Brevet FR2633706A1 — publié le 19900105

Société Anonyme: SOCIETE INDUSTRIELLE DE L'ANHYDRIDE CARBONIQUE - S. I. A. C. PRODUIT A BASE DE DIOXYDE DE CARBONE SOLIDE, DISPOSITIF DE CONDITIONNEMENT ET PROCEDE DE CONDITIONNEMENT DU PRODUIT La présente invention concerne Le domaine technique du conditionnement d'un produit à base de dioxyde de carbone solide, du type neige carbonique par exemple. Elle vise, plus particulièrement, un produit à base de dioxyde de carbone solide constitué d'une multitude d'éléments indépendants les uns des autres et de structure compactée. L'invention vise, également, un dispositif de conditionnement d'un produit en vrac à base de dioxyde de carbone solide, ainsi qu'un procédé de conditionnement d'un tel produit. La neige carbonique, en raison de sa Légèreté a, naturellement, tendance à être prise en masse ou à motter, ce qui rend sa manipulation et sa distribution malaisée. Le conditionnement de la neige carbonique est, en conséquence, une opération souvent nécessaire, en raison des inconvénients que pose son utilisation. De manière classique, il est connu, dans l'art antérieur, à partir d'un produit comme de la neige carbonique, d'obtenir, par reprise et compression, un produit final sous forme de bâtonnets, de "grains de riz" ou de plaquettes. La neige carbonique initiale, d'une masse volumique voisine de 500 kg/m3, passe, au cours de la compression, à l'état final de glace carbonique d'une masse volumique de I 500 kg/m3. Les machines utilisées pour ces opérations de conditionnement, appelées pelletiseurs ou granulateurs ou, encore, presses à glace, sont, en général, constituées d'un ensemble de réception et d'alimentation du produit à conditionner, d'un ensemble de compression mécanique du produit agissant à l'intérieur d'une chambre et d'un ensemble de façonnage du produit à l'intérieur duquel le produit prend partiellement sa forme définitive finale. Ces machines peuvent être, par exemple, du type à "filière plane" ou à "filière cylindrique", selon la configuration des ensembles de compression et de façonnage. Dans le premier type de machines, dit "à filière plane", l'ensemble de compression est constitué d'un piston suivant un mouvement rectiligne d'aller et retour entre deux positions extrêmes à l'intérieur d'une chambre. Dans la première position extrême, la chambre a son volume maximal et l'ouverture de la chambre est découverte, permettant ainsi au produit en vrac de pénétrer. Dans la seconde position extrême, la chambre a son volume minimal. Durant le passage du piston de la première à la seconde position, le produit est compressé dans la chambre, entre le piston et une paroi terminale de La chambre. Cette paroi terminale est percée d'une série d'ouvertures au niveau desquelles sont montés des tubes ou canaux de façonnage et d'évacuation. On comprend ainsi que la neige carbonique est comprimée entre le piston et les parois de la chambre et passe à l'état de glace carbonique. La glace est ensuite forcée ou contrainte à passer dans les canaux o elle prend la forme de la section du canal. Par l'intermédiaire du mouvement permanent du piston et de l'arrivée continuelle de la neige, la glace est évacuée des canaux par poussée. Les bâtonnets, grains de riz ou plaquettes de glace sont obtenus par rupture de la glace, le plus souvent au hasard, sous l'effet de la gravité à la sortie des canaux. Les machines, dites à "filière cylindrique" sont très semblables dans leur principe et dans leur fonctionnement. Le piston est remplacé par un galet de compression rotatif monté sur un bras, lui-même mobile. Le galet se déplace sur la paroi interne d'un cylindre. La neige carbonique est déversée à L'intérieur du cylindre, qui constitue donc La chambre de compression et est compressée entre le galet et la paroi du cylindre. Sur une portion de la paroi du cylindre une série d'ouvertures est percée et les ouvertures sont prolongées par des canaux de façonnage et d'évacuation de la glace. Le fonctionnement est identique à celui des machines à "filière plane". Le procédé mis en oeuvre par ces machines de conditionnement se déduit aisément à partir du fonctionnement des machines. La neige carbonique passe à l'état de glace carbonique, par l'intermédiaire de la compression mécanique, avant de subir l'étape de façonnage lui donnant sa forme définitive. La glace carbonique, sous forme de bâtonnets, de grains de riz ou de plaquettes, ainsi que les machines à filière plane ou cylindrique de l'art antérieur et le procédé de conditionnement afférent présentent un certain nombre d'inconvénients. La glace carbonique, de