Brevet FR2008274A1 — publié le 19700116

L'invention concerne un procédé de refroidissement de substances solides en petits morceaux, de liquides que l'on peut réduire en gouttes, ou autres, la matière à refroidir étant soumise à un courant de gaz refroidissant e Comme matières à refroidir, entrent en ligne ici les substances les plus diverses, telles que des denrées alimentaires, des produits chimiques, des pièces de petite dimension. On connait, une installation dans laquelle une denrée alimentaire qui est placée dans des récipients se déplace, aux fins d'entre congelée, sur un dispositif transporteur, dans une chambre réfrigérante en forme de tunnel circulaire à contre-courant avec un gaz réfrigérant0 Çette installation présente des inconvénients importants. D'une parts le dispositif transporteur est très coateux, et la fourniture à la chambre réfrigérante de matière à refroidir se fait seulement par à-coups, D'autre part, la matière à refroidir est entourée de tous c8tés par les parois des réc i pients qui ont pour effet dlarrêter la chaleur et de ralertir ainsi 11 opération de refroidissement. L'invention a pour but de réaliser un procédé de refroidissement qui soit sûr et économique et qui ne présente pas les déficiences du procédé suivant lequel fonctionne l'installation connue. Le procédé de refroidissement de lDinvenm tion est caractérisé parce que la matière à redroidir traverse le courant de gaz réfrigérant en se déplaçant librement. La matière à refroidir se trouve ici, pendant 11 opération de refroidissement,, en contact direct de toutes parts avec le courant de gaz réfrigérant, de sorte qu'il s'effectue une très bonne transmission du froid,du gaz réfrigérant à la matière re à refroidir. Le parcours de réfrigération peut en conséquence entre ramené à un minimum, en particulier si le gaz s écoule à contre- courant avec la matière à refroidira En outre dans le procédé suivant l'invention, il n'est pas nécessaire de recourir à une installation pour transporter la matière à refroidir sur le parcours de réfrigération.La matière à refroidir s'écoule, suivant l'invention, en se déplaçant librement d'une façon conti- nue au travers du courant de gaz réfrigérant. La matière à refroidir peut tomber au travers du courant de gaz réfrigérant,, ou ruisseler dans ce courant, la gravité étant utilisée pour le transport de la matière. Si sa constitution s'y prête, la matière à refroidir peut aussi être injectée par une tuyère, contre la gravités dans le courant de gaz réfrigérant e Il est particulièrement avantageux que le gaz réfrigérant s'écoule continuellement en circuit fermé0 Une partie au moins du gaz réfrigérant échauffé par la matière à refroidir peut être filtrée pour éviter que la poussière ou d'autres particules en suspension ne soient entrainées dans la circulation,en quantités toujours croissantes, dans le circuit réfrigérant. Au moins une partie du gaz réfrigérant échauffé par la matière à refroidir peut être refroidie au moyen de gaz liquéfié9 et être mélangez avec le gaz liquide vaporisé avant autre renvoyée à nouveau sur la matière à refroidir0 Une autre possibilité de refroidissement consiste à refroidir au moins une partie du gaz réfrigérant par pulvérisation de gaz liquéfié Dans les deux cas, il est possible de faire varier dans un champ très large la température du gaz réfrigérant aussi bien grâce à la proportion de gaz réfrigérant que l'on refroidit grâce à la quantité de gaz liquéfié utilisée pour le refroidissement du gaz réfrigérant De préférence, une partie du gaz réfri gérant, complètement sec9 échauffé par la matière à refroidir9 sera utilisée pour le séchage de la matière à refroidir. D'un côté, on assure ainsi une élimination régulière de l'humidité de la matière à refroidir9 et deux autre côté, le gaz sec, circu lent à contre-courant avec la matière à refroidir, empêche toute pénétration d'air atmosphérique chaud et -ide dans le circuit de gaz réfrigérant. Un appareiL pour l'exécution du procédé suivant l'invention, où la matière à refroidir tombe au travers du courant de gaz réfrigérant9 ou ruisselle dans ce courant9 contient de préférence un canal de refroidissement vertical. Ce canal peut présenter dans sa partie supérieure une section plus grande que dans sa partie inférieure. Comme le gaz réfrigérant, dans sa totalité, ne parcourt que la partie inférieure du canal de refroidi sement, et qu'il ne passe dans la partie supérieure que la partie du gaz réfrigérant utilisée pour le séchage de la matière à refroidi dir et que la section parcourue est à cet endroit agcandie, la vitesse qui serait nécessaire pour entrainer la matière nSy sera pas