Brevet FR2578822A1 — publié le 19860919

L'invention concerne le transport de capsules entraînées par un flux de liquide dans une canalisation, entre une zone sous pression élevée et une zone sous pression moindre, ou à la pression atmosphérique. La pression de fonctionnement diminue progressivement grace à l'installation l'un derrière l'autre de plusieurs dispositifs identiques. On sait que le problème peut être résolu par le branchement, a l'extrémité de la canalisation sous pression, d'un conduit ascendant qui exerce, à la manière d'une colonne hydrostatique, une pression transmise par un liquide sur la canalisation aval située à un niveau inférieur (DE.2 149 122 C 2). Ce conduit ascendant est pourvu d'une entrée dsair en son point le plus haut, de sorte que le flux se mélange à l'air au-delà de ce point et cesse ainsi d'aspirer le liquide dans le conduit ascendant, ce qui divise la canalisation en deux parties, la partie amont se trouvant soumise à une pression de sens contraire, et la partie aval sous une pression nulle. On sait encore par le document US.2 760 873 qu'il est possible d'intercaler une écluse à roue à aubes entre la partie de la canalisation sous pression et l'autre. Ce blocage par contre-pression à l'aide de colonnes hydrostatiques s'utilise par exemple dans les autoclaves de transit employés pour la stérilisation en continu des boites de eonserves remplies de denrées ou produits alimentaires. Dans ces applications, la surpression de fonctionnement sert à empêcher la vaporisation du liquide utilisé à la fois comme moyen de transport et comme porteur d'énergie. Ce liquide est toujours de l'eau, et comme sa température peut monter jusqutà 1400C dans la zone active de stérilisation, on est contraint de recourir à des colonnes hydrostatiques de plus de 30 m de haut. Dans ce type de stérilisateurs, le moyen de transport que constitue l'eau ainsi que les boîtes de conserve doivent être élevés à ces hauteurs considérables.Si cette élévation s'effectue en général sans problème, il n > en reste pas moins que les boites de conserves courent le risque d'être endommagées au moment où elles retombent dans le ;mélange air/eau ; ceci est particulièrement vrai quand il s'agit de boîtes légères en aluminium. Les emballages encore moins résistants ne peuvent être récupérés plus ou moins intacts, à partir de telles hauteurs, qu'en exposant des frais considérables, au moyen éventuellement d'un conduit descendant en forme de spirale décalé par rapport à la verticale, le coude inférieur étant aménagé en siphon, de sorte que les boltes ne tombent plus que de 2 à 5 m en chute libre avant de plonger dans l'eau du siphon. Ces colonnes ou tours hydrostatiques présentent en outre les inconvénients suivants - Pour des raisons d'accessibilité, il est nécessaire de construire autour des conduits ascendant et descendant une tour que l'on puisse escalader. C'est indispensable en vue du dépannage eventuel de cette partie de l'installation, puisqu'il peut toujours se produire un bourrage de bottes. Ce genre de panne se traduit chaque fois par un arrêt de longue durée très onéreux. - Danger de blocage par le gel en hiver, ce qui impose l'installation d'éléments de chauffage électrique (frais de chauffage considérables en cas de gel sévère). - Pour les tours de 20 m, voire de 35 m de haut, il est nécessaire de prévoir des fondations coûteuses. - Calculs et essais statiques onéreux. - Des ancrages doivent être prévus sur les bâtiments pour y amarrer les haubans assurant la tour contre les contraintes exercées par les vents. - Démarches en vue d'obtenir les autorisations nécessaires pour la construction de tours d'une telle hauteur (protection de l'environnement, risques de réclamations de la part des voisins, etc...). Le blocage par contre-pression au moyen d'écluses mécaniques à roues à aubes n'a pas fait ses preuves dans la pratique et ces écluses restent le point faible des installations de stérilisation de ce type. Quand il n'existe qu'une seule écluse située à l'entrée de l'installation, une panne