Brevet FR2623603A1 — publié le 19890526

L'invention se rapporte à un procédé de production de blocs de glace. Des procédés de ce genre sont connus, par exemple, par l'ouvrage "Lehrbuch der Kaltetechnik" de Cube, publié par C.F. M ller, Karlsruhe, 1975, pages 716 à 723. On peut produire des blocs de glace, par exemple, en immergeant des récipients remplis d'eau ouverts à leur sommet, dans un bain de saumure; le bain de saumure est porté à une température inférieure à 0 C et l'eau gèle dans les récipients. Les récipients sont ensuite enlevés du bain de saumure, la glace commence à dégeler dans les récipients et est enlevée des récipients (voir pages 716 à 720). Dans un autre procédé de production des blocs de glace, on fait évaporer un réfrigérant liquide dans une chambre externe et dans une chambre centrale d'un compartiment à glace qui est rempli d'eau. L'eau gèle dans le compartiment à glace et après que celle-ci ait commencé à dégeler, elle est enlevée par une ouverture ménagée dans le fond du compartiment - glace (voir pages 720 à 722). Un inconvénient de ces deux procédés est que la chaleur doit être extraite à une très basse température Pour permettre au premier de ces deux procédés de fonctionner économiquement, la saumure doit être refroidie à une température d'environ - 8 C; la température d'évaporation de la machine réfrigérante associée est normalement de - 10 à 15 C. Dans le second de ces deux procédés la chaleur est extraite à une température de - 15 C environ. Ceci est dû dans une large mesure au fait que la chaleur doit être enlevée à travers une couche de glace, qui est un mauvais conducteur thermique. L'invention a pour but de proposer un procédé de production de blocs de glace ayant un rendement énergétique sensiblement meilleur que celui des procédés connus. L'invention a également pour but un appareil permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Un premier aspect de l'invention consiste dans un procédé pour produire des blocs de glace, caractérisé en ce qu'on introduit de l'eau de préférence par pulvérisation, dans un récipient qui est maintenu sous une dépression - de préférence de 5 à 15 % au-dessous de la pression du point triple de l'eau -, telle que la chaleur d'évaporation extraite de l'eau refroidit l'eau jusqu'à ce qu'il y ait formation de glace. Un second aspect de l'invention consiste dans un appareil pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus, caractérisé en ce que les parois de chacun des récipients ont une conformation telle qu'un bloc de glace qui s'est formé dans le récipient peut sortir dudit récipent en glissant vers le bas après que ses parois aient dégelé. Le procédé conforme'à l'invention résoud le problème posé parce que la chaleur peut être extraite à une température comprise entre environ O et - 2 C et en Z0 conséquence le rendement d'un appareil mettant en oeuvre le procédé est sensiblement amélioré. Lorsque le procédé selon l'invention est mis en pratique, les gouttelettes d'eau introduites dans le récipient ne gèlent pas au départ mais tombent, simplement très refroidies et ne se transforment en glace qu'à la surface de la glace déjà constituée ou la surface des parois métalliques du récipient. Dans un appareil conforme à l'invention, tel que défini plus haut, l'extraction du bloc de glace est rendue plus facile. En construisant un appareil ayant un récipient dont la surface de base peut pivoter vers le bas, on obtient une réalisation ne nécessitant qu'une maintenance particulièrement faible. On réalise un dispositif rendant possible la production d'un grand nombre de blocs de glace à un coût relativement faible, en construisant un appareil dans lequel plusieurs récipients sont placés côte à côte dans une enceinte pourvue d'une ouverture de décharge pouvant être fermée. Pour empêcher les blocs de glace formés d'adhérer à la surface ou aux surfaces de base, on prévoit la possibilité de chauffer la surface ou les surfaces de base. Le dégel est de préférence effectué au moyen d'un dispositif de construction simple dont sont munies les parois du récipient. Une construction simple, particulièrement appropriée, comme l'ont montré des essais pratiques, est constituée par une canalisation entourant le récipient ayant des orifices radiaux à partir desquels l'eau peut ruisseler sur la surface extérieure du récipient. Il en est de même pour un dispositif de dégel constitué par une enveloppe creuse entourant le récipient et adaptée pour être remplie d'eau. Un mode de réalisation de l'invention, permettant également