atteinte, de sorte que cette matière ne pourra 8tre emportée du canal de refroidissement à l'inverse de sa direction régulière d écoulement. Il y aura avantage à disposer toujours au moins un tube à gaz perforé dans la zone inférieure et dans la zone moyenne de l'espace intérieur du canal9 de sorte que le courant de gaz réfrigérant sera réparti régulièrementau moment immédiat de son introductioa sur la surface du canal réfrigérant9 et que la partie du gaz réfrigérant envoyée dans le circuit sera reprise régulièrement sur toute la section du canal de refroidis sement. Dans un autre appareil pour l'exécution du procédé suivant 1 invention, dans laquelle la matière à refroidi dir est injectée contre la gravité dans le courant de gaz réfrigérant, il y aura avantage à disposer toujours un tube perforé à gaz réfrigérant dans chacune des zones supérieure et moyenne de l'espace intérieur du canal de refroidissement vertical. Pour conduire le gaz réfrigérant dans un circuit9 les deux tubeE oti groupes de tubesoperforés à gaz réfrigérant peuvent être reliés à l'extérieur du canal de refroidi dissement par une canalisation tubulaire. Sur cette canalisation9 il y aura avantage i monter un ventilateur,précédé d'un filtre destiné à transporter et filtrer le gaz réfrigérante Pour refroidir le gaz réfrigérant échauffé par la matière à refroidir9 la canalisation de jonction peut traverser9 en formant un serpentin, un récipient garni de gaz liquéfié. Pour que l'on puisse mélanger le gaz qui s'évapore à ce moment avec le gaz réfrigérant9 la partie supérieure de lies- pace intérieur du récipient contenant le gaz liquéfié peut autre reliée par un tuyau avec la canalisation dejonction qui sort du récipient. En outre, pour permettre un réglage précis de la température du gaz réfrigérant9 il peut- être prévu une canalisation tubu laire ,munie d une soupape 9qui permet de contourner le récipient à gaz liquéfié. Une autre possibilité très avantageuse pour le refroidissement du gaz réfrigérant consiste à munir la canalisation de jonction dun agrandissement destiné à recevoir. un dispositif de pulvérisation de gaz liquéfiée La description qui suit se rapporte à plusieurs exemples d'exécution représentés aux dessins qui montrent figure 19 une installation de réfrigération, avec un canal vertical de refroidissement dans lequel la matière à refroidir traverse le courant de gaz réfrigérant en tombant ou en ruisselant9 avec un circuit fermé de gaz réfrigérant9 - figure 29 une autre exécution du circuit de gaz réfrigérant9 et9 - figure 3, une autre exécution du canal de refroidissement9 dans laquelle la matière à refroidir est injectée par une tuyère9 contre la gravité,dans le courant de gaz réfrigérant0 12 installation de réfrigération suivant la figure 1 est constituée essentiellement d'un canal de refroidissement vertical 1 et d'un circuit de gaz réfrigérant 2. La matière en petits morceaux, ou que l'on peut séparer en gouttes9 qui doit autre refroidie.est introduite9 ce qui est indiqué par la flèche 3, à l'extrémité supérieure du canal de refroidissement 19 dans l'installation de réfrigération- et suit parcours9 dans la direction de la flèche 4g dans le canal de re froidissement 19,où elle est refroidie et doù elle tombe ou ruisselle comme l'indique la flèche 5. Un tube perforé 6 à gaz réfrigérant pénètre à l'extrémité inférieure du canal de refroidissement 1 dans son espace intérieur. Le gaz réfsigérant s'écoule, par les trous du tube perforé 6 à gaz réfrigérant, dans le canal de refroidissement 19 dont il traverse la partie inférieure 79 dans la direction de la flèche 8 où il refroidit à contre-courant la matière qui tombe ou ruisselle. Une partie du gaz réfrigérant9 qui passe dans le circuit fermé9 est aspirée, dans la zone moyenne du canal de refroidissementl9 par un tube perforé 9 à gaz réfrigérant qui pénètre à cet endroit dans l'espace intérieur du canal du canal le La reste du gaz réfrigérant sec, traverse encore, dans la direction de la flèche 10, la partie supérieure ll du canal de refroidissement 1 où il sèche la matière à refroidir qui tombe ou ruisselle9 pour quitter finalement le canal de refroidissement 1 dans la direction de la flèche 12. En outre cette partie du gaz réfrigérant empêche la pénétration de l'air de l'atmosphère, chaud et humide,dans l'installation de réfrigération. Le canal de refroidissement 1 présente, dans sa partie supérieure 1L 9 une section plus grande que dans sa partie inférieure, COmme il passe, dans la partie supérieure ll du canal de refroidissement 1, une quantité de gaz réfrigérant plus faible que dans la partie inférieure et qu'en outre, la section