à l’image de la solution décrite dans le document KR101902436B1.Other known solutions exploit a relative tangential movement between the detachment elements and the ice formed on the ice-generating wall. This can be done by rotating the ice generation wall, the detachment elements remaining fixed, like the solution described in document KR101902436B1.
Toutefois, une fois encore, de telles solutions ne sont pas totalement satisfaisantes car pour un volume donné de particules produites, la machine présente un encombrement spatial important, et en particulier une emprise au sol élevée. Cela implique des difficultés de mise en œuvre et d’exploitation dans certaines applications, pour des raisons d’encombrement ou de désagrément causés par l’encombrement de la machine.However, once again, such solutions are not completely satisfactory because for a given volume of particles produced, the machine has a large spatial footprint, and in particular a large footprint. This implies implementation and operating difficulties in certain applications, for reasons of space or inconvenience caused by the space occupied by the machine.
Généralement, les machines connues peuvent coûter très cher et sont encombrantes. Le ratio entre la surface totale de formation de glace de la machine (en m2) et l’encombrement volumique de la machine (en m3) est généralement proche de 1. Ainsi, en fonction de la quantité de particules d’eau à l’état solide à produire par unité de temps, l’encombrement volumique et l’emprise au sol de la machine peuvent devenir très importants, ce qui n’est pas satisfaisant et peut parfois s’avérer rédhibitoire pour la mise en œuvre.Generally, known machines can be very expensive and cumbersome. The ratio between the machine's total ice-forming surface (in m 2 ) and the volumetric size of the machine (in m 3 ) is generally close to 1. Thus, depending on the quantity of water particles at the solid state to be produced per unit of time, the volumetric size and the footprint of the machine can become very large, which is not satisfactory and can sometimes prove prohibitive for implementation.
D’autres solutions connues exploitent la présence d’au moins une paroi de génération de glace, laquelle est faite pour subir un réchauffement rapide après la formation de la glace, ce réchauffement étant adapté pour assurer un décrochement de la glace produite par rapport à la paroi.Other known solutions exploit the presence of at least one ice generation wall, which is made to undergo rapid heating after the formation of the ice, this heating being adapted to ensure a setback of the ice produced with respect to the wall.
Si de telles solutions fonctionnent correctement et peuvent présenter un meilleur ratio entre la surface de formation de glace et l’encombrement de la machine que les solutions évoquées ci-dessus, elles ne sont pas encore totalement satisfaisantes. En effet, le principe d’un décrochement des particules par réchauffement rapide implique des pertes énergétiques considérables et un rendement énergétique assez faible et insuffisant pour un développement à grande échelle, en particulier pour des raisons de coût d’exploitation et vis-à-vis de considérations environnementales qui prennent une place prépondérante croissante dans les critères de décision et de choix.If such solutions work correctly and can present a better ratio between the surface of ice formation and the size of the machine than the solutions mentioned above, they are not yet completely satisfactory. Indeed, the principle of a detachment of the particles by rapid heating involves considerable energy losses and an energy yield that is quite low and insufficient for large-scale development, in particular for reasons of operating cost and vis-à-vis environmental considerations which are taking an increasingly prominent place in decision-making and selection criteria.
D’autre part, les machines connues ne permettent qu’un ajustement grossier de la granulométrie des particules d’eau solide produites, ce qui n’est pas satisfaisant et pratique.On the other hand, the known machines only allow a rough adjustment of the particle size of the solid water particles produced, which is not satisfactory and practical.
Objet de l’inventionObject of the invention
La présente invention a pour but de proposer une machine pour la fabrication de particules d’eau à l’état solide, de type particules de glace ou de neige, qui réponde à tout ou partie des problématiques listées ci-avant.The aim of the present invention is to propose a machine for the production of water particles in the solid state, of the ice or snow particle type, which responds to all or part of the problems listed above.
Notamment, le but de l’invention est de proposer une telle machine qui réponde à au moins l’un des objectifs suivants :In particular, the object of the invention is to propose such a machine which meets at least one of the following objectives:
- être économique,be economical,
- avoir un bon rendement,have a good performance,
- avoir une très bonne compacité volumique,have a very good volumetric compactness,
- avec une faible emprise au sol,with a small footprint,
- offrir des conditions de température relativement peu contraignantes, typiquement en permettant une utilisation dans une plage de température comprise entre -2°C et -30°C pour le fluide réfrigérant,offer relatively unrestrictive temperature conditions, typically by allowing use in a temperature range between -2°C and -30°C for the refrigerant,
- présenter un assemblage et une maintenance simples,feature simple assembly and maintenance,
- permettre un contrôle et un ajustement de la granulométrie des particules d’eau solide produites, ainsi que de sa teneur en eau liquide.allow control and adjustment of the particle size of the solid water particles produced, as well as its liquid water content.
Ce but peut être atteint grâce à la fourniture d’une machine pour la fabrication de particules d’eau à l’état solide, de type particules de glace ou de neige, la machine comprenant :This object can be achieved by providing a machine for the production of water particles in the solid state, of the ice or snow particle type, the machine comprising:
- un circuit dans lequel circule un fluide réfrigérant refroidi par un dispositif de génération de froid,- a circuit in which circulates a refrigerant fluid cooled by a cold generation device,
- au moins une paroi de génération de glace délimitant au moins un volume intérieur, une entrée raccordée au circuit pour amener dans le volume intérieur du fluide réfrigérant préalablement refroidi par le dispositif de génération de froid et une sortie raccordée au circuit pour extraire du fluide réfrigérant hors du volume intérieur pour être refroidi par le dispositif de génération de froid, ladite au moins une paroi de génération de glace comprenant au moins une cloison d’échange thermique orientée sensiblement verticalement délimitant intérieurement une surface de refroidissement en situation d’échange thermique avec le fluide réfrigérant contenu dans le volume intérieur de manière que le fluide réfrigérant assure un refroidissement de la cloison d’échange thermique et délimitant extérieurement une surface de formation de glace sur laquelle de l’eau à l’état liquide se transforme en eau à l’état solide sous l’effet dudit refroidissement de la cloison d’échange thermique, ladite surface de formation de glace ayant une forme prismatique caractérisée par un profil de base et une génératrice tels que la forme prismatique est générée par la translation rectiligne dudit profil de base le long de ladite génératrice,- at least one ice generation wall delimiting at least one interior volume, an inlet connected to the circuit to bring into the interior volume refrigerant fluid previously cooled by the cold generation device and an outlet connected to the circuit to extract refrigerant fluid outside the interior volume to be cooled by the cold generation device, said at least one ice generation wall comprising at least one substantially vertically oriented heat exchange partition internally delimiting a cooling surface in a heat exchange situation with the refrigerant fluid contained in the interior volume so that the refrigerant fluid provides cooling of the heat exchange partition and externally delimiting an ice formation surface on which water in the liquid state is transformed into water at the solid state under the effect of said cooling of the heat exchange partition, said ice formation surface having a prismatic shape characterized by a base profile and a generatrix such that the prismatic shape is generated by the rectilinear translation of said base profile along said generatrix,
- des éléments de détachement présentant un profil de coupe ayant une forme complémentaire du profil de base de la forme prismatique et aptes à détacher (par une action de découpe et/ou de grattage et/ou d’arrachement) lesdites particules d’eau à l’état solide dans la glace formée sur la surface de formation de glace,- detachment elements having a cutting profile having a shape complementary to the base profile of the prismatic shape and capable of detaching (by a cutting and/or scraping and/or tearing action) said water particles from the solid state in the ice formed on the ice forming surface,
- un mécanisme de déplacement permettant d’assurer un mouvement relatif entre les éléments de détachement et la paroi de génération de glace, ledit mouvement relatif induisant un mouvement d’avance par translation rectiligne dudit profil de coupe par rapport à la surface de formation de glace selon une droite orientée parallèlement à la génératrice de la forme prismatique.- a movement mechanism making it possible to ensure relative movement between the detachment elements and the ice-generating wall, said relative movement inducing a forward movement by rectilinear translation of said cutting profile with respect to the ice-forming surface along a straight line oriented parallel to the generatrix of the prismatic shape.
Certains aspects préférés mais non limitatifs de cette machine sont les suivants, pouvant être pris isolément ou en combinaison.Certain preferred but non-limiting aspects of this machine are the following, which can be taken individually or in combination.
Les éléments de détachement se présentent sous la forme d’une fraise mobile en rotation autour d’un axe de rotation orienté perpendiculairement à la génératrice de la forme prismatique et le mécanisme de déplacement comprend un actionneur en rotation permettant d’entrainer les éléments de détachement en rotation.The detachment elements are in the form of a cutter mobile in rotation around an axis of rotation oriented perpendicularly to the generatrix of the prismatic shape and the displacement mechanism comprises a rotary actuator making it possible to drive the detachment elements in rotation.
La fraise comprend un arbre rotatif droit et une pluralité de disques de coupe montés le long de l’arbre rotatif de manière à être superposés les uns aux autres, chaque disque de coupe étant angulairement bloqué en rotation et indexé autour de l’arbre rotatif, chaque disque de coupe ayant un diamètre adapté à la forme prismatique.The cutter comprises a straight rotating shaft and a plurality of cutting discs mounted along the rotating shaft so as to be superimposed on each other, each cutting disc being angularly locked in rotation and indexed around the rotating shaft, each cutting disc having a diameter adapted to the prismatic shape.
Chaque disque de coupe comprend une pluralité de dents agencées à la périphérie du disque de coupe.Each cutting disc includes a plurality of teeth arranged around the periphery of the cutting disc.
Deux disques de coupe superposés l’un à l’autre sont indexés angulairement selon un décalage angulaire.Two cutting discs superimposed on each other are angularly indexed according to an angular offset.
La machine comprend un châssis de support fixe dans un référentiel terrestre et un chariot guidé en translation par rapport au châssis de support et portant les éléments de détachement, et le mécanisme de déplacement comprend un actionneur en translation permettant de déplacer le chariot par rapport au châssis de support suivant une translation rectiligne suivant une direction parallèle à la génératrice de la forme prismatique.The machine comprises a support frame fixed in a terrestrial reference frame and a carriage guided in translation relative to the support frame and carrying the detachment elements, and the displacement mechanism comprises a translation actuator making it possible to displace the carriage relative to the frame support following a rectilinear translation in a direction parallel to the generatrix of the prismatic shape.
