Brevet FR2224716A1 — publié le 19741031

La présente invention concerne un appareil pour la conservation à basse température de liquides divers. L'invention vise plus particulierement un appareil permettant de refroidir et de onserver le lait après la traite. On sait qufil est très important pour la conservation du lait de le refroidir très rapidement et le plus tôt possible après la traite, jusqu'a' des températures comprises entre 0 et 120C environ et de pouvoir maintenir la température du lait entre ces deux limites avant de le transporter vers les laiteries. Pour que cette opération puisse etre effectuée à la ferme, il est nécessaire de disposer d'un appareil de construction simple et robuste et de mise en oeuvre facile et rapide On connalt des appareils permettant de refroidir et de conserver le lait aux températures précitées. Un de ces appareils comporte une cuve métallique pour le stockage du lait, entourée par un liquide tel que de l'eau et par un serpentin dans lequel circule un fluide de refroidissement, en liaison avec un groupe frigorifique. L'ensemble cuve, liquide et serpentin est entouré par une matière capable d'assurer une isolation thermique. efficace. Cet appareil est de mise en oeuvre commode, mais son rendement thermique est faible. En effet, les échanges thermiques entre le serpentin et la cuve se font par l'intermédiaire du liquide précité, qui est transformé en glace sur le pourtour du serpentin. L'expérience montre cependant que la durée de formation de la glace est très longue. Cette dernière atteint le plus souvent 12 heures, dans le cas de cuves contenant 200 à 600 litres de lait. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités, en fournissant un appareil pour la conservation à basse température d'un liquide, tel que le lait, permettant de refroidir très rapidement ce dernier, cet appareil étant de plus de construction simple, d'utilisation commode et économique à ltentretienO Suivant l'invention, l'appareil pour la conservation à basse température d'un liquide, notamment du lait, comprenant une cuve métallique pour le stockage du liquide, entourée par une matière isolante et des moyens permettant le refroidissement du liquide contenu dans la cuve est caractérisé en ce que lesdits moyens de refroidissement comprennent une paroi thermiquement conductrice entourant au moins le fond de la cuve, ladite paroi et ledit fond constituant un évaporateur pour un fluide de refroidissement faisant partie d'un système de refroidissement à détente Ainsi le fluide de refroidissement contenu dans ltévapo- rateur se trouve en contact direct avec la cuve, ce qui facilite considérablement les échanges thermiques. On a constaté d'autre part que l'utilisation d'un système de refroidissement à détente associé à l'évaporateur précité était particulièrement avantageuse pour le rendement thermique et la facilité de controle et de réglage de la température de refroidissement. Selon une version préférée de l'invention, ladite paroi est constituée par une plaque métallique sensiblement parallèle au fond de la cuve, les extrémités de cette plaque étant soudées à la cuve Une telle réalisation de ltévaporateur est très simple, la plaque métallique précitée pouvant être fixée sur une cuve d'un type connu sans modification de cette dernière. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples, non limitatifs, la figure i est une sue en élévation et en coupe longitudinale d'une réalisation préférée de l'invention et la figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle d'une partie de la réalisation de la figure 1. Dans la réalisation représentée à la figure 1, l'appareil conforme à l'invention comprend principalement une cuve 1 en acier inoxydable pour le stockage du lait, cette cuve étant tronconique dans sa partie supérieure, ouverte en haut et fermée en bas par un fond 2 formant une calotte sensiblement sphérique. La cuve 2 est entourée par un revetement en matériau isolant 3 tel que de la mousse de polyuréthane pour assurer une isolation thermique efficace. La partie ouverte de la cuve i se termine par un rebord périphérique 4 sur lequel vient s'appliquer le couvercle 5 qui est aussi garni d'un isolant thermique. La cuve 1 repose par 12 intermédiaire de son revetement isolant 3 sur-un châssis de support composé par exemple, dgune ceinture tubulair-e 6 maintenue par des colonnes 7 fixées sur un plateau 8 qui repose lui-m8me sur le sol par l'intermédiaire de pieds réglables 9. Le couvercle 5 porte en son centre un agitateur 10 entralné