Brevet FR2349110A1 — publié le 19771118

La présente invention concerne un procédé et un dispose tif de réfrigération en continu de produits en vrac sous forme d' une charge de morceaux ou de grains circulant de façon continue depuis l'extrémité d'entrée jusqu'à ~'extrémité de sortie d'un tunnel isolé thermiquement. On a proposé différentes réalisations d'un tunnel de réfrigération en général équipé d'un élément transporteur du type à bande sans fin sur laquelle les produits à ré frlgérer sont placés.Dans la majorité des cas, la réfrigération est assurée par circulation forcée d'un gaz froid, le plus souvent de l'azote gazeux, que l'on soutire à un endroit Iongitudina du tunnel de réfrigération, que l'on refroidit en dehors dudit tunne de réfrigération, par exemple par adjonction d'azote liquide pulvérisé, et que l'on réintroduit en un endroit longitudinal dudit tunnel de réfrigération. Le circuit de circulation forcée du gaz réfrigérant est susceptible de réagir considérablement avec l'ambiance extérieure malgré les efforts qui sont faits pour évacuer 'e plus possible de gaz azote excédentaire par l'entrée du tunnel de réfrigération, pour assurer le meilleur rendement possible par un refroidissement des produits les plus chauds avec le gaz de réfrigération le moins froid.Ce mode de réalisation présente en outre l'inconvénient que la bande transporteuse est un organe particulièrement délicat lorsqu'elle travaille à basse tem pérature. C'est la raison pour laquelle, dans beaucoup de cas et en particulier dans les cas où l'on vise le refroidissement de produits hétérogènes pour lesquels les durées de refroidissement varient d'un produit à l'autre, on préfère de loin utiliser le refroidissement par charge discontinue, ce qui permet de remédier aux inconvénients dont il était question plus haut.Toutefois, le refroidissement en continu de produits en vrac est particulièrement souhaitable car, lorsqu'il s'agit de produits homogènes, les durées de refroidissement évoluent dans une gamme étroite, et l'on a déjà proposé, dans le cas de grains ou de morceaux, d'assurer le refroidissement de produits en vrac en emplissant complètement l'espace interne d'un tunnel d'isolation thermique disposé verticalement, dans lequel les grains ou morceaux se déplacent par simple gravité, tandis que l'on assure une circulation du gaz de réfrigération à contre-courant sur toute la longueur du tunnel de réfrigération.Cette façon de faire présente toutefois lrinconvé- nient que la pression d'introduction de gaz de réfrigération est nécessairement plus élevée du côté aval du tunnel que du cQté amont en sorte qu'il convient de prendre des dispositions très soignées pour éviter les fuites de gaz du côté de ''extrémité de sortie du tunnel. L'une de ces dispositions qui a été proposée est de prévoir du côté de la sortie du tunnel de réfrigération et au delà de celle-ci, une contre-pression qui peut être par exemple maintenue dans le dispositif de traitement ultérieur qui, par exemple, comme c'est la majorité des cas, peut être un broyeur transformant les grains et morceaux pré-réfrigérés en particules. Cela conduit à une grande complexité du dispositif d'utilisation, puisqu'il faut non seulement assurer une pression avec un gaz qui soit également relativement froid, mais il faut encore procéder à la filtration ultérieure des particules hors du gaz contre-pression et à la réinjection de celles-ci en amont du broyeur. La présente invention vise un procédé et un dispositif de réfrigération en continu de produits en vrac qui permet la sortie libre des produits réfrigérés vers tout appareil de stockage ou d'utilisation, sans qu'il soit nécessaire de prévoir aucune disposition pour assurer l'élimination des fuites de gaz de réfrigération au travers de l'extrémité de sortie du tunnel de réfrigération. Selon l'invention, le courant de gaz de réfrigération comprend au moins une pluralité de courants gazeux élémentaires longitudinalement décalés, dont au moins un est à co-courant et au moins un autre est à contre-courant par rapport au sens de déplacement des produits en vrac, la somme algébrique des chutes de pression associées aux dits courants élémentaires, à l'intérieur du dit tunnel, étant nulle ou peu différente de