Brevet FR2481429A1 — publié le 19811030

L'invention se rapporte à une nouvelle installation de réfri- gération instantanee d'un liquide en circulation et plus particu lièrement, parce qu'elle y trouve une application préférentielle, à une installation de réfrigération de la bière soit lors de sa fabrication (refroidissement du moût, fermentation) soit lors de son débit sous pression. Actuellement, les installations de réfrigération de cette boisson comporte un echangeur thermique constitué par : le serpentin de circulation de la bière immergé dans une cuve d'eau refroidie par l'évaporateur d'un groupe Priqorifique utilisant un conpresseur peu puissant mais travaillant sur de longues périodes. I1 est bien connu que l'eau servant d'agent intermédiaire, transfere les frigories par conduction avec un rendement médiocre. I1 est aussi connu des installations ayant même but mais fonctionnant selon un principe tout différent, à savoir : que la réfri- gération du liquide en circulation est obtenue par vaporisation d'un liquide frigorifique, obtenue par l'apport calorifique du liquide circulant dans le serpentin y baignant, l'évaporateur du groupe frigorifique n'ayant plus pour mission que de condenser les vapeurs du liquide frigorifique ainsi produites. De telles installations ont des rendements bien supérieurs à celles utilisant l'échange biere/eau mais le refroidissement par air qu'elles necessitent présente de sérieuses di ffi cul tés quand le débit de biere est important puisque le débit d'air de refroidissement lui est sensiblement proportionnel. Comme celui-ci doit être évacue dans l'atmosphère, il est bien évident que si son volume est grand, il modifie les conditions climatiques du local et reduit le rendement du compresseur, si bien que les installations comportant ce type de refroidissement sont oblioatoirement limitées aux petits et moyens débits. La présente invention vise une installation de ce type mais amenagée en vue d'être utilise sans limite d'importance de débit du liquide, bière par exemple. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent, faites en regard du dessin annexé sur lequel, à titre d'exemple non limitatif, La figure 1 est un schéma d'une installation selon 1'invention, La figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un échangeur de température, la figure 3 en est une vue explosée en perspective. Comme on le voit sur ces figures, l'installation comprend un échangeur (El), un groupe frigorifique à compresseur (GF) dans le circuit duquel est place un condenseur (CD). L'échangeur (E1) comprend dans une cuve étanche (1), à la partie supérieure (la), le serpentin de l'évaporateur (2) du groupe frigorifique extérieur (GF) (entrée 2a - sortie 2b) et à la partie inférieure (lb) un ou plusieurs serpentins (3) de circulation du fluide à réfrigérer. Le niveau initial du liquide frigorifique par exemple de l'anhydride sulfureux, de l'ammoniac, de l'anhydride carbonique, du chlorure d'éthyle ou de méthyle ou tout spécialement du dichlorodifluo rométhane plus connu sous la marque FREON introduit dans la cuve après vide absolu est situé au-dessous de l'évaporateur (2). Le ou les serpentins (3) sont formes d'une pluralite d'hélices concentriques autour d'un canal axial (4). Les hélices communiquent entre elles de maniere à former un circuit allant de l'entrée (3a) à la sortie (3b), l'entrée (3a) étant reliée à l'hélice la plus centrale tandis que la sortie s'effectue par l'hélice la plus exterieure. De cette manière, le liquide "chaud" subit un premier refroidissement dans cette helice intérieure en commençant à produire ou entretenir l'évaporation du liquide frigorifique. Cette action se continue dans l'hélice suivante, la température du liquide circulant étant progressivement de plus en plus froide. Les vapeurs du liquide frigorifique se condensent sur l'evaporateur frigorifique (2) puis retombent en phase liquide pour baigner à nouveau le ou les serpentins (3). Cette disposition permet de placer dans un encombrement minimal, un serpentin de grande longueur avec pour conséquence de réaliser d'une part un volant thermique important favorisant l'ébullition du liquide frigorifique et d'autre part une grande surface d'échanges augmentant très sensiblement les possibilités et la rapidité de refroidissement. Enfin2 cette construction permet de placer l'entrée (3a) soit à la partie