Brevet FR2125172A1 — publié le 19720929

La présente invention concerne l'obtention intermittente d'une quantité relativement importante d'eau glacée à partir d'une source de froid de Puissance frigorifique relativement faible, travaillant en continu. I1 est connu9 pour obtenir un débit momentané relativement important d'eau glacée, d'utiliser un dispositif dit accumu- lateur constitué essentiellement d'un bac contenant de l'eau au sein de laquelle une source de froid, fonctionnant en continu, produit une congélation partielle Des frigories staccumulent ainsi sous la forme de glace, et, quand on veut disposer d'eau glacée, c?est la fusion de cette glace qui fait l'apport de frigories nécessaires. Le débit instantané disponible d'eau glacée est naturellement fonction de la rapidité du transfert thermique entre la glace et lteauO Or, ce transfert est médiocre si des dispositions spéciaies ne sont pas prises pour l'améliorer. L'invention vise plus particulièrement des moyens pour l'améliorer I1 est connu, pour améliorer le transfert thermique entre la glace et l'eau, d'utiliser un agitateur mécanique, agitant l'eau dans le bac ; mais cet agitateur, ou ces agitateurs, produisent des courants qui ne touchent pas uniformément la couche de 91ace, dtoù il résulte que la fusion ee cette glace n'est pas uniforme ; en outre, lténergie nécessaire pour produire l'agitation constitue un apoort de calories inopportun On a aussi imaginé de placer l'accumulateur dans une enceinte étanche dans laquelle règne la pression correspondant au point triple du liquide utilisé ; les phases solides, liquides et gazeuses existent simultanément ; la phase gazeuse se manifeste sous forme de bulles qui, au sein du liquide, produisent un bouillonnement et un brassage efficaces qui améliorent le transfert thermique. Cependant, un tel dispositif a pour inconvénient principal d'exiger des conditions de pression et de température bien déterminées, ce qui impose notamment que l'enceinte soit close. L'invention vise à obtenir un bouillonnement semblable à celui qui correspond au dit point triple, dans des conditions plus simples que précédemment. Conformément à l'invention, un accumulateur thermique, qui comporte, comme il est connu en soi, un bac rempli d'eau et un serpentin frigorifère à l'intérieur de ce bac, incorpore une pluralité de rampes @ercées d'orifices, disposée au fond de ce bac, et des moyens pour insuffler de l'air dans les dites rampes, d'où résulte la formation de bulles d'air dont le courant vient lécher les soires du serpentin, ce qui prcduit un excellent transfert thermique entre la glace formée autour des spires du serpentin et l'eau du oac. De @référence, les uites rampes sont des tubes droits parallèles, les orifices étant placés au-dessous. De préférence, les dites rampes sont parallèles aux spires du serpentin avec une disposition s'imbriquant avec la disposition des spires. L'invention sera iceux comprise à la lecture de la description qui suit, et à l'examen des figures annexées dans lesquelles : La Fig. 1 est une coupe schématique, en élévation, d'un accumulateur pourvu d'un dispositif agitateur conforme à l'invention. La Fig. 2 est une vue en plan des circuits d'eau et d'air du morne. La Fier. 3 -E!résente en clan le circuit de réfrigération du même. La Fig. 4 représente, à plus grande écnelle et en élévation, une des rampes d'air de la Fig. 2. La Fig. 5, à lus grande échelle, est une coupe vue en plan d'une tartie d'une rampe d'air de la Fig. 2. La Fig. 6 représente en perspective, sur une portion de la cuve, les circuits de réfrigération et d'air et, La Fig. 7 illustre la montée des bullas du circuit d'air entre deuxéléments du circuit de réfrigération, l'un au-dessus de l'-autre. On voit sur la Fig. 1 un bac 1 de forme parallélépipédique dans lequel passe trois circuits de circulation à savoir - un circuit d'eau, - un circuit de fluide réfrigérant ety - un circuit d'air. Les oaux premiers sont classiques, et le circuit d'air relève de l'invention. Le bac 1 contient en outre de la glace provenant de la c@ngélation d'une barti@ de l'eau qui y circule. Le circuit d'eau comprend (Fig. 2) : une conduite d'arrivée 30 provenant d'une source d'eau à température normale, une certaine quantité d'eau 2 à l'intérieur du bac 1, et une conduite de ortie 40 vers un poste d'utilisation d'eau glacée Sur une des conduites 3u ou 40, ou ur les deux, sont montées des pompes 17 et 20 qui sont mises en route quand il y a lieu d'envoyer de l'eau glacée au poste d'utilisation par la conduite 40. Le circuit de fluide réfrigérant est constitué par un serpentin 6 comprenant un certain nombre d'éléments tels que 61, vus en couse sur la Fig. 1. Le développement du serpentin 6 est mieux visible sur la Fig. 6, en perspective, avec son entrée 24 On le voit également en plan sur la Fig. 3, avec son entrée 24 et sa sortie 25. Dans le serpentin 6 circule du fluide réfrigérant, provenant d'un générateur de froid et retournant à ce générateur agrès avoir parcouru le serpentin. Quand les pompes 17 et 20 du circuit d'eau sont arre- tées, et quand le fluide réfrigérant circule