par un moteur électrique 11. Au voisinage de cet agitateur est montée une sonde de température 12. Le fond 2 de la cuve est percé en son centre par une ouverture 13 pour l'évacuation du lait, si le soutirage s'effectue par le bas, ou des eaux de lavage de la cuve. Cette ouverture 13 est normalement obturée par un bouchon 14. Les moyens de refroidissement du lait contenu dans la cuve 1 sont constitués par un évaporateur 15 pour un fluide de refroidissement, disposé en contact direct avec le fond 2de la cuve 1, cet évaporateur 15 étant en liaison avec un système de refroidissement à détente. Aux réalisations représentées aux figures 1 et 2, l'évaporateur 15 est constitué par une plaque métallique 16 sensiblement parallèle au fond 2 de la cuve et à une faible distance de cette dernière, les extrémités 17 de cette plaque étant soudées à la cuve 1 Cette plaque est de préférence en acier inoxydable comme la cuve. Cette plaque peut également être soudée en de nombreux points non représentés du fond 2 de la cuve, de manière à définir de nombreux canaux, communiquant les uns avec les autres. Le fluide réfrigérant est ainsi obli-gé de parcourir un circuit complexe qui prolonge de ce fait son temps de séjour dans l'espace compris entre la plaque 16 et.- le fond 2 de la cuve 1. Cette disposition favorise par conséquent le transfert de la chaleur entre le fluide réfrigérant et le fond 2 de la cuve 1. Le système de refroidissement associé à l'évaporateur 15 comprend essentiellement, une tubulure 18 d'amenée du fluide de refroidissement vers l'évaporateur 15 et deux tubulures 19 d'évacuation du fluide provenant de l'évaporateur 15, les tubulures 18 étant reliées à un compresseur 20 par l'intermédiaire des tubulures 21 et 22. A la réalisation représentée à la figure 2, on voit, en outre, qu'entre la tubulure 21 et la tubulure d'amenée 18 du fluide de refroidissement est interposé un injecteur 23 capable renvoyer dans la tubulure 18 lé fluide de refroidissement à une pression et une vitesse déterminées. Entre-la tubulure 22, et les tubulures d'évacuation 19 est disposé un pot de détente 24. Sous le pot de détente-24 est placé un récipient 25 qui communique avec lui. Le récipient 25 sert de réservoir pour le fluide de refroidissement à l'état liquide. Les tubulures d'évacuation 19 débouchent dans la partie supérieure du pot de détente 24, où le fluide de refroidissement est à l'état vapeur sursaturée etchargée de gouttelettes de liquide. La tubulure 22 débouche également dans la partie supérieure du pot de détente 24. L'injecteur 23.est placé dans le réservoir 25 et comporte un orifice calibré 26 en aval duquel est disposé un cône 27 dont l'extrémité est percée par un orifice également calibré. Les ouvertures latérales 28 ménagées sur l'injecteur 23 permettent au fluide de refroidissement contenu dans le récipient 25 de communiquer avec l'intérieur de l'injecteur 23. L'ensemble constitué par ltévaporateur 15, les tubulures d'amenée 18 et d'évacuation 19 du fluide de refroidissement, le pot de détente 24 muni du récipient 25 contenant l'injecteur 23, présente un encombrement très réduit relativement aux dimensions générales de la cuve 1. Cet ensemble peut en particulier, etre logé entièrement sous le fond 2 de la cuve 1 et être enrobé complètement par le revetement 3 en matière isolante entourant la cuve 1, comme indiqué dans les réalisations représentées aux figures 1 et 2 L'appareil ainsi constitué présente par conséquent une structure très compacte et robuste, l'ensemble de refroidissement précité étant protégé contre les chocs, grâce au revêtement 3. Le fonctionnement du système de refroidissement prévu pour l'appareil ainsi aménagé consiste essentiellement en une succession d'opérations de compression, d'injection du fluide de refroidissement dans la tubulure d'amenée 18, de vaporisation partielle du fluide dans l'évaporateur 15, de détente de la vapeur dans le pot de détente 24 et d'aspiration de la vapeur par le compresseur 20. Après compression de la vapeur prélevée dans la partie supérieure du pot de détente 24, le fluide refroidi est injecté à l'état liquide dans la tubulure d'amenée 18, par l'intermédiaire de l'injecteur 23. Grâce aux ouvertures 28 dont est muni l'injecteur 23, le fluide injecté est constitué en partie par le fluide liquide contenu dans le récipient 25. Le fluide de refroidissement liquide pénètre ensuite dans l'évaporateur 15, dans lequel il est partiellement vaporisé par échange thermique avec le fond 2 de la cuve 1. Le fluide ainsi vaporisé se