Brevet FR2384412A1 — publié le 19781013

Dans l'industrie sucrière, on a déjà proposé de réchauffer la masse cuite pàr des échangeurs de chaleur par surface mais -ceux- ci risquent de provoquer une refonte de la masse cuite, en raison des surfaces trop chaudes et des temps de séjour trop grands. On a cherché à supprimer cet inconvénient en utilisant l'effet Joule au sein de la masse cuite. On fait alors couler la masse cuite entre deux tubes annulaires formant électrodes. Mais ce dispositif présente encore les inconvénients suivants. Du fait de L'écoulement plus lent du produit près des parois, la température du centre de la veine fluide est plus faible que la température au voisinage des parois, d'où une hétérogénéité du résultat. Le dispositif est électriquement instable. Lorsque la tem perature monte, la résistance du circuit baisse car la conductivité des solutions augmente avec la température. Ceci a tendance à engendrer une augmentation de puissance dissipée dans le circuit -par effet Joule, d'où encore une augmentation de température. On risque donc de surchauffer le produit où mame de faire disjoncter l'installation. La régulation du dispositif est difficile, d'abord parce que le dispositif est électriquement instable comme indiqué cidessus, ensuite parce que toute régulation doit jouer directement ou indirectement sur la tension appliquée aux bornes des électrodes, d'où des régulateurs comateux lorsque les puissances sont élevées, par exemple tyristors, etc.... En outre, le dispositif est mal adapté aux pâtes épaisses qui s'écoulent difficilement entre deux tubes annulaires et le temps de réchauffage est généralement trop long, par exemple trente secondes. La présente invention a pour objet un procédé de chauffage d'un liquide notamment un liquide visqueux, en particulier masse cuite de sucreriè, qui permet de supprimer ou d'atténuer notablement les inconvénients sus-indiqués. Suivant l'invention, ce procédé dans lequel le chauffage est réalisé par effet Joule au sein du liquide, est caractérisé en ce que l'on fait chuter le liquide librement entre au moins deux électrodes. Pour un mame débit, la section transversale de la veine de liquide en chute libre est d'autant plus petite que la température est plus élevée, ce qui introduit une résistance plus grande qui sa' oppose au passage du courant, donc au chauffage. Il en résulte donc un effet autostabilisant. On appréciera que l'écoulement libre du liquide supprime ou réduit considérablement les effets nuisibles de paroi que l'on rencontre dans les installations de chauffage par effet Joule avec des tubes annulaires concentriques et on peut utiliser des liquides mtme très visqueux. Les risques d'obstruction sont évités. L'entretien est plus facile. Et an bénéficie d'un contrôle visuel commode. En outre, il est possible d'utiliser des moyens de régulation particulièrement simples et efficaces, par exemple de nature électrique ou mécanique. La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce dispositif est notamment caractérisé en ce qu'au moins deux électrodes sont prévues espacées verticalement l'une de l'autre et sont adaptées à permettre un coulement libre du liquide entre elles. Suivant une autre caractéristique, des moyens de régulation sont prévus. Dans un mode de réalisation, ils consistent à modifier des données géométriques du jet de liquide s'écoulant entre deux électrodes, par exemple par variation de la section du jet ou de la distance séparant les électrodes. En variante ils consistent à mettre en circuit un plus ou moins grand nombre d'électrodes en vue de maintenir la température du liquide constante, chaque électrode étant alimentée électriquement par tout ou rien. Des formes d'exécution de l'invention sont ci-après décrites à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans les quels la figure I est une vue schématique d'un dispositif suivant l'invention avec une régulation électrique la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 mais dans laquelle la régulation est mécanique et consiste à faire varier la section du jet la figure 3 concerne une autre variante dans laquelle la régulation est également mécanique mais consiste à faire varier la distance des électrodes;; la figure 4 concerne une autre variante dans laquelle un noyau central est disposé dans le jet la figure 5 concerne une autre variante encore, dans laquelle la forme des électrodes est modifiée la figure 6 est une vue à plus grande échelle-d'un détail modifié du dispositif de la figure 5 selon lequel, un moyen de répartition de set est prévu à l'extrémité de déversement d'une électrode. On se référera d'abord à la figure 1 qui concerne, à titre d'exemple, une application de l'invention au réchauffage de la masse cuite en sucrerie. Ce dispositif comporte une buse 10 d'arrivée de masse cuite MC. La masse cuite MC tombe de la buse 10 dans le récipient 11 puis successivement dans les récipients 12, 139 14, 15, 16 et 17. La masse cuite tombé ensuite du récipient 17 dans une machine essoreuse 18. Chaque récipient forme électrode et a, dans l'exemple représenté, une forme-de coupe avec un orifice central l9 destiné à laisser passer la masse cuite MC en chute libre. Dans l'exemple représenté à la figure 1, le réseau électrique d'alimentation des électrodes est triphasé. Les électrodes 11, 14 et 17 sont reliées à la phase 1. Les électrodes 12 et 15 sont reliées à la phase 2 et les électrodes 13 et 16 sont reliées à la phase 3. Chaque électrode