Brevet FR2495295A1 — publié le 19820604

La présente invention se rapporte à une installa- tion de congélation ou de refroidissement comprenant un appareil ayant une chambre d'évaporation qui est alimentée d'un réfrigérant et d'o le réfrigérant évaporé est aspiré au moyen de conduits qui font partie d'un circuit qui comprend également un compresseur et un condenseur. Habituellement, pendant le fonctionnement des installations de congélation ou de refroidissement de la sorte en question, le réfrigérant est amené à l'extrémité inférieure de l'évaporateur et les vapeurs du réfrigérant sont aspirées par le sommet de l'évaporateur. Cependant, de telles installations de refroidissement ou de congéla- tion sont inappropriées dans les cas o l'appareil pourvu de la chambre d'évaporateur doit être nettoyé, par exemple en étant lavé au moyen d'un détergent chaud. Pendant une telle opération de lavage, des précautions compliquées doivent être prises afin d'éviter les hautes pressions dans la chambre d'évaporateur.qui sont provoquées par le chauffage. La présente invention a pour objet une installation de la sorte indiquée ci-dessus permettant, d'une façon simple, d'éviter des hautespressions indues dans la chambre d'évaporateur et en conséquence, dans l'appareil, en chauffant celui-ci, et cet objet est atteint selon l'inven- tion parce que les conduits pour amener le réfrigérant dans l'évaporateur et aspirer, de celui-ci, le réfrigérant évaporé, respectivement, sont connectés à l'extrémité inférieure de l'appareil et parce que le circuit, par ailleurs, comprend un récipient pouvant recevoir le réfrigérant liquide à la sortie de l'appareil. Au moyen d'une telle construction, le réfrigérant liquide qui peut être placé dans l'appareil au début du chauffage de celui- ci est transféré au récipient indiqué à une augmentation de pression assez modérée dans l'appareil. Comme l'appareil est fermé vers le haut, les vapeurs produites par le chauffage pressent le réfrigérant liquide) qui peut être placé dans l'appareilvers le bas et hors de l'appareil et cela signifie que, à part l'évaporation de la faible quantité du réfrigérant aui est nécessaire pour créer la pression qui peut être nécessaire afin de presser le réfrigérant liquide hors de l'appareil, aucune évaporation n'a lieu dans l'appareil. Cela, par ailleurs, signifie que par un chauffage continu de l'appareil, seule une sur- chauffe des vapeurs présentes dans l'appareil aura lieu et en conséquence, la pression dans l'appareil augmentera bien moins en chauffant celui-ci que cela ne serait le cas si un réfrigérant liquide y était présent. Dans ce dernier cas, la pression dans l'appareil suivrait la courbe de la pression de vapeur pour la vapeur saturée du réfrigérant en question, et une telle pression de vapeur saturée augmente bien plus rapidement avec l'augmentation de la température que lorsque seule une surchauffe a lieu. Un mode de réalisation particulièrement simple de l'installation selon l'invention est caractérisé en ce que le récipient constitue un séparateur liquide/vapeur qui, au sommet du séparateur, est connecté au compresseur, et quientre le sommet et le fondest connecté au conduit d'aspiration connecté à l'appareil et sa partie inférieure est connectée au conduit d'alimentation du réfrigérant liquide et, par ailleurs, en ce qu'une pompe d'alimentation du type à écoulement est insérée dans le conduit d'alimen- tation. Selon ce mode de réalisation, onobtient que le séparateur liquide/vapeur, en plus de servir de récipient pour recevoir le réfrigérant liquide provenant de l'appareil dans le cas indiqué ci-dessus, sert également de séparateur liquide/vapeur et l'utilisation d'une pompe du type à écoulement permet au réfrigérant liquide de s'écouler jusqu'au séparateur dans les conditions ci-dessus mention- nées, à la fois par le conduit d'aspiration connecté à l'appareil et par le conduit d'alimentation du réfrigérant liquide. Ce dernier mode de réalisation de l'installation devient extrêmement simple dans le cas o la pompe est constituée d'un injecteur parce qu'un tel injecteur peut être entraîné par le réfrigérant et peut servir de pompe de circulation entre la chambre d'évaporateur de