La fraise des éléments de détachement est un élément tournant par rapport au chariot, et l’actionneur en rotation met en rotation les éléments de détachement par rapport au chariot de sorte que l’axe de rotation soit orienté perpendiculairement à la direction de translation du chariot par rapport au châssis de support, la fraise étant configurée de sorte que le déplacement relatif entre les éléments de détachement et l’eau à l’état solide présente sur la surface de formation de glace, induit par la rotation des éléments de détachement par rapport au chariot via l’actionneur en rotation combinée à la translation rectiligne du chariot par rapport au châssis du support via l’actionneur en translation, provoque un détachement de particules d’eau à l’état solide à partir de la glace formée sur la surface de formation de glace.The cutter of the detachment elements is a rotating element relative to the carriage, and the rotating actuator rotates the detachment elements relative to the carriage so that the axis of rotation is oriented perpendicular to the direction of translation of the carriage with respect to the support frame, the cutter being configured such that the relative displacement between the detachment elements and the solid state water present on the ice-forming surface, induced by the rotation of the detachment elements with respect to the carriage via the rotating actuator combined with the rectilinear translation of the carriage relative to the support frame via the rotating actuator, causes detachment of solid state water particles from the ice formed on the surface of ice formation.
La fraise des éléments de détachement travaille selon une opération de fraisage en opposition où l’actionneur en rotation impose une rotation des éléments de détachement par rapport au chariot telle que les éléments de détachement se déplacent par rapport au chariot, à proximité de la surface de formation de glace, dans un sens qui est opposé au sens de déplacement de la surface de formation de glace par rapport au chariot imposé par l’actionneur en translation.The detachment element milling works according to an opposing milling operation where the rotating actuator imposes a rotation of the detachment elements relative to the carriage such that the detachment elements move relative to the carriage, close to the surface of ice formation, in a direction which is opposite to the direction of movement of the ice formation surface with respect to the carriage imposed by the actuator in translation.
La fraise des éléments de détachement travaille selon une opération de fraisage en avalant, où l’actionneur en rotation impose une rotation des éléments de détachement par rapport au chariot telle que les éléments de détachement se déplacent par rapport au chariot, à proximité de la surface de formation de glace, dans un sens identique au sens de déplacement de la surface de formation de glace par rapport au chariot imposé par l’actionneur en translation.The breakaway element mill works in a climb milling operation, where the rotating actuator impels a rotation of the breakaway elements relative to the carriage such that the breakaway elements move relative to the carriage, near the surface ice formation, in a direction identical to the direction of movement of the ice formation surface relative to the carriage imposed by the actuator in translation.
Au moins deux parois de génération de glace sont agencées parallèlement entre elles et délimitent respectivement deux surfaces de formation de glace en regard l’une de l’autre avec interposition d’un intervalle dans lequel la fraise des éléments de détachement s’étend et se déplace par l’intermédiaire du mécanisme de déplacement, la fraise coopérant avec la surface de formation de glace de l’une des parois de génération de glace lorsque le chariot se translate dans un premier sens via l’actionneur en translation et coopérant avec la surface de formation de glace de l’autre des parois de génération de glace lorsque le chariot se translate dans un deuxième sens opposé au premier sens via l’actionneur en translation.At least two ice-generating walls are arranged parallel to each other and respectively delimit two ice-forming surfaces facing each other with the interposition of a gap in which the cutter of the detachment elements extends and moves through the moving mechanism, the cutter cooperating with the ice-forming surface of one of the ice-generating walls when the carriage translates in a first direction via the translational actuator and cooperating with the surface ice formation of the other of the ice generation walls when the carriage translates in a second direction opposite to the first direction via the translational actuator.
La machine comprend une unité d’alimentation en eau portée par le chariot et pulvérisant de l’eau à l’état liquide sur la surface de formation de glace directement en aval de la fraise suivant le sens de déplacement du chariot par rapport à la paroi de génération de glace, l’eau à l’état liquide pulvérisée par l’unité d’alimentation en eau se transformant au moins partiellement en eau à l’état solide sous l’effet du refroidissement de la cloison d’échange thermique induit par l’échange thermique avec le fluide réfrigérant contenu dans le volume intérieur. Ainsi, l’eau est pulvérisée directement après le détachement réalisé par les éléments de détachement, afin de laisser un temps suffisant à cette eau liquide pulvérisée de bien geler et de sécher avant une nouvelle opération de détachement.The machine comprises a water supply unit carried by the carriage and spraying water in a liquid state on the ice-forming surface directly downstream of the cutter in the direction of movement of the carriage relative to the wall. of ice generation, the water in the liquid state atomized by the water supply unit being transformed at least partially into water in the solid state under the effect of the cooling of the heat exchange partition induced by heat exchange with the refrigerant fluid contained in the interior volume. Thus, the water is sprayed directly after the detachment carried out by the detachment elements, in order to allow sufficient time for this sprayed liquid water to freeze well and dry before a new detachment operation.
La machine comprend une unité d’alimentation en eau à l’état liquide pulvérisant, dans la partie supérieure de la surface de formation de glace, de l’eau à l’état liquide sur la surface de formation de glace, la glace se formant selon un flux descendant où l’eau à l’état liquide pulvérisée par l’unité d’alimentation en eau et s’écoulant par gravité se transforme au moins partiellement en eau à l’état solide sous l’effet du refroidissement de la cloison d’échange thermique induit par l’échange thermique avec le fluide réfrigérant contenu dans le volume intérieur.The machine includes a liquid-state water supply unit which sprays, in the upper part of the ice-forming surface, liquid-state water on the ice-forming surface, the ice forming in a downward flow where the liquid water sprayed by the water supply unit and flowing by gravity is at least partially transformed into solid water under the effect of the cooling of the partition heat exchange induced by the heat exchange with the refrigerant fluid contained in the interior volume.
La machine comprend des éléments de contrôle pour piloter l’unité d’alimentation en eau, garantissant que la pulvérisation de l’eau à l’état liquide soit synchronisée avec l’action des éléments de détachement, une durée prédéterminée étant imposée entre le moment d’une interruption de la pulvérisation de l’eau à l’état liquide par l’unité d’alimentation en eau et le moment d’une action de détachement, par les éléments de détachement, des particules d’eau à l’état solide dans la glace formée sur la surface de formation de glace.The machine includes control elements to drive the water supply unit, ensuring that the spraying of liquid water is synchronized with the action of the detachment elements, a predetermined time being imposed between the moment of an interruption of the spraying of the water in a liquid state by the water supply unit and the moment of a detachment action, by the detachment elements, of the particles of water in a state solid in the ice formed on the ice forming surface.
Les éléments de détachement comprennent au moins une lame ayant une arrête de coupe correspondant au profil de coupe et variant, par un actionneur d’activation et de désactivation, entre une position active dans laquelle la lame est susceptible d’être en prise, durant ledit mouvement relatif, avec la glace formée sur la surface de formation de glace et une position inactive dans laquelle la lame est dégagée hors de la glace formée sur la surface de formation de glace.The detachment elements comprise at least one blade having a cutting edge corresponding to the cutting profile and varying, by an activation and deactivation actuator, between an active position in which the blade is capable of being engaged, during said relative motion, with the ice formed on the ice-forming surface and an inactive position in which the blade is cleared out of the ice formed on the ice-forming surface.
Le mécanisme de déplacement comprend un actionneur en translation déplaçant, par rapport à un châssis de support fixe dans un référentiel terrestre, au moins un élément choisi parmi ladite au moins une paroi de génération de glace et un support portant ladite au moins une lame, d’une manière créant un déplacement relatif par translation rectiligne entre la paroi de génération de glace et ladite au moins une lame, ladite translation rectiligne se pratiquant le long d’une direction parallèle à la génératrice de la forme prismatique.The displacement mechanism comprises a translational actuator displacing, relative to a fixed support frame in a terrestrial reference frame, at least one element chosen from said at least one ice-generating wall and a support carrying said at least one blade, d a way creating relative displacement by rectilinear translation between the ice-generating wall and said at least one blade, said rectilinear translation taking place along a direction parallel to the generatrix of the prismatic shape.
La machine comprend un récipient contenant de l’eau à l’état liquide ouvert dans sa partie supérieure et ladite au moins une paroi de génération de glace est susceptible de se déplacer entre une position immergée dans laquelle la surface de formation de glace est immergée dans l’eau à l’état liquide contenue dans le récipient et une position émergée dans laquelle la surface de formation de glace est positionnée à l’extérieur de l’eau à l’état liquide contenue dans le récipient.The machine comprises a container containing water in the liquid state open in its upper part and said at least one ice-generating wall is able to move between a submerged position in which the ice-forming surface is submerged in the liquid state water contained in the container and an emerged position in which the ice-forming surface is positioned outside of the liquid state water contained in the container.
L’au moins une paroi de génération de glace est susceptible de se déplacer, dans un référentiel terrestre, par une translation rectiligne orientée suivant une direction parallèle à la génératrice de la forme prismatique, par l’intermédiaire du mécanisme de déplacement.The at least one ice-generating wall is capable of moving, in a terrestrial frame of reference, by a rectilinear translation oriented in a direction parallel to the generatrix of the prismatic shape, via the displacement mechanism.
La forme prismatique est un plan de sorte que le profil de base est un segment droit.The prismatic shape is a plane so the basic profile is a straight segment.
La surface de formation de glace comprend une pluralité d’ailettes droites prenant naissance chacune depuis la cloison d’échange thermique plane, le profil de base présentant des créneaux correspondant à des emplacements des ailettes droites.The ice formation surface comprises a plurality of straight fins each originating from the planar heat exchange partition, the base profile having slots corresponding to locations of the straight fins.
Les ailettes droites s’étendent parallèlement à la génératrice de la forme prismatique.The straight fins extend parallel to the generatrix of the prismatic shape.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
D’autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aspects, objects, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings. on which ones :
Description détailléedetailed description
Sur les figures 1 à 20 et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires d’un mode de réalisation à l’autre. De plus, les différents éléments ne sont pas forcément représentés à l’échelle de manière à éventuellement privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et exemples ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux, lorsque cela est possible.In FIGS. 1 to 20 and in the rest of the description, the same references represent identical or similar elements from one embodiment to another. In addition, the various elements are not necessarily represented to scale so as to possibly favor the clarity of the figures. Furthermore, the different embodiments and examples are not mutually exclusive and can be combined with each other, when possible.