détend dans le pot de détente 24 où il est aspiré par le compresseur 20, par l'intermédiaire de la tubulure 22. Pour obtenir un refroidissement du lait contenu dans la cuve I jusqu'à des températures inférieures à 120C et supérieures à 0 C, il est avantageux d'utiliser en tant que fluide de refroidissement du fluorodichlorométhane tel que celui commercialisé par la firme Bu Pont de Nemours sous la marque fréon 12. Ce fluide de refroidissement présente en effet, une importante chaleur de vaporisation et passe facilement de l'état liquide à l'état vapeur dans la gamme de température envisagée. Le contrôle et le maintien de la température du lait à une valeur prédéterminée s'effectue au moyen de la sonde thermostatique 12, laquelle commande la mise en route du compresseur 20, lorsque lton veut refroidir, ou l'arret de ce dernier lorsque la température prévue est atteinte. L'appareil pour la conservation à basse température du lait dont on vient de décrire le fonctionnement présente les avantages suivants - sa structure est simple et compacte : l'adaptation d'un système de refroidissement à détente à la cuve 1 ne modifie pas notablement l'encombrement général de cette dernière, - le refroidissement assuré par le système précité est très rapide, grâce notamment au fait que l'évaporateur 15 et le fluide de refroidissement sont en contact direct avec la cuve, sans corps intermédiaire, tel qu'un liquide, - la consommation électrique est particulièrement faible elle est le plus souvent comprise entre 10 et 15 W/h par litre de lait à refroidir.Ce résultat est obtenu en partie, grâce au fait que l'injecteur 23 envoie dans la tubulure 18, un fluide de refroidissement ne provenant que partiellement du compresseur, ce qui permet par conséquent de réduire la puissance du compresseur et de diminuer ainsi sa consommation électrique, - la mise en oeuvre de l'appareil est particulièrement simple et ne nécessite pratiquement aucune intervention manuelle, la température de refroidissement du lait étant réglable à volonté dans une gamme comprise par exemple, entre 0 et 120C L'appareil conforme à l'invention est donc parfaitement adapté pour l'utilisation à la ferme. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation que l'on vient de décrire. L'appareil visé par l'invention peut en particulier être utilisé pour conserver ou refroidir à des températures voisines de OOC d'autres liquides que le lait. Les formes de la cuve 1 et de l'évaporateur 15, ainsi que le nombre des tubulures d'évacuation 19 peuvent, d'autre part, être modifiées ou adaptées aux diverses utilisations. REVENDICATIONS 1. Appareil pour la conservation à basse température d'un liquide, notamment du lait, comprenant une cuve métallique pour le stockage du liquide, entourée.par une matière isolante et des moyens permettant le refroidissement du liquide contenu dans la cuve, caractérisé en ce que lesdits moyens de refroidissement comprennent une paroi thermiquement conductrice entourant au moins le fond de la cuve, ladite paroi et ledit fond constituant un évaporateur pour un fluide de refroidissement faisant partie d'un système de refroidissement à détente. 2. Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi est constituée par une plaque métallique sensiblement parallèle au fond-de la cuve, les extrémités de cette plaque étant soudées à la cuve. 3. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le système -de refroidissement -comprend une tubulure d'amenée du fluide de refroidissement vers l'évapo-rateur et au moins une tubulure d'évacuation du fluide provenant de l'évaporateur, en ce qu'un injecteur est disposé sur la tubulure d'amenée entre ltévaporateur et un compresseur et en ce qutun pot de détente relie la tubulure d'évacuation au compresseur. 4. Appareil conforme à la revendication 3, caractérisé en ce-que l'injecteur est disposé sous le pot de détente, et communique avec le fluide de refroidissement contenu dans le potde détente. 5. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble constitué-par l'évaporateur, les tubulures d?amence et d'évacuation du fluide de refroidissement, le pot de détente est l-ogé sous le fond de la cuve et est enrobé par la matière isolante entourant la cuve. 6. Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est du fluorodichlorométhane. 7. Appareil conforme à'la revendication 2, caractérisé en ce que ladite plaque métallique est soudée en de nombreux points au fond de la cuve de façon à définir une multitude de canaux communiquant-les uns avec les- autres