Brevet FR2371650A1 — publié le 19780616

La présente invention concerne une installation pour refroidir des objets ou des matières l'aide d'un refrigerant liquide, dans laquelle le refrigerant provenant d'une cuve d'alimentation est amené, par l'intermediaire d'un separa- teur de phase soumis la pression régnant dans la cuve, aux objets ou matières refroidir. On connaît de telles installations qui sont appliquées dans les domaines techniques les plus différents et qui sont toujours utilisees lorsqu'on désire refroidir rapidement basse température des objets ou des matières. Ainsi, par exemple, dans la demande de brevet allemand mise l';nspection publique No. 12 72 525, on a décrit un procédé et un dispositif de fabrication d'objets en matiere thermoplastique par le procédé de soufflage partir d'un tube extrude, ou bien d'une paraison, procédé suivant lequel le tube ou la paraison est initialement expansé dans une cavité d'un moule de soufflage par un fluide gazeux se dilatant, puis est refroidi l'aide d'un refrigerant nongazeux qui est introduit et vaporise dans le tube ou la paraison apres sa dilatation, à une temperature bien inférieure la température ambiante. Comme agent de soufflage, on peut employer de l'air ou bien du bioxyde de carbone l'état gazeux et, comme refrigerant, on peut employer du bioxyde de carbone l'état non-gazeux. Pour que le bioxyde de carbone soit toujours introduit l'état liquide dans l'objet ayant subi l'expansion, on introduit le bioxyde de carbone liquide provenant d'une source appropriée dans une chambre flotteur servant de séparateur de phase avant sa penetration dans l'objet et on assure dans cette chambre la séparation du bioxyde de carbone liquide par rapport aux vapeurs de bioxyde de carbone qui sont produites par rayonnement thermique. Lors de l'utilisation d'une chambre flotteur, il existe cependant un risque que ses parties mécaniques givrent sous l'influence de la tres basse température de liagent réfrigérant liquide, de sorte que les mécanismes inte- ressés ne fonctionnent plus correctement et que, de ce fait, la chambre flotteur n'assure plus une séparation efficace des phases gazeuse et liquide. Il en resulte que, dans certaines circonstances, du réfrigérant gazeux peut être insuffle dans l'objet; or, du fait de la faible action de refroidissement de ce réfrigérant gazeux, l'objet ne peut pas être suffisamment refroidi peil- dant la courte période d'alimentation qui dépend du cycle de travail de la machine automatique d'extrusion par soufflage. On peut également rencontrer de telles difficultés de refroidissement dans d'autres procédés et dispositifs semblables. L'invention a en conséquence pour but de fournir une installation du type décrit ci-dessus pour refroidir des objets ou des matières qui, tout en ne nécessitant qu'un minimum de moyens techniques, est agencée de façon telle que le réfrigérant soit toujours introduit l'état liquide dans les objets ou matières refroidir. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que le séparateur de phase comporte un dispositif de mesure servant déterminer le niveau de liquide et qui est relie par l'intermediaire d'un dispositif de commande une vanne du separateur de phase, appelée assurer la décharge des vapeurs se dégageant du refrigerant. Du fait de la présence d'un dispositif de mesure pour determiner le niveau du liquide l';nterieur du séparateur de phase, on peut agencer celui-ci de manière qu'il ne comporte absolument pas de partie mécanique mobile de sorte qu'on supprime le risque d'une alteration de fonctionnement du séparateur de phase par suite d'un givrage de pièces mécaniques.Par ailleurs, étant donne que le separateur de phase est soumis la pression-regnant dans la cuve dtali- mentation en réfrigérant liquide, on obtient un mode de fonctionnement simplifié: le réfrigérant liquide s'écoule initialement hors de la cuve de stockage et pénètre dans le séparateur de phase jusqu'à ce qu'il s'établisse l'interieur de celui-c; la même pression.Le refrigerant liquide remplit la partie inferieure du séparateur de phase, tandis que les vapeurs de réfrigérant produites par rayonnement thermique se rassemblent la partie supérieure. Lorsqu'ensuite le réfrigérant liquide est évacué, par l'effet de la pression existante, de la partie inférieure du séparateur de phases qui constitue un volume collecteur de liquide de