parcourue par le gaz est plus grande à cet endroit, la vitesse à laquelle la matière à refroidir serait entratnée n'est pas atteinte, de sorte que cette matière ne peut entre emportée à ltextérieur du canal de refroidissement I contre sa direction régulière d'écoulenent. Comme on l'a déjà dit, le tronçon de réfrigération proprement dit se trouve dans la partie inférieure 7 du canal de refroidissement 1. Les deux tubes perforés 6, 9 à gaz réfrigé rant, qui limitent cette partie 7, sont reliés l'un à autre, à l'extérieur du canal de refroidissement, par une canalisation tubulaire 16 qui contient un filtre 14 et un ventilateur 15, qui traverse en formant un serpentin un récipient 13 garni de gaz liquéfié, et par où su écoule en permanence, dans la direction de la flèche 17, la partie du gaz réfrigérant envoyée dans le circuit fermé. Le gaz réfrigérant sera à ce moment refroidi par le gaz liquéfié qui se trouve dans le récipient 13, et la partie dt gaz liquéfié qui s'évapore de ce fait s' écoule par une canalisation 18, dans la direction de la flèche 19, dans la canalisation de jonction 16 où elle se mélange avec le gaz réfrigérant. Une canalisation 21, pourvue d'une soupape 20, sert à contourner le récipient 13 à gaz liquéfié. Dans cette canalisation peut s'écouler, dans la direction de la flèche 22 le gaz réfrigérant qui ne doit pas être refroidi par le gaz liquéfié. Par ce moyen, et aussi en faisant varier la quantité de gaz liquéfié qui se trouve dans le récipient 13 ou le nombre de tours du ventilateur, on a la possibilité de régler avec précision la température du gaz réfrigérant. Dans la figure 2 est représenté un autre modèle 2' de circuit de gaz réfrigérant, La partie du gaz réfrigérant en voyée dans le circuit fermé s'écoule en permanence par une canal sation 16', qui porte un filtre 14' et un ventilateur 1529 destinée à relier les tubes perforés à gaz réfrigérant 6' et 98, dans la direction de la flèche 17'. La canalisation de jonction 16' présente un élargissement 23' dans lequel du gaz liquéfié est pulvérisé dans le gaz réfrigérant. Le gaz liquide coule d'un récipient 24', dans la direction de la flèche 25', par une canalisation 27g punie d'une soupape 26r, vers ltélargissement 23t dans lequel il est pulvérisé par un dispositif pulvériseur 28'. Le gaz liquéfié pulvérisé s'évapore en refroidissant le gaz réfrigérant et se mélange ensuite avec ce dernier. Dans le modèle de circuit fermé à gaz réfrigérant 2', suivant la figure 29 le réglage précis de la température du gaz réfrigérant peut être assuré par la variation de la quantité de gaz liquéfié pulvérisé et aussi par le nombre de tours du ventilateur 150 Dans la filtre 3, il est représenté un autre modèle de canal de refroidissement 30 utilisé en particulier pour la congélation de matière que l'on peut séparer en gouttes, un des deux circuits fermés de gaz réfrigérant 2, 2s pouvant lui être raccordé. Le gaz réfrigérant s'écoule par les trous d'un tube perforé à gaz réfrigérant 31 disposé dans la partie supérieure de ltespaco intérieur du canal 30 de refroidissement, et suit son chemin dans cette partie supérieure du canal 30 de refroidissement, dans la direction de la flèche 33. La partie du gaz réfrigérant envoyée dans le circuit est aspirée par les trous d'un tube perforé à gaz réfrigérant 34 disposé dans la zone centrale du canal de refroidissement 30.Le reste du gaz réfrigérant, sec, traverse la partie inférieure 35 du canal de refroidissement 30 dans la direction de la flèche 36, sèche alors la matière à refroidir et s'échappe finalement de l'installation de réfrigération dans la direction de la flèche 37, de sorte qu'elle empêche la pénétration de l'air chaud et humide de l'atmosphère dans l'installation de réfrigération. La matière à refroidir est injectée dans le sens inverse de la gravité, à l'aide d'une tuyère 38, dans le canal de refroidissement. Elle sera alors pré-refroidie, dans son passage dans la pertie inférieure 35 du canal de refroidissement 30, indiqué par la flèche 39, pendant qu'elle sera congelée au cours de son passage dans la pertie supérieuze 32 du canal de fefroidissement 30 indiqué par la flèche 40 qui forme le tronçon réfrigérant propre ment dit. L'énergie exercée pour l'injection de la matière à refroidir e3t dtune importance telle que le jet de matière à refroidir se termine précisément dans la zone supérieure la plus haute de l'espace intérieur du canal de refroidissement.De là les particules de matière à refroidir 9désormais congelées tombent dans la direction de la flèche 4t vers l'extrémité inférieure du canal de refroidissement 30 et tombent bors de 1' installation de