zéro. Cette disposition assure par exemple que la pression d'introduction du courant élémentaire de gaz de réfrigération, situé le plus en aval, et à contre-courant, soit sensiblement égale à la pression atmosphérique ou, à la rigueur, légèrement supérieure, ce qui annule ou réduit considérablement les déperditions de gaz de réfrigéra- tion au travers de l'extrémité de sortie. L'invention a également pour objet une installation de réfrigération de produits en vrac, du genre comportant un tunnel de réfrigération à paroi d'isolation thermique, des moyens d'introduction et de soutirage de gaz longitudinalement espacés le long dudit tunnel, les dits moyens d'introduction et de soutirage étant raccordés entre eux par une conduite incorporant un moyen de circulation de gaz et un moyen d'injection du gaz liquéfié et cette installation se caractérise en ce que le long d'au moins une partie dudit tunnel sont ménagés successivement, un premier moyen d'introduction (ou de soutirage), un premier moyen de soutirage (ou d'introduction respectivement) qui lui est associé, puis un second moyen de soutirage (ou d'introduction respective- ment) et un second moyen d'introduction (ou de soutirage respec -tivement) qui lui est associé. Avantageusement, la conduite de circulation de gaz incorpore des moyens formant perte de charge règlable de façon à pouvoir obtenir les pressions souhaitées le long du tunnel de réfrigération. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente, à titre d'exemple, une coupe longitudinale d'un tunnel de réfrigération vertical selon l'lnventlOn. Les figures 2 et 3 représentent schématiquement les variantes de réalisation. En se référant à la-figure 1, le tunnel de réfrigération comprend essentiellement une colonne de réfrigération verticale 1 dont ltextrémité inférieure se poursuit par une partie de tunnel horizontale 2 qui est montée par exemple, par des manchettes souples 3 et 4 sur la colonne verticale 1 et qui forme transporteur vibrant soumis à l'action du dispositif de vibration 5. La colonne de réfrigération est équipée de deux moyens de circulation de gaz 6 et 7, chacun comportant un orifice d'introduc- tion 8 et 9 respectivement et un orifice de soutirage 10 - il les orifices d'introduction 8 et 9 et les orifices de soutirage 10 et Il étant respectivement reliés entre eux par une conduite extérieure 12-13 respectivement, sur laquelle est placé un circu lateur, ou ventilateur 14et5 respectivement. A 1'endroit de chaque conduite 12 et 13 sont ménagés des dispositifs d'injection d'azote liquide 16 et 17 respectivement, et des moyens formant pertes de charge réglables 18 et 19 respectivement. Ici, à titre d'exemple, les circuits de convection 6 et 7 présentent une similitude structurelle complète, c'est-à-dire que la distance longitudinale qui sépare un oritice d'introduction 8 (9) d'un orifice de soutirage 10 (îi) est la même. En outre et tCujoure dans l'exemple décrit, les deux circuits 6 et 7 sont disposés symétriquement et de a façon suivante : 1'orifice d'introduction 8 du circuit 6 est situé le plus en aval, tandis que l'orifice d'introduction 9 du circuit 7 est situé le moins en aval de tous les orifices 8-11, tandis que les orifices de soutirage 10 et '11 sont situés en regard l'un de l'autre et avantageusement l'un près de l'autre. En fonctionnement, des produits en vrac, par exemple des morceaux de caoutchouc à réfrigérer, sont continuellement deversés à une extrémité d'entrée 20 du tunnel de réfrigération 1-2, tandis que les produits en vrac, ayant subi le traitement de réfrigération sont continuelement soutirés par l'extrêmité de sortie 21 du tunnel de réfrigération. la réfrigération est assurée par la circulation de gaz par les circulateurs 14 et 15 de la façon suivante : le circulateur 14 provoque la circulation principale d'un gaz selon la flèche F, c'est-à-dire à contre-courant du sens de déplacement des produits en cours de traitement, tandis que le circulateur 15 du circuit 7 provoque la circulation d'un gaz de réfrigération selon la flèche F', c'est-à-dire à eo-courant du sens de déplacement des produits en cours.de traitement. Par un règnage judicieux des pertes de charge 18 et 19, on peut faire en sorte, si l'on mesure positivement les