Brevet FR2578856A1 — publié le 19860919

La présente invention concerne des perfectionnements apportés à une instalLation d'agitation de solutions sucrées, spécialement pour l'application à la fabrication de sucre. On sait qu'il est nécessaire d'agiter les solutions sucrées pendant leur cuisson, afin d'améliorer la qualité du sucre, en rendant la solution en cuisson plus homogène, avec obtention de cristaux de sucre plus uniformes. L'un des procédés qui se sont révélés les meilleurs pour obtenir une agitation uniforme de la solution sucrée consiste à introduire des bulles d'air chaud à la partie inférieure du chaudron au moyen d'injecteurs à cet effet, afin que lesdites bulles dans leur mouvement ascendant produisent l'agitation de la solution. Les systèmes utilisés jusqu'à présent pour réaliser la production des bulles au fond du chaudron sont susceptibles de perfectionnements, car ils ne permettent pas toujours une production cyclique de bulles, ou bien celles-ci ne sont pas d'un air suffisamment chaud, ce qui donne lieu fréquemment à des irrégularités dans les cristaux de sucre, du fait que, lorsque l'air des bulles est à une température inférieure à celle de la solution, il peut faire cristalliser irrégulièrement le sucre dissous, qui doit uniquement etre agité par celles-ci sans provoquer la cristallisation. Au moyen des perfectionnements selon l'invention, on obtient une distribution adéquate de l'émission de bulles, ainsi que la température appropriée de l'air qui les forme; d'autre part, les injecteurs proprement dits utilisés offrent des avantages par rapport à ceux existant déjà, du fait qu'ils ne nécessitent pas un nettoyage comme celui exigé par ces derniers, et de même en ce qui concerne leur système de déclenchement de l'injection. On peut dire en général que les perfectionnements consistent, en premier lieu, en un nouveau dessin de l'échangeur de chaleur, qui transforme l'air froid en air chaud grace à un échange thermique avec de la vapeur d'eau, fournissant à sa sortie l'air chaud nécessaire pour être injecté sous forme de bulles; en second lieu, en un nouveau dessin de l'injecteur, qui offre des améliorations quant à sa forme d'injection, son nettoyage et le mode d'expulsion de l'air chaud; et en troisième lieu, en une nouvelle disposition de vannes, canalisations et organes de commande de l'ensemble. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma général d'une installation de fabrication de sucre comprenant les perfectionnements selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe de l'échangeur de chaleur dont le dessin constitue l'une des améliorations offertes par L'invention par rapport à La technique antérieure; - la figure 3 représente une coupe longitudinale d'un injecteur, dont la configuration spéciale constitue également une innovation par rapport à la technique antérieure. L'installation d'agitation de solutions sucrées à laquelle s'appliquent les perfectionnements selon l'invention comprend les éléments suivants : - un appareil électronique de commande de l'installation qui agit sur celle-ci de manière à faire automatiquement exécuter les ordres préalablement programmés, comportant au moins un microprocesseur; - un chaudron (C) dans lequel est présente la solution sucrée et à la partie supérieure duquel est créé un certain vide pour favoriser la montée des bulles et réduire la température de cuisson de la solution; - une source d'air froid (AF) sous pression, contrôlee par les manomètres correspondants, qui fournit L'air servant au fonctionnement de l'installation;; - une source d'eau chaude (AGC), qui fournit ce liquide pour les opérations dans lesquelles il est nécessaire d'injecter de l'eau chaude au lieu d'air, comme par exemple dans le cas du nettoyage des injecteurs; - un échangeur de chaleur (I) qui comprend un corps (C) à peu près cylindrique qui se trouve en position couchée, avec une entrée d'air froid (EAF) sur une de ses bases; une sortie d'air chaud (SAC) sur l'enveloppe du cylindre à la partie la plus élevée et de préférence à proximité de l'entrée d'air froid (EAF) précédemment citée; une entrée de vapeur chaude (EVC) à la partie supérieure; et une sortie de condensat froid (SCF) en position à peu près symétrique de l'entrée de vapeur chaude (EVC) par rapport au centre de gravité du cylindre; une chambre de distribution d'air froid (CDF) qui est située juste après l'entrée d'air froid (EAF); une première série de tubes qui sortent de cette chambre et qui parcourent l'échangeur dans le sens longitudinal; une chambre d'air demiréchauffé (CSM) où arrivent lesdits premiers tubes à sa partie inférieure; une seconde série de tubes qui sortent de la chambre d'air demi-réchauffé (CSM) mentionnée, parallèlement aux premiers tubes au-dessus de ceux-ci, conduisant l'air en sens inverse et fournissant à la fin de l'air chaud; une chambre réceptrice d'air chaud (CRC), où entrent lesdits seconds tubes et qui est reliée directement à la sortie d'air chaud (SAC); et un tube de dégorgement (TD), relié à la sortie