Brevet FR2631689A1 — publié le 19891124

L'invention est relative à aes perfectionnements apportés aux machines pour la transforniation en continu d'un Inatériau sensiblement fluide et notamment mais non exclusivement pâteux en des fragments durs et/ou secs. Plus particulièrement mais non exclusivement, l'invention se rapporte à une machine pour la conçélation sous forme d'écailles d'une matière pâteuse telle de la purée de pomme de terre. également, l'invention intéresse une machine de solidification de matière pâteuse par deshydratation à haute température. Dans le domaine de la congélation en continu de matériaux liquides tels des jus de fruit, il est connu (FR-A-912.999) de projeter le liquide sur un tambour métallique par ailleurs intérieurement refroidi, de manière à congeler le jus en une couche mince que l'on enleve mécaniquement de la surface du dit tambour. De préférence, le tambour de congélation est fixe (FR-A-1.329.701 et notamment vertical et ce sont les dispositifs de dêpot et de détachement de la couche de matériau solidifie qui gravitent simultanément autour du tambour. Pour déposer le matériau liquide en une couche mince sur le tambour, on projette le liquide en direction du tambour au moyen d'une rampe d'aspersion qui sensiblement parallèle à l'axe du tambour gravite autour de ce dernier. En revancne lorsque le matériau cont on veut obtenir la solidification notamment par congélation est pâteux, on ne peut envisager de le déposer par pulvérisation. Actuellement, on dépose de ce fait les produits pâteux entre des plaques réfriçèrées d'une batterie de congélation ce qui interdit une production en continu. Un résultat que l'invention vise à obtenir est justement une machine de fabrication en continu du type précité équipée d'un dispositif de dépôt qui permette le travail du matériau pâteux. Pour dCtacher de la surface du tambour la couche de matériau solidifié on racle la surface du tambour préalablement couverte generalement au moyen d'une lame cui gravite autour et au contact du tambour. Compte tenu de leur faible teneur en eau comparativement aux liquides, les produits pâteux congeles se fixent sur la lame et, à oins de la réchauffer, une simple lame ne convient pas à leur détachement sous forme de particules. Un autre résultat que l'invention vise à obtenir est justement une machine du type précité équipée d'un dispositif de détachement qui soit efficace. Un autre résultat que 1 'invention vise à obtenir est une machine du type précité dont le tambour de solidification a. un pouvoir réfrigérant et/ou réchauffant particulièrement adapté à la solidification des matières pâteuses dont la conductibilité thermique est généralement trés faible devant celle des liquides. A cet effet, l'invention a pour abjet des perfectionnements à une machine du type précité caractérisés en ce que le dispositif de dépose comprend au voisinage de la surface- externe de révolution du tambour un organe creux qui, d'une part, est ouvert en vis à vis de la paroi du tambour et forme un canal d'axe longitudinal qui s'étend globalement sur toute la hauteur du tambour, ce canal étant alimenté en matériau pâteux sensiblement sous pression depuis l'une de ses extrémités et d'autre part, comporte deux lèvres longitudinales dont l'une dite amont est en contact élastique avec la surface du tambour, et ferme de manière étanche le canal au droit de cette surface et l'autre dite aval qui est portée à une certaine distance de la surface du tambour de manière à laisser échapper une couche de matériau pâteux d'épaisseur choisie sur la dite surface du tambour lors de la rotaticn- d2 l'ensemble mécanique. L'invention sera bien con-prise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexe qui représente schématiquement: - figure 1 1 ala machine de l'invention vue en coupe selon un plan médian sensiblement vertical - figure 2 : à plus grande échelle, une vue selon Ii-II ae la macinine représentée en figure 1. En se reportant au dessin, on voit une machine 1 pour la transformation en continu d'un matériau, sensiblement fluide 2 et notamment pâteux en des fraomen ts 3 durs et/ou secs. Par fragments durs et/ou secs on désigne ci-aprés des éléments fragmentaires tels des brisures, des copeaux, des écailles obtenus par aeshydratation ou congêlatipn et émiettement d'un matériau qui étai t sensiblement fluide avant son passage dans la machine précitée. Pour la suite de la description, on va considérer que la formation des fragments est principalement due à une congélation du matériau mais cela n'est absolument pas limitatif pour l'invention. Notamment, on pourra facilement substituer le terme sechace au terme congélation. Tel que cela apparaît sur le dessin, la machine 1 comporte essentiellement d'une part un tambour fixe 10 d'axe 