masse volumique élevée (1 500 kg/m3), malgré son conditionnement en bâtonnets par exemple, conserve une masse trop importante qui, conjuguée à sa basse température, conduit à brûler et à dégrader par contact les produits dont on veut seulement prolonger le temps de séjour à bonne température. Les machines de l'art antérieur, de taille importante, coûteuses et délicates à mettre en oeuvre, ne permettent ni de contrôler aisément, du fait de leur conception, la masse volumique du produit final, ni de contrôler les dimensions et formes du produit sans créer des problèmes de fonctionnement des machines. Le procédé de conditionnement de l'art antérieur, conçu pour obtenir un produit de masse volumique élevé, ne permet pas d'obtenir un produit dont les caractéristiques sont constantes et régulières. L'objet de l'invention est de remédier aux inconvénients énumérés ci-dessus en proposant un produit assurant une fonction de refroidissement du produit à conserver, sans réagir ni induire de réaction néfaste avec celui-ci et qui soit d'une manipulation et distribution aisées. L'objet de l'invention concerne, également, un dispositif et un procédé pour conditionner un produit à base de dioxyde de carbone remédiant aux inconvénients de l'art antérieur et permettant, notamment, une mise en oeuvre simple du contrôle de la masse volumique et de la taille du produit. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, le produit est caractérisé en ce que la masse volumique des éléments est comprise entre 500 et 1 500 kg/m et en ce que es éléments sont moulés. Le dispositif de conditionnement conforme à l'invention est caractérisé en ce que: - l'ensemble de compression est constitué de deux éléments mobiles relativement et entre Lesquels le produit est compressé, - et les corps façonneurs de l'ensemble de façonnage sont des corps de moulage réalisés sur chacun des deux éléments mobiles, les corps de moulage d'un élément mobile ayant un profil complémentaire des corps de moulage de l'autre élément mobile, l'ensemble de compression constituant ainsi, également, l'ensemble de moulage et vice-versa. Le procédé de conditionnement conforme à l'invention est caractérisé en ce que: - le produit en vrac est divisé en une multitude de portions de produit de volume défini avant d'être compressé mécaniquement, - la compression mécanique et la mise en forme finale du produit interviennent ensuite, simultanément, pour chaque portion de produit, afin de donner au produit sa forme définitive compressée. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 représente une vue en coupe transversale d'une première variante de réalisation du dispositif. La fig. 2 représente une vue en coupe transversale d'un détail du couple d'engrenage selon la première variante de réalisation. La fig. 3 représente une vue en coupe transversale du creux d'une dent d'engrènement selon la première variante de réalisation. La fig. 4 représente une vue en coupe d'une seconde variante de réalisation. La fig. 1 montre une masse de dioxyde de carbone solide en vrac 1 provenant d'un ensemble de réception et d'alimentation, non représenté sur la fig. 1. Le dioxyde de carbone en vrac 1 peut, 0O par exemple, provenir d'une trémie ou d'une bande convoyeuse ou d'un autre ensemble analogue classique. Quelle que soit la solution choisie, le produit se déverse, en général, selon le sens des flèches A et vient en contact avec un ensemble de compression B qui est constitué d'un couple d'engrenages, en l'occurence sur la fig. 1, de deux disques rotatifs 2 et 3 engrenant l'un sur l'autre. Chaque disque 2 ou 3 comprend, sur sa périphérie, une série de corps de moulage, ici des dents 4, délimitant entre elles une série de creux 5. Le profil des dents 4 d'un disque est complémentaire des creux 5 du disque opposé. La distance entre les axes de rotation 6, 7 des disques 2 et 3 et/ou la forme des dents 4 et des creux 5 sont, cependant, choisies de manière à ménager, lors de l'engrènement, un espace libre. Au bas de la fig. 1, on remarque le dioxyde de carbone conditionné, ici, en l'occurence, sous la forme de paillettes 8. Sur la fig. 2 on voit que, en première approximation, la section s de cet espace libre est limitée au niveau du creux 5, par la longueur 8 située sur le cercle 9 ayant pour diamètre le diamètre intérieur ou de pied des dents 4 du disque 3 et par les hauteurs 11 et 12 situées sur le pied des deux dents 4' et 4" adjacentes au creux 5. Au niveau de la dent 4, la section s est limitée par la longueur d'extrémité 13 de la tête de dent 4. Cette longueur est située sur le cercle extérieur