Sur les figures, il est représenté une machine 10 adaptée à la fabrication de particules d’eau à l’état solide, de type particules de glace ou de neige.In the figures, there is shown a machine 10 suitable for the production of water particles in the solid state, of the ice or snow particle type.
La machine 10 comprend un circuit 11 dans lequel circule un fluide réfrigérant refroidi par un dispositif de génération de froid (non représenté en tant que tel). La nature de ce circuit 11 n’est pas limitative en soi, de même que la nature du fluide réfrigérant ou du dispositif de génération de froid.The machine 10 comprises a circuit 11 in which circulates a refrigerant fluid cooled by a cold generation device (not shown as such). The nature of this circuit 11 is not limiting in itself, nor is the nature of the refrigerant fluid or of the cold generation device.
L’invention peut notamment être intégrée dans une installation frigorifique comprenant, pour la fonction de production de froid, typiquement agencés en circuit fermé (même si cela peut éventuellement être en circuit ouvert), tout ou partie des éléments suivants : un évaporateur (pour un échange thermique avec une source froide de nature quelconque), une machine de compression, un condenseur (pour un échange thermique avec une source chaude de nature quelconque), un détendeur. Un fluide thermodynamique peut circuler successivement au sein de ces éléments. Typiquement, le phénomène d’évaporation subi par le fluide thermodynamique dans l’évaporateur a pour conséquence de produire du froid, ce froid pouvant être transmis au fluide réfrigérant de la machine 10 objet de l’invention. Le fluide réfrigérant qui circule dans le circuit 11 peut être le même que le fluide thermodynamique utilisé dans l’installation frigorifique pour la production de froid. Alternativement, le fluide réfrigérant utilisé dans la machine 10 objet de l’invention tel que défini plus loin peut être un fluide différent du fluide thermodynamique utilisé dans l’installation frigorifique qui assure la production de froid, moyennant par exemple la présence d’un échangeur thermique après le refroidissement dans l’évaporateur. Cet échangeur thermique sera alors considéré comme appartenant au circuit 11 dans lequel circule le fluide réfrigérant de la machine 10. Par exemple, le fluide thermodynamique peut être un fluide frigorigène connu sous le nom de R134 ou R410a ou équivalent. De plus à titre d’exemple, le fluide réfrigérant refroidi par ce fluide thermodynamique peut être à base de glycol, d’ammoniac ou de méthanol, ou équivalent. Lorsque le circuit est suffisamment petit, le fluide frigorigène de type R134 ou R410a ou équivalent peut jouer le rôle du fluide réfrigérant tel que défini dans le présent document. Le fluide réfrigérant peut être à l’état gazeux et/ou liquide et présenter une température comprise entre -30 et -1°C, préférentiellement entre -8 et -4°C.The invention can in particular be integrated into a refrigeration installation comprising, for the cold production function, typically arranged in a closed circuit (even if this may optionally be in an open circuit), all or part of the following elements: an evaporator (for a heat exchange with a cold source of any kind), a compression machine, a condenser (for a heat exchange with a hot source of any kind), an expansion valve. A thermodynamic fluid can circulate successively within these elements. Typically, the phenomenon of evaporation undergone by the thermodynamic fluid in the evaporator has the consequence of producing cold, this cold being able to be transmitted to the refrigerant fluid of the machine 10 which is the subject of the invention. The refrigerant that circulates in the circuit 11 can be the same as the thermodynamic fluid used in the refrigeration installation for the production of cold. Alternatively, the refrigerant fluid used in the machine 10 which is the subject of the invention as defined below may be a fluid different from the thermodynamic fluid used in the refrigeration installation which ensures the production of cold, for example by means of the presence of a heat exchanger heat after cooling in the evaporator. This heat exchanger will then be considered as belonging to the circuit 11 in which the refrigerant of the machine 10 circulates. For example, the thermodynamic fluid can be a refrigerant known under the name of R134 or R410a or equivalent. Also by way of example, the refrigerant cooled by this thermodynamic fluid can be based on glycol, ammonia or methanol, or equivalent. When the circuit is small enough, the R134 or R410a type refrigerant or equivalent can act as the refrigerant as defined in this document. The refrigerant can be in the gaseous and/or liquid state and have a temperature between -30 and -1°C, preferably between -8 and -4°C.
Selon une application particulière non limitative, l’installation frigorifique à laquelle la machine 10 décrite dans le présent document est associée est une installation frigorifique correspondant aux enseignements du document WO2019/020940A1 au nom de la Demanderesse.According to a particular non-limiting application, the refrigeration installation with which the machine 10 described in this document is associated is a refrigeration installation corresponding to the teachings of document WO2019/020940A1 in the name of the Applicant.
L’invention trouve une application notamment dans les installations frigorifiques destinées à la production de neige artificielle, dans les installations frigorifiques destinées à la production de glace par exemple pour l’industrie alimentaire, ou bien encore dans les installations frigorifiques destinées à être intégrées dans un système de climatisation et/ou de stockage de frigories.The invention finds an application in particular in refrigeration installations intended for the production of artificial snow, in refrigeration installations intended for the production of ice, for example for the food industry, or even in refrigeration installations intended to be integrated into a air conditioning and/or cold storage system.
Pour revenir à la machine 10 en tant que telle, celle-ci comprend au moins une paroi de génération de glace 12 délimitant au moins un volume intérieur 13, une entrée 14 raccordée au circuit 11 pour amener, dans le volume intérieur 13, du fluide réfrigérant préalablement refroidi par le dispositif de génération de froid et une sortie 15 raccordée au circuit 11 pour extraire du fluide réfrigérant hors du volume intérieur 13 pour être refroidi ensuite par le dispositif de génération de froid.To return to the machine 10 as such, the latter comprises at least one ice-generating wall 12 delimiting at least one interior volume 13, an inlet 14 connected to the circuit 11 to bring, into the interior volume 13, fluid refrigerant previously cooled by the cold generation device and an outlet 15 connected to the circuit 11 to extract refrigerant fluid from the interior volume 13 to then be cooled by the cold generation device.
L’organisation du circuit 11, lequel peut comprendre une pompe 16 pour assurer la circulation du fluide réfrigérant et toutes les conduites et systèmes de vannage et de pilotage adaptés, dépend essentiellement du nombre et de l’agencement des parois de génération de glace 12.The organization of the circuit 11, which may include a pump 16 to ensure the circulation of the refrigerant fluid and all the appropriate pipes and valve and control systems, essentially depends on the number and arrangement of the ice generation walls 12.
Il est donc bien compris que le nombre de paroi de génération de glace 12 peut être égal à 1, ou bien être supérieur ou égal à 2. A titre d’exemple, la machine 10 représentée sur les figures 1 à 11 comprend au moins cinq parois de génération de glace 12 distinctes, organisées verticalement dans un référentiel terrestre et parallèlement entre elles. Sur la
Par ailleurs, chaque paroi de génération de glace 12 peut délimiter intérieurement un seul volume intérieur 13, ou une pluralité de volumes intérieurs 13 au sein desquels le fluide réfrigérant peut circuler en parallèle ou en série. A titre d’exemple, la machine 10 de la
Selon un mode de réalisation, chacune des parois de génération de glace 12 comprend au moins une cloison d’échange thermique 17 orientée sensiblement verticalement délimitant intérieurement, c’est-à-dire du côté du volume intérieur 13 correspondant, une surface de refroidissement 171 en situation d’échange thermique avec le fluide réfrigérant contenu dans le volume intérieur 13 de manière que le fluide réfrigérant assure un refroidissement de la cloison d’échange thermique 17. La nature de l’échange thermique entre le fluide réfrigérant et la surface de refroidissement 171 peut se pratiquer par conduction et/ou convection. Dans les exemples représentés, l’échange thermique entre le fluide réfrigérant et chaque surface de refroidissement 171 se pratique très simplement par le fait que le fluide réfrigérant contenu dans le volume intérieur 13 est concrètement en contact avec les surfaces de refroidissement 171.According to one embodiment, each of the ice-generating walls 12 comprises at least one substantially vertically oriented heat exchange partition 17 delimiting internally, that is to say on the side of the corresponding interior volume 13, a cooling surface 171 in a heat exchange situation with the coolant fluid contained in the interior volume 13 so that the coolant fluid cools the heat exchange partition 17. The nature of the heat exchange between the coolant fluid and the cooling surface 171 can be practiced by conduction and/or convection. In the examples shown, the heat exchange between the cooling fluid and each cooling surface 171 is practiced very simply by the fact that the cooling fluid contained in the interior volume 13 is concretely in contact with the cooling surfaces 171.
Chaque cloison d’échange thermique 17 délimite extérieurement, c’est-à-dire du côté opposé au volume intérieur 13 correspondant, une surface de formation de glace 172 sur laquelle de l’eau à l’état liquide se transforme en eau à l’état solide sous l’effet du refroidissement de la cloison d’échange thermique 17 lui-même provoqué par l’échange thermique entre la surface de refroidissement 171 et le fluide réfrigérant contenu dans le ou les volume(s) intérieur(s) 13.Each heat exchange partition 17 delimits on the outside, that is to say on the side opposite the corresponding interior volume 13, an ice-forming surface 172 on which water in the liquid state is transformed into water at the solid state under the effect of the cooling of the heat exchange partition 17 itself caused by the heat exchange between the cooling surface 171 and the refrigerant fluid contained in the interior volume(s) 13 .
Chaque paroi de génération de glace 12 peut comprendre, de part et d’autre dudit au moins un volume intérieur 13, deux cloisons d’échange thermique 17 opposées, lesquelles ont pour effet de délimiter deux surfaces de formation de glace 172 distinctes et opposées, à l’extérieur de la paroi de génération de glace 12.Each ice-generating wall 12 may comprise, on either side of said at least one interior volume 13, two opposite heat exchange partitions 17, which have the effect of delimiting two distinct and opposite ice-forming surfaces 172, outside the ice generation wall 12.
Conformément à l’invention, chaque surface de formation de glace 172 délimitée extérieurement par chaque cloison d’échange thermique 17 présente avantageusement une forme prismatique. Par sa définition mathématique, une telle forme prismatique se caractérise par un profil de base 18 et par une génératrice 19, en ce sens que mathématiquement parlant la forme prismatique est générée par la translation rectiligne de ce profil de base 18 le long de la génératrice 19.In accordance with the invention, each ice formation surface 172 delimited externally by each heat exchange partition 17 advantageously has a prismatic shape. By its mathematical definition, such a prismatic shape is characterized by a basic profile 18 and by a generator 19, in the sense that mathematically speaking the prismatic shape is generated by the rectilinear translation of this basic profile 18 along the generatrix 19 .