100 notamment vertical dans lequel circule un fluide 4 issu d'une machine thermique 40 et destiné à échanger des calories et d'autre part un ensemble mécanique rotatif 11 qui gravite autour du tambour et qui comprend, d'une part, un dispositif 12 de depose du matériau fluide 2 sur le tambour et, d'autre part, un dispositif 13 de détachement du matériau après sa solidification ou son séchage sur le dit tambour. Par exemple la machine thermique 40 est un groupe frigorigène et l'intérieur du tambour 10 en constitue l'évaporateur. Bien évidemment, le sens de rotation 'de 1 'ensemble mécanique rotatif Il et les situations et po-sitions des dispositifs de dépose 12 et ae détachement 13 sont choisies de manier que le dispositif de détachement 13 fragmente une couche 20 effectivement solidifiée ou tout au moins durcie de matériau pâteux préalablement amenée par le dispositif de dépose 12. L'axe 100 du tambour et celui 110 de rotation de l-'ensemble sont confondus. Selon l'invention, au lieu de comprendre des moyens de projection tels une rampe de pulvérisation, le dispositif de dépose 12 comprend au voisinage de la surface externe 101 de révolution du tambour 10 un organe creux 121 qui, d'une part, est ouvert en vis à vis de la paroi du tambour et forme un canal 122 d'axe longitudinal 723 qui s'étend globalement sur toute la hauteur du tambour, ce canal étant ali:::enté en matériau pâteux sensiblement sous pression depuis l'une 124 de ses extrémités 124, 125 et d'autre part, comporte deux levres 126, 127 longitudinales dont l'une 126 dite amont est en contact élastique avec la surface du tambour, et ferme de manière étanche le canal au droit de cette surface et l'autre 127 dite aval qui est portée à une certaine distance "d" de la surface du tambour de manière à laisser échapper une couche 20 de matériau pâteux d'épaisseur "e" choisie sur la dite surface du tambour lors de la rotation de l'ensemble mécanique 11. Par exemple, le matériau pâteux est délivré par gravite au moyen d'une trémie qui se situe au dessus du tambour et dont la sortie 118 est, via un joint tournant 119, reliée par un conduit 120 à l'entrée 124 du canal 122. Ainsi conçu le dispositif de dépose 12 permet effectivement le dépôt d'un matériau totalement pâteux sur le tambour. Conforr,lement- l'invention, le canal 122 a, depuis celle 125 de ses extrémités qui est opposée à celle qui constitue l'entrée du matériau 2, une section transversale croissante. Cette dernière disposition garantit qu'-à cette extrémité 125 du canal subsiste du matériau pâteux et permet la formation d'une couche de matériau sur toute la longueur la canal. Selon l'invention, la levure aval 127 est reliée à l'organe creux 121 qui constitue le canal 122 par le biais d'un moyen de réglage 128 de la distance comprise entre le bord actif 1271 de la dite levure et la surface 101 du tambour 10. Cette dernière disposition permet le reglage de l'épaisseur e de la couche 20 de matière pâteuse déposée sur le tambour. De préférence, suivant l'invention, la lèvre aval 127 est constituée d'une plaque 127C située dans un plan sensiblement tan gent au tambour et qui, au niveau de la génératrice du dit plan tangent au tambour, présente une arête 1271 qui s'étend globalement sur toute la hauteur du tambour et qui constitue le bord actif de la dite lèvre. Selon l'invention, la plaque 1270 qui constitue la lèvre aval 127 a une largeur telle qu'elle forme au moins en partie une face latérale du canal 122. De préférence, l'arête 1271 est rectiligne et parallèle à 1 'axe longitudinal 100 du tambour. Ces dispositions favorisent la formation d'un coin de matériau pâteux qui lors de la rotation de l'ensemble mecanique 11 autour du tambour tend à être chassé par l'espace qui subsiste entre le bord actif 1271 de la levure 127 et le tambour et induit donc une application énernique de la couche sur le tambour. En ce qui concerne le dispositif de détachement 13 de la couche de matériau congele, lequel dispositif comporte, sensiblement au contact de la surface du tambour, au moins une lame de raclage 130 qui est porte par l'ensemble mécanique 11, il est quant à lui caractérisé en ce qu'il est, au moins selon sa direction longitudinale, sollicite par un moyen vibrateur 131. Cette particularité permet surtout sans réchauffage de la lame d'entraver la formation d'un amalgame de fragments de matériau congelé au niveau de la lame puisqu'il induit la séparation de la surface de la lame avec laquelle ils sont en contact dès leur détachement du tambour. De préférence, le dispositif de détachement comporte au moins un carter 132 qui, d'une part, enveloppe largement la lame de raclage et dont les bords longilignes s'étendent sensiblement sur toute la hauteur du tambour et se situent à une distance de la