du condensat (SCF) et qui reçoit tant par sa partie supérieure que par un orifice à sa partie inférieure le condensat de vapeur; - une vanne de sélection (VS) de conception connue selon la technique antérieure, et qui reçoit par ses entrées l'air froid (AF), l'air chaud (AC) et l'eau chaude (AGC), respectivement, en fournissant par sa sortie l'un des trois ingrédients; - un tableau de commande (CM) au moyen duquel on peut choisir la position de travail de la vanne (VS) que l'on vient de citer; - un châssis ou panneau de vannes (CV) qui reçoit à son entrée de l'air froid (AF) provenant directement de la source d'air froid citée et qui comporte un ensemble de vannes permettant ou non le passage de cet air à une série de tubulures de sortie;; - des injecteurs (IN) distribués en groupes (GI1-GIN) qui comprennent chacun : un corps d'injecteur (CI) à peu près cylindrique en forme de bouteille avec une chambre arrière (CT), une chambre centrale (CC), unechambre avant (CD) et un orifice de sortie (BS); les chambres arrière (CT) et centrales (CC) sont de volume variable, puisqu'elles sont séparées par un piston cylindrique (E) qui peut se déplacer le long de l'axe du corps (CI), la chambre avant (CD) ayant un volume fixe; dans la chambre arrière (CT),se trouve principalement le ressort principal (RP) qui est situé entre la paroi arrière du corps (CI) et le piston (E) et qui tend à obtenir un rapport maximal volume de chambre arrière/volume de chambre centra Le, ainsi que des ressorts secondaires (RS) qui amortissent le piston (E) au cas où il recule et comprime le ressort principaL (RP) cité; une conduite d'air froid (AF) provenant du panneau de vannes (CV) arrive à la chambre centrale (CC), de sorte que, quand cet air sous pression est présent, le ressort principal (RP) est vaincu et le rapport voLume de chambre arrière/volume de chambre centraLe tend à être minimal; la chambre avant reçoit par une tubulure (TD) provenant de la vanne de sélection (VS) citée précédemment avec le produit à injecter, qui, dans L'installation d'agitation à LaqueLLe il est fait référence, peut être de L'air froid (AF), de L'air chaud (AC) ou de l'eau chaude (AGC), seLon La position de La vanne de sélection (VS); ladite chambre avant (CD) est donc toujours pLeine du produit à injecter sous pression;Le piston (E) cité antérieurement est solidaire d'une barre cylindrique (B) suivant L'axe du corps, qui, à sa jonction avec le piston (E),a un diamètre supérieur à celui de l'orifice de sortie (BS), ce diamètre se réduisant depuis La hauteur dudit orifice et se terminant à une valeur inférieure à ceLle-ci; L'orifice de sortie porte un joint torique (JT) de diamètre intermédiaire entre les diamètres maximaL et minimal de la barre, de manière que L'avance ou Le recuL de ceLle-ci ferme ou ouvre L'orifice de sortie (BS); La barre (B) porte à son extrémité une pièce en forme de champignon (DIS), qui distribue mieux le produit injecté. L'instaLLation selon L'invention fonctionne comme iL est décrit ci-après : L'air froid (AF) sous pression va d'un côté vers le panneau de vannes (CV) où, seLon Les positions desdites vannes,il est appliqué aux chambres centrales (CC) des injecteurs N) du groupe (GI) commandé par La vanne ouverte; la pression de L'air l'emporte sur Les ressorts principaux (RP) des injecteurs (IN), en faisant recuLer Leurs pistons (E) et avec eux les barres (B) solidaires, de manière que se produisent des espaces entre les joints de sortie (JT) et Lesdites barres (B), de sorte que tes injecteurs (IN) des groupes (GI) dont les vannes du panneau de vannes (CV) sont ouvertes injectent Le produit qui est envoyé dans les chambres avant (CD). Comme L'appareil électronique de commande de l'installation oblige des ouvertures cycliques des vannes, il se produit une injection également cyclique des groupes d'injecteurs (GI), ce qui produit l'effet désiré. L'alimentation du produit à injecter s'effectue simplement en ouvrant la vanne de sélection (VS) au moyen du tableau de commande (CM), de manière que le produit sous pression choisi remplisse les chambres avant (CD) des injecteurs (IN) qui injectent le produit par le procédé décrit précédemment. L'air chaud (AC) qui arrive à la vanne de sélection (VS) s'obtient au moyen de L'échangeur de chaleur (I) dont le fonctionnement repose sur le fait que l'air froid (AF) traverse les premiers et les seconds tubes décrits précédemment, ce qui produit l'échange thermique avec la vapeur d'eau chaude qui remplit le corps du cylindre (C), qui sort ensuite à l'extérieur sous forme de condensat par sa sortie correspondante (SCF). Le nettoyage des injecteurs (IN) peut être réalisé avec facilité en injectant de temps en temps de L'eau chaude (AGC) au lieu d'air, grâce à la vanne de sélection (VS) citée. Il est entendu que L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'illustration et que L'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir du cadre de L'invention. REVENDICATIONS 1. Perfectionnements apportés à une installation d'agitation de