dans le serpentin 6, un manchon de salace 16 se forme autour de chaque élément 61 (Fig. 1) ; son éoaisseur augmente au fur et à mesure de l'apport de fri aories par ie circuit de fluide réfrigérant. ni le circuit d'eau est l!lS en route en raison d'un besoin d'eau glacée, la fonte du manchon de glace 16 autour des éléments 61 du serpentin fournit les frigories nécessaire, disposition qui est connue en soi. Toutefois le transfert t@ermique entre le manchon de glace 16 et l'eau 2 est médiocre, et l'objet d'un circuit de cir culetion d'air conforme à l'invention est précisament d'améliorer ce transfert ther..i4ue. A cet effet le bac 1 est pourvu dans s partie inféri ere d'une pluralité 5 da raipes d'air talles que 51, mieux visible sur la Fig. 2 ; ce sont des tubes rectilignes montés en rampes parallèles sur un collecteur 4 ; l'extrémité de chaque rampe qui n'est pas reliée au collecteur 4, est fermée par un bouchon 21. Les rampes sont percées d'orifices 8, visiples sur la Fig. 4, qui représente à échelle olus grande la rampe 51 de la Fig. 2 ; ces orifices sont également visibles sur la Fig. 5. Le collecteur 4 est alimenté en air de la façon su vante (Fig. 1) : de l'air traverse un filtre d'aspiration 10 et arrive dans un réservoir d'admission 9 ; un @urpresseur 7 elim@nte une canalisation 22 sur laquelle e t monté un manomètre général 11. L'air traverse ensuite un clapet de retenue 12, puis un ré- pleur 15, encadré par un manomètre amont 13 et un manomètre aval 14 ; l'air est ensuite envoyé dans le collecteur 4 par une canali- sation 3. De référence, le circuit d'air est complété car une conduite 19 qui collecte l'air sur la surface ce l'eau 2, de sorte qu'il arrive au filtre 10 après av@ir été rafraî@@@ au contact de cette eau, ce@@ afin d'éviter un apport insp@ortun des calories de l'air am@iant dans le @ac @. C'est la mise en route du surpresseur qui fait fonctionner le circuit Quand il est en route, il est remarquable que les tulles d'air 26 (Fi. 1) vaporisées vers le Las par les rampes d'air 51et sui remontent nar gravité dans le bac, viennent lécher les man- chons de glac@ 16 du serpentin en épousant le galbe de ces manchons.La Fig. 7, qui se comprend d'elle-même, illustre ce phénomène ; le nuage de bulles @roduit au f@n@ @u bac @orme des sortes de vaines qui remontent d'élément du serpentin en élément du serpentin ; ces conditions sont très favoraples aux échanges thermi- ques entre eau du bac ut lace formée sur le serpentin, et il se produit une auto-régulation de ces échanges au cours de la fonte de la glace. Le fonctionnement de l'accumulateur est le suivant si les pompes 17 et 20 sont arrêtées et le surpresseur 7 égale- ment, le liquide réfrigérant circulant dans le serpentin 6, un manchon de glace 16 se forme sur les ires du scrstin ; il épaissit progressivement. Eventuellement, un dispositif de mesure de l'é@aisseur de la glace, connu en soi, arrente la circulation du liquide réfrigérant quand l'épaisseur de glace atteint une valeur de consigne. Quand un @as@in d'eau glacée se présente, on met en route les pompes 17 et 20 et le surpresseur 7 ; un courant d'eau s'éta@lit dans le sac 1, et des pulles d'air telles que 26 sortent des @rifices 8 des ram@es et rem@nt@nt dans le liquide ; ces bulles se @@r@ent s@us @@s rampes 51 et remontent de chaque côté. Elles viennent lécher @e man@non de @lace 16 du ser@entin, comme déjà dit, favorisant ainsi les échanges nermiques entre la couche de glace et l'eau nui l'entoure, ce oui est le but visé par l'invention. L'utilisation d'eau glacée étant terminée, les circulations d'eau et d'air @euvent être arrêtées afin de reformer la couche de @lace. Le d@maine d@ l'invention ne deit être considéré comme limité aux cas d'es@è@s ni à l'exem@le @e réalisation pécr@t dans le présent mémoire, mais seulement par les revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Accumulateur de froid du type comprenant un bac à liquide, un dispositif frigorifère immergé dans ce bac et sur les parois duquel se produit une coche de liquide solidifié par refroidissement, et des moyens pour améliorer les échanges thermiques entre la dite couche et le dit liquide, caractérisé : - en ce que ces moyens incorporent au moins une rampe percée d'orifices dans laquelle un gaz est insufflé. 2.- Accumulateur de froid selon la revendication 1, caractérisé - en ce qe la dite rampe au moins est constituée par une pluralité de rampes horizontales disposées au fond du dit bac. 3.- Accumulateur de froid selon la revendication 2, dans lequel le dit dispositif frigorifère immergé est un serpentin ayant des spires sensiblement parallèles, caractérisé : - en ce que las rampes de la dite pluralité sont parallèles aux spires du serpentin, et au dessous. 4.- Accumulateur de froid selon la revendication 3, caractérisé - en ce que la distance des dites rampes est la mème que celle des dites spires, et que la disposition des rampes est décalée d'une demi-distance par rapport à celle des spires du serpentin. 5.- Accumulateur de froid selon la revendication 2, caractérisé : - en ce que les orifices des rampes sont orientés vers le bas.