surface externe du tambour au moins égale à l'épaisseur de la couche de matériau solidifié à détacher et, d'autre part, est à la base du tambour raccordé à un moyen d'évacuation 133 des fragments de matériau solidifiés détachés de la surface du tambour. Le moyen d'évacuation consiste principalement en une tubulure 133 qui relie la sortie du dispositif de détachement à un conduit axial 134 via un joint tournant 135. Ainsi constitué le dispo-sitif de détachement 13 permet la collecte puis l'evacuation des fragrents de matériau solidifiés détachés par la lame de raclage 130 et ce en depit de la rotation de l'ensemble mécanique ll autour du tambour 10. Une autre particularité de la machine de l'invention réside dans les troyens équipant le tambour de solidification du matériau pour lui donner une capacité importante de solidification du matériau pâteux compte tenu de la faible conductibilité thermique des matériaux pâteux en général. Le tambour de - solidification 10 consiste en un réservoir cylindrique de dévolution à paroi mince dans lequel réservoir le fluide 40 destiné à l'échange calorifique à travers la paroi est - d'une part, anené à la base du cylindre par au moins un conduit 104 et, - d'autre part, repris au sommet du cylindre par une conduite 105 d'évacuation pour être conduit vers le système thermique 40 dont il provient. Conformément à l'invention, d'une part, le conduit d'amenée 104 suit localement la courbure de la surface interne 103 du dit cylindre selon une hélice de faible pente ascendante vers son ouverture et, d'autre part, la conduite 105 de prélèvement pour l'évacuation se situe sensiblement axialement. Cette disposition permet de mettre en rotation le fluide d'échange calorifique dans le tambour et favorise la formation d'une couche peripherique de fluide calorifique et donc l'échange thermique à travers la paroi 103. De préférence, le tambour de solidification comprend intérieurement à sa partie supérieure un moyen anti-turbulences 106 dispose au dessus de 1 'entrée du conduit de prélèvement 105 du fluide 4 destiné à l'échange calorifique à travers la paroi 103 du tambour 10. La partie inférieure du tambour comporte un moyen de vidance 107 relie à la conduite 105 de prélèvement du fluide d'échange 4. Tel que cela est schématisé l'ensemble mécanique 11 est entrain en rotation par un moyen moteur 5 équipé d'un dispositif de réglage de la vitesse de rotation (non représenté). Plus précisément d'une part, l'ensemble mécanique 11 comprend - supporté par le sommet du tambour 10 au moyen d'un organe 112 de guidage en rotation et d'immobilisation en translation selon l'axe longitudinal du tambour, un disque 111 de diamètre supérieur à celui de ce tambour, - supportée par le disque 117 précité au moyen d'une pluralit d'entretoises 113 rigides, une couronne 114 de diamètre sensiblement égale à celui du discue et qui ceinture librement ld base du tambour et porte des organes 115 de roulement sur au moins une surface 116 cylindrique de révolution centre sur l'axe longitudinal 100 du tambour, - au moins un moyen 51, 52 d'entrainement en rotation selon l'axe du tambour d'au moins l'un des organes que sont le disque et la couronne, et d'autre part, les dispositifs de dépose 12 et de détachement 13 sont interposes entre le disque 111 et la couronne 113 de l'ensemble mecanique 71 précité. De préférence, le disque 111 et la couronne 113 sont de même diamètre et coopèrent chacun au moyen d'une denture avec un pignon 51, 52 porte par un arbre 53 mu en rotation par le moyen moteur 5. La couronne 113 centrée sur la base du tambour 10 comporte évidemment une ouverture 1140 pour l'évacuation des fragments de matériau solidifié qui sont détachés de la paroi du tambour par le dispositif prevu à cet effet Précisément, c'est à cette-ouverture 1140 qu'est raccordée la tubulure 133 qui permet l'évacuation des fragments vers le conduit axial 134. Evidemment, bien que cela ne soit pas représenté la machine de transformation de l'invention comprend un bâti et au moins un carter qui enferme 1 'ensemble mécanique et le tambour de solidification REVERDICATIOttS 1. Iwiachine pour la transformation en continu d'un matériau sensiblement fluide notamment mais non exclusivement pâteux en des fragments solidifiés tels des copeaux, durs et/ou secs, laquelle machine comporte d'une part au moins un tambour fixe (10) d'axe (100) notamment vertical et globalement cylindrique de révolution dans lequel circule un fluide (4) issu d'une machine thermique (40) et destiné a échangeur des calories avec la paroi (102) du tambour et d'autre part au moins un ensemble mécanique rotatif (11) qui gravite autour du tambour (10) sensiblement selon son axe longitudinal (100) et se compose d'un dispositif de dépose (12) du matériau fluide sur la