est reliée à sa phase par un contacteur 20. Un régulateur 21 est asservi à la température de la masse cuite dans le récipient 17 de manière à ouvrir ou fermer un nombre adéquat de contacteurs 20 en vue de maintenir la température désirée. On notera que la première électrode 11 et la dernière électrode 17 sont alimentées par la même phase 1 pour éviter les courants de fuite et on appréciera que le dispositif est sensiblement équilibré dans son ensemble et électriquement stable. La régulation est effectuée dans d'excellentes conditions. On se référera maintenant à la figure 2 où la disposition est analogue à celle qui vient d'etre décrite à la figure 1. On reconnatt la buse 10 d'arrivée de masse cuite MC et les électrodes qui ici sont en nombre de trois : 11, 12 et 13. On reconnaît également en 18 la machine essoreuse. Ici, le réseau électrique est monophasé. Les électrodes 11 et 13 sont reliées à la phase tandis que l'électrode 12 est reliée à la phase 2. Comme précédemment les électrodes extrêmes Il et 13 sont ainsi reliées à une mEme phase. La régulation est ici obtenue en jouant sur les données géométriques du jet de liquide s'écoulant entre deux électrodes, par exemple les électrodes 11 et 12. Plus particulièrement, on fait varier la section du jet de liquide sor tant de l'électrode 1 et ceci au moyen d'une vanne 22 dont l'ouverture est commandée par un régulateur 23 asservi à la température de la masse cuite dans-l'électrode 13 de telle façon que cette température soit maintenue constante. Dans une autre variante (figure 3) la régulation est toujours mécanique comme à la figure 2 et on reconnaît en 10 la buse d'arrivée de masse cuite MC, en 11, 12 et 13 les électrodes reliéesrespectivement aux phases 1, 2 et 1 du réseau électrique monophasé et en 18 1a machine essoreuse. La régulation mécanique est ici réalisée, non pas en modifiant la section du jet, mais en modifiant la distance entre les électrodes. Plus particulièrement un vérin pneumatique ou hydraulique 24 est prévu avec positionneur et coopère avec l'électrode 11. Le vérin 24 est commandé en fonction de la température de la masse cuite de l'électrode 13 en vue du maintien de cette température à une valeur constante et ceci-par l'intermédiaire d'un régulateur 25. On se référera maintenant à la figure 4 où la disposition est analogue à celles qui ont été décrites précédemment, mais dansez laquelle un noyau isolant 26 est prévu dans la région centrale du jet de masse cuite entre deux électrodes successives par exemple les électrodes 11 et 12. Cette disposition tend à rendre plus uniforme la vitesse d'écoulement sur toute la section du jet-, Dans les modes de réalisation décrits jusqu'à présent, les électrodes telles que 11 > 12, 13, 14, 15, 16 et 17 ont une forme de coupe. avec un orifice central 19 pour l'écoulement du jet de masse cuite. Dans la variante représentée à la figure 5, les électrodes désignées respectivement par 1L', 12', 13', 14' et 15', sont constitubes par des plans inclinés sur lesquels glisse la masse cuite MC et entre lesquels cette masse cuite coule en chute libre. On reconnaît en 10 la buse d'arrivée de masse cuite et en 18 la machine essoreuse. La disposition est, par ailleurs, analogue à celles qui ont été décrites précédemment. Dans la variante représentée à la figure 6, un moyen répartiteur, par exemple sous forme d'une grille 26, est prévu à ltex- trémité de déversement des électrodes et est montré appliqué à 1' électrode Il'. Ce moyen répartiteur tend à uniformiser la vitesse d'écoulement du jet aux différents points de sa section. Un tel moyen répartiteur 26 peut Autre appliqué à des électrodes conformées en plan incliné comme l'électrode ll' de la figure 6 et peut également être appliqué à l'orifice central 19 d'une électrode en forme de coupe telle que l'électrode 11. REVEND ICAT IONS 1) Procédé de chauffage d'un Liquide, notamment un liquide visqueux, en particulier masse cuite de sucrerie, dans lequel le chauffage est réalisé par effet Joule au sein du liquide, caractérisé en ce que l'on fait chuter le liquide librement entre au moins deux électrodes. 2) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux électrodes prévues espacées verticalement l'une de l'autre et adap tuées à permettre un écoulement libre du liquide entre elles. 3) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs telles électrodes sont prévues. 4) Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la première et la dernière électrodes sont reliées à une mEme phase d'un réseau électrique d'alimentation. 5) Dispositif suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation adaptés à mettre en service un nombre plus ou moins grand d'électrodes sous l'action d'un régulateur asservi à la température du liquide. 6) Dispositif suivant une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que des moyens de régulation agissent sur des données géométriques du jet de liquide s'écoulant entre les électrodes et sont asservis à la température du liquide. 7) Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation sont adaptés à modifier la section du jet de liquide. 8) Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation sont adaptés à modifier la distance entre électrodes. 9) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'un noyau isolant est prévu dans une région centrale du jet de liquide. 10) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'un moyen répartiteur est prévu à une extrémité de déversement des électrodes