réfrigération, comme indiqué par la flèche 42 Pour maintenir aussi faibles que possible les pertes de froid de l'installation de réfrigération, il y a avan- tage à garnir tout le canal de refroidissement 19 l' ou 30, et tout le circuit 2 Ou 2t de gaz réfrigérant, avec un isolant thermi que 29, 29' ou 29nO On peut dire, pour finir que la régulation de la température dans le circuit fermé de gaz réfrigérant peut êtrP réalisée d'une façon entièrement automatique. L'installation de réfrigération suivant l'inven- tion, dont la construction est extrêmement simple, permet un refroidissement continu très économique de matières en petits mor ceaux ou susceptibles d'être séparées en gouttes, et fonctionne avec une grande sécurité de marche. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation9 sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICAgIONS 10) Procédé de refroidissement pour des matières solides en petits morceaux ou des liquides qui peuvent être séparés en gouttes, dans lequel la matière à refroidir est soumise à un courant de gaz réfrigérant, caractérisé par ce que la matière à refroidir est amenée à traverser le courant de gaz réfrigérant en se déplaçant librement, 20) Procédé de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé par ce que la matière à refroidir tombe au travers de, ou ruisselle, dans le courant de gaz réfrigérant. ) ) Procédé de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé par ce que la matière à refroidir est injectée par une tuyère dans le courant de gaz réfrigérant dans le sens opposé à la gravité. 40) Procédé de refroidissement suivant les revendications 1 à 3, caractérisé par'ce que , le gaz réfrigérant circule en circuit fermé. 50) Procédé de refroidissement suivant les revendications 1 à 4, caractérisé par ce que au moins une partie du gaz réfrigérant échauffé par la matière à refroidir est filtrée. 60) Procédé de refroidissement suivant les revendications 4 ou 5, caractérisé par ce qu'au moins une partie du gaz réfrigérant échauffé par la matière à refroidir est refroidie par du gaz liquéfié avant de retourner à nouveau sur la matière à refroidir, et est mélangée avec le gaz liquéfié qui sgest évaporé à ce moment. 70) Procédé de refroidissement suivant les revendications 4 ou 5 , caractérisé par ce qu'au moins une partie du gaz réfrigérant échauffé par la matière est refroidie par pulvérisation de gaz liquéfié avant autre retournée à nouveau sur la matière à refroidir. 80) Procédé de refroidissement suivant les revendications 4 à 7, caractérsé par ce qu'urne partie du gaz réfrigérant échauffé par la matière à refroidir est utilisée pour le séchage de cette matière. 90) Installation pour l'application du procédé de refroidissement suivant 1 à 8, caractérisée par un canal de refroidissement vertical. 100) Installation suivant la revendication 9, caractérisée par ce que le canal de refroidissement présente, dans sa partie supérieure, une section transversale plus grande que dans sa partie inférieure 110) Installation suivant la revendication 10, caractérisée par ce qu'il est disposé, dans chacune des zones inférieure et moyenne de l'espace intérieur du canal de refroidissement, au moins un tube perforé pour le gaz réfrigérant. 120) Installation suivant la revendication 9, caractérisée par ce qu'il est disposés dans chacune des zones supérieure et moyenne de l'espace intérieur du canal de refroidissement, au moins un tube perforé pour le gaz réfrigérant. 130) Installation suivant les revendications 11 ou 12 caractérisée par ce que les deux tubes ou groupes de tubes à gaz réfrigérant sont reliés ensembles à l'exté- rieur du canal de refroidissement, par une canalisation. 140) Installation suivant la revendication 13, caractérisée par ce que, sur la canalisation de jonction, il est monté un ventilateur précédé d'un filtre. 150) Installation suivant les revendications 13 ou 14 caractérisée par ce que la canalisation de jonction, traverse en formant un serpentin, un récipient qui contient du gaz liquéfié. 160) Installation suivant la revendication 15, caractérisée parce que la zone supérieure de l'espace intérieur du récipient qui contient du gaz liquéfié est reliée, par un tuyau, avec la canalisation de jonction qui sort du récipient contenant du gaz liquéfié. 170) Installation suivant les revendications 15 ou 16, caractérisée par une canalisation pourvue d'une soupape destinée à éviter le récipient contenant du gaz li quéfié. 180) Installation suivant les revendications 13 ou 14, caractérisée par ce que la canalisation de jonction comporte un élargissement destiné à recevoir un dispo sitif destiné à la pulvérisation de gaz liquéfié.