l'appareil et le séparateur parce que l'entrée de l'injecteur pour le fluide secondaire peut être connectée au séparateur. Par ailleurs, un tel injecteur permettra simultanément l'écoulement de retour du réfrigérant liquide, de l'appa- reil vers le séparateur, à l'interruption de l'alimentation de l'injecteur en fluide primaire, c'est-à-dire réfrigérant. liquide. Cependant, cela n'exclut pas que d'autres pompes du type à écoulement puissent être également utilisées comme pompe de circulation, mais dans un tel cas, la pompe doit être entrainée au moyen d'un dispositif appro- prié d'entraînement tel qu'un moteur. Le nettoyage de l'appareil ci-dessus indiqué a une importance particulière si l'appareil de l'installation est utilisé pour la congélation de fluides liquides tels que de l'eau, du sang, de la crème ou matériaux analogues. De tels produits nécessitent un nettoyage périodique de l'appareil. Un mode de réalisation de l'installation qui est particulièrement adapté dans ce but est caractérisé, selon l'invention, en ce que la chambre d'évaporateur de l'appareil est constituée d'un espace entre la paroi d'un réservoir cylindrique verticalement agencé qui est pourvu de parois extrêmes et un réservoir en forme de coupe qui est agencé dans le réservoir cylindrique, en ce que l'espace communique avec l'intérieur du réservoir en forme de coupe par un espace entre le bord supérieur du réservoir interne et le fond extrême supérieur du réservoir cylin- drique, en ce que le conduit d'aspiration est connecté au fond du réservoir en forme de coupe et en ce que le conduit d'alimentation est connecté à l'espace entre le fond extrême inférieur du réservoir cylindrique et le fond du réservoir en forme de coupe. Dans le cas o le réservoir cylindrique est rotatif, ce qui permet de retirer plus facilement, en raclant ou en brossant, les matériaux pouvant se congeler sur la surface externe du réservoir cylindrique, le conduit d'aspiration peut, selon l'invention, être connecté au fond du réservoir en forme de coupe au moyen d'un tourillon creux et le conduit d'alimentation peut être connecté à l'espace entre le fond extrême inférieur du réservoir cylindrique et le fond du réservoir en forme de coupe au moyen d'un presse-étoupe agencé coaxialement dans le tourillon creux et qui est connecté à l'espace indiqué au moyen d'un conduit s'étendant transversalement. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaltront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement et partielle- ment en coupe, un premier mode de réalisation de l'ins- tallation selon l'invention; et - la figure 2 montre, à échelle agrandie, une partie de l'installation de la figure 1 pour illustrer un autre mode de réalisation de l'installation selon l'invention. Sur les dessins, le repère 1 désigne un appareil qui doit être refroidi. Selon le mode de réalisation illustré, l'appareil 1 constitue un appareil pour congeler un liquide tel que de l'eau, du sang, de la crème ou fluide liquide analogue. L'appareil comprend un réservoir cylindrique 2 ayant une paroi cylindrique 3 o sont respectivement soudés un fond extrême supérieur et un fond inférieur 4 et 5. La paroi 3 s'étend d'une légère distance au-delà du fond extrême supérieur 4 afin qu'un bord 6 servant de barrage ou déversoir soit formé, pour distribuer le liquide qui est amené sur la surface supérieure du fond extrême 4 de façon que ce liquide puisse s'écouler vers le bas le long de la surface externe de la paroi 3. L'appareil est illustré assez schématique- ment sur le dessin, et on ne peuty voir que les pièces nécessaires à la compréhension de la présente invention. Cependant, il faut ajouter que l'appareil comprend de plus un racloir en forme de couteau ou rotor agencé à l'extérieur de la paroi 3 et qui sert à retirer ou à brosser le matériau qui s'est congelé sur la surface externe de la paroi cylindrique 3. Un tube vertical 7 est agencé entre les fonds extrêmes 4 et 5 et il est soudé à ces fonds extrêmes. Le tube 7 est fermé à son extrémité supérieure au moyen d'un fond extrême 8 auquel est fixé un tourillon 9 au moyen duquel l'extrémité supérieure de l'appareil peut être agencée dans un palier non représenté. En conséquence, le