Brevet FR2570576A1 — publié le 19860328

La présente invention se rapporte à un système pour préparer une boisson et de façon plus parti- culière à un système pour carbonater uniformément une boisson. Des doseurs de liquide à débit variable, dont un exemple est l'objet d'une demande de brevet U.S. mentionnée ci-dessous, nécessitent, pour une carbonatation correcteetun fonctionnement efficace du système de réfrigé- ration, une distribution régulière du liquide dosé le long des surfaces d'échange thermique. De façon plus particulière, le fonctionnement efficace dans un système comportant un doseur à débit variable devrait atteindre l'objectif d'établir, le long d'une plaque d'échange thermique, un débit d'écou- lement fixe et de garantir que chaque plaque serait recou- verte d'un film mince de liquide. Atteindre cet objectif permet de faire fonctionner le réservoir de carbonatation à pression constante et de maintenir le système de réfrigé- ration à température constante. Conformément à l'invention, on envoie du liquide dosé dans une cuve close sous atmosphère d'anhydride carbonique gazeux à pression choisie. Un bassin, situé dans la partie supérieure de la cuve et dont la paroi inférieure est perforée, cofitient passagèrement le liquide dosé qui s'écoule à travers les perforations et, sous forme d'un film mince, le long d'un certain nombre de plaques s'étendant ver- ticalement, espacées latéralement l'une de l'autre et com- portant des passages à travers lesquels s'écoule le réfri- gérant. Au cours de son passage le long de la surface des plaques le liquide absorbe de l'anhydride carbonique et il est recueilli dans le fond de la cuve d'o il est pompé ou renvoyé vers un appareil de remplissage. Conformément à la caractéristique prin- cipale de cette invention, des moyens sont prévus pour distribuer le liquide dosé dans le bassin de réception de façon que le nombre des plaques réfrigérées pourvues d'un film de liquide soit proportionnel au débit auquel le liquide dosé est amené au bassin. D'autres caractéristiques et avantages de l'inventionseront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un système mixte de traitement comportant le nouvel appareil de distri- bution à bassin de l'invention; - la figure 2 est une coupe partielle élargie, le long de la ligne 2-2 de la figure 1, d'un réservoir, ou d'une cuve, de carbonatation dans lequel est prévu le bassin de distribution de liquide de l'invention; - la figure 3 est une vue partielle en perspective illustrant certains détails de construction d'un bassin de distribution de liquide; - la figure 4 est une vue en élévation d'une forme modifiée d'un bassin de distribution de liquide; et - la figure 5 est une vue partielle de la figure 4 montrant des détails de construction d'un bassin modifié. Le système à processus mixte incorporant l'objet de l'invention représenté sur la figure 1 est repéré, de façon générale, par le chiffre 10. A l'exception de ce qui est indiqué ci-dessous, le système est substantiellement semblable au système décrit dans la demande également en attente Série No. 588427 déposée le 12 mars 1984 au nom de D. Kemp, Jr. et collaborateurs, attribuée au demandeur de la présente invention. On va décrire le système de trai- tement de la figure 1 suffisamment en détail pour exposer le traitement du liquide introduit dans un cuve de carbo- natation-refroidissement contenant le nouveau bassin de dissolution de l'invention. De l'eau, provenant d'une source appropriée, est envoyée, par des conduites 12 et 14, à une cuve de prérefroidissement et/ou de désaération qui comporte des dispositifs conventionnels de contrôle 18 et 20, inter- connectés par une conduite de contrâle 22, pour maintenir à l'intérieur d'une plage prédéterminée le niveau du liquide qui se trouve dans la cuve 16. Une pompe 24 transfère, par des conduites 26 et 28, de l'eau depuis la cuve 16 vers une chambre 30 qui fait partie d'un appareil de dosage 32 qui comprend une autre chambre semblable 34. La chambre 30, ainsi que la chambre 34, comportent des dispositifs de contrôle du niveau du liquide comprenant des robinets à membrane 36 et 38 et des détecteurs de niveau du liquide et 42. On envoie, par une conduite 44, un concentré de boisson ou sirop dans la chambre 34. Chacune des chambres et 34 est reliée, par une conduite 46, à une source de gaz inerte, comme de l'anhydride carbonique, sous pression, établissant ainsi, au-dessus du niveau de l'eau dans la chambre 30 et audessus du niveau du sirop dans la chambre 34, un espace en tête de fluide sous pression qui sert à déplacer l'eau et le sirop, en passant par les conduites immergées 48 et 50, vers une chambre de mélange 52 qui combine les deux liquides dans un rapport prédéterminé établi par les