Brevet FR2600406A1 — publié le 19871224

DESCRIPTION La présente invention est relative à un procédé et un tunnel de refroidissement d'un produit au moyen d'un liquide cryogénique. Par "produit", on entend soit un objet de grande longueur tel qu'un tuyau, soit une succession d'objets de petites dimensions. L'invention s'applique notamment aux cas suivants: - modification des propriétés mécaniques d'un produit, par exemple durcissement de tuyaux en caoutchouc en vue de la pose d'une tresse métallique extérieure, durcissement de feuilles ou de joncs en caoutchouc ou en matière plastique pour 1 'obtention d'une découpe franche, 10 durcissement de produits extrudés tels que des confiseries ou desfromages, etc... - accélération du refroidissement de produits pour éviter leur entreposage et permettre une fabrication en continu, par exemple refroidissement de biscuits en sortie de four pour l'emballage en 15 continu, sous-refroidissement de crèmes glacées avant enrobage à chaud, prise rapide de gelées en charcuterie, etc... Tous ces cas exigent deux impératifs: (1) Obtenir un résultat hcmniogène sur l'ensemble de la production. Par exemple, en ce qui concerne les chaînes de production de biscuits, un 20 biscuit trop chaud dégagera de la vapeur d'eau dans son emballage, d'o condensation et moisissures, tandis qu'un biscuit trop froid condensera l'humidité lors de son passage à l'air libre, ce qui provoquera le même inconvénient que précédemment. (2) Pouvoir adapter exactement la température du tunnel à la nature du 25 produit et au résultat recherché. Par exermple, s'il s'agit de refroidir un produit dans sa masse avec un gradient de température minimal, la température du tunnel devra pouvoir être réglée de manière précise en fonction de la conductibilité thermique du produit, et le gaz en circulation sur le produit devra être exempt de toutes particules 30 liquides (azote liquide) ou solides (neige carbonique) qui provoqueraient des points froids en surface entrainant soit une condensation, soit une détérioration de l'aspect du produit. S'il s'agit d'obtenir un durcissement en surface (cro tage), la température devra pouvoir être réglée sur la valeur minimale procurant ce résultat sans doimage pour 35 l'état de surface du produit. L'invention a ainsi pour but de fournir un procédé et un appareil permettant de refroidir des objets, qui peuvent être discrets ou 2 2600406 de grande longueur, de façon rapide, continue et à des températures précises. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de refroidissement d'un produit par injection d'un liquide cryogénique dans 5 un tunnel traversé longitudinalement par ledit produit, caractérisé en ce qu'on divise le tunnel en deux compartiments qui communiquent entre eux aux extrémités du tunnel, on fait passer le produit dans un premier copartiment, on injecte le liquide cryogénique dans le second carpartiment, et l'on crée entre les deux compartiments une circulation 10 forcée des gaz résultant de la vaporisation du liquide. Suivant des caractéristiques avantageuses: - on assure ladite circulation forcée en soufflant lesdits-gaz du second compartiment au premier compartiment en un emplacement intermédiaire de la longueur du tunnel, notamment à mi-longueur de celui-ci; - on régule l'injection de liquide cryogénique en mesurant la température des gaz en un point du tunnel o ce liquide est entièrement vaporisé; L'invention a également pour objet un tunnel de refroidissement d'un produit, du type comprenant des moyens pour déplacer longitudinalement le produit à travers le tunnel, et des moyens 20 d'injection d'un liquide cryogénique, caractérisé en ce qu'il comrporte une cloison qui le divise en deux compartiments communiquant entre eux aux extrémités du tunnel, un premier couTpartiment étant traversé longitudinalement par le produit à refroidir et lesdits moyens d'injection débouchant dans l'autre ccmpartiment, ainsi que des nmoyens de 25 circulation pour faire passer les gaz résultant de la vaporisation du liquide du second ccopartiment au premie: cotpartiment. Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un tunnel 30 de refroidissement conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale prise suivant la ligne II-II de la figure 1. Le tunnel représenté aux figures 1 et 2 comprend un caisson extérieur calorigugé 1 de forme générale parallélépipédique très allongée 35 et à axe longitudinal horizontal. Ce tunnel caoporte dans une paroi d'extrémité (à droite sur la figure 1) une fenêtre d'entrée 2 et, dans la paroi d'extrémité opposée, une fenêtre de sortie 3. Chaque fenêtre 3 2600406 est équipée d'un rideau souple (non représenté) destiné à réduire au maximum les entrées d'air dans le tunnel. Un convoyeur 4, constitué par un tapis sans fin ajouré, passe sur deux poulies de renvoi 5, 6, dont l'une 6 est motrice, situées 5 respectivement un peu en amont de la fenêtre 2 et un peu en aval de la fenêtre 3. Le brin supérieur de ce convoyeur traverse longitudinalenment le caisson 1. A peu près à mi-hauteur de l'espace du caisson 1 situé au-dessus du convoyeur 4, le tunnel est équipé d'une cloison horizontale 10 7. Cette cloison s'étend transversalement sur toute la largeur du caisson et est reliée aux parois latérales de celui-ci. Par contre, dans le sens longitudinal, elle se termine à une certaine distance des deux parois d'extrémité du caisson. La cloison 7 est constituée d'une double tôle, de façon à 15 présenter une épaisseur notable. A chaque extrémité, cette cloison est profilée: sa face inférieure est inclinée vers le haut puis arrondie pour se raccorder à sa face supérieure. A peu près à mi-longueur du caisson, la cloison 7 présente une ouverture circulaire 8 définie par une virole. Dans cette ouverture est disposée une hélice 9 de ventilateur à 20 flux axial, suspendue à un axe vertical 10 qui traverse le plafond du caisson 1. Sur ce plafond est fixé un moteur électrique 11 d'entraînement de l'axe 10. Un déflecteur 12, constitué par une tôle arquée longitudinalement et s'étendant latéralement jusqu'aux parois latérales du caisson, est disposé sous l'hélice 9. Ainsi, la cloison 7 divise l'espace intérieur du caisson 1 en deux carompartiments: un premier compartiment inférieur 13 traversé longitudinalement par le brin supérieur du convoyeur 4 et contenant le déflecteur 12, et un second compartiment supérieur 14, ces deux ccupartiments cmmmuniquant entre eux d'une part à chaque extrémité du 30 tunnel, d'autre part à travers l'ouverture 8. Une sonde de température 15 fait saillie dans le compartiment supérieur 14, du côté de la sortie 3 du tunnel, à travers le plafond du caisson. Un tube capillaire 16 pénètre dans le même caupartiment 14 près de l'entrée 2 du tunnel. Ce capillaire traverse le plafond du caisson 35 puis s'incurve pour déboucher horizontalement dans le compartiment 14 en direction de l'axe 10 du ventilateur. Pour accélérer l'échange de chaleur, le capillaire 16 débouche à l'entrée d'un venturi 17 orienté longitudinalement. Au-dessus du caisson, l'extrémaité amont du capillaire 16 est reliée à une source 18 d'anhydride carbonique liquide à -20 C, 20 bars 5 par une conduite 19 équipée d'une électrovanne 20. Cette dernière est commandée en tout ou rien par un régulateur-indicateur de température 21 en fonction des informations fournies par la sonde de température 15. En fonctionnement, le produit à refroidir, constitué par exemple, comme représenté, d'une succession d'objets parallélépipédiques 10 22, défile à travers toute la longueur du tunnel sur le brin supérieur du convoyeur 4, de l'entrée 2 à la sortie 3 en passant sous le défecteur 12. L'hélice 9 est entraînée en rotation, et du CO2 liquide est détendu à travers le capillaire 16 et forme à la sortie de celui-ci, dans le compartiment supérieur 14, de la neige carbonique qui se sublime. Le 15 dimensionnement et le réglage sont tels que la neige carbonique se sublime avant d'atteindre la mi-longueur du tunnel et de se déposer sur les parois de celui-ci ou sur la cloison 7. Ainsi, à l'emplacement de l'ouverture 8, il n'y a aucune particule de C02 solide, c'est-à-dire que l'hélice 9 fait passer du compartiment 14 au compartiment inférieur 20 13 un flux exclusivement gazeux. Ce flux gazeux est, dévié par le déflecteur 12 vers les deux extrémités du tunnel et, comme tout l'apport de froid passe par le ventilateur, la température des gaz envoyés dans les deux directions dans le compartiment 13 est bien uniforme. A chaque extrémité, les gaz 25remontent dans le ccmpartiment 14 pour être recyclés, ce mouvement étant favorisé par le profilage des extrémités de la cloison 7. La sonde 15 et le régulateur 21 règlent l'injection de CO2 liquide dans le tunnel de façon à maintenir àD une valeur précise la température des gaz circulant