surface externe du tambour et d'un dispositif de détachement (13) du dit matériau solidifié sur la dite surface (101), cette machine étant CARACTERISEE en ce que le dispositif de dépose (18?) comprend au- voisinage de la surface externe (101) de révolution du tambour (10) un organe creux (121) qui, d'une part, est ouvert en vis à vis de 1a paroi du tambour et forme un canal (122) d'axe longitudinal (l23) qui s'étend globalement sur to-ute la hauteur du tambour, ce canal étant alimenté en matériau pâteux sensiblement sous pression depuis l'une (124) de ses extrémités (124, 125) et d'autre part, comporte deux lèves (126, 127) longitudinales dont l'une (126) dite amont est en contact élastique avec 1 a surface du ta,r,bour, et ferme de manière étanche le canal au droit de cette surface et l'autre (127) dite aval qui est portée à une certaine distance (d) de la surface du tambour de manière à laisser échapper une couche (20) de rnat-riau pâteux d'épaisseur (e) choisie sur la dite surface du tambour lors de la rotation de l'ensemble mécanique (11). 2. machine selon la revendication 1 dont le dispositif de détachement comporte, sensiblement au contact de la surface du tambour, au moi ns une lame de raclage (130) qui est porté par 1 'ensemble mécanique (11), caractérisée en ce que le dit dispositif de détachement (13) est au moins selon Sa direction longitudinale, sollicité par un moyen vibrateur (131). 3. archine selon la revendication 1 ou 2 dont le tambour de solidification (10) consiste en un réservoir cylindrique de revolution à paroi mince dans lequel réservoir le fluide (40) destine à 1 'ochanae calorifique à travers la paroi est - d'une part, amené à la base du cylindre par au moins un conduit (104) et, - d'autre part, repris au sommet du cylindre par une conduite (105) d'évacuation pour être conduit vers le système thermique (40) dont il provient, caractérisée en ce que d'une part, le conduit d'amenée (104) suit localement la courbure de la surface interne (103) du dit cylindre selon une hélice de faible pente ascendante vers son ouverture et, d'autre part, la conduite (105) de prélèvement pour l'évacuation se situe sensiblement axialement. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que : d'une part, l'ensemble mécanique (11) comprend - supporte par le sommet du tambour (10) au moyen d'un organe (112) de guidage en rotation et d'immobilisation en translation selon l'axe longitudinal du tambour, un disque (111) de diamètre supérieur à celui de ce tambour, - supportee par le disque (111) précite au moyen d'une pluralité d'entretoises (113) rigides, une couronne (114) de diamètre sensiblement égale à celui du disque et qui ceinture librement la base du tambour et porte des organes (115) de roulement sur au moins une surface (116) cylindrique de révolution centré sur l'axe longitudinal (100) du tambour, - au moins un moyen (51, 52) d'entrainement en rotation selon l'axe du tambour d'au moins l'un des organes que sont le disque et la couronne,-et d'autre part, les dispositifs de dépose (12) et de détachement (13) sont interposés entre le disque (111) et la couronne (113) de l'ensemble mécanique (11) précité. 5. Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce que le canal (122) a, depuis celle (125) de ses extrémites qui est opposée à celle qui- constitue l'entrée du matériau (2), une section transversale croissante. 6. Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la lèvre aval (127) est reliée à l'organe creux (121) qui constitue le canal (122) par le biais d'un moyen de réglage (128) de la distance comprise entre le bord actif (1271) de la dite lèvre et la surface (101) du tambour (10). 7. tachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la lèvre aval (127) est constituée d'une plaque (1270 )située dans un plan sensiblement tangent au tambour et qui, au niveau de la génératrice du dit plan tangente au tambour, présente une arête (1271) qui s'étend globalement sur toute la hauteur du tambour et qui constitue le bord actif de la dite lèvre. 8. Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la plaque (1270) qui constitue la levre aval (127) a une largeur telle qu'elle forme au moins en partie une face latérale du canal (-122). 9. tachine selon la revendication 2 caractérisée en ce que le dispositif- de détachement comporte au moins un carter (132) qui, dune part, enveloppe largement la lame de raclage et dont les bords longilignes s'étendent sensiblement sur toute la hauteur du tambour et se situent à. une distance de la surface externe du tambour au moins égale à l'épaisseur de la couche de matériau solidifié à détacher et, d'autre part, est la base du tambour raccorde à un moyen d'évacuation (133) des fragments de matériau solidifiés détachés de la surface du tambour.