orifices 53 et 54 dans les conduites 48 et 50 respectivement. Le fluide ou liquide dosé est introduit, par une conduite 56 et 58, dans une cuve de carbonatation et refroidissement 60 contenant le bassin de distribution du liquide 62 qui est l'objet de la présente invention. La cuve 60 comporte un détecteur 64 de niveau du liquide connecté opérationnellement, par une conduite pilote sous pression 66, à un robinet à membrane 68 qui commande l'écou- lement du liquide dosé dans la conduite 56 vers la cuve 60. De l'anhydride carbonique provenant de la conduite 46 est également envoyé dans la cuve 60 par une conduite 70. Le liquide refroidi et carbonaté est recueilli à la base de la cuve 60 et envoyé à une machine de remplissage (non repré- sentée) par une conduite 72. Conformément à l'invention, le bassin de distribution du liquide comporte au moins deux chambres ou puits qui vont retenir un bain de liquide pour distribution de façon contrôlée le long de la surface des plaques sus- pendues, comportant un canal en forme de serpentin à travers lequel s'écoule le réfrigérant. De façon plus particulière, l'écoulement contr8ôlé du liquide le long de la plaque réfri- gérée prend la forme d'un film mince, ce qui non seulement améliore le refroidissement mais expose le liquide dosé et lui permet d'absorber une plus grande quantité d'anhydride c arbonique. En se référant à la figure 2, on verra que le bassin 62 comporte une paroi inférieure 74 et des parois latérales verticales 76 qui s'étendent entièrement autour de la paroi inférieure 74 de sorte que le liquide dosé envoyé dans la cuve 6o par la conduite 58 s'y accumule et définit un bain de liquide 78. Bien que non représentée, il faut comprendre que la forme préférée du bassin de l'in- vention prend la forme, en plan,d'un rectangle dont appro- ximativement le tiers central de la surface ne présente pas d'obstacle et dont un tiers de sa surface, à l'une et l'autre extrémité du bassin, présente un certain nombre de cloisons ou plaques de barrage 80 définissant des chambres ou compar- timents,distincts,de cellules d'accumulation des liquides qui accumulent successivement un bassin de liquide en fonction du débit auquel le liquide dosé est envoyé par la coduite 58. La paroi inférieure 74 du bassin 62 présente un certain nombre d'ouvertures ou perforations 84 qui s'étendent le long d'une ligne parallèle aux plaques de barrage 80 et un certain nombre de ces lignes de perforations sont associées avec des plaques réfrigérées 86, de forme générale plane, dont chacune comporte un canal ou passage 88 en forme de serpentin à travers lequel on pompe du réfrigérant 90. Comme représenté sur la figure 2, les plaques 86 ont leur bord supérieur qui vient buter contre la cloison inférieure 74 et elles sont placées entre les rangées de perforations 84, de sorte que le liquide qui s'écoule par gravité à travers les perforations rencontre les surfaces des plaques 86 et produit un film mince 92 à mesure que le liquide s'écoule vers le bas dans la cuve pour donner une réserve 94 de liquide dosé, refroidi et carbonaté. Une structure formant buse de diffusion du liquide 96 est reliée à une conduite58 et surmonte la portion centrale du bassin 62 et sert à réduire la turbulence et les projections du liquide à mesure qu'il pénètre et remplit la portion du bassin fixée par dessous. Dans le cas o le débit de liquide arrivant par conduite 58 est égal ou sensiblement égal au débit auquel le liquide s'écoule par les perforations 88 vers les plaques 86 situées sous la portion centrale du bassin, les plaques 86 situées sous les chambres ou cellules d'accumulation du liquide définies par les plaques 8o formant barrage ne sont pas recouvertes d'un film de liquide puisqu'il nesedéverse pas de liquide par dessus les barrages 80, en provenance du bassin principal de liquide 78. Pendant que le débit arrivant par la conduite 58 est sensiblement égal au débit évacué du bassin prin- cipal 78 par les perforations 84, seules les plaques réfri- gérées 86 situées sous le bain sont opérationnelles pour extraire la chaleur du film liquide qui s'y écoule, tandis que les plaques 86 situées sous les chambres latérales successives définies par les barrages 8à ne sont pas revêtues de liquide et qu'il ne s'y produit donc pas de réchauffement du réfrigérant 90. Lorsque le volume de liquide introduit par la conduite 58 est supérieur au volume évacué par le passage 84 en provenance du bain 78, le liquide dosé va s'écouler par-dessus un ou plusieurs des barrages successifs en remplissant successivement les chambres ou cellules d'accumulation de liquide défines par les barrages 80. Par conséquent, et en réponse au débit volumétrique apporté par la conduite 58, le nombre de plaques 86 devenant