réservoir 2 peut être entraîné en rotation et en conséquen- ce peut être bougé au-delà du.couteau ou du rotor ci- dessus indiqué. Le tube 7 supporte un réservoir en forme de coupe qui, dans son ensemble, est désigné en 10 et qui comprend un fond 11 o est prévu un trou, à la circonférence duquel est soudé le tube 7. Par ailleurs, le réservoir 10 comprend une paroi cylindrique 12 dont le bord supérieur 13 sert de barrage ou déversoir. Le bord inférieur de la paroi cylindrique 12 est soudé à la circonférence du fond 11. La paroi 12 est placée comparativement assez proche de lasurface interne de la paroi 3 du réservoir 2 de façon qu'un espace 16 soit formé entre les deux parois 12 et 3, et cet espace 16 sert de chambre d'évaporateur. L'extrémité inférieure de cette chambre communique avec une chambre annulaire 17 qui entoure l'extrémité inférieure du tube 7 et qui est définie entre les deux fonds 5 et 11. L'extrémité inférieure du tube 7 s'étend sur une petite distance vers le bas, en dessous du fond extrême 5, et elle est fermée au moyen d'un fond extrême 18 qui supporte un tourillon creux 19 qui est supporté rotatif par rapport à un support stationnaire 19a. Coaxialement dans le tourillon creux 19 est agencé un conduit d'alimen- tation 20 pour amener du réfrigérant liquide, et le conduit 20 est connecté, par un presse-étoupe 21, à l'extrémité dirigée vers le haut d'un conduit stationnaire et angulaire d'alimentation 22. Le conduit 22 est relié à un séparateur d'huile 23 qui, par un conduit d'alimenta- tion 24>est connecté à une pompe 25. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, la pompe 25 est un injecteur. L'injecteur 25 est alimenté par un conduit 26 o est insérée unie soupape de réduction 27, et la soupape 27 est connectée à une vanne magnétique 28. La vanne magnétique 28 est connectée, par un conduit 29, à un condenseur 30 qui, dans le mode de réalisation illustré, est refroidi au moyen d'un fluide de refroidissement tel que de l'eau qui est amené au condenseur par un bout de tube 31 et qui en est retiré par un bout de tube 32. Le condenseur 30 est connecté, par un conduit 34, à un compresseur 35 du fluide réfrigérant, et le côté aspira- tion du compresseur est connecté, par un conduit 37, à un récipient 38 qui, dans le mode de réalisation illustré, sert de séparateur liquide/vapeur. Le séparateur est connecté, par un conduit d'aspiration 39, à un logement 40 o est inséré le conduit d'alimentation 22 de façon étanche. Le logement 40 communique avec l'intérieur du tube 7 par l'espace entre le tourillon creux 19 et le conduit 20, et l'intérieur du tube 7 communique avec l'intérieur du réservoir 10 par des trous 42 qui sont prévus à l'extrémité inférieure du. tube 7 mais au-dessus du fond 11 du réservoir 10 en forme coupe. Le conduit 20 est connecté à un conduit 44 s'étendant transversalement, dont les extrémités débouchent dans une chambre annulaire de distribution 45 qui est définie à l'extrémité infé- rieure du tube 7 au moyen d'une plaque annulaire 47 et d'une paroi interne cylindrique 48. La chambre de distri- bution 45 communique avec l'espace 17 entre les fonds extrêmes 5 et 11 par des trous 50 dans le tube 7. Le séparateur liquide/vapeur 38 est pourvu d'une vanne de contrôle de niveau 51 qui, par un conduit 52, est connectée à la partie supérieure du séparateur 38 et qui, par un conduit 53lest connectée à une partie de connexion 54 qui s'étend entre la partie inférieure du séparateur 38 et l'injecteur 25. En amont par rapport à la vanne de contrôle de niveau, un clapet 54a est agencé et ce dernier est connecté, par un conduit 55, au conduit d'alimentation de l'injecteur 25 entre la vanne de réduction 27 et la soupape magnétique 28. La vanne de contrôle de niveau 51 est construite sous la forme d'une vanne à flotteur, dont le flotteur est indiqué schématiquement et porte le repère 58, sur la figure 2. Le flotteur contrôle d'une façon connue et en conséquence le niveau du liquide dans le séparateur 38 n'est pas plus amplement illustré. Le niveau du liquide qui règne dans le séparateur 38 pendant un fonctionnement normal est indiqué par une ligne en paintillas pourvue du repère I. L'installation illustrée sur la