Pour chacun des modes de réalisation représentés sur les figures 1 à 11 et 14 annexées, le profil de base 18 et la génératrice 19 sont représentés, respectivement sur les figures 11 et 15.For each of the embodiments shown in the appended Figures 1 to 11 and 14, the base profile 18 and the generatrix 19 are shown respectively in Figures 11 and 15.
La machine 10 comprend, en outre, des éléments de détachement 20 présentant un profil de coupe 21 ayant une forme complémentaire du profil de base 18 de la forme prismatique et aptes à détacher (par une action de découpe et/ou de grattage et/ou d’arrachement) les particules d’eau à l’état solide que la machine 10 produit dans la glace formée sur la surface de formation de glace 172. Pour chacun des modes de réalisation représentés sur les figures 1 à 11 et 14 annexées, le profil de coupe 21 est représenté, respectivement sur les figures 11 et 15.The machine 10 further comprises detachment elements 20 having a cutting profile 21 having a shape complementary to the base profile 18 of the prismatic shape and capable of detaching (by a cutting and/or scraping and/or tearing) the solid state water particles that the machine 10 produces in the ice formed on the ice forming surface 172. For each of the embodiments shown in the appended Figures 1 to 11 and 14, the cutting profile 21 is shown respectively in Figures 11 and 15.
Comme il le sera décrit plus loin, la nature des éléments de détachement 20 peut varier et n’est pas limitative : il peut avantageusement s’agir d’une fraise rotative, dont l’axe de rotation 23 peut par exemple être mobile dans un référentiel terrestre bien qu’il peut être fixe dans l’hypothèse où cela serait la paroi de génération de glace 12 qui serait mobile dans un référentiel terrestre, ou bien il peut par exemple d’agir d’au moins une lame 38 fixe ou mobile. L’exemple de machine 10 des figures 12 et 13 diffère essentiellement de l’exemple de machine 10 des figures 14 et 15 par l’organisation de la paroi de génération de glace 12 mais aussi par la forme des éléments de détachement 20 (les disques de la fraise utilisée sur la machine 10 des figures 14 et 15 étant de plus grand diamètre que ceux de la fraise utilisée sur la machine 10 des figures 12 et 13).As will be described below, the nature of the detachment elements 20 can vary and is not limiting: it can advantageously be a rotary cutter, whose axis of rotation 23 can for example be movable in a terrestrial reference although it can be fixed in the event that it would be the ice generation wall 12 which would be mobile in a terrestrial reference, or else it can for example act from at least one fixed or mobile blade 38 . The example machine 10 of FIGS. 12 and 13 differs essentially from the example machine 10 of FIGS. 14 and 15 by the organization of the ice-generating wall 12 but also by the shape of the detachment elements 20 (the discs of the cutter used on the machine 10 of Figures 14 and 15 being of larger diameter than those of the cutter used on the machine 10 of Figures 12 and 13).
Par ailleurs, la machine 10 comprend un mécanisme de déplacement 22 permettant d’assurer un mouvement relatif entre les éléments de détachement 20 et la paroi de génération de glace 12. Ce mouvement relatif entre les éléments de détachement 20 et la paroi de génération de glace 12 induit un mouvement d’avance par translation rectiligne du profil de coupe 21 par rapport à la surface de formation de glace 172 selon une droite orientée parallèlement à la génératrice 19 de la forme prismatique. Le fait de la complémentarité des formes entre le profil de base 18 et le profil de coupe 21 et la conception des éléments de détachement 20 permettent que ce mouvement d’avance du profil de coupe 21 par rapport à la surface de formation de glace 172 induit le détachement des particules d’eau solide dans la glace préalablement formée sur la surface de formation de glace 172.Furthermore, the machine 10 comprises a displacement mechanism 22 making it possible to ensure relative movement between the detachment elements 20 and the ice-generating wall 12. This relative movement between the detachment elements 20 and the ice-generating wall 12 induces an advance movement by rectilinear translation of the cutting profile 21 with respect to the ice-forming surface 172 along a straight line oriented parallel to the generatrix 19 of the prismatic shape. The fact of the complementarity of the shapes between the base profile 18 and the cutting profile 21 and the design of the detachment elements 20 allow this advancing movement of the cutting profile 21 with respect to the ice-forming surface 172 to induce the detachment of solid water particles in the ice previously formed on the ice-forming surface 172.
Le mouvement relatif obtenu par le mécanisme de déplacement 22 peut se faire par une mobilité de la paroi de génération de glace 12 dans un référentiel terrestre tandis que les éléments de détachement 20 y sont fixes au moment du détachement (c’est par exemple le cas dans la machine 10 représentée sur les figures 16 et 17). Le mouvement relatif obtenu par le mécanisme de déplacement 22 peut se faire sinon par une mobilité des éléments de détachement 20 dans un référentiel terrestre tandis que la paroi de génération de glace 12 y est fixe (c’est par exemple le cas pour la machine 10 représentée sur les figures 1 à 11, pour la machine visible sur les figures 12 et 13 ainsi que celle illustrée sur les figures 14 et 15). Alternativement, de manière non représentée, le mouvement relatif entre la paroi de génération de glace 12 et les éléments de détachement 20 peut résulter d’une mise en mouvement dans un référentiel terrestre, par l’intermédiaire du mécanisme de déplacement 22, à la fois de la paroi de génération de glace 12 et des éléments de détachement 20.The relative movement obtained by the displacement mechanism 22 can be achieved by a mobility of the ice-generating wall 12 in a terrestrial frame of reference while the detachment elements 20 are fixed there at the time of detachment (this is for example the case in the machine 10 shown in Figures 16 and 17). The relative movement obtained by the displacement mechanism 22 can otherwise be achieved by mobility of the detachment elements 20 in a terrestrial reference frame while the ice-generating wall 12 is fixed there (this is for example the case for the machine 10 shown in Figures 1 to 11, for the machine visible in Figures 12 and 13 as well as that illustrated in Figures 14 and 15). Alternatively, in a manner not shown, the relative movement between the ice-generating wall 12 and the detachment elements 20 can result from movement in a terrestrial reference frame, via the movement mechanism 22, both of the ice generating wall 12 and the detachment elements 20.
La machine 10 dont les principes généraux sont décrits ci-avant présente l’avantage d’être économique par sa simplicité de fabrication et de maintenance, d’avoir un bon rendement, de présenter une très bonne compacité volumique et une faible emprise au sol pour un volume donné de particules produites dans un temps donné. Le ratio entre la surface de formation de glace (en m2) et l’encombrement volumique (en m3) de la machine 10 selon l’invention est très élevé : ce ratio peut être sensiblement égal à 6, voire être supérieur à 8 en utilisant une paroi de génération de glace 12 composée d’une pluralité de tubes parallèles. Autrement dit, pour produire une certaine quantité de particules d’eau à l’état solide par unité de temps, la machine 10 peut avantageusement avoir une emprise au sol et un encombrement volumique nettement inférieurs à l’état de la technique.The machine 10, the general principles of which are described above, has the advantage of being economical due to its simplicity of manufacture and maintenance, of having a good output, of having a very good volumetric compactness and a small footprint for a given volume of particles produced in a given time. The ratio between the ice formation surface (in m 2 ) and the volumetric size (in m 3 ) of the machine 10 according to the invention is very high: this ratio can be substantially equal to 6, or even be greater than 8 using an ice generating wall 12 composed of a plurality of parallel tubes. In other words, in order to produce a certain quantity of water particles in the solid state per unit of time, the machine 10 can advantageously have a footprint and a volumetric size that are clearly less than the state of the art.
Un autre avantage de la machine 10 est d’offrir des conditions d’utilisation en terme de température relativement peu contraignantes, typiquement en permettant une utilisation dans une plage de température comprise entre -2°C et -30°C pour le fluide réfrigérant. En effet, en raison de la compacité de l’évaporateur, il est possible d’avoir une plus grande surface d’échange et donc une température pas trop basse pour le fluide réfrigérant.Another advantage of the machine 10 is to offer relatively unrestrictive conditions of use in terms of temperature, typically by allowing use in a temperature range of between -2° C. and -30° C. for the refrigerant fluid. Indeed, due to the compactness of the evaporator, it is possible to have a larger exchange surface and therefore a temperature that is not too low for the refrigerant fluid.
Un avantage supplémentaire est que la très bonne compacité de la machine 10 induit une limitation des pertes thermiques, favorisant le rendement de la machine 10.An additional advantage is that the very good compactness of the machine 10 induces a limitation of thermal losses, favoring the efficiency of the machine 10.
Selon un mode de réalisation particulier, les éléments de détachement 20 comprennent une fraise mobile en rotation autour d’un axe de rotation 23 orienté perpendiculairement à la génératrice 19 de la forme prismatique. Le mécanisme de déplacement 22 comprend un actionneur en rotation 28 permettant d’entrainer les éléments de détachement 20, autrement dit la fraise mobile, en rotation.According to a particular embodiment, the detachment elements 20 comprise a mobile cutter in rotation around an axis of rotation 23 oriented perpendicularly to the generatrix 19 of the prismatic shape. The displacement mechanism 22 comprises a rotary actuator 28 making it possible to drive the detachment elements 20, in other words the mobile cutter, in rotation.
Une telle machine 10 permet avantageusement un contrôle et un ajustement de la granulométrie des particules d’eau solide produites par la machine 10, en offrant une possibilité de modifier le mouvement d’avance du profil de coupe 21 par rapport à la surface de formation de glace 172 et de modifier indépendamment la vitesse de rotation des éléments de détachement 20 comprenant une telle fraise. Par ailleurs, ces dispositions permettent un très bon détachement de la glace à partir de la surface de formation de glace 172, ce qui, au final, favorise d’autant les échanges thermiques ultérieurs entre l’eau liquide et le fluide réfrigérant et contribue d’autant à un bon rendement énergétique de la machine 10.Such a machine 10 advantageously allows control and adjustment of the particle size of the solid water particles produced by the machine 10, by offering the possibility of modifying the advancement movement of the cutting profile 21 with respect to the surface of formation of ice 172 and to independently modify the speed of rotation of the detachment elements 20 comprising such a cutter. Furthermore, these provisions allow very good detachment of the ice from the ice-forming surface 172, which, in the end, further promotes the subsequent heat exchanges between the liquid water and the refrigerant and contributes to as much to a good energy efficiency of the machine 10.