opération- nelles pour extraire la chaleur du film liquide revêtant les plaques dépend du nombre de cellules définies par les barrages 80 remplies du liquide disponible pour passer, à travers les ouvertures 84, sur les plaques 86. La forme modifiée représentée sur les figures 4 à 5 concerne principalement la configuration de surface de la paroi 74 et la forme des plaques formant barrage, étant précisé que les bords supérieurs sont en forme de dents de scie. En se référant à la figure 4 on observera que la paroi inférieure 74 du bassin de distri- bution 62 a la forme d'une structure ondulée présentant des crêtes et des creux 98 et 100, respectivement. Comme on le voit mieux sur la figure 5, les perforations ou ouvertures 84 sont situées dans les cloisons inclinées qui s'étendent de la crête 98 au creux 100 et les bords supérieurs des plaques 86 sont situés dans l'angle de la crête 98 tandis que les barrages 80, à l'intérieur du bassin 62, sont fixés dans l'angle défini par le creux 100. De cette façon le liquide passé à travers les passages ou perforations 84 vient heurter promptement les plaques 86 dès qu'il est passe. Cormme mentionné ci-dessus, les barrages ont leur bord supérieur en forme de dents de scie 102. Cette relation permet au liquide de passer, depuis le bain central 78, vers les compartiments extérieurs successifs des cellules de façon plus uniforme puisque cette forme en dents de scie permet d'avoir un écoulement plus régulier et plus progressif d'une cellule à l'autre. Par conséquent, conformément à l'invention, l'utilisation de barrages dans un bassin de distribution permet à des écoulements d'un débit dépassant une valeur minimale de s'écouler par-dessus les barrages, permettant ainsi l'utilisation d'autres plaques du groupe de réfri- gération en réponse aux changements de débit; il est alors possible de concevoir la surface du réservoir ou du bassin pour traiter des liquides jusqutà un d-ébit donné maximal. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REV E N D I C A T I 0 N S 1. Cuve de refroidissementet de carbonatation (60)dans laquelle est disposé un bassin (62)de distribution du liquide qui retient passagèrement le liquide envoyé dans la cuve ainsi qu'un certain nombre de plaques de refroi- dissement (86) voisines du bassin et s'étendant vers le bas depuis le bassin, la cuve étant également alimentée en anhydride carbonique sous une pression choisie; ledit bassin de distribution de liquide étantcaractérisé en ce qu'il comporte des moyens (80) pour réaliser au moins deux chambres de retenue du liquide; l'une desdites chambres recevant du liquide directement depuis une conduite qui envoie du liquide dans la cuve et l'autre recevant du liquide en excès pro- venant de ladite première chambre; en ce qu'il comporte, dans chacune desdites chambres, des moyens (84) pour permettre au liquide de s'écouler par gravité le long des plaques de refroidissement et d'absorber de l'anhydride carbonique au cours de cet écoulement; et des moyens (94), dans ladite cuve, pour recueillir le liquide refroidi et carbonaté. 2. Cuve de refroidissement et de carbona- tation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens qui permettent l'écoulement par gravité du liquide depuis les chambres comportent des ouvertures (84) prévues sur une rangée linéaire; et en ce que lesdits moyens de réalisation des chambres comportent des cloisons (80) par-dessus lesquelles le liquide s'écoule pour passer d'un compartiment à l'autre, ladite rangée d'ouvertures étant parallèle aux cloisons. 3. Cuve de refroidissement etde carbonatation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit bassin de distribution de liquide (62) comporte une plaque de base rectangulaire présentant un certain nombre de rangées linéaires d'ouvertures qui y sont prévues, ainsi qu'une paroi périphé- rique verticale (76) d'une pièce avec ladite plaque de base, et qu'un certain nombre de cloisons verticales (80) d'une pièce avec la plaque de base et s'étendant entre les biefs opposés desdites parois périphériques, lesdites cloisons divisant le bassin de façon qu'approximativement le tiers central de sa surface soit libre de cloisons et que les portions d'extrémité, représentant la surface restante, comportent chacune un certain nombre de cloisons, les ouvertures dans les portions d'extrémité étant à une certaine distance des cloisons et sensiblement parallèles à ces cloisons. 4. Cuve de refroidissement etde carbonatation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les bords supérieurs des cloisons (80) sont moins hauts que le bord supérieur de la paroi périphérique (76). 5. Cuve de refroidissement et de carbona- tation selon la revendication 1, caractérisée efvce qu'au moins une plaque de refroidissement (86) est associée au bassin (62) et reçoit un débit de liquide en provenance de ce bassin. 