chutes de pression se produisant dans le sens co-courant, que la somme algé brique des chutes de pression t P1 et a P2 ( ss P1 étant la chute de pression négative entre les orifices d'introduction 8 et de soutirage 10 et # P2 étant a chute de pression positive entre orifice dtintroduction 9 et l'orifice de soutirage 11) soit légèrement positive ( ). Dans-ce cas on pourra faire en sorte que la pression d'introduction à l'orifice 8 soit sensiblèment égale à la pression atmosphérique a ors que la pression à l'orifice c' introduction 9 est alors légèrement supérieure (de a valeur à cette pression atmosphérique : l'azote gazeux excédentaire s'échappe alors dans la partie haute du tunnel. Grâce à cette disposition, on assure que, dans a zone située en avan de l'orifice d'introduction 8, il ne se produit aucun mouvement de gaz étant donné l'équilibrage des pressions entre le niveau ce l'orifice d'introduction 8 et l'orifice de sortie 21. En outre, comme on procède à l'évacuation des gaz excédentaires au travers de a colonne de réfrigération vers l'orifice d'entrée, on constitue de qa sorte une zone de pré-refrc.dissement améliorant 7e rendement thermique de l'installation. Ainsi, par exemple, l'installation qui vient d'être décrite permet, en utilisant de l'azote liquice comme moyen de réfrigération injecté entre 16 et 17, d'obtenir des produits en vrac refroidis à -1000C près de l'orifice de sortie, tandis que les gaz de réfrigération au niveau de l'orifice d'introduction 8 sont à une température de -110 C alors que la température de 'excédent de gaz de réfrigération s'écoulant au travers de l'entrée 20 est de 1'ordre voire supérieure à 10 C. A titre d'exemple, on détaille maintenant très rapidement deux autres formes de réalisation, en référence aux figures 2 et 3. A 'a figure 2 un tronçon de colonne 22 est réfrigéré par deux courants gazeux élémentaires gracie à deux circuits de circulation 23 et 24 chacun incorporant un circulateur 25, 26, un poste d'injection d'azote liquide 27, 28, et un moyen formant perte de charge réglable 29, 30. Ici, le courant élémentaire "aval" est à co-courant, tandis que le courant élémentaire amont est à con tre-courant. On fait en sorte que t P1 + t P2 soit très voisin à zéro, tandis que la pression d'aspiration au circulateur 26 est sensiblement égale à la pression atmosphérique.On note qu'il se produit, dans la zone médiane du tronçon de colonne, une pression de refoulement due aux circulateurs 25 et 26 qui est nettement supérieure à la pression atmosphérique. A '-a figure 3, un tronçon de colonne de réfrigération 32 est ici réfrigéré par trois circuits 33, 34, 35, du type décrit plus haut. Le circuit 35 créée une chute de pression négative # P1 le circuit 34 une chute de pression positive a P2 et le circuit 33 une chute de pression négative t P3, le tout de façon que d P1 + b P2 + 8 P3 soit égal à zéro ou légèrement positif. L'invention n'est bien entendu pas limitée aux rorms de réalisation décrites et représentées aux dessins et englobe toutes les variantes. Au lieu d'utiliser des circuits indépendants avec des circulateurs séparés, on peut bien entendu prévoir un circuit commun au niveau de l'aspiration des gaz, tandis que la sortie d'un circulateur commun est divisée en deux voies diriges respectivement vers desorifices d'introduction distincts et éloignés l'un de autre. De même, il est possible de placer en serie plusieurs couples de tels circuits de réfrigération et bien entendu, on procède à des réglages convenables de ces circuits de circulation. L'invention s'applique plus particulièrement à la réfri aération de produits de récupération tels que cables électriques enrobés en cuivre et en aluminium produits à base de caoutchouc ou de plastique, la réfrigération ayant pour but de fragiliser soit ia tctalité du constituant dans le cas par exemple du caoutchouc ou du plastique, soit l'un des constituants de façon à faciliter la séparation des constituants au moyen de broyeurs. REVENDICATIONS 1) Procédé de réfrigération en continu de produits en vrac sous forme d'une charge de morceaux ou de grains et circu lant de façon continue depuis l'extrémité d'entrée jusqu'à 7'ex- trémité de sortie, emplissant l'espace interne d'un tunnel d'iso latin