Selon un mode de réalisation particulier, en référence aux figures 2 à 11, la fraise des éléments de détachement 20 comprend un arbre rotatif 24 droit et une pluralité de disques de coupe 25 montés le long de l’arbre rotatif 24 de manière à être superposés les uns aux autres. Chaque disque de coupe 25 est angulairement bloqué en rotation et indexé autour de l’arbre rotatif 24. A cet effet, la surface externe de l’arbre rotatif 24 peut prévoir des saillies ou des creux orientés radialement et aptes à coopérer par complémentarité de formes avec des éléments complémentaires délimités par chaque disque de coupe 25. Dans l’exemple illustré, l’arbre rotatif 24 délimite une pluralité de nervures axiales 26 venant se loger dans des encoches 27 délimitées radialement par le contour intérieur de chaque disque de coupe 25. Cette mise en coopération entre les nervures 26 et les encoches 27 se pratique au moment de la mise en place axiale de chaque disque de coupe 25 sur l’arbre rotatif 24. Chaque disque de coupe 25 a un diamètre adapté à la forme prismatique.According to a particular embodiment, with reference to FIGS. 2 to 11, the milling cutter of the detachment elements 20 comprises a straight rotating shaft 24 and a plurality of cutting discs 25 mounted along the rotating shaft 24 so as to be superimposed each other. Each cutting disc 25 is angularly locked in rotation and indexed around the rotary shaft 24. For this purpose, the outer surface of the rotary shaft 24 may provide projections or recesses oriented radially and capable of cooperating by complementarity of shapes. with complementary elements delimited by each cutting disc 25. In the example illustrated, the rotary shaft 24 delimits a plurality of axial ribs 26 which are housed in notches 27 delimited radially by the inner contour of each cutting disc 25. This cooperation between the ribs 26 and the notches 27 is practiced at the time of the axial positioning of each cutting disc 25 on the rotary shaft 24. Each cutting disc 25 has a diameter adapted to the prismatic shape.
En référence aux figures 9 et 10 notamment, chaque disque de coupe 25 comprend une pluralité de dents 251 agencées à la périphérie du disque de coupe 25, par exemple à des emplacements présentant une distribution angulaire constante autour de l’axe de rotation 23. Selon un mode de réalisation particulier non limitatif, comme cela est représenté sur la
Outre une facilité de montage et d’entretien en dépit d’un coût faible et d’une bonne qualité de fonctionnement, la présence d’une telle fraise composée d’une multitude de disques de coupe 25 superposés présente comme avantage de pouvoir contrôler et ajuster la granulométrie des particules d’eau solide produites, en jouant sur le diamètre et/ou l’épaisseur de chacun des disques de coupe 25 et/ou sur le nombre et/ou la forme et/ou l’écartement des dents 251. Il est également possible de jouer sur la fréquence de passage de chaque fraise.In addition to ease of assembly and maintenance despite low cost and good operating quality, the presence of such a cutter composed of a multitude of superposed cutting discs 25 has the advantage of being able to control and adjust the particle size of the solid water particles produced, by acting on the diameter and/or the thickness of each of the cutting discs 25 and/or on the number and/or the shape and/or the spacing of the teeth 251. It is also possible to play on the frequency of passage of each cutter.
Un avantage supplémentaire est qu’il est possible de modifier et adapter les différents diamètres des disques de coupe 25 superposés d’une manière permettant de s’adapter, par complémentarité des formes entre le profil de coupe 21 et le profil de base 18, à la forme prismatique occupée par la surface de formation de glace 172, même si cette dernière est non plane. En effet, un avantage de prévoir une surface de formation de glace 172 non plane, typiquement incluant un profil de base 18 non rectiligne, est d’augmenter la turbulence de l’eau à l’état liquide s’écoulant de manière gravitaire et de favoriser, par voie de conséquence, son échange thermique avec le fluide réfrigérant du circuit 11 au travers de la cloison d’échange thermique 17. Un autre avantage d’une telle surface de formation de glace non plane est d’augmenter la surface d’échange thermique, favorisant également la transformation de l’eau à l’état liquide en glace et la capacité à produire des particules d’eau à l’état solide.An additional advantage is that it is possible to modify and adapt the different diameters of the superposed cutting discs 25 in a way that makes it possible to adapt, by complementarity of the shapes between the cutting profile 21 and the base profile 18, to the prismatic shape occupied by the ice-forming surface 172, even if the latter is non-planar. Indeed, an advantage of providing a non-planar ice-forming surface 172, typically including a non-rectilinear base profile 18, is to increase the turbulence of the water in the liquid state flowing by gravity and to promote, consequently, its heat exchange with the refrigerant circuit 11 through the heat exchange partition 17. Another advantage of such a non-flat ice formation surface is to increase the surface of heat exchange, also favoring the transformation of water in a liquid state into ice and the ability to produce water particles in a solid state.
Même si l’obtention d’une surface de formation de glace 172 non plane peut être obtenue, comme cela sera évoqué plus loin en relation avec les figures 12 à 16 par exemple, par la présence d’ailettes droites 46, il est possible de parvenir à une telle solution en prévoyant que chaque paroi de génération de glace 12 comprenne une pluralité de tubes globalement parallèles et agencés dans un même plan vertical, jointifs ou non, chacun ayant une section ronde, ovoïde, carrée, rectangulaire ou autre forme polygonale. L’utilisation d’une fraise à empilement de disques de coupe 25 permet alors de parvenir de manière simple, économique et efficace, à une complémentarité de formes entre le profil de base 18 et le profil de coupe 21, en dépit d’une complexité intrinsèque de la forme gauche de la surface de formation de glace 172 qui résulte de la combinaison des formes extérieures des tubes utilisés.Even if obtaining a non-planar ice formation surface 172 can be obtained, as will be mentioned later in relation to FIGS. 12 to 16 for example, by the presence of straight fins 46, it is possible to achieve such a solution by providing that each ice-generating wall 12 comprises a plurality of generally parallel tubes and arranged in the same vertical plane, contiguous or not, each having a round, ovoid, square, rectangular or other polygonal shape. The use of a milling cutter with a stack of cutting discs 25 then makes it possible to achieve, in a simple, economical and effective manner, a complementarity of shapes between the base profile 18 and the cutting profile 21, in spite of a complexity intrinsic to the left shape of the ice-forming surface 172 which results from the combination of the outer shapes of the tubes used.
Selon un mode de réalisation particulier, comme cela est par exemple visible sur la
A titre d’exemple, chaque cloison d’échange thermique 17 peut être obtenue au moyen d’une tôle métallique délimitant extérieurement une surface plane, par exemple en acier inoxydable, en aluminium, en cuivre, ou équivalent.By way of example, each heat exchange partition 17 can be obtained by means of a metal sheet externally delimiting a flat surface, for example made of stainless steel, aluminum, copper, or the like.
Il est à noter que la machine 10 représentée sur les figures 1 à 11 comprend une pluralité de telles fraises, typiquement au nombre de six. Les fraises peuvent être indépendantes en terme de mouvement de rotation les unes par rapport aux autres, ou bien elles peuvent être synchronisées en fonction de la nature de leur mécanisme de mise en rotation et de leur mécanisme de transmission éventuel. De manière combinée ou alternative, les fraises peuvent être indépendantes les unes des autres au sujet de leur mouvement d’avance par rapport aux surfaces de formation de glace 172 avec qui elles coopèrent respectivement, ou bien elles peuvent être synchronisées en fonction de la nature de leur mécanisme de déplacement et d’un mécanisme de transmission éventuel.It should be noted that the machine 10 represented in FIGS. 1 to 11 comprises a plurality of such cutters, typically six in number. The cutters can be independent in terms of rotational movement relative to each other, or they can be synchronized according to the nature of their rotation mechanism and their possible transmission mechanism. Combined or alternatively, the cutters may be independent of each other in their forward movement relative to the ice forming surfaces 172 with which they respectively cooperate, or they may be synchronized depending on the nature of their movement mechanism and a possible transmission mechanism.
En référence aux figures 1 et 8, la machine 10 comprend un châssis de support 30 fixe dans un référentiel terrestre et un chariot 31 guidé en translation par rapport au châssis de support 30. Le chariot 31 porte les éléments de détachement 20. Par exemple, le chariot 31 visible sur la
Par ailleurs, le chariot 31 est guidé par rapport au châssis de support 30 le long de la direction 34 par le truchement de moyens de guidage 35 portés par le châssis de support 30 et/ou par le chariot 31. A titre d’exemple, les moyens de guidage 35 comprennent au moins une roue de guidage 351 portée par le chariot 31 ou par le support des fraises qui sont solidaires du chariot 31 et au moins un rail de guidage 352 porté par le châssis de support 30 et sur lequel la roue de guidage 351 roule de manière guidée. Il va de soi que tout autre moyen de guidage 35 peut être envisagé sans sortir du cadre de l’invention.Furthermore, the carriage 31 is guided relative to the support frame 30 along the direction 34 by means of guide means 35 carried by the support frame 30 and/or by the carriage 31. By way of example, the guide means 35 comprise at least one guide wheel 351 carried by the carriage 31 or by the support of the cutters which are integral with the carriage 31 and at least one guide rail 352 carried by the support frame 30 and on which the wheel guide 351 rolls in a guided manner. It goes without saying that any other guide means 35 can be envisaged without departing from the scope of the invention.
Selon un mode de réalisation non limitatif, tel que représenté sur la machine 10 des figures 1 à 11, chaque fraise des éléments de détachement 20 est un élément tournant par rapport au chariot 31, et l’actionneur en rotation 28 met en rotation les éléments de détachement 20 par rapport au chariot 31 de manière que l’axe de rotation 23 soit orienté perpendiculairement à la direction de translation 34 du chariot 31 par rapport au châssis de support 30. Dans le premier exemple de machine 10 des figures 1 à 11, la direction de translation 34 du chariot 31 est horizontale et chaque fraise est montée rotative autour d’un axe de rotation 23 respectif orienté verticalement, ces deux directions étant globalement parallèles au plan de la surface de formation de glace 172 correspondante.According to a non-limiting embodiment, as represented on the machine 10 of FIGS. 1 to 11, each cutter of the detachment elements 20 is a rotating element with respect to the carriage 31, and the rotation actuator 28 rotates the elements detachment 20 relative to the carriage 31 so that the axis of rotation 23 is oriented perpendicular to the direction of translation 34 of the carriage 31 relative to the support frame 30. In the first example of machine 10 of Figures 1 to 11, the direction of translation 34 of the carriage 31 is horizontal and each cutter is rotatably mounted around a respective axis of rotation 23 oriented vertically, these two directions being generally parallel to the plane of the corresponding ice-forming surface 172 .