de la tête 14 des dents 4 du disque 2. Bien entendu, la section s est définie en supposant que la longueur d'extrémité 13 vient constituer un quadrilatère avec la longueur 8 et les hauteurs 11 et 12, ce qui n'est pas, en pratique, exactement le cas, pour des raisons techniques évidentes à l'homme de l'art. Ce faisant, on obtient, néanmoins, une bonne approximation de la section s. Sur la fig. 3, on a représenté la section S qui est la section totale d'un creux 5, définie par la longueur 8, les hauteurs totales 15 et 16 s'étendant sur le pied et la tête des deux dents 4' et 4" adjacentes au creux 5, et par l'arc de cercle 17 situé sur le cercle extérieur 14' du disque d'engrenage 2 ou 3. L'arc de cercle 17 ferme le creux 5. La neige carbonique, arrivant au contact des deux disques rotatifs 2 et 3, remplit, par simple gravité, les volumes définis par la série des creux 5 de chaque disque et constitue, ainsi, une portion de produit de volume défini. L'engrénement de chaque dent 4 avec un creux 5 va faire subir, à la portion de neige carbonique contenue dans un creux 5, une compression. En même temps d'ailleurs que la dent 4 pénètre dans le creux 5 et que la neige carbonique est compressée, celle-ci subit une mise en forme au moulage. En raison de l'existence d'un espace libre, défini par la section s et la largeur des dents 4 et des creux 5, la compression de la neige est arrêtée lorsque les dents 4 et creux 5 sont en position d'engrènement total ou, encore, lorsque la pénétration des dents 4 est maximale. Simultanément, le moulage et le conditionnement sont terminés, la neige a pris sa forme définitive et a atteint la masse volumique souhaitée. Le produit final peut prendre des formes diverses, paillettes, aiguilles, etc... L'évacuation du produit final se fait par simple gravité en conjugaison avec la rotation des disques 2 et 3 et la force centrifuge déployée. On voit qu'avec ce dispositif la forme et la taille du produit final peuvent être aisément modifiées en changeant le couple d'engrenage et en choisissant des disques de module, de largeur et de conformation de dents différentes. On peut, également, faire varier la masse volumique du produit en modifiant simplement la valeur du rapport S, ou en modifiant la vitesse de rotation des engrenages. Outre le couple d'engrenages cylindriques présenté, d'autres types d'engrenages sont utilisables, engrenages à pignons et crémaillère, par vis sans fin ou à chevrons, notamment. La masse volumique des particules ou paillettes qui répondent à l'utilisation recherchée et qui sont obtenues par le dispositif et le procédé de conditionnnement, est de L'ordre de 1 000 kg/m3. A ce stade de compression, on ne constate pas de mottage des paillettes, ni même de phénomène de brûlage des produits que l'on veut conserver. La manipulation est, en outre, aisée. Des valeurs de masses volumiques comprises- entre 500 kg/m et 1 500 kg/m peuvent, également, convenir. Pour les masses volumiques inférieures à 1 000 kg/m3 on note, simplement, une légère tendance à motter. Pour celles supérieures à 1 000 kg/m3, on note une légère tendance au brûlage. De bons résultats sont obtenus lorsque les particules (paillettes, aiguilles ou autres) ont un poids moyen de 1 gramme et une masse volumique de i 000 kg/m3. Cette condition n'est, cependant, pas nécessaire, mais seulement préférentielle. A titre indicatif non limitatif, on notera que, pour obtenir des particules ou éléments d'une masse volumique de 1 000 kg/m3, la pression s d'engrènement est de l'ordre de bar, la vitesse de rotation de 50 tours par minute et le rapport -s d'environ 1/10e avec un dispositif conforme à la fig. 1. On obtient, également, des éléments d'un poids moyen de 1 gramme avec deux engrenages de module 4 et ayant une largeur de dents de mm. Le procédé de conditionnement du dioxyde de carbone se déduit du mode de fonctionnement du dispositif. On remarquera que le fait de diviser le produit en portions de neige carbonique, avant La compression et le moulage, permet de contrôler, dès le départ du cycle de conditionnement, la quantité de neige nécessaire à la formation d'une particule ou élément et permet donc, à la fois, de tenir compte de la masse volumique du produit initial et, à la fois, de maîtriser les paramètres du produit final. De la même façon, la simultanéité de la compression et du moulage conduit à la possiblilité de réaliser, de manière contrôlée, des produits de masse volumique identique, mais de poids différents. Cette simultanéité d'opérations facilite, également, le moulage du produit qui débute lorsque le produit est