thermique, du genre où l'on assure un courant de gaz de réfrigération, que l'on soutire en un endroit longitudinal dudit tunne de réfrigération, que 1loin refroidit dans un circuit extérieur au dit tunnel de réfrigération et que l'on réintroduit en un autre endroit longitudinal espacé dudit tunnel de réfrigération, caractérisé en ce que le courant de gaz de réfrigération comprend une pluralité de courants gazeux élémentaires longitudinalement décalés dont au moins un est à co-courant et au moins un autre est à contre-courant par rapport au sens de déplacement des produits en vrac, la somme algébrique des chutes de pressions associées aux dits courants élémentaires, à l'intérieur dudit tunnel, étant nulle ou peu différente de zéro. 2) Procédé de réfrigération selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on refroidit un courant gazeux élémentaire par introduction de fluide très froid dans le dit courant gazeux, notamment par pulvérisation de gaz }liquéfié, par exemple de I' azote liquide. 3) Procédé de réfrigération selon la revendication 2, caractérisé en ce que les différentes chutes de pression le long du tunnel sont telles que la pression près de l'extrémité de sortie est sensibnement égale à la pression atmosphérique, alors que la pression au niveau le plus en amont du courant élémentaire longitudinalement situé le plus en amont est légèrement supérieure à la pression atmosphérique, de façon à évacuer par l'extrémité d' entrée du tunnel un débit de gaz égal au débit gazeux correspondant au fluide très froid introduit. 4) Procédé de réfrigération selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que les chutes de pression sont individuellement ajustées par réglage du débit du gaz formant un courant élémentaire. 5) Procédé de réfrigération de produits en vrac selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'on fait circuler chaque courant gazeux dans un circuit extérieur en réglant la perte de charge du dit circuit extérieur. 6) Procédé de réfrigération de produits en vrac selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pression d'injection du courant gazeux élémentaire le plus en aval et qui est à contre-courant, ainsi que la pression d'injection du courant gazeux élémentaire le plus en amont, et qui est à co-courant sont sensiblement voisines de la pression atmosphérique. 7) Procédé de réfrigération de produits en vrac selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'endroit d'injection de courant gazeux élémentaire-le plus en amont, et qui est à cocourant est situé à distance de l'extrémité d'entrée du tunnel et en ce que la pression d'injection au dit endroit est légèrement supérieUre à la pression atmosphérique. 8) Installation de réfrigération de produits en vrac, du genre comportant un tunnel de réfrigération à paroi d'isolation thermique, des moyens d'introduction et de soutirage de gaz longi tudinalenlent espacés le long dudit tunnel, les dits moyens d'introduction et de soutirage étant raccordés entre eux par une conduite incorporant un moyen de circulation de gaz et un moyen de réfrigération de gaz, caractérisée en ce que le long d'au moins une partie dudit tunnel sont ménagés successivement un premier moyen d'introduction (ou de soutirage), un premier moyen de soutirage (ou d'introduction respectivement) qui lui est associé, un second moyen de soutirage (ou d'introduction respectivement) et un second moyen d'introduction (ou de soutirage respectivement) qui lui est .associé. 9) Installation de réfrigération selon la revendication 8, caractérisée en ce que le moyen de réfrigération est un moyen d'injection de gaz liquéfié. 10) Installation de réfrigération selon a revendication 8, caractérisée en ce qu'une conduite de circulation de gaz incorpore un moyen formant perte de charge réglable, --11) -Installation de réfrigération selon la revendication 8 caractérisée en ce qu'un moyen d'introduction situé le plus en amont est à distance de l'extrémité d'entrée du tunnel. 12) Installation de réfrigération selon l'une quelconque des revendications 8 à 17 caractérisée en ce que le- tunnel présente un axe longitudinal avec au moins une partie amont présentant une composante verticale permettant le déplacement par gravité des produits en vrac.