centrale du serpenti(visible pour le serpentin inférieur de la-fig 2, soit à la partie supérieure du serpentin comme visi ble à titre de variante sur le serpentin de circulation supérieur (même figure). L'arrivée au centre et la sortie à l'extérieur est plus rationnelle cequeconfirme les essais effectués par la demanderesse Ce qui s'ex- plique d'ailleurs aisément puisque les bulles du liquide frigorifi- que mis en ébullition par l'arrivée du liquide "chaud" a la partie centrale montant par la cheminée centrale (3G) créent un courant ascensionnel mettant en mouvement 1 liquide frigorifique favorisant ainsi les échanges thermiques sans avoir recoursàunagitateur Avantageusement, la cuve étanche (1) est constituée par deux coquilles (lm) et (ln) soudées entre elles selon des genératrices longitudinales et fermées par deux fonds (lp) et (1r). Les entrée et sortie de l'évaporateur9 et du ou des serpentins traversent d'une manière étanche la paroi de la cuve (1). Le fond supérieur (lp) comporte un puits axial (lut) pour la mise en place d'une sonde permettant la prise de température voire une commande thermostatique. Du fait de sa construction9 l echangeur (E1) permet si on le désire de réfrigérer simultanément avec le même dispositifs plusieurs liquides différents. Comme on le voit sur la fig. I > le groupe frigorifique (GF) pompe le fluide par la canalisation (2b) et l'envoie dans le serpentin (Cd1) du condenseur (Cd) par la canalisation (4) d'où il ressort refroidi par une canalisation (5) aboutissant à la canal i- sation (2a) de l'évaporateur. L'enceinte du condenseur (Cd) est remplie d'eau de distribution sous pression (6) qui, réchauffée en ressort par la canalisation d'écoulement (7). Un pressostat (Pr) contrôle la pression de la canalisation (4), de manière à eviter une surpression dans le système, du fait d'une augmentation exagérée de la température dans le condenseur (Cd) par exemple dans le cas où l'eau de refroidissement y venait à manquer. Le pressostat (Pr) aurait alors pour mission de couper l'alimentation électrique du compresseur. De même, une vanne thermostatique (Vt) ayant sa sonde (Sv) placée sur la canalisation (5), contrôle la température des gaz y circulant, de manière à régler le débit d'eau de refroidissement en fonction de la température des gaz. REVENDICATIONS 1 - Installation de réfrigération instantanée d'un liquide (bière par exemple) comportant un échangeur de températures constitué par une cuve étanche contenant un agent frigorifique à l'intérieur de laquelle sont disposés, l'évaporateur d'un groupe frigorifique extérieur et un ou plusieurs serpentins parcourus par le liquide à refroidir et un condenseur destiné à évacuer les calories caractérisée en ce que ce condenseur est constitué par un échangeur dont le fluide de refroidissement est de l'eau d'un réseau de distribution sous pression et comportant un écoulement de l'eau réchauffée. 2 - Dispositif de réfrigération selon la revendication lg caractérise en ce que ledit évaporateur est placé a' la partie haute de la cuve au-dessus du niveau dudit liquide frigorifique. 3 - Dispositif de réfrigération selon les revendications précédentes, caractérise en ce que le liquide à refroidir circule dans un ou plusieurs serpentins superposés places à la partie inférieure de la cuve au-dessous du niveau initial du liquide frigorifique. 4 - Dispositif de réfrigération selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque serpentin est enroule selon plusieurs hélices concentriques adéquatement reliées les unes aux autres pour former le circuit parcouru par le liquide à refroidir. 5 - dispositif de réfrigération selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'arrivée du liquide dans le serpentin se fait par l'hélice la plus centrale et la sortie par l'hélice la plus extérieure. 6 - Dispositif de réfrigération selon l'une des revendications pré cédentes, caractérisé en ce que la cuve est constituée par deux coquilles soudees entre elles par leurs génératrices adjacentes, l'ensemble etant fermé de façon étanche par deux fonds les tubulures d'entrée et de sortie du liquide en circulation traversant de façon étanche la paroi de la cuve. 7 - Dispositif de réfrigération selon la revendication 6, caractérisé en ce que le fond supérieur comporte un puits axial se prolongeant vers le bas au-dessous du niveau initial du liquide réfrigérant.