éventuelle est rapidement mattrisée en raison de la facilité d'accès, et les capsules se trouvant dans l'installation à ce moment n'en souffrent en aucune façon. Par contre, quand une écluse est montée à l'intérieur même de l'installation, par exemple au point de transfert entre le refroidissement sous pression et le refroidissement à la pression atmosphérique, toutes les capsules se trouvant en amont de l'écluse doivent être mises au rebut en cas de panne de cette dernière. L'invention a pour objectif le transport de capsules entraînées par un flux de liquide dans une canalisation, entre une zone sous pression élevée et une zone sous pression moindre ou à la pression atmosphérique il est possible, par un apport de liquide supplémentaire, d'augmenter par paliers la vitesse de circulation des capsules aux environs de la sortie de l'installation. l'invention permet de réaliser cet objectif en disposant en série, l'une derrière l'autre, plusieurs colonnes hydrostatiques dont la hauteur, de préférence, ne dépasse pas celle du hall de fabrication ; le liquide circulant vers le haut dans les conduits ascendants parvent, au-del du coude supérieur, dans des séparateurs d'eau à bouchons d'air comprimé ; un conduit de guidage pourvu de passages pour le liquide et dispose a l'intérieur de chaque séparateur d'eau, assure le transport des capsules depuis le point le plus haut du conduit ascendant jusqu'su conduit deseendant, par delà le bouchon dlair du séparateur d'eau ; un orifice situé au bas du séparateur permet l'écoulement de l'eau qui tombe dans ce dernier vers la partie inférieure du conduit descendant, ou elle est réintroduite dans le circuit d'entrarnement des capsules, en-dessous du bouchon d'air comprimé. La pression des bouchons d'air se régule automatiquement en fonction du niveau du liquide, à l'aide de capteurs. Etant donné que la pression de fonctionnement diminue vers la sortie de l'installation, sous l'effet des colonnes hydrostatiques, les pressions respectives des bouchons d'air des séparateurs d'eau successifs doivent décroître dans la même mesure. Il est possible d'injecter aux différents étages des quantités d'eau supplémentaires, dans les séparateurs ou à d'autres endroits, pour augmenter la vitesse de circulation des capsules a mesure qu'elles se rapprochent de la sortie de l'installation. L'invention présente l'avantage principal que la contre-pression nécessaire aux zones sous pression de la tuyauterie est obtenue non pas par une seule colonne hydrostatique d'une hauteur relativement importante, mais au contraire au moyen de plusieurs de ces colonnes, d'une hauteur moindre, montées en série l'une derrière l'autre. Cette conception permet d'adapter étroitement le nombre des colonnes et la hauteur des conduits ascendants et descendants au produit ou à son emballage, ainsi qu'aux données géométriques de dimensionnement. Il n'est donc plus indispensable de construire des colonnes hydrostatiques plus hautes que les halls de fabrication, c'est-à-dire que l'on élimine ainsi la nécessité de percer des ouvertures dans les toitures des bâtiments, et les inconvénients des cités des colonnes installées ou se prolongeant à l'air libre. Autre avantage majeur : il n'est plus nécessaire de prévoir d'écluses à entraînement mécanique, qui en outre consomment de l'énergie ; en fonctionnement continu stable, le dispositif conforme à l'invention ne consomme pas d'air comprimé au niveau des bouchons. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permetrra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 montre des colonnes hydrostatiques montées l'une derrière l'autre, avec quatre bouchons d'air comprimé interrompant le flux de liquide (les conduits ascendants et descendants sont représentés tronqués en hauteur). Fig. 2 illustre un raccord d'extraction d'air situé entre les parties inférieures du conduit descendant et du conduit ascendant suivant. Fig. 3 indique les pressions de fonctionnement d'une application théorique, compte non tenu des pressions d 'entraînement. Voici maintenant une description de l'invention quant à sa construction et son fonctionnement, description se référant aux figures. Les capsules 1 sont transportées dans une canalisation 2 à l'aide d'un liquide, de préférence de l'eau. La partie des canalisations 2 dans lesquelles les capsules 1 sont soumises à une pression extérieure et/ou à un traitement thermique (échauffement, maintien å une température donnée, refroidissement) n'est pas représentée, à l'exception de son extrémité qui débouche dans le conduit ascendant 4.En raison de la surpression appliquée au liquide en amont du conduit ascendant 4, le flux de liquide 5 et les capsules montent dans le conduit ascendant et sont déviés par le coude supérieur 18 ; le liquide propulseur est dirigé via l'entonnoir 19 du séparateur d'eau étanche 8 vers le tuyau d'écoulement 10 et les capsules 1 glissent vers le bas le long d'un conduit de guidage 11 pourvu de passages pour le liquide, au-delà du bouchon d'air comprimé du séparateur d'eau 3 ; elles parviennent alors dans le conduit descendant 7, où elles tombent en chute libre dans un espace occupé par de l'air comprimé et éventuellement par quelques projections d'eau, pour plonger ensuite dans le liquide de niveau 12 au bas du conduit descendant 7. Le niveau 12 du liquide est régulé, par exemple au moyen de deux capteurs.Le capteur supérieur indique par exemple que le niveau 12 est trop élevé : la vanne d'admission 21 s'ouvre i édiatement et laisse pénétrer de l'air comprimé, la pression du bouchon d'air 6 augmente et repouse le niveau 12 vers le bas. Si le niveau 12 descend trop bas à la partie inférieure du conduit descendant 7, cette anomalie est constatée par le capteur inférieur 20 ; la vanne d'échappement 22 s'ouvre et lâche de l'air comprimé ; la pression du bouchon 6 tombe et le niveau 12 remonte. En régime de fonctionnement stable, il s'installe néanmoins un état d'equilibre, c'est-à-dire que la pression du bouchon 6 reste constante et que la consommation d'air comprimé est nulle, le niveau 12 ne variant qu'entre des limites très étroites. La quantité de liquide du flux 5 qui s'écoule vers le bas par le tuyau 10 est réintroduite à la partie inférieure du conduit descendant 7 par l'intermédiaire d'un bac collecteur 14 et parvient ainsi au conduit ascendant 4 suivant, en traversant le coude inférieur 23.Le liquide propulseur et les capsules 1 entraînées parcourent ainsi successivvement tous les conduits ascendants 4 et descendants 7, jusqu a ce que ces capsules, parvenues à la sortie 24 de l'installation après avoir franchi le séparateur d'eau 3 sous pression nulle ou atmosphérique, quittent la tuyauterie de transport constituée par la canalisation 2 et débouchent sur la bande transporteuse 25. Le liquide 5 s'écoule librement par le tuyau 26 ou est récupéré dans le réservoir collecteur 43, d'où il est réinjecté dans le circuit d'entraînement (non représenté) en passant par un système de refroidissement non illustré. Les séparateurs d'eau étanches 8 sont pourvus de raccords d'admission 17 par lesquels des quantités supplémentaires d'eau peuvent être ajoutées au flux du liquide 5 au moyen de vannes de régulation fine 27. Le volume du liquide augmente donc par rapport à la section de la tuyauterie et la vitesse des capsules s'élève dans la même mesure. La figure 2 représente un raccord d'extraction d'air 39 monté entre les parties inférieures du conduit descendant 7 et du conduit ascendant 4 suivant. Ce raccord est indispensable en raison du fait que les capsules 1 plongeant dans le liquide au niveau 12 entraînent de l'air 40 avec elles. Cet air 40 doit être éliminé en amont du conduit ascendant 4, car le poids spécifique de la colonne hydrostatique dans le conduit 4 ne peut se trouver réduit par la présence de bulles d'air 41. Pour assurer une bonne séparation des bulles d'air 41 incluses dans le flux de liquide 5 du conduit descendant 7, il est prévu un évasement 42 de la section du conduit, qui permet de diriger les bulles d'air 41 vers le raccord d'extraction 39. L'air s > y concentre pour