6. Appareil de carbonatation incluant une cuve de traitement des liquides alimentée en liquide à un débit variable et y maintenant une atmosphère d'anhydride carbonique sous pression choisie, caractérisé en ce que ladite cuve comporte des moyens pour recueillir le liquide qui lui est fourni, lesdits moyens de collecte étant prévus pour définir au moins deux chambres de communication; des moyens (84), dans chacune desdites chambres, pour permettre au liquide de s'écouler par gravité depuis les chambres vers les moyens de refroidissement (86), ledit liquide, en passant le long des moyens de refroidissement, établissant une couche liquide le long de ces moyens et continuant à s'écouler par gravité jusqu'à un réservoir (94) dans ladite cuve; et des moyens (80) pour diviser lesdits moyens de collecte en lesdites chambres dont l'une est alimentée en liquide venant par débordement depuis l'autre chambre. 7. Appareil de refroidissement et de carbo- natation incluant une cuve close alimentée en liquide à un débit variable et en anhydride carbonide carbonique sous une pression choisie, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (80) pour recueillir le liquide introduit en pro- venance de la source de liquide, les dits moyens de collecte étant prévus pour définir un certain nombre de chambres contenant du liquide; en ce que des perforations (84) dans la paroi inférieure (74) dudit moyen de collecte permettent un écoulement du liquide par gravité depuis ces moyens, ainsi qu'un certain nombre de plaques (86) voisines de la paroi inférieure desdits moyens de collecte et munies de passagesreliés à une source de réfrigérant; en ce que ledit liquide qui s'écoule depuis lesdits moyens de collecte s'écoule le long desdites plaques qu'il couvre d'une couche mince de liquide qui est refroidie et carbonatée avant d'être recueillie à la base de la cuve; l'une desdites chambres recevant du liquide directement depuis l'alimen- tation en liquide et les autres recevant du liquide en excès provenant de ladite première chambre; en ce que lesdits moyens/le collecte sont opérationnels si le débit auquel le liquide est envoyé dans ladite première chambre est suffisant pour envoyer du liquide dans les autres dites chambres et par conséquent faire en sorte que du liquide s'en écoule vers les plaques, et le long des plaques associées auxdites autres chambres. 8. Apparéil de carbonatation comportant un bassin pour contenir et envoyer, à travers des perforations dans sa paroi inférieure, du liquide, qui lui est fourni, le long de plaques d'échange thermique suspendues, le bassin et les plaques étant contenus dans une cuve close connectée à une source d'anhydride carbonique et à l'alimentation en liquide, caractérisé en ce que ledit bassin comporte des moyens (80) pour diviser ledit bassin en au moins deux compartiments dont l'un recueille le liquide envoyé dans la cuve; l'autre desdits deux compartiments recevant le liquide en excès provenant dudit premier compartiment pour l'envoyer, à travers des perforations (84) associées audit autre compartiment, sur la surface de la plaque (86) d'échange thermique qui y est suspendue. 9. Appareil de carbonatation incluant une cuve de traitement des liquides alimentée en liquide à un débit variable et y maintenant une atmosphère d'anhydride carbonique sous pression choisie, caractérisé en ce que ladite cuve comporte des moyens pour recueillir le liquide qui lui est fourni; lesdits moyens de collecte comportant des moyens pour définir au moins deux chambres de commu- nication; et des moyens (84), dans chacune desdites chambres, pour permettre au liquide de s'écouler par gravité depuis les chambres vers les moyens de refroidissement (86) ledit liquide, en passant le long desdits moyens de refroidis- sement, établissant une couche liquide le long de ces moyens en continuant à s'écouler par gravité jusqua'à un réservoir (94) dans ladite cuve; lesdits moyens de définition desdites deux, au moins, chambres permettant au liquide en excès de la quantité que peut contenir l'une desdites chambres de s'écouler dans l'autre chambre, 10. Cuve de refroidissement et de carbo- natation selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites cloisons ont leur bord supérieur en forme de dents de scie (102). 11. Cuve de refroidissement et de carbo- natation selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites cloisons (80) ont leur bord supérieur plié dans unedirection inclinée, côté opposé à ladite premièe chambre. 12. Appareil de refroidissement et de carbonatation selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi inférieure (74) desdits moyens de collecte est ondulée.