Brevet FR2474667A1 — publié le 19810731

,Dispositif de congélation de l'eau en glaçons. Ja présente invention a pour objet un dispositif de congélati.on de l'eau pour former des glaçons à usage industriel ou domesclque. On connait plusieurs types de dispositifs pour labri quer des glaçons) outre celui bien connu consistant a faire geler un bac d'eau compartimenté. Il s'agit tout d'abord de dispositifs procédant par projection d'eau sur un échangeur thermique situé en plafond et comportant une structure alvéolaire ouverte vers le bas. Des serpentins sont prévus pour la circulation du fluide caloporteur, situés au voisinage de cette structure, qui la refroidissent contribuant ainsi à la retenue de l'eau aspergée sous forme de glace jusqu'S remplissage des alvéoles et qui la réchauffent en fin de onge- lation pour détacher les glaçons formés dans les aivéoles. Un autre type de dispositif pour fabriquer des glaçons consiste en un échangeur de chaleur conforme en une pluralité de protubérances faisant saillie sur l'une de ses faces et constituant des surfaces d'échange de chaleur au niveau desquelles de la glace se forme lorsqu'on immerge ces saillies dans un bac rempli d'eau. Dans chacune de ces saillies on a disposé un conduit de circulation du gaz caloporteur sous forme d'une épingle à cheveuequi est raccordé en serine ou en parallèle à des canaux de distribution prévus dans une partie de base de l'échangeur. Ce dernier type de dispositif présente un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord les conduites de fluide caloporteur sont de petites sections et présentent un coude très serré d'ou une perte de charge importante. En outre les faces etérieures de chaque protubérance sont à des distances non constantes des conduits intentes ce qui crée des variations dans les qualités de l'échange d'une face à l'autre donc des irrégularités dans la congelai:ion. L'invention relative à un dispositif 9 immersion entend remédier à ces inconvénients en proposant un échangeur de chaleur pour former des glaçons simple à fabriquer et dans lequel le fluide caloporteur circule avec un minimum de pertes de charge, d'où une économie dter.ergie et une plus grande homogénéité dans la congélation. A cet effet la présente invention a donc pour objet un dispositif de congélation dc l'eau sous forme de petits glaçons constitué par un bac susceptible d'être rempli d'eau et ouvert à sa partie supérieure et par un échangeur thermique présentant une pluralité de protubérances parallèles espacées les unes des autres et susceptibles d'être partiellement immergées dans l'eau dudit bac, lesdites protubérances étant parcourues intérieurement par un agent thermique fluide. Selon l'une des caractéristiques principales de l'invention, chacune desdites protubérances est constituée par un tube fermé à son extrémité immergeable et possédant une partie élargie à son autre extrémité, ladite autre extrémité étant pourvue d'une paroi de fermeture dans laquelle sont implantées de manière étanche une tubulure d'amenée de l'agent thermique et une tubulure de sortie de cet agent. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le tube d'amenée susdit pénètre dans l'espace intérieur du tube jusqu'à sensiblement la moitié de sa hauteur tandis que la tubulure de sortie débouche dans ladite cavité au voisinage de ladite paroi de fermeture. En outre la partie non élargie du tube susdit, c'est-à- dire celle destinée à Autre immergée, sera de section circulaire. Par ailleurs, il sera avantageux de prévoir pour au moins une partie desdites protubérances un raccordement en surie de celles-ci quant à la circulation de l'agent thermique, la tubulure de sortie de l'une constituant alors la tubulure d'amenée de celle située immédiatement en aval. En outre on aura prévu un coude de grand rayon par rapport à son diamètre pour la tubulure reliant deux protubérances successives. Enfin, il sera intéressant de prévoir le bac susdit mobile par rapport à l'échangeur, au moyen d'un système de bras articulés du type parallélogrsmme déformable dont un des bras est pourvu d'un contrepoids et dont une des articulations fixes est réalisée autour d'un arbre moteur en rotation. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 illustre par une coupe partielle un mode de réalisation de I'échangeur de chaleur selon l'invention - la figure 2 est une vue en perspective d'une protubérance de l'échangeur de chaleur selon l'invention - la figure 3 est un schéma illustrant le dispositif compact selon l'inventiou ; et - la figure 4 est une vue schématique en plan du bac à eau et de son système d'entraînement. En se reportant tout d'abord å la figure 1 on voit que l'échangeur de chaleur selon l'invention est constitué par une plura-lité de protubérancesl et 2 (dont deux sont ici seulement représentues) constituées par des tubes 3 dont la partie inférieure 3a est fermée et dont la partie s u p é r i e u r e 3b est élargie. Cette partie s u p é r i e u r e 3b est également obturée par une paroi 4 de fermeture dans laquelle sont implantées une première tubulure Sa et une seconde tubulure 5b. La première tubulure Sa plonge dans la cavité intérieure du tube 3 de manière que son extrémité 6 soiL située sensiblement au niveau de la partie médiane du tube. En revanche, l'embouchure 7 de la tubulure 5b est située au voisinage de la paroi de fermeture 4. On voit sur cette figure qu'en fait les tubulures Sa et Sb sont constituées par les extrémités d'une seule et même tubulure 5 reliant en série deux protubérances consécutives. Cette tubulure 5 présente un coude dont le rayon de courbure est notablement supérieur au diamètre de la tubulure de manière à présenter un minimum de pertes de charge à son niveau. En fonctionnement on admet par chaque tubulure 5a au moyen d'une source, non représentée, raccordée a une