être évacué par un dispositif non représenté. Pour permettre une compréhension plus facile du fonctionnement du dispositif conforme à l'invention, la figure 3 indique les pressions de fonctionnement dans la tuyauterie de transport, aux endroits caractéristiques. I1 ne s' agit ici que des pressions statiques, qui ne varient cependant que faiblement quand le liquide circule soit avec, soit sans capsules. Quand la différence de niveau est de 4 m entre le point le plus haut 28 d'une colonne hydrostatique et le niveau 12, 29 la pression peut être réduite de 0,4 bar par étage, soit de 2,0 bars pour cinq étages. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède nva été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif assurant le transport de capsules (1) entraînées par un flux de liquide (5) dans une canalisation (2) entre une zone sous pression élevée et une zone sous pression moindre, caractérisé en ce que le flux de liquide (5) et les capsules (1) parcourent successivement une série de conduits ascendants (4) et descendants (7), le flux de liquide (5) étant chaque fois interrompu, entièrement ou partiellement par un bouchon d'air comprimé (6) agissant à la partie supérieure du conduit descendant (7), et en ce que la pression du bouchon d'air comprimé (6) fournit l'énergie nécessaire pour faire remonter le liquide propulseur dans le conduit ascendant (4) suivant, et en ce que cette pression est régulée automatiquement en fonction du niveau prédéterminé (12) du liquide dans le conduit descendant (7). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un séparateur d'eau étanche (8) est monté au sommet du conduit descendant (7) et comporte à sa partie inférieure un orifice d'écoulement (9) et un tuyau d'écoulement (10) débouchant dans le bas du conduit descendant (7). 3. Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un conduit de guidage (11) pourvu de passages pour le guide est monté à l'intérieur du séparateur d'eau étanche (8), pour permettre le passage des capsules transportées avec un jeu suffisant et en ce qu'il relie le conduit ascendant (4) au conduit descendant (7). 4. Dispositif suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un certain niveau (12) du liquide s'établit au bas du conduit descendant (7) sous la pression du bouchon d'air comprimé (6). 5. Dispositif suivant les revendications I à 4, caractérisé en ce qu'un bac collecteur (14) est monté à la partie inférieure du conduit descendant (7), aux environs de l'embouchure (13) du tuyau d'écoulement (10), et en ce qutil est pourvu d'orifices (15) permettant le déversement du liquide (5) dans la partie inférieure du conduit descendant (i). 6. Dispositif suivant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des capteurs (20) sont disposés au-dessus et en-dessous du niveau (12), dans le but de réguler la pression du bouchon d'air (6) en fonction d'une valeur prédéterminée dudit niveau. 7. Dispositif suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que sont montées en série, llune derrière l'autre, plusieurs unités semblables composées d'un conduit ascendant (4), d'un séparateur d'eau (3), d'un conduit descendant (7), d'un tuyau d'écoulement (10) erd'un système de régulation de la pression en fonction du niveau du liquide, et en ce que les pressions des différents bouchons (6) d'air comprimé diminuent en direction du dernier séparateur d'eau (3) fonctionnant sans pression, c'est-à-dire dans le sens du transport (16) des capsules 8. Dispositif suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les séparateurs d'eau étanches sont pourvus d'un raccord d'admission d'eau (17). 9. Dispositif suivant les revendications 1 a 8, caractérisé en ce qu'un raccord d'extraction d'air (39) vers un appareillage de purge (non représenté) est prévu entre la partie inférieure du conduit descendant (7) et du produit ascendant (4) suivant. 10. Dispositif suivant les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la section de la tuyauterie de transport s'élargit juste en amont du raccord (39) d'extraction d'air.