solutions sucrées, spécialement pour l'application à la fabrication de sucre, qui comprend les éléments suivants a) un appareil électronique de commande de l'installation qui contrôLe de manière générale le fonctionnement de l'installation; b) un chaudron (C) destiné à contenir une solution sucrée à agiter ; c) une source de vide qui crée à la partie supérieure du chaudron un certain vide, qui réduit la température de cuisson de La solution et favorise la montée des bulles; d) une source d'air froid (AF) qui fournit l'air nécessaire pour créer les bulles et actionner les injecteurs; e) une source d'eau chaude (AGC), nécessaire pour le lavage des injecteurs; f) un échangeur de chaleur (I) qui chauffe au moins une partie de l'air froid; g) une vanne de sélection (VS) qui fournit à sa sortie de l'air froid, de l'air chaud ou de L'eau chaude, selon le choix; h) un tableau de commande qui, entre autres possibilités, permet de contrôler manuellement la position de la vanne de sélection; i) un châssis de vannes (CV) qui comprend un ensemble de vannes qui déterminent L'injection des divers groupes d'injecteurs en -laissant passer ou non L'air froid vers leurs mécanismes d'injection; j) des injecteurs (IN) qui injectent de l'air chaud à la partie inférieure de L'intérieur du chaudron afin de produire des bulles ascendantes; k) un ensemble de tuyauteries, collecteurs, manomètres et autres éléments auxiliaires de l'installation; lesdits perfectionnements étant caractérisés en ce que les injecteurs utilisent pour l'injection un fonctionnement exclusif par l'air froid, en ce que L'échangeur de chaleur (I) est constitué essentiellement par un ensemble de tubes d'air qui passent à l'intérieur d'un corps (C) avec de la vapeur d'eau et par la disposition spéciale de l'appareil électronique de commande, conjointement avec les conduites et mécanismes de l'installation, qui permet une émission cyclique de bulles d'air suffisamment chaud en des positions distinctes du chaudron. 2. Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés en ce que chacun des injecteurs est ouvert ou fermé au moyen du mouvement longitudinal d'une barre cylindrique (B) dont le diamètre, depuis une valeur maximale et constante dans la portion de la tige plus proche du centre de l'injecteur et liée au piston (E) de celui-ci, passe à une valeur minimale et constante dans la portion de L'extrémité de la tige plus extérieure à l'injecteur, les deux portions étant réunies par'une troisième portion dont le diamètre varie progressivement entre les vaLeurs maximale et minimale. 3. Perfectionnements selon la revendication 2, caractérisés en ce que la barre comporte à son extrémité extérieure un évasement en forme de champignon (DIS) qui facilite la dispersion de la matière émise par l'orifice de sortie (BS) de l'injecteur. 4. Perfectionnements selon la revendication 2, caractérisés en ce que l'injecteur, en position de repos, est fermé au moyen de l'obturation formée par un joint (JT) de diamètre légè- rement inférieur à celui de la portion large de La barre (B) avec ladite portion large et en ce que la sortie est ouverte, en position d'injection, du fait que le déplacement longitudinal de la barre amène face au joint la portion mince de ladite barre, en laissant un espace de sortie entre les deux 5.Perfectionnements selon la revendication 2, caractérisés en ce que L'injecteur comporte une chambre arrière (CT) renfermant un ressort principal (RP) qui pousse la barre (B) vers l'avant, au moyen d'un piston (E) solidaire de celle-ci, tendant de cette manière à obtenir la fermeture de l'injecteur, une chambre centrale (CC) qui, en position d'injection, reçoit de l'air froid sous pression surmontant la résistance du ressort et poussant L'ensemble piston-barre vers L'arrière, en ouvrant de cette manière la sortie de l'injecteur, et une chambre avant (CD) qui contient en permanence l'eau ou l'air qui est envoyé par l'injecteur. 6. Perfectionnements selon la revendication 2, caractérisés en ce que la chambre arrière (CT) est séparée de la chambre centrale (CC) par le piston (E) solidaire de la barre (B) d'ouverture-fermeture, et la chambre centrale (CC) est séparée de la chambre avant (CD) par une paroi qui s'applique en obturation avec la section épaisse de la barre (B) au moyen d'un joint correspondant. 7. Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés en ce que L'échangeur de chaleur comporte une série de tubes parallèles par lesquels on fait passer de L'air froid, Lesdits tubes étant dans une chambre de vapeur, qui cède sa chaleur à L'air froid, de telle sorte que ce dernier sort déjà chaud de L'échangeur. 8. Perfectionnements selon La revendication 7, caractérisés en ce que Ladite chambre comporte une entrée de vapeur sans condensation et une sortie de vapeur condensée, cette dernière sortie étant composée d'un tube de sortie qui reçoit par sa partie supérieure les condensats d'impuretés et par des orifices à sa partie inférieure le condensat d'eau, fournissant à la sortie Les deux condensats refroidis.