de réduire les nécessités d'entretien, est constitué par un appareil dans lequel un contrepoids est monté sur la surface de base pouvant pivoter vers le bas, ledit contrepoids exerçant une action sur la surface de base pour l'amener en position de fermeture tout en permettant à la surface de base de pivoter vers le bas automatiquement sous l'action d'un bloc de glace dégelé. Pour faciliter la sortie d'un bloc de glace du récipient, on réalisera de préférence une construction dans laquelle un tuyau, conduisant à l'atmosphère par une vanne, débouche dans la partie supérieure du récipient. Pour évacuer l'air et la vapeur d'eau du récipient, on utilise de préférence un appareil conforme à l'invention dans lequel un tuyau, conduisant par une vanne à une source de prévidage, débouche dans la partie supérieure du récipient, ou bien encore on utilise un appareil dans lequel un tuyau, conduisant par une vanne à une source principale d'évacuation et extrayant aussi la vapeur d'eau,débouche dans la partie supérieure du récipient. Une mise en oeuvre particulièrement économique peut être obtenue en réalisant un appareil conforme à l'invention dans lequel plusieurs récipients sont reliés, parallèlement les uns aux autres, à des tuyaux de collecte conduisant à la source de prévidage et à la source principale d'évacuation. On obtient une formation particulièrement rapide de glace au moyen d'un appareil conforme à l'invention dans lequel un dispositif d'ajutage d'arrosage d'ou sort l'eau devant être gelée est dirigé vers la surface interne d'une partie supérieure du récipient. Le rendement thermique est augmenté au moyen d'un appareil conforme à l'invention dans lequel l'ajutage d'arrosage est alimenté par de l'eau prélevée dans le système de dégel. L'invention est expliquée ci-après en faisant référence à deux modes de réalisation donnés à titre d'exemples: - la figure 1 montre un premier mode de réalisation de l'appareil; - la figure 2 montre un deuxième mode de réalisation de l'appareil. (Les chiffres des références de la figure 2 qui correspondent à ceux de la figure 1 sont augmentés de 100 par rapport à ceux de la figure 1). Dans la réalisation montrée sur la figure 1, il y a trois récipients la, lb et lc dont chacun a une surface de base 5a, 5b, 5c qui pivote vers le bas. Dans la réalisation représentée, les parois 20a, 20b, 20c des récipients la, lb, lc s'étendent verticalement, si bien que des blocs de glace constitués sur les bases 5a, 5b, 5c peuvent glisser vers le bas et sortir des récipients, après que leurs parois 20a, 20b, 20c aient dégelé, une fois que la base 5a, 5b, 5c a pivoté vers le bas. Sur les surfaces extérieures des parois 20a, 20b, 20c, et aux sommets de celles-ci sont disposées, des canalisations circulaires 14a, 14b, 14c auxquelles conduisent des tuyaux d'arrivée d'eau 16a, 16b, 16c par des vannes 15a, 15b, 15c. L'eau peut être dirigée vers l'extérieur des parois 20a, b, 20c, au travers d'orifices d'écoulement, à partir des canalisations circulaires 14a, 14b, 14c, de façon à ruisseler vers le bas le long de ces surfaces extérieures et réchauffer l'intérieur des récipients la, lb, lc. L'eau ruisselant vers le bas atteint des gouttières de collecte 17a, 17b, 17c qui entourent les récipients la, lb, lc et à partir de ces gouttières 17a, 17b, 17c l'eau est évacuée à l'extérieur au moyen de tuyaux 22a, 22b, 22c. A la place des canalisations circulaires 14a, 14b, 14c, d'autres moyens peuvent également être fournis pour réchauffer l'intérieur des récipients la, lb, lc; par exemple les parois 20a, 20b, 20c peuvent être construites comme des chemises doubles dans lesquelles de l'eau est introduite et à partir desquels l'eau est enlevée. Des contrepoids 6a, 6b, 6c sont prévus sur les surfaces de base pouvant pivoter vers le bas Sa, 5b, 5c, ces contrepoids exerçant une action sur les surfaces de base pour les amener en position de fermeture; sous le poids des blocs de glace commençant à dégeler dans les récipients la, lb, lc, ces contrepoids permettent aux bases 5a, 5b, 5c de pivoter vers le bas automatiquement. Un tuyau 13a, 13b, 13c conduisant à l'atmosphère par une vanne 12a, 12b, 2c débouche dans la partie supérieure de chaque récipient la, lb, lc. Un tuyau 24a, 24b, 24c conduisant par une vanne 7a, 7b, 7c à une source de prévidage débouche également dans la partie supérieure de chaque récipient la, lb, lc. Ces tuyaux 24a, 24b, 24c sont reliés en parallèle à un tuyau 8 relié à la source de prévidage. Les embranchements 2a, 2b, 2c d'un tuyau de collecte qui conduit à une