encore à l'état de neige carbonique. Sur la fig. 4 est représentée une variante d'un dispositif conforme à l'invention. L'un des disques de L'engrenage est remplacé par un autre type d'organe rotatif, en l'occurence un tapis convoyeur 18 constitué, selon une vue en coupe, d'une série alternée de dents 19 et de creux 20. De préférence, à l'extrémité d'éjection du tapis convoyeur 18, est disposée une série de disques d'engrenage ou un rouleau 21, par exemple qui engrène, comme précédemment décrit avec les dents 10 et creux 20. L'éjection des paillettes est inchangée. Un dispositif niveleur 22, par exemple une plaque munie d'une brosse, situé en amont du disque 21, assure le remplissage correct des creux 20 dans le cas d'un tapis convoyeur horizontal. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. On peut, ainsi, prévoir un dispositif constitué de deux tapis convoyeurs dont les sculptures, dents ou cannelures engrènent ensemble et au milieu desquelles la neige est compressée et formée. REVENDICATIONS: 1 - Produit à base de dioxyde de carbone solide, du type neige carbonique, constitué d'une multitude.d'éléments (8) indépendants les uns des autres, de structure compactée et de forme finie, caractérisé en ce que la masse volumique desdits éléments (8) est comprise entre 500 et 1 500 kg/m et en ce que les éléments sont moulés. 2 - Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse voLumique desdits éléments (8) est voisine de 1 000 kg/m3. 3 - Produit selon' la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le poids moyen de chaque éLément (8) est d'environ 1 gramme. 4 - Dispositif de conditionnement d'un produit en vrac (1) à base de dioxyde de carbone solide, notamment du type neige carbonique, comprenant un ensemble de réception et d'alimentation du produit en vrac (1) à conditionner, un ensemble (B) de compression mécanique du produit (1), constitué d'au moins un élément compresseur mobile venant compresser le produit contre un autre élément et d'un ensemble de façonnage du produit (1) constitué d'une série de corps façonneurs (4, 5 et 19, 20) à l'intérieur desquels le produit (1) prend une structure compactée, caractérisé en ce que: - l'ensembLe de compression (B) est constitué de deux éléments mobiles (2, 3 et 18, 21) relativement et entre lesquels le produit (1) est compressé, - et les corps façonneurs (4, 5 et 19, 20) de l'ensemble de façonnage sont des corps de moulage réalisés sur chacun des deux éLéments mobiles (2, 3 et 18, 21) les corps de moulage d'un élément mobile (2, 18) ayant un profil complémentaire des corps de moulage de l'autre élément mobile (3, 21), L'ensemble de compression (B) constituant ainsi, également, l'ensembLe de moulage et vice-versa. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux éléments mobiles sont constitués de deux éléments rotatifs (2, 3). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux éléments rotatifs (2, 3) forment un couple d'engrenages qui engrènent l'un sur l'autre. 7 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux éléments mobiles sont constitués d'un rouleau (21) et d'un tapis convoyeur (18) qui engrènent l'un sur l'autre, par l'intermédiaire des profils complémentaires de leurs corps de moulage. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les corps de moulage du rouleau (21) et du tapis convoyeur (18) sont constitués de dents (19) séparées par des creux (20) de dents alternés. 9 - Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le tapis convoyeur (18) comprend un dispositif niveleur (22) qui assure le remplissage à niveau des creux (20) de dents par le dioxyde de carbone solide. - Procédé de conditionnement d'un produit (1) à base de dioxyde de carbone solide, du type neige carbonique, qui consiste, à partir du produit (1) en vrac: - à le compresser mécaniquement, - à le mettre sous la forme d'une multitude d'éléments indépendants (8) les uns des autres et de structure compactée, caractérisé en ce que: - le produit en vrac est divisé en une multitude de portions de produit de volume défini avant d'être compressé mécaniquement, - la compression mécanique et la mise en forme finale du produit interviennent ensuite, simultanément, pour chaque portion de produit, afin de donner au produit sa forme définitive compressée. 11 - Procédé seton La revendication 10, caractérisé en ce que, une fois sa forme définitive acquise, Le produit (8) n'est soumis à aucune autre force que La gravité. 12 - Procédé selon La revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la compression mécanique des portions de produit est égale pour chaque portion.