Il va de soi qu’il est possible de prévoir une organisation inversée, dans laquelle la direction de translation 34 du chariot 31 serait verticale et chaque fraise serait montée rotative autour d’un axe de rotation 23 respectif orienté horizontalement, ces deux directions restant toutefois globalement parallèles au plan de la surface de formation de glace 172 correspondante. Il s’agit par exemple des dispositions du deuxième exemple de machine 10 partiellement représentée sur les figures 12 et 13 et du troisième exemple de machine 10 partiellement représentée sur les figures 14 et 15.It goes without saying that it is possible to provide an inverted organization, in which the direction of translation 34 of the carriage 31 would be vertical and each cutter would be rotatably mounted around a respective axis of rotation 23 oriented horizontally, these two directions remaining however generally parallel to the plane of the corresponding ice-forming surface 172. These are, for example, the provisions of the second example of machine 10 partially shown in Figures 12 and 13 and of the third example of machine 10 partially shown in Figures 14 and 15.
La fraise des éléments de détachement 20 est avantageusement configurée de sorte que le déplacement relatif entre les éléments de détachement 20 et l’eau à l’état solide présente sur la surface de formation de glace 172, lequel déplacement relatif est induit par la rotation des éléments de détachement 20 par rapport au chariot 31 via l’actionneur en rotation 28 combinée à la translation rectiligne du chariot 31 par rapport au châssis du support 30 via l’actionneur en translation 32, provoque un détachement des particules d’eau à l’état solide à partir de la glace formée sur la surface de formation de glace 172.Preferably, the stripping element cutter 20 is configured such that the relative motion between the stripping elements 20 and the solid state water present on the ice forming surface 172, which relative motion is induced by the rotation of the detachment elements 20 relative to the carriage 31 via the rotary actuator 28 combined with the rectilinear translation of the carriage 31 relative to the frame of the support 30 via the translation actuator 32, causes a detachment of the water particles at the solid state from the ice formed on the ice forming surface 172.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la fraise des éléments de détachement 20 travaille selon une opération de fraisage dite « en opposition » où l’actionneur en rotation 28 impose une rotation des éléments de détachement 20 par rapport au chariot 31 telle que les éléments de détachement 20 se déplacent par rapport au chariot 31, à proximité de la surface de formation de glace 172, dans un sens qui est identique au sens de déplacement de la surface de formation de glace 172 par rapport au chariot 31 imposé par l’actionneur en translation 32. Ce type de disposition est avantageux pour l’obtention d’un bon état de surface de la glace et des particules découpées et pour éviter des éventuels chocs au sein des éléments de détachement 20 et des actionneurs en rotation 28. Cela permet aussi de limiter les risques de bourrage.According to a non-limiting embodiment, the cutter of the detachment elements 20 works according to a so-called "in opposition" milling operation where the rotary actuator 28 imposes a rotation of the detachment elements 20 with respect to the carriage 31 such that the elements detachment 20 move relative to the carriage 31, close to the ice-forming surface 172, in a direction which is identical to the direction of movement of the ice-forming surface 172 relative to the carriage 31 imposed by the actuator in translation 32. This type of arrangement is advantageous for obtaining a good surface condition of the ice and the cut particles and for avoiding possible shocks within the detachment elements 20 and the rotary actuators 28. This allows also to limit the risk of jamming.
Il n’en demeure pas moins qu’il reste possible de prévoir que la fraise des éléments de détachement 20 puisse éventuellement travailler selon une opération de fraisage dite « en avalant », où l’actionneur en rotation 28 impose une rotation des éléments de détachement 20 par rapport au chariot 31 telle que les éléments de détachement 20 se déplacent par rapport au chariot 31, à proximité de la surface de formation de glace 172, dans un sens opposé au sens de déplacement de la surface de formation de glace 172 par rapport au chariot 31 imposé par l’actionneur en translation 32.The fact remains that it remains possible to provide that the cutter of the detachment elements 20 can possibly work according to a so-called "swallowing" milling operation, where the rotary actuator 28 imposes a rotation of the detachment elements 20 with respect to the carriage 31 such that the detachment elements 20 move with respect to the carriage 31, near the ice-forming surface 172, in a direction opposite to the direction of movement of the ice-forming surface 172 with respect to to the carriage 31 imposed by the translation actuator 32.
Dans chacun du deuxième exemple de machine 10 des figures 12 et 13 et du troisième exemple de machine 10 des figures 14 et 15, au moins une surface de formation de glace 172 est non plane et comprend à cet effet une pluralité d’ailettes droites 46 qui prennent naissance chacune depuis la cloison d’échange thermique 17 plane, de sorte que le profil de base 18 présente des créneaux 47 correspondant à tout ou partie des emplacements des ailettes droites 46.In each of the second example machine 10 of Figures 12 and 13 and the third example machine 10 of Figures 14 and 15, at least one ice-forming surface 172 is non-planar and comprises for this purpose a plurality of straight fins 46 which each originate from the flat heat exchange partition 17, so that the base profile 18 has slots 47 corresponding to all or part of the locations of the straight fins 46.
Selon un mode de réalisation, les ailettes droites s’étendent parallèlement à la génératrice 19 de la forme prismatique. Ces dispositions sont représentées sur la
La présence de telles ailettes droites 46 favorise la surface d’échange entre l’eau à l’état à l’état liquide et le fluide réfrigérant et maximise la surface sur laquelle la glace est susceptible de se former.The presence of such straight fins 46 promotes the exchange surface between the water in the liquid state and the refrigerant and maximizes the surface on which ice is likely to form.
Comme cela a déjà été évoqué rapidement plus haut, la machine 10 peut comprendre au moins deux parois de génération de glace 12 distinctes et agencées parallèlement entre elles. C’est par exemple le cas de la machine 10 des figures 1 à 11 où le nombre de parois de génération de glace 12 est supérieur ou égal à cinq. Par ailleurs, même si les machines 10 représentées sur les autres figures ne sont représentées qu’avec une seule paroi de génération de glace 12, il est clair que celles-ci peuvent chacune comporter un nombre de parois de génération de glace 12 supérieur ou égal à 2, en fonction de la surface de chacune de ces parois 12 et en fonction de la quantité de particules d’eau à l’état solide à produire par la machine 10 par unité de temps. Le fait de prévoir une multitude de parois de génération de glace 12, globalement parallèles entre elles, avec chacune au moins une surface de formation de glace 172 de forme prismatique, permet d’aboutir à un très grand ratio entre la surface de formation de glace totale de la machine 10 et l’encombrement volumique de la machine 10. Par ailleurs, cela permet que la machine 10 ait une puissance variable, en permettant une possibilité de pilotage et de choix des parois de génération de glace 12 utilisées à chaque instant au sein de la machine 10. Le fait d’exploiter ou non chaque paroi de génération de glace 12 peut se faire en jouant sur l’alimentation ou non en fluide réfrigérant pour le ou les volume(s) intérieur(s) 13 délimité(s) par cette paroi de génération de glace 12 et/ou en jouant sur la mise en route ou non de l’unité d’alimentation en eau (détaillée plus loin) concernée.As has already been briefly mentioned above, the machine 10 can comprise at least two distinct ice-generating walls 12 arranged parallel to each other. This is for example the case of the machine 10 of FIGS. 1 to 11 where the number of ice generation walls 12 is greater than or equal to five. Furthermore, even if the machines 10 shown in the other figures are only shown with a single ice-generating wall 12, it is clear that these can each comprise a number of ice-generating walls 12 greater than or equal to to 2, depending on the surface of each of these walls 12 and depending on the quantity of water particles in the solid state to be produced by the machine 10 per unit time. The fact of providing a multitude of ice-generating walls 12, generally parallel to each other, each with at least one ice-forming surface 172 of prismatic shape, makes it possible to achieve a very large ratio between the ice-forming surface total of the machine 10 and the volumetric size of the machine 10. Furthermore, this allows the machine 10 to have variable power, allowing the possibility of control and choice of the ice generation walls 12 used at each instant at the within the machine 10. The fact of exploiting or not each ice generation wall 12 can be done by varying the supply or not of refrigerant fluid for the interior volume (s) 13 delimited (s ) by this ice-generating wall 12 and/or by acting on whether or not the water supply unit (detailed below) concerned is started.
Selon un mode de réalisation particulier, lesdites au moins deux parois de génération de glace 12 délimitent respectivement deux surfaces de formation de glace 172 différentes agencées en regard l’une de l’autre avec interposition d’un intervalle. Au moins une fraise des éléments de détachement 20 peut s’étendre dans chacun de ces intervalles et être prévue pour se déplacer par l’intermédiaire du mécanisme de déplacement 22. Une fois encore, de telles dispositions permettent d’abord de favoriser la compacité de la machine 10.According to a particular embodiment, said at least two ice-generating walls 12 respectively delimit two different ice-forming surfaces 172 arranged facing each other with the interposition of a gap. At least one reamer of the detachment elements 20 can extend in each of these intervals and be provided to move by means of the moving mechanism 22. Once again, such arrangements make it possible first of all to promote the compactness of machine 10.
Il est alors très avantageux de prévoir que la fraise agencée dans un intervalle donné coopère avec la surface de formation de glace 172 de l’une des parois de génération de glace 12, d’un côté latéral de l’intervalle, lorsque le chariot 31 se translate dans un premier sens via l’actionneur en translation 32 le long de la direction 34 et coopère avec la surface de formation de glace 172 de l’autre des parois de génération de glace 12, de l’autre côté latéral de l’intervalle, lorsque le chariot 31 se translate dans un deuxième sens opposé au premier sens via l’actionneur en translation 32 le long de la direction 34. Ces dispositions permettent de garantir que la fraise fonctionne toujours dans un même sens de travail afin que les contraintes d’usinage restent toujours dans un même sens et éviter des bourrages éventuels.It is then very advantageous to provide that the cutter arranged in a given interval cooperates with the ice-forming surface 172 of one of the ice-generating walls 12, on a lateral side of the interval, when the carriage 31 translates in a first direction via the translation actuator 32 along the direction 34 and cooperates with the ice-forming surface 172 of the other of the ice-generating walls 12, on the other lateral side of the interval, when the carriage 31 translates in a second direction opposite to the first direction via the actuator in translation 32 along the direction 34. These provisions make it possible to guarantee that the cutter always operates in the same working direction so that the constraints always remain in the same direction and avoid possible jams.