source d'évacuation principale débouchent sur les parties supérieures des parois des récipients la, lb, lc. I1 y a un dispositif de fermeture 3a, 3b, 3c sur chaque embranchement 2a, 2b, 2c. Un tuyau d'eau O10a, 0lob, 10c qui aboutit dans la partie supérieure du récipient la, lb, lc dans un dispositif de dispersion dirigé vers le bas 26a, 26b, 26c, débouche dans chacun des récipients la, lb, lc à travers une vanne 9a, 9b, 9c. A titre d'exemple, la production d'un bloc de glace dans le récipient lb va être décrite. La base 5b étant fermée, la vanne 7b est ouverte et l'air est en grande partie extrait du récipient par le tuyau 8. La vanne 7b est ensuite fermée et une vanne 3b est ouverte; après quoi, le récipient lb est pratiquement vidé de son contenu gazeux à travers le tuyau 4. Au même moment, la valve 9b est ouverte de façon que l'eau puisse être dispersée vers le bas dans le récipient lb à partir du dispositif de dispersion 26b. Puisque la vapeur d'eau est extraite à travers le tuyau 4 et que la chaleur d'évaporation est extraite également, l'eau qui a été amenée par le dispositif de dispersion 26b gèle et tombe verticalement dans le récipient lb o elle forme un bloc de glace 30b. Si la pression dans le tuyau 4 est réglée de façon à être seulement légèrement inférieure, par exemple de 10 % à la pression du point triple de l'eau, le bloc de glace 30b se constitue avec une bonne cohésion. Après un certain temps, lorsque le bloc de glace 30b est devenu suffisamment important, la vanne 3b et la vanne 9b sont fermées et la vanne 12b est ouverte. Dans le récipient lb la pression est rendue égale à la pression atmosphérique au moyen du tuyau 13b. Si le récipient lb est de dimensions appropriées, le bloc de glace 30b se trouvant dans la partie inférieure du récipient a alors déjà commencé à dégeler à une certaine distance de la surface interne des parois 20b et aussi de la base 5b, puisque à ces endroits, au moment o la glace finissait de se constituer, la chaleur n'était plus extraite mais au contraire il y avait introduction de chaleur par les parois 20b et le fond 5b à l'intérieur du récipient lb, dans la région de la surface externe du bloc de glace 30b. La vanne 15b est alors ouverte si bien que l'eau ruisselle vers le bas sur l'extérieur du récipient lb de la façon décrite et, par transfert de chaleur, dégèle la surface externe du bloc de glace 30b pour le libérer de la surface interne des parois 20b. Dès que le bloc de glace a complètement dégelé, le volet 5b s'ouvre, sous l'action du poids du bloc de glace 30b lui-même et ce bloc 30b tombe hors du récipient lb, comme montré pour le bloc de glace 30c tombant du récipient 10. Dans la réalisation montrée sur la figure 2, plusieurs récipients tubulaires 100 sont montés dans une enceinte 140 entre une plaque à tubes inférieure 132 et une plaque à tubes supérieure 131. L'enceinte 140 se réduit dans sa partie inférieure pour prendre la forme d'un entonnoir et est délimitée à son extrémité inférieure par une surface de base 105 qui peut être fermée. Cette base 105 peut être chauffée et en position fermée elle s'appuie, de façon étanche au vide, contre l'ouverture d'évacuation inférieure 142 de l'enceinte 140.Située contre l'ouverture d'évacuation 142 se trouve une chambre de collecte 144 d'o peuvent être retirés les blocs de glace par lots ou en continu. Les récipients 100 sont délimités par des parois 120 qui sont en même temps les parois internes de chemises creuses 114, lesquelles doivent être alimentées, ensemble, en eau servant à dégeler les blocs de glace 130 formés, par un tuyau 116 sur lequel se trouve un organe de fermeture 115. Lorsque l'eau a rempli sa fonction, à savoir dégeler la glace, elle est éliminée par l'intermédiaire du tuyau 122. L'eau transportée par le tuyau 116 et par le tuyau 122 peut aussi être utilisée pour le pré-refroidissement. Les ajutages de dispersion 126 qui sont tous ensemble alimentés par un tuyau 110 amenant l'eau destinée à être congelée, pénètrent dans les récipients tubulaires 100. Des gouttelettes d'eau sont dispersées par les 26236 03 ajutages de dispersion 126 et la majorité de ces gouttelettes entre en contact avec la surface interne des parois 120 du récipient 100, o elles gèlent. La glace ainsi formée progressivement se rassemble au centre du récipient 100, si bien qu'il n'est plus nécessaire de prévoir des volets qui puissent pivoter vers le bas à l'extrémité inférieure des récipients 100, comme montré dans la réalisation de la figure 1. Comme dans la réalisation de la figure 1, à partir