dans le tunnel, cette valeur pouvant être réglée entre 0 et -65 C 30environ, à + 1 C près. Ainsi, les objets 22 subissent d'abord un refroidissement à contrecourant, jusqu'au déflecteur 12, puis un refroidissement à co-courant. Ceci présente l'avantage d'assurer un refroidissement uniforme des parties avant et arrière des objets 22, notamment lorsque 35 ceux-ci sont relativement hauts. De plus, une partie des gaz froids traverse le convoyeur 4, ce qui assure également le refroidissement du dessous de ces objets. On peut encore remarquer que grâce à la forte 2600406 épaisseur de la cloison 7, la section de passage des gaz froids est réduite, et donc la vitesse de circulation de ces gaz est augmentée, ce qui favorise l'efficacité du refroidissement. On a constaté que le tunnel décrit ci-dessus permet de 5 refroidir en continu, rapidement et à une température précise comprise dans une large gamnme des produits très divers, parmi lesquels on peut citer des produits en caoutchouc ou en matière plastique, des articles de confiserie, de biscuiterie, de patisserie, de fromagerie, de charcuterie, etc... En variante, on peut utiliser un liquide cryogénique autre que le C02, par exemple de l'azote liquide, pour assurer l'apport de froid dans le tunnel. REVENDICATIONS 1 - Procédé de refroidissement d'un produit (22) par injection d'un liquide cryogénique dans un tunnel (1) traversé longitudinalement par ledit produit, caractérisé en ce qu'on divise le tunnel en deux ccpartiments (13,14) qui communiquent entre eux aux extrémités du 5 tunnel, on fait passer le produit dans un premier compartiment (13), on injecte le liquide cryogénique dans le second compartiment (14), et l'on crée entre les deux capartiments une circulation forcée des gaz résultant de la vaporisation du liquide. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 10 les deux compartiments (13,14) sont superposes. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on assure ladite circulation forcée en soufflant lesdits gaz du second ccompartirent (14) au premier compartiment (13) en un emplacement internmdiaire (8) de la longueur du tunnel, notamment à 15 mi-longueur de celui-ci. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on injecte le liquide cryogénique à partir d'une seule extrémité du tunnel. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, 20 caractérisé en ce qu'on régule l'injection de liquide cryogénique en mesurant la température des gaz en un point du tunnel o ce liquide est entièrement vaporisé. 6 - Tunnel de refroidissement d'un produit (22), du type comprenant des moyens (4) pour déplacer longitudinalement le produit à 25 travers le. tunnel, et des moyens (16) d'injection d'un liquide cryogénique, caractérisé en ce qu'il ccmporte une cloison (7) qui le divise en deux aompartiments (13,14) communiquant entre eux aux extrémités du tunnel, un premier compartiment (13) étant traversé longitudinalement par le produit à refroidir et lesdits moyens 30 d'injection débouchant dans l'autre compartiment (14), ainsi que des mcoyens de circulation (9) pour faire passer les gaz résultant de la vaporisation du liquide du second ccapartiment (14) au premier ccmpartiment (13). 7 - Tunnel suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la 35 cloison (7) est horizontale. 7 2600406 8 - Tunnel suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la cloison (7) présente une épaisseur notable pour diminuer la section de passage des gaz. 9 - Tunnel suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, 5 caractérisé en ce que lesdits moyens de circulation (9) comprennent un ventilateur, notamment à flux axial, monté dans une ouverture (8) de la cloison (7) prévue en un emplacement inte-édiaire de la longueur du tunnel, notamment à mi-longueur de celui-ci. - Tunnel suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'un 10 déflecteur (12) est monté en regard du refoulement du ventilateur (9). 11 - Tunnel suivant l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens d'injection (16) débouchent à une seule extrémité du tunnel. 12 - Tunnel suivant l'une quelconque des revendications 6 à 11, 15 caractérisé en ce qu'il ccmprend une sonde de température (15) adaptée pour mesurer la température des gaz en un point du tunnel o le liquide cryogénique est entièrement vaporisé et commandant une électrovanne (20) de régulation de l'injection de ce liquide.