Il est à remarquer que dans le cas où chaque paroi de génération de glace 12 comprend, de part et d’autre du au moins un volume intérieur 13 qu’elle délimite, deux cloisons d’échange thermique 17 opposées, l’une des deux surfaces de formation de glace 172 délimitées par cette paroi de génération de glace 12 est destinée à coopérer avec une première fraise tandis que l’autre des deux surfaces de formation de glace 172 délimitées par cette paroi de génération de glace 12 est destinée à coopérer avec une deuxième fraise.It should be noted that in the case where each ice generation wall 12 comprises, on either side of the at least one interior volume 13 that it delimits, two opposite heat exchange partitions 17, one of the two ice forming surfaces 172 delimited by this ice generating wall 12 is intended to cooperate with a first cutter while the other of the two ice forming surfaces 172 delimited by this ice generating wall 12 is intended to cooperate with a second strawberry.
Dans le deuxième exemple de machine 10 en référence aux figures 12 et 13, la machine 10 comprend une unité d’alimentation en eau 36 portée par le chariot 31 et pulvérisant de l’eau à l’état liquide sur la surface de formation de glace 172 directement en aval de la fraise suivant le sens de déplacement du chariot 31 par rapport à la paroi de génération de glace 12. L’eau à l’état liquide pulvérisée par l’unité d’alimentation en eau 36 se transforme au moins partiellement en eau à l’état solide sous l’effet du refroidissement de la cloison d’échange thermique 17 induit par l’échange thermique avec le fluide réfrigérant contenu dans le volume intérieur 13.In the second example of machine 10 with reference to Figures 12 and 13, the machine 10 comprises a water supply unit 36 carried by the carriage 31 and spraying water in a liquid state on the ice-forming surface 172 directly downstream of the cutter in the direction of movement of the carriage 31 with respect to the ice-generating wall 12. The water in the liquid state sprayed by the water supply unit 36 is transformed at least partially in water in the solid state under the effect of the cooling of the heat exchange partition 17 induced by the heat exchange with the refrigerant fluid contained in the interior volume 13.
Alternativement, dans le premier exemple de machine 10 en référence aux figures 1 à 11, la machine 10 comprend une unité d’alimentation en eau 37 à l’état liquide pulvérisant, dans la partie supérieure de la surface de formation de glace 172, de l’eau à l’état liquide sur la surface de formation de glace 172, la glace se formant selon un flux descendant où l’eau à l’état liquide pulvérisée par l’unité d’alimentation en eau 37 et s’écoulant par gravité se transforme au moins partiellement en eau à l’état solide sous l’effet du refroidissement de la cloison d’échange thermique 17 induit par l’échange thermique avec le fluide réfrigérant contenu dans le volume intérieur 13.Alternatively, in the first example of machine 10 with reference to FIGS. 1 to 11, the machine 10 comprises a water supply unit 37 in the liquid state which sprays, in the upper part of the ice-forming surface 172, the liquid state water on the ice forming surface 172, the ice forming in a downward flow where the liquid state water sprayed by the water supply unit 37 and flowing through gravity is transformed at least partially into water in the solid state under the effect of the cooling of the heat exchange partition 17 induced by the heat exchange with the refrigerant fluid contained in the interior volume 13.
Dans les dispositions précédentes, il est compris que seule une partie de l’eau à l’état liquide pulvérisée se transforme en eau solide, le reste de cette eau liquide étant recueillie pour être à nouveau pulvérisée. Un avantage de ce fonctionnement en sur-débit est de pouvoir avoir un fort débit d’arrosage en eau, permettant d’améliorer le coefficient d’échange thermique. En effet, cela permet de garantir la formation d’un film surfacique d’eau et d’éviter que celle-ci prenne des chemins préférentiels d’écoulement. De plus l’eau excédentaire est refroidie par les passages successifs jusqu’à une température proche de 0°C et gèlera plus facilement sur la paroi de génération de glace 12.In the previous provisions, it is understood that only part of the sprayed liquid water turns into solid water, the rest of this liquid water being collected to be sprayed again. One advantage of this overflow operation is to be able to have a high water sprinkling flow rate, allowing the heat exchange coefficient to be improved. Indeed, this makes it possible to guarantee the formation of a surface film of water and to prevent it from taking preferential flow paths. In addition, the excess water is cooled by successive passages to a temperature close to 0°C and will freeze more easily on the ice generation wall 12.
De manière générale, la machine 10 comprend donc au moins un circuit de circulation d’eau à l’état liquide, lequel circuit comprend donc une telle unité d’alimentation en eau 36, 37 au niveau de chaque surface de formation de glace 172. Dans la partie inférieure de chaque surface de formation de glace 172, il peut être prévu un réceptacle prévu pour recueillir l’eau à l’état liquide préalablement pulvérisée mais qui ne s’est pas transformée en glace durant l’écoulement gravitaire sur la surface de formation de glace 172. Le circuit de circulation d’eau comprend ensuite les conduites et les moyens de pompage et de vannage permettant une recirculation vers l’unité d’alimentation en eau de l’eau liquide ainsi recueillie. Il peut être prévu un seul circuit de circulation d’eau pour une pluralité d’unités d’alimentation en eau 36, 37. Il peut être prévu plusieurs circuits de circulation d’eau alimentant chacun en eau liquide au moins une unité d’alimentation en eau 36, 37. Chaque unité d’alimentation en eau 36, 37 peut comporter des éléments de pulvérisation, d’arrosage, d’aspersion, de goutte à goutte, agencés ponctuellement à intervalles réguliers ou non ou de manière linéaire le long de la surface de formation de glace 172.In general, the machine 10 therefore comprises at least one water circulation circuit in the liquid state, which circuit therefore comprises such a water supply unit 36, 37 at the level of each ice-forming surface 172. In the lower part of each ice-forming surface 172, there may be provided a receptacle intended to collect the water in the liquid state previously sprayed but which has not been transformed into ice during the gravity flow on the surface. ice formation 172. The water circulation circuit then comprises the pipes and the pumping and valve means allowing recirculation towards the water supply unit of the liquid water thus collected. A single water circulation circuit may be provided for a plurality of water supply units 36, 37. Several water circulation circuits may be provided, each supplying liquid water to at least one supply unit water 36, 37. Each water supply unit 36, 37 may comprise elements for spraying, watering, sprinkling, dripping, arranged punctually at regular or irregular intervals or in a linear manner along the ice forming surface 172.
La machine 10 peut comporter un réceptacle pour récupérer, notamment par chute gravitaire, les particules d’eau à l’état solide qui ont été découpées par les éléments de détachement 20, et éventuellement un convoyeur 40 (
Outre le chariot 31 et les éléments de détachement 20, le châssis de support 30 assure également le maintien en place des différentes parois de génération de glace 12, des conduites appartenant au circuit 11 dans lequel circule le fluide réfrigérant, de chaque unité d’alimentation en eau 36, 37 utilisée, du ou des réceptacles recevant les particules d’eau à l’état solide qui ont été coupées, des moyens de récupération de l’eau à l’état liquide qui n’a pas été transformée en glace durant son écoulement gravitaire sur les surfaces de formation de glace 172, éventuellement les actionneurs en translation et en rotation, etc…In addition to the carriage 31 and the detachment elements 20, the support frame 30 also ensures the maintenance in place of the various ice-generating walls 12, of the pipes belonging to the circuit 11 in which the refrigerant fluid circulates, of each supply unit into water 36, 37 used, from the receptacle or receptacles receiving the particles of water in the solid state which have been cut, means for recovering the water in the liquid state which has not been transformed into ice during its gravity flow on the ice forming surfaces 172, possibly the translational and rotational actuators, etc.
Selon un mode de réalisation particulier non limitatif, la machine 10 comprend des éléments de contrôle de l’unité d’alimentation en eau 37, garantissant que la pulvérisation de l’eau à l’état liquide soit synchronisée avec l’action des éléments de détachement 20. Notamment, une durée prédéterminée est imposée entre le moment d’une interruption de la pulvérisation de l’eau à l’état liquide et le moment d’une action de détachement, par les éléments de détachement 20, des particules d’eau à l’état solide dans la glace formée sur la surface de formation de glace 172.According to a particular non-limiting embodiment, the machine 10 comprises elements for controlling the water supply unit 37, guaranteeing that the spraying of the water in the liquid state is synchronized with the action of the elements of detachment 20. In particular, a predetermined duration is imposed between the moment of an interruption of the spraying of water in the liquid state and the moment of a detachment action, by the detachment elements 20, of the particles of water in a solid state in the ice formed on the ice-forming surface 172.
Ces dispositions sont avantageuses pour assurer un temps de séchage de la glace. Au final, la teneur en eau liquide dans les particules coupées et produites par la machine 10 peut être ajustée en jouant sur la durée prédéterminée entre l’arrêt de la pulvérisation de l’eau liquide et le moment du détachement des particules par les éléments de détachement 20.These arrangements are advantageous for ensuring a drying time for the ice. In the end, the liquid water content in the particles cut and produced by the machine 10 can be adjusted by varying the predetermined duration between the stopping of the spraying of liquid water and the moment of detachment of the particles by the elements of detachment 20.
Alternativement aux dispositions décrites précédemment en référence aux machines des figures 1 à 15, les éléments de détachement 20 comprennent, comme cela est le cas pour l’exemple de machine 10 des figures 16 et 17, au moins une lame 38 ayant une arrête de coupe correspondant au profil de coupe 21 et variant, par l’intermédiaire d’un actionneur d’activation et de désactivation 39, entre une position active dans laquelle la lame est susceptible d’être en prise, durant le mouvement relatif entre les éléments de détachement 20 et la paroi de génération de glace 12, avec la glace formée sur la surface de formation de glace 172 et une position inactive dans laquelle la lame 38 est dégagée hors de la glace formée sur la surface de formation de glace 172.Alternatively to the arrangements described above with reference to the machines of Figures 1 to 15, the detachment elements 20 comprise, as is the case for the example of machine 10 of Figures 16 and 17, at least one blade 38 having a cutting edge corresponding to the cutting profile 21 and varying, via an activation and deactivation actuator 39, between an active position in which the blade is capable of being engaged, during the relative movement between the detachment elements 20 and the ice generating wall 12, with the ice formed on the ice forming surface 172 and an inactive position in which the blade 38 is disengaged from the ice formed on the ice forming surface 172.