de la partie supérieure de l'enceinte 140, part un tuyau 124 servant au prévidage de l'air et comprenant un organe de fermeture, de même qu'un tuyau 102 conduisant à une pompe à vide et à un compresseur de vapeur et comprenant un organe de fermeture 103. Un tuyau 113 conduisant à l'atmosphère, sur lequel se trouve un organe de fermeture 112, part également de la partie supérieure du bâti 140. La réalisation de la figure 2 se distingue de celle de la figure 1 en ce qu'elle ne nécessite qu'une surface de base qui puisse se fermer 105. Le prévidage de l'air et l'évacuation principale s'effectuent essentiellement de la façon décrite pour la réalisation de la figure 1. L'eau éliminée par l'intermédiaire du tuyau 122 peut être ajoutée à l'eau transportée par le tuyau 110 au moyen d'un tuyau de liaison (non montré) sur lequel se trouve un organe de fermeture. REVENDICATIONS 1. Procédé pour produire des blocs de glace, caractérisé en ce que on introduit de l'eau, de préférence par pulvérisation, dans un récipient qui est maintenu sous une dépression --de préférence de 5 à 15 % au- dessous de la pression du point triple de l'eau - telle que la chaleur d'évaporation extraite de l'eau refroidit l'eau jusqu'à ce qu'il y ait formation de glace. 2. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les parois (20a, 20b, 20c; 120) de chacun des récipients (la, lb, lc; 100) ont une conformation telle qu'un bloc de glace (30b, 30c; 130) qui s'est formé dans le récipient (la, lb, lc; 100) peut sortir dudit récipient en glissant vers le bas après que ses parois (20a, 20b, 20c; 120) aient dégelé. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le récipient (la, lb, lc) a une surface de base qui peut pivoter vers le bas (5a, 5b, 5c 105). 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs récipients (100) sont placés côte à côte dans une enceinte (140) pourvue d'une ouverture de décharge pouvant être fermée. 5. Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on peut chauffer les surfaces (5a, 5b, c) ou la surface (105) de base. 6. Appareil selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les parois (20a, 20b, 20c; 120) du récipient (la, lb, lc; 100) sont pourvues d'un dispositif pour leur dégel (14a, 14b, 14c; 114). 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de dégel (14a, 14b, 14c) est constitué par au moins une canalisation entourant le récipient (la, lb, lc) ayant des orifices radiaux à partir desquels l'eau peut ruisseler sur la surface extérieure du récipient (la, lb, lc). 8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de dégel (114) est constitué par une enveloppe creuse entourant le récipient (100) et adaptée pour être remplie d'eau. 9. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un contrepoids (6a, 6b, 6c) est monté sur la surface de base pouvant pivoter vers le bas (5a, 5b, c), ledit contrepoids (6a, 6b, 6c) exerçant une action sur la surface de base (5a, 5b, 5c) pour l'amener en position de fermeture et permettant à la surface de base de pivoter vers le bas automatiquement sous l'action d'un bloc de glace dégelé. 10. Appareil selon l'une des revendication 2 à 9, caractérisé en ce qu'un tuyau (13a, 13b, 13c; 113) conduisant à l'atmosphère par une vanne (12a, 12b, 12c; 112) débouche dans la partie supérieure du récipient (la, lb, lc; 100). 11. Appareil selon l'une des revendications 2 à , caractérisé en ce qu'un tuyau (24a, 24b, 24c; 124) conduisant par une vanne (7a, 7b, 7c; 107) à une source de prévidage débouche dans la partie supérieure du récipient (la, lb, lc; 100). 12. Appareil selon l'une des revendications 2 à 11, caractérisé en ce qu'un tuyau (2a, 2b, 2c; 102) conduisant par une vanne (3a, 3b, 3c; 103) à une source principale d'évacuation et extrayant aussi la vapeur d'eau, débouche dans la partie supérieure du récipient (la, lb, lc; 100). 13. Appareil selon l'une des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que plusieurs récipients (la, lb, lc) sont reliés, parallèlement les uns aux autres, à des tuyaux de collecte (4, 8) conduisant à la source de prévidage et à la source principale d'évacuation. 14. Appareil selon l'une.des revendications 2 à 13, caractérisé en ce qu'un dispositif d'ajutage d'arrosage (26a, 26b, 26c; 126) d'o sort l'eau devant être gelée est dirigé vers la surface interne d'une partie supérieure du récipient (la, lb, lc; 100). 15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif d'ajutage d'arrosage (26a, 26b, 26c; 126) est alimenté par de l'eau prélevée dans le système de dégel (14a, 14b, 14c; 114).