figure 1 fonctionne à la façon qui suit: Le réfrigérant liquide s'écoule du condenseur 30 dans le conduit 29 et la vanne magnétique 28, qui est ouverte pendant le fonctionnement, jusqu'à la vanne réductrice 27 qui crée une pression prédéterminée du réfrigérant liquide. Dans l'injecteur 25, le réfrigérant en écoulement sert de fluide actif et en conséquence, aspire du réfrigérant liquide du séparateur 38 par la partie de connexion 54 et en conséquence, le réfrigérant transféré de l'injecteur 25 et au conduit d'alimentation 24 atteint une pression qui est suffisamment élevée pour surmonter la différence de pression statique provoquée par la différence de niveau entre l'injecteur 25 et le barrage 13 à la partie supérieure du réservoir 2. En conséquence, le réfrigérant peut passer par le séparateur d'huile 23 par le conduit chauffant 24, par le conduit 22, par le conduit 44 s'étendant transversalement, par la chambre annulaire de distribution 45, par les trous 50 et dans l'espace 17 et vers le haut à travers cet espace entre les deux parois 3 et 12. On suppose que toutes les parties de l'installation, à l'exception de la surface externe du réservoir 2 qui est destinéeà servir de surface de refroidissement, sont bien isolées. En conséquence, l'évaporation sera principalement provoquée dans l'espace 16 servant de chambre d'évaporateur, et un mélange de liquide et de réfrigérant évaporé passe le barrage 13. Par les trous 42, le mélange du réfrigérant évaporé et du réfrigé- rant liquide s'écoule à travers le conduit d'aspiration 39 jusqu'au séparateur liquide/vapeur 38, et dans le sépara- teur, la phase liquide est séparée tandis que la phase mise sous forme gazeuse par le conduit d'aspiration 37, est transférée au compresseur 35 et ensuite le circuit continue. Pendant l'opération, le contrôleur de niveau 51 sert à maintenir le niveau I dans le séparateur 38. On comprendra qu'en contrôlant la vanne de réduction 27, la capacité de l'installation peut être adaptée de façon qu'une quantité appropriée de réfrigérant liquide soit remise en circulation afin d'obtenir un bon transfert de chaleur du produit et vers le-réfrigérant s'évaporant. Quand l'appareil illustré est utilisé pour la congélation, par exemple des matériaux précédemment indiqués, un nettoyage périodique de la surface externe de la paroi 3 est nécessaire, et afin de nettoyer cette surface efficacement, il faut utiliser un détergent chaud. Du fait que les conduits 22 et 39 pour amener le réfri- gérant liquide et pour aspirer respectivement vers l'exté- rieur les vapeurs de réfrigérant, sont connectés à - l'extrémité inférieure de l'appareil et que celui-ci en conséquence.est fermé vers le haut, et du fait que les conduits indiqués sont connectés au récipient 38, le réfrigérant liquide qui peut être placé dans l'appareil quand le processus de refroidissement s'arrête peut retourner au séparateur 38. Le réfrigérant liquide qui est placé dans la chambre d'évaporateur 16.et dans l'espace annulaire entre les fonds 5 et 11 s'écoulera, par les trous 50, la chambre de distribution 45, le conduit transversal 44, le conduit d'alimentation 20, le presse- étoupe 21, le séparateur d'huile 23, le conduit d'alimen- tation 24 et l'entrée latérale 54 de l'injecteur 25, dans le récipient 38. Le réfrigérant liquide qui peut être placé dans le réservoir en forme de coupe s'écoulera vers le récipient 38 par les trous 42 dans le tube 7, l'espace entre le conduit d'alimentation 20 et la surface interne du tourillon creux 19 et le conduit d'aspiration 39. Le récipient 38 a des dimensions telles qu'il puisse recevoir la quantité maximum du réfrigérant pouvant être placé dans l'appareil 1 au moment o un nettoyage de cet appareil 1 est requis, et quand cette quantité de réfrigérant liquide a été transférée au récipient 38, le réfrigérant liquide contenu dans le récipient 38 forme le niveau indiqué en II. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le récipient 38 est agencé à une hauteur telle, par rapport à l'appareil 1, que le niveau Il soit placé en dessous du fond extrême 5 du récipient cylindrique 2. Cela signifie que seule une très faible évaporation se produira dans l'ap- pareil 1 avant que l'appareil ne soit totalement vidé du réfrigérant liquide, et le chauffage subséquent provoqué par l'opération de lavage n'aura par conséquent pour résultat qu'une surchauffe des vapeurs de réfrigérant dans l'appareil 1, ainsi la pression augmentera assez modérément dans l'appareil 1 en comparaison du cas o le réfrigérant liquide est présent dans l'appareil 1 pendant toute l'opération de nettoyage. Dans ce dernier cas, l'augmenta- tion de pression dans l'appareil 1 peut correspondre à la courbe de pression de vapeur pour la vapeur saturée du réfrigérant en question. La figure 2 montre un autre mode de réalisation et on peut voir que sur cette figure 2, une pompe P est utilisée au lieu de l'injecteur 25 de la figure 1. La pompe P est constituée par exemple d'une pompe centrifuge ou autre sorte de pompe d'écoulement qui, en conséquence, peut être traversée dans la direction opposée à la direction normale d'alimentation de la pompe. Par ailleurs, le mode de réalisation de la figure 2 fonctionne de la même façon que ce que l'on a expliqué en se référant à la figure 1, à la seule différence que l'alimentation en réfrigérant liquide vers l'appareil 1 n'a lieu que par la vanne d'écoulement 51. R E V E N D I C A T I 0 NS 1.- Installation de congélation ou de refroisisse- ment du type comprenant un appareil ayant une chambre d'évaporateur qui est alimentée en réfrigérant et d'o le réfrigérant évaporé est aspiré au moyen de conduits qui font partie d'un circuit qui comprend également un compresseur et un condenseur, caractérisée en ce que les conduits (22, 39) pour amener le réfrigérant et aspirer le réfrigérant évaporé hors de la chambre d'évaporateur (16) sont connectés à l'extrémité inférieure dudit appareil (1) et en ce que le circuit, par ailleurs, comprend un récipient (38) pour recevoir le réfrigérant liquide dudit appareil (1). 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le récipient précité constitue un séparateur liquide/vapeur (38) qui, par son sommet, est connecté au compresseur (35) précité et qui, entre le sommet et le fond, est connecté à un conduit d'aspiration (39) connecté à l'appareil, et dont la partie inférieure est reliée au conduit d'alimentation (24) du réfrigérant liquide, et en ce qu'une pompe d'alimentation du type à écoulement (25; P) est insérée dans le conduit d'alimenta- tion (24). 3.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe précitée est constituée d'un injecteur (25) entraîné par le réfrigérant et connecté au séparateur liquide/vapeur (38) précité (en 54). 4.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre d'évaporateur précitée est constituée d'un espace (16) entre la paroi (3) d'un réservoir cylindrique (2) agencé verticalement avec des fonds extrêmes (4 et 5) et un réservoir en forme de coupe (10) agencé dans ledit réservoir cylindrique (2), en ce que ledit espace (16) communique avec l'intérieur dudit réser- voir en forme de coupe (10) par un espace entre le bord 1l supérieur (13) dudit réservoir interne et le fond extrême supérieur (4) dudit réservoir cylindrique (2), en ce que le conduit d'aspiration (39) précité est connecté au fond (11) dudit réservoir (10) en forme de coupe et en ce que le conduit d'alimentation (22) précité du réfrigérant liquide est connecté à un espace (17) entre le fond extrême inférieur (5) du réservoir cylindrique (2) et le fond (11) dudit réservoir en forme de coupe (10). 5.- Installation selon la revendication 4, du type o le réservoir cylindrique précité est rotatif, caractérisée en ce que le conduit d'aspiration (39) précité est connlmecté au fond (11) du réservoir (10) en forme de coupe précité au moyen d'un tourillon creux (19) et en ce que le conduit d'alimentation (22) précité est connecté à l'espace (17) entre le fond extrême inférieur (5) du réservoir cylindrique (2) et le fond (11) du réservoir (10) en forme de coupe au moyen d'un presse- étoupe (21) agencé coaxialement dans ledit tourillon creux (19) et qui est connecté audit espace (17) par un conduit transversal (44). 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le récipient (38) précité est pourvu d'une vanne de contrôle de niveau (51) connectée au condenseur (30) précité par un clapet (54a).