A titre d’exemple, de la manière illustrée, le passage de la position active à la position inactive de la lame 38 se pratique par un pivotement d’ensemble de la lame 38, ce pivotement permettant de modifier la distance séparant l’arrête de coupe et la surface de formation de glace 172 : dans la position active, cette distance est inférieure à l’épaisseur attendue de la glace, au contraire de la distance présente lorsque la position inactive est occupée. Il peut être prévu des éléments de réglage 41 permettant de régler la distance séparant l’arrête de coupe de la lame 38 et la surface de formation de glace 172 dans la position active, ce qui permet au final de pouvoir modifier la profondeur de passe au moment du détachement des particules d’eau à l’état solide. Ces éléments de réglage 41 peuvent se présenter sous la forme d’une butée de hauteur réglable, contre laquelle la lame 38 vient buter angulairement durant son pivotement de la position inactive vers la position active. La lame 38 peut être montée à pivotement par rapport au châssis de support 30 comme cela est représenté (ou alternativement, de manière non illustrée, sur le chariot qui serait mobile dans un référentiel terrestre). L’actionneur d’activation et de désactivation 39 commande le basculement d’une position à l’autre. Selon un mode de réalisation particulier, l’actionneur d’activation et de désactivation 39 est configuré pour, lorsqu’il est actionné, faire basculer la lame 38 de la position active à la position inactive. Selon un mode de réalisation, le passage de la position inactive à la position active de la lame 38 se pratique par une sollicitation mécanique de l’actionneur d’activation et de désactivation 39. Alternativement, le retour vers la position active peut se pratiquer par une sollicitation mécanique via un mécanisme de rappel, l’action de l’actionneur d’activation et de désactivation 39 sur la lame 38 ayant préalablement été interrompue.By way of example, as illustrated, the passage from the active position to the inactive position of the blade 38 is practiced by an overall pivoting of the blade 38, this pivoting making it possible to modify the distance separating the edge of cup and the ice-forming surface 172: in the active position, this distance is less than the expected thickness of the ice, in contrast to the distance present when the inactive position is occupied. Adjustment elements 41 may be provided for adjusting the distance separating the cutting edge of the blade 38 and the ice-forming surface 172 in the active position, which ultimately makes it possible to modify the depth of cut at the moment of detachment of water particles in the solid state. These adjustment elements 41 can be in the form of an adjustable height stop, against which the blade 38 abuts angularly during its pivoting from the inactive position to the active position. The blade 38 can be pivotally mounted relative to the support frame 30 as shown (or alternatively, in a manner not shown, on the carriage which would be mobile in a terrestrial frame of reference). The activation and deactivation actuator 39 controls the switching from one position to another. According to a particular embodiment, the activation and deactivation actuator 39 is configured to, when actuated, cause the blade 38 to switch from the active position to the inactive position. According to one embodiment, the passage from the inactive position to the active position of the blade 38 is practiced by a mechanical stress on the activation and deactivation actuator 39. Alternatively, the return to the active position can be practiced by a mechanical stress via a return mechanism, the action of the activation and deactivation actuator 39 on the blade 38 having previously been interrupted.
Dans le cas où les éléments de détachement 20 comprenne la lame 38 évoquée plus haut, le mécanisme de déplacement 22 comprend un actionneur en translation 42 déplaçant, par rapport au châssis de support 30 fixe dans un référentiel terrestre, au moins un élément choisi parmi ladite au moins une paroi de génération de glace 12 et un support 44 portant ladite au moins une lame 38, d’une manière créant un déplacement relatif par translation rectiligne entre la paroi de génération de glace 12 et ladite au moins une lame 38, cette translation rectiligne se pratiquant le long d’une direction 43 parallèle à la génératrice 19 de la forme prismatique.In the case where the detachment elements 20 comprise the blade 38 mentioned above, the movement mechanism 22 comprises a translational actuator 42 moving, relative to the support frame 30 fixed in a terrestrial reference, at least one element chosen from said at least one ice-generating wall 12 and a support 44 carrying said at least one blade 38, in a manner creating relative displacement by rectilinear translation between the ice-generating wall 12 and said at least one blade 38, this translation rectilinear practicing along a direction 43 parallel to the generatrix 19 of the prismatic shape.
Pour la machine 10 des figures 16 et 17, le support 44 qui porte la lame 38 est fixe dans le référentiel terrestre et chacune des parois de génération de glace 12 est mobile verticalement dans un référentiel terrestre. Il est compris ici que des dispositions inversées pourraient être mises en œuvre sans sortir du cadre de l’invention.For the machine 10 of FIGS. 16 and 17, the support 44 which carries the blade 38 is fixed in the terrestrial frame of reference and each of the ice-generating walls 12 is vertically movable in a terrestrial frame of reference. It is understood here that inverted arrangements could be implemented without departing from the scope of the invention.
Selon un mode de réalisation particulier non limitatif, en référence aux figures 16 et 17, la machine 10 comprend un récipient 45 contenant de l’eau à l’état liquide ouvert dans sa partie supérieure. Ladite au moins une paroi de génération de glace 12 est susceptible de se déplacer entre une position immergée dans laquelle la surface de formation de glace 172 est immergée dans l’eau à l’état liquide contenue dans le récipient 45 et une position émergée dans laquelle la surface de formation de glace 172 est positionnée à l’extérieur de l’eau à l’état liquide contenue dans le récipient 45.According to a particular non-limiting embodiment, with reference to Figures 16 and 17, the machine 10 comprises a container 45 containing water in the liquid state open in its upper part. Said at least one ice-generating wall 12 is capable of moving between an immersed position in which the ice-forming surface 172 is immersed in the water in the liquid state contained in the container 45 and an emerged position in which the ice-forming surface 172 is positioned outside of the liquid water contained in the container 45.
Comme évoqué précédemment, au sein de la machine 10 des figures 16 et 17, ladite au moins une paroi de génération de glace 12 est susceptible de se déplacer, dans un référentiel terrestre, par une translation rectiligne orientée suivant une direction (il s’agit en pratique de la direction 43 le long de laquelle se pratique aussi le déplacement relatif entre la lame 38 et la paroi de génération de glace 12) parallèle à la génératrice 19 de la forme prismatique, par l’intermédiaire de l’actionneur en translation 42 du mécanisme de déplacement 22, tandis que la lame 38 et le récipient 45 restent fixes.
As mentioned previously, within the machine 10 of FIGS. 16 and 17, said at least one ice-generating wall 12 is capable of moving, in a terrestrial frame of reference, by a rectilinear translation oriented in one direction (this is in practice of the direction 43 along which the relative movement between the blade 38 and the ice generation wall 12) also takes place parallel to the generatrix 19 of the prismatic shape, by means of the translation actuator 42 of the moving mechanism 22, while the blade 38 and the container 45 remain stationary.
Claims (18)
- un circuit (11) dans lequel circule un fluide réfrigérant refroidi par un dispositif de génération de froid,
- au moins une paroi de génération de glace (12) délimitant au moins un volume intérieur (13), une entrée (14) raccordée au circuit (11) pour amener dans le volume intérieur (13) du fluide réfrigérant préalablement refroidi par le dispositif de génération de froid et une sortie (15) raccordée au circuit (11) pour extraire du fluide réfrigérant hors du volume intérieur (13) pour être refroidi par le dispositif de génération de froid, ladite au moins une paroi de génération de glace (12) comprenant au moins une cloison d’échange thermique (17) orientée sensiblement verticalement délimitant intérieurement une surface de refroidissement (171) en situation d’échange thermique avec le fluide réfrigérant contenu dans le volume intérieur (13) de manière que le fluide réfrigérant assure un refroidissement de la cloison d’échange thermique (17) et délimitant extérieurement une surface de formation de glace (172) sur laquelle de l’eau à l’état liquide se transforme en eau à l’état solide sous l’effet dudit refroidissement de la cloison d’échange thermique (17), ladite surface de formation de glace (172) ayant une forme prismatique caractérisée par un profil de base (18) et une génératrice (19) tels que la forme prismatique est générée par la translation rectiligne dudit profil de base (18) le long de ladite génératrice (19),
- un mécanisme de déplacement (22) permettant d’assurer un mouvement relatif entre les éléments de détachement (20) et la paroi de génération de glace (12), ledit mouvement relatif induisant un mouvement d’avance par translation rectiligne dudit profil de coupe (21) par rapport à la surface de formation de glace (172) selon une droite orientée parallèlement à la génératrice (19) de la forme prismatique.Machine (10) for the production of water particles in the solid state, of the ice or snow particle type, the machine (10) comprising:
- a circuit (11) in which circulates a refrigerant fluid cooled by a cold generation device,
- at least one ice-generating wall (12) delimiting at least one interior volume (13), an inlet (14) connected to the circuit (11) to bring into the interior volume (13) refrigerant fluid previously cooled by the generation of cold and an outlet (15) connected to the circuit (11) to extract refrigerant fluid from the interior volume (13) to be cooled by the cold generation device, said at least one ice generation wall (12) comprising at least one substantially vertically oriented heat exchange partition (17) internally delimiting a cooling surface (171) in a heat exchange situation with the refrigerant fluid contained in the interior volume (13) so that the refrigerant fluid provides a cooling the heat exchange partition (17) and externally delimiting an ice-forming surface (172) on which water in the liquid state is transformed into water in the solid state under the effect and said cooling of the heat exchange partition (17), said ice-forming surface (172) having a prismatic shape characterized by a base profile (18) and a generatrix (19) such that the prismatic shape is generated by the rectilinear translation of said base profile (18) along said generatrix (19),
- a movement mechanism (22) making it possible to ensure a relative movement between the detachment elements (20) and the ice-generating wall (12), said relative movement inducing a forward movement by rectilinear translation of said cutting profile (21) relative to the ice formation surface (172) along a straight line oriented parallel to the generatrix (19) of the prismatic shape.
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2021
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