celu;-c;;, pour être introduit dans un appareil de consommation comme, par exemple, une machine automatique de soufflage servant à fabriquer des objets en matiere thermoplastique - cet appareil de consommation permettant, par exemple, de commander la décharge du réfrigérant liquide par l'intermediaire d'une électrovanne - le dispositif de mesure enregistre une baisse du niveau de liquide et il fournit un signal correspondant au dispositif de commande, qui ouvre son tour une autre électrovanne reliée la partie supérieure du sepa- rateur de phase, qui constitue un volume de gaz. En conséquence, du refrigerant gazeux s'écoule l'air libre QU bien revient à la cuve de stockage. Ensuite, du réfrigérant liquide est transfére de la cuve de stockage vers le séparateur de phase, jusqu'à ce que le dispositif de mesure enregistre le niveau initial de liquide et, à ce moment, le dispositif de commande ferme l'électrovanne de decharge des vapeurs de refrigerant. Lorsque, dans un mode avantageux de réalisation de l'installation, la vanne de décharge des vapeurs de réfrigérant hors du volume de gaz est placée en dessous du séparateur de phase et est reliée au volume de gaz par l'intermédiaire d'un tuyau traversant la chambre liquide du séparateur de phase, on peut éviter dans une large mesure le givrage de la zone de décharge de gaz. En outre, il est avantageux d'agencer le dispositif de mesure, en vue de lui donner une structure aussi simple que possible, et par conséquent une grande fiabilité de marche, sous la forme d'un emetteur de valeur limite associe des sondes de mesure de résistance. Comme sondes de mesure de resistance, on peut utiliser avantageusement des conducteurs chauds, qui sont disposes dans le séparateur de phase une hauteur correspondant au niveau maximum et au niveau minimal de liquide.Lors de leur entrée dans le refrigerant liquide ou bien lors de leur sortie hors du refrigerant, leur résistance électrique varie du fait de la modification des conditions d'evacuation de la chaleur. On peut, en outre, accélérer la variation de résistance en pourvoyant chaque conducteur chaud d'un système de chauffage auxiliaire. Par effet de chauffage, la tempera- ture du conducteur chaud augmente plus rapidement lors de sa sortie hors du liquide, et par conséquent sa resistance diminue en correspondance. Pour faire en sorte que l'appareil de consommation soit toujours alimente avec une quantité de réfrigérant liquide aussi constante que possible par unité de temps, on peut en outre avantageusement prevoir, pour maintenir constante la pression dans le séparateur de phase, un dispositif de régulation de pression relie au volume de gaz et l'aide duquel on peut introduire dans ce volume de l'azote gazeux par l'intermediaire d'une électrovanne commandée par un dispositif de mesure de pression.En fonction de la quantité de réfrigérant qui est nécessaire par unité de temps l'appareil de consommation, il est avantageux de régler le dispositif de régulation de pression, en fonction de la pression regnant dans la cuve d'alimentation, toute valeur desiree, jusqu'à 25 bars. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront la lecture de la description suivante et de la figure jointe, donnees titre illustratif mais non limitatif. La Figure unique représente schematiquement un exemple de réalisation de l'invention Sur cette figure, on a représenté schématiquement une installation agencee selon l'invention, qui peut, par exemple, être incorporée avantageusement à une chaîne de fabrication d'objets en matière thermoplastique. Un séparateur de phase 1, se composant d'un récipient exterieur 2a et d'un récipient intérieur 2b, est relié une cuve de stockage de réfrigérant liquide, associée à l'installation mais cependant non représentée sur le dessin pour ne pas le compliquer, par l'intermdiaire d'un tuyau d'alimentatìon 5 pénétrant jusque dans la partie supérieure du récipient intérieur 2b, et il est relie un appareil de consommation, également non représenté et constitue par exemple par une machine automatique de soufflage, par l'intermediaire d'un tuyau 6 comportant une électrovanne 7 commandée par ledit appareil de consommation et débouchant dans la partie inférieure du récipient intérieur 2b. Pour l'isolation du séparateur de phase, on peut mettre sous vide, par l'in- termediaire d'une tubulure 4a, le volume 4 existant entre les récipients