extrémité d'une série de protubérances, un gaz réfrigérant dans chaque espace intérieur des tubes 3. Ces derniers étant partiellement immergés dans un bac, sont refroidis intérieurement et leur paroi, en un matériau bon conducteur de la chialeur, constitue une paroi d'échange thermique entre le gaz et l'eau. Il s'ensuit que l'eau entourant chaque tube se congèle en couches successives, pour former un glaçon 8. Le gaz réfrigérant arrive dans le tube 3 par l'extrémité 6 de la tubulure Sa donc débouche dans cette cavité en se répartissant dans tout son volume. I1 sort ensuite de ce tube par l'embouchure 7 de la tubulure 5b pour être conduit dans le tube 3 immédiatement voisin. La différence de hauteur entre les extrémités 6 et 7 des tubulures favorise une bonne circulation du luide dans toute la cavité du tube 3. Il s'ensuit une homogénéisation du r-efroidis- sement des parois de ce tube qui ajoute b la régularité de la formation du glaçon favorisée également par la forme de révolution des tubes et la régularité de l'épaisseur des parois d'échange. La circulation du gaz dans une pluralité de tubes 3 successifs reliés en série est,grace A l'invention, réalisée avec un minimum de pertes de charge. On aura noté en effet que les tubulures mises en oeuvre sont d'un diamètre relativement important par rapport au diamètre des tubes 3, ce qui a été rendu possible par la partie élar- gie supérieure du tube permettant l'implantation de ces tubulures. Par ailleurs le coude de ces tubulures 5 est de grand rayon. Enfin la diffusion du gaz à l'intérieur des tubes 3 évite la formation d'une conduite en épingle a cheveuxde perte de charge importante. On a illustré en figure 2 le glaçon 8 formé autour du tube 3. Lorsque ce glaçon a atteint une dimension suffisante oil arrête au moyen d'un dispositif de détection connu la circulation du gaz réfrigérant. On introduit alors dans les tubulures un gaz chaud pour décoller les glaçons de leur support. Dans le meme temps on aura escamoté le bac d'eau pour que les glaçons puissent tomber dans un réservoir de récupération. Après remplissage du bac on peut recommencer le cycle de formation d'une nouvelle série de glaçons. Les figures 3 et 4 montrent schématiquement un dispositif permettant le déplacement relatif d'un bac d'eau 9 par rapport a un échangeur de chaleur constitué par une batterie 10 de tubes protubérants 3. Le bac 9 est articulé a l'extrémité de deux bras 11 et 12 en lla et 12a, lesdits bras étant articulés sur une structure de support fixe en llb et 12b par leur autre extrémité. Un contrepoids 13 est attelé à un bras (11) de manière 9 équilibrer le système. On voit que le système ainsi constitué forme un paralle- logramme déformable lorsque le bac passe de sa position basse (en trait plein) escamotée b sa position en service en traits pointillés référencée 3e par un mouvement selon la flèche A.Après avoir rempli le bac dans sa position 9 on procède à la formation de glaçons, le bac étant placé en 9e de riuilère que les tubes 3 y soient au moins partiellement immergés. Les glaçons étant formés,on escamote le bac 9 par un mouvement en sens inverse de la flèche A et par circulation de gaz chaud dans l'échangeur on décolle les glaçons qui tombent dans un réservoir de recueil 14. Avantageusement le mouvement du bac pourra Autre assuré par un moteur 15 entrainant en rotation l'axe llb sur lequel le ou les bras ll sont calés. Outre les avantages déjà mentionnés que procure l'invention, il faut noter que les glaçons produits sont d'une forme cylindrique et qu'ils sont plus faciles à stocker dans des conteneurs industriels ou à mettre en place dans des verres. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine de la réfrigération notamment alimentaire. Elle n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS- 1. Dispositif de congélation de l'eau sous forme de petits glaçons constitué par un bac susceptible d'être rempli d'eau et ouvert à sa partie supérieure et par un échangeur thermique présentant une pluralité de protubérances parallèles espacées les unes des autres et susceptibles d'être partiellement immergées dans i'eau dudit bac, lesdites protubérances étant parcourues intérieurement par un agent thermique fluide, caractérisé en ce que chacune desdites protubérances est constituée par un tube fermé å son extrémité immergeable et possédant une partie élargie å son autre extrémité, ladite autre extrémité étant pourvue d'une paroi de fermeture dans laquelle sont implantées de manière étanche une tubulure d'amenée de l'agent thermique et une tubulure de sortie de cet agent. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube d'amenée susdit pénètre dans l'espace intérieur du tube jusqu'à sensiblement la moitié de sa hauteur, tan dis que la tubulure de sortie débouche dans ladite cavité au voisinage de ladite paroi de fermeture. 3. Dispositif selon la revendication l,ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins la partie non élargie du tube susdit est de section circulaire. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites protubérances sont raccordées au moins pour partie d'entre elles en série quant à la circulation de l'agent thermique, la tubulure de sortie de l'une constituant la tubulure d'amenée de celle'située immédiatement en aval. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tubulure reliant deux protubérances successives présente un coude de grand rayon de courbure par rapport a son diamètre. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bac et l'échangeur sont mobiles l'un par rapport à l'autre. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bac est attelé à un système de bras articulds du type parallélogramme déformable dont un bras est pourvu d'un contrepoids et dont une des articulation:. fixes est réalisée autour d'un arbre moteur en rotation.