extérieur et intrieur 2a, 2b. Lors de la pénétration du rfrigerant liquide, à la pression regnant dans la cuve d'alimentation, dans le recipient interieur 2b, par llintermediaire du tuyau d'alimentation 5, ce réfrigérant s'accumule dans la partie infrieure du récipient intérieur 2b, alors que les vapeurs de rfrigrant produites par rayonnement thermique s'accumulent å la partie supérieure. En consequence, le récipient intérieur 2b est divis en un volume de liquide 3a et un volume de gaz 3b.Un dispositif de mesure 10, pénétrant par le haut dans le séparateur de phase 1 jusque dans le volume de liquide 3a comporte, en vue de déterminer le niveau maximal et le niveau minimal de liquide dans la zone inférieure du separateurde phase 1, des émetteurs de valeurs limites 11, 1Z, agences sous la forme de conducteurs chauds. A l'exterieur du separateur de phase 1, l-e dispositif de mesure 10 est relise à un dispositif de commande 13 qui assure la commande d'une électrovanne 9 placee l'extrémité infrieure du séparateur de phase 1.Cette electrovanne 9 sert la décharge des vapeurs se dégageant du réfrigérant et elle est reliée au volume de gaz 3b, par l'intermediaire d'un tuyau 8 traversant le volume de liquide 3a. Lorsque le niveau du liquide dans le sparateurde phase 1 tombe en dessous du minimum, c'est-à-dire en dessous de L'émetteur inférieur 12, sa resistance électrique varie du fait des modifications des conditions d'évacuation de la chaleur.L'augmentation de courant qui en résulte assure ltexcitation d'un relais du dispositif de commande 13, ce qui provoque l'ouverture de ltelectrovanne 9 assurant la décharge des vapeurs de réfrigérant. En consequence, du refrigerant sous forme gazeuse s'écoule à l'air libre ou bien, lorsque l'e1ectrovanne 9 est en liaison avec la cuve d'alimentation, il peut revenir dans celle-ci; ; Du fait de la dcharge du réfrigérant gazeux hors du séparateur de phase 1, du rfrigerant liquide sort de la cuve de stockage jusqu'à ce que le niveau de ce réfrigérant liquide atteigne L'émetteur supérieur 11, dont la variation de résistance electrique excite le dispositif de commande 13 pour la fermeture de l'elec- trovanne 9. Pour permettre un maintien de la pression regnant dans le séparateur de phase une valeur aussi constante que possible, on peut placer sur la chambre à gaz 3b un dispositif de régulation de pression 14. Par l'intermediaire d'une vanne d'alimentation 15 commandée par un dispositif de mesure de pression 16, on peut alors introduire dans la chambre à gaz 3b, en cas de besoin, du re- frigérant à l'état gazeux. Pour des raisons de sécurité, on peut également relier à la chambre gaz 3b une soupape de sûreté 17. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Installation pour refroidir des objets ou des matières à l'aide d'un réfrigérant liquide, dans laquelle le réfrigerant provenant d'une cuve d'alimentation est transféré par l'intermédiaire d'un séparateur de phase soumis la pression régnant dans la cuve vers les objets ou matières à refroidir, caractérisée en ce que le séparateur de phase comporte un dispositif de mesure servant à déterminer le niveau de liquide et qui est relié par l'intermédiaire d'un dispositif de commande à une vanne du séparateur de phase, appelée assu rer la décharge des vapeurs se dégageant du refrigerant. 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vanne de décharge des vapeurs se dégageant du réfrigérant est disposée en dessous du séparateur de phase et est reliée au volume.de gaz de ce séparateur de phase par l'intermédiaire d'un tuyau traversant la chambre à liquide du séparateur de phase. 3.- Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le dispositif de mesure est agencé sous la forme d'un émetteur de valeur limite, associé à des sondes de mesure de résistance. 4.- Inst llation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracte- risée en ce que le séparateur de phase comporte à sa partie supérieure un-dispositif de régulation de pression, associé à une vanne d'alimentation, commandé par l'intermédiaire d'un dispositif de mesure de pression. 5.- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dis positif de régulation de pression peut etre réglé toute valeur désirée jus- qu'à 25 bars. 6.- Utilisation de l'installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans une chatne de fabrication d'objets en matière thermoplastique.