Brevet FR2674645A1 — publié le 19921002

SYSTEME ECONOMIQUE DE MAITRISE DE TEMPE RATURE EN VINIFICATION La présente invention a pour objet un dispositif perfec tienne de régulation de1mpérature de deux enceintes différentes se trouvant à des températures identiques ou diffé rentes.Elle a tout particulièrement pour objet un dispositif, économique, applicable à la maîtrise et a la régula tion de la température régnant dans deux cuves de vinification I1 est connu que la maîtrise des températures est une opération capitale dans la conduite de la vinification en vue de l'élaboration d'un vin de qualité I1 est également connu que cette maîtrise de la température de fermentation des cuves de vinification nécessite l'usage d'échangeurs disposés soit dans les cuves, soit à l1exté- rieur de celles-ci sous la forme d'anneaux soudés sur leur paroi, ainsi que d'un équipement constituant la source d'énergie chaude ou froide, ou chaude et froide, alimentant les différents échangeurs Le pilotage de la régulation de la température devant agir individuellement au niveau de chacune des cuves, la réalisation d'un appareillage à cette fin, exige l'installation de boucles de circulation des fluides caloporteurs, boucles munies de systèmes de purge, clapets anti-retour, pompes, vases d'expansion... et d'électrovannes branchées au niveau de chaque cuve pour la régulation Le prix due revient d'une telle installation est fortement grevé par les contraintes liées aux chantiers, l'ensemble des montages devant être exécuté sur le site L'invention représentée schématiquement Fig 1, concerne la réalisatIon d'une "CENTRALE D'ENERGIE" (dite "CE" sur les schémas et dans le texte qui suit), chaude ou froide, OUU chaude et froide, en y incorporant la totalité des appareillages nécessaires, les seuls organes extérieurs à la "CE" étant(solidaires des cuves C (1 et 2) ),les échangeurs E (3 et 4); les liaisons sont réalisées très simplement et ec-onomiquement par des tube & lisses L (5 et 6), raccordés au moyen de pièces mécaniques à presse-étoupe P (7 et 8), assurant simultanément le positionnement mécanique des tuyauteries ainsi constituées et les étanchéités nécessaires. L'équipement selon l'invention est particulièrement bien adapté aux problèmes rencontrés dans les petites entreprises de viticulture, équipées de chais et cuveries de demensions modestes La "CE" selon la présente invention effectue essentiellement la génération d'une circulation d'eau froide, et la circulation d'eau chaude pour assurer l'alimentation de deux boucles de circulation.Ce dispositif est équipé à cette fin, d'un groupe frigorifique, d'une chaudière, et des électrovannes réglant les débits d'eau dans les échangeurs des 2 cuves , qui sont traitées simultanément. Sa conception est telle qu'il peut être installé à proximité des cuves, par fixation murale par exemple. I1 peut être mis en place et branché par les soins du viticulteur le boitier de commande (B) étant simplement raccordé par un cable (K) à la "CE", et aux sondes de température S(getlO). D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes données à titre illustratif et nullement limitatif. La Figure 2 représente la disposition des eleents consti tutifs du système comprenant: - un groupe frigorifique, à compresseur hermétique (11), son condenseur à eau (12) et l'échangeur gaz frigcrigène/eau (13) sur le circuit d'eau froide - un générateur d'eau chaude (14) dont l'élément de chaufest constitué par une ou plusieurs résistances électriques. - un double départ (15-15) des deux boucles de circulation d'eau permettant l'alimentation de deux échangeurs de cuves simultanément. - deux pompes à circulation (16-16), une sur chaque boucle. - un jeu de tuyauteries supportant les électrovannes,vannes, clapets anti-retour, groupés en un même bloc (17) et permettant l'éxécution de toutes les conditions de circulations des fluides chaud et froid pour satisfaire à tous les cas de figure de cette circulation, imposés par les besoins de la régulation en température des deux cuves de traitement en fonctionnement simultané.Ces conditions peuvent être les suivantes: Soit, sur la cuve gauche, circulation froide; tr rc rr rc chaude; ; 11 .. !r droite " froide; " " " " " f' chaude; sur l'une ou l'autre des boucles seulement (soit en circulation chaude, soit en circulation froide) sur les deux boucles simultanément: circulation chaude ou circulation froide - un vase d'expansion, avec soupape de sécurité et by-pass Scnaque boucles (19-19), un filtre sur les départs gauche et droit des boucles (18-18), ainsi qu'un robinet de purge. - une entrée d'eau de refroidissement (20), munie d'un robinet d'arrêt et d'une électrovanne d'arrêt de la circulation; la sortie d'eau de refroidissement ( 21), équipement dans les cas d'un montage avec un groupe frigorifique à refroidissement par eau - une grille électrique (23) supportant les borniers, disjoncteurs, contacteurs (34) de la machine. La Fig 3 représente le schéma des circuits fluides de la "CE" Mécaniquement la "CE" est montée dans un bâti muni d'une paroi arrière permettant sa fixation soit murale, soit sur une charpente ou une passerelle, la base du bâti formant socle pour une fixation au sol ou sur une table-support; un capot mobile en tôle peinte, plastique moulé ou préférentiellement en tôle d'acier ixoydable (22) protège l'ensem- ble . Sous ce capot, et solidaire de la grille électri que (23) est disposé le bornier permettant le branchement -du cable d'alimentation (secteur + terre) -du cable de liaison avec le boitier-pupitre de pilotage. Le capot (22) est avantageusement muni d'un hublot permettant la vision à distance du voyant de mise sous tension de la "CE". Les figures 4A et 4B présentent une vue d'ensemble de l'appareil. Les figures 2 et 3 se rapportent à un équipement dont le refroidissement du groupe est assuré par un condenseur à eau. La figure 4B représente une version de l'équipement utilisant un condenseur à refroidissement par air . En effet la consommation d'eau de refroidissement est réduite dans le cas d'utilisation exclusive de la "CE" pour le traitement de la vinification:quelques dizaines d'heures de fonction- nement pour 3 semaines par an d'exploitation; par contre il peut être avantageux de disposer d'une "CE" à refroidissement par air si l'installation est utilisée toute l'année pour la climatASoaX d'un chai par exemple. L'équipement suivant l'invention, comporte un condenseur soufflé par une turbine, ces organes étant logés dans un boîtier (45) disposé à l'arrière du bâti, suivant la Figu4B. Dans une telle disposition le circuit d'air est relié par 2 gaines souples (46),en acier inoxydable par exemple, solidaire des flasques gauche et droite du bottier logeant la "CE", les gaines se raccordant à des conduits de traversées murales; une autre solution est que les conduits de traversées murales débouchent directement dans le boitier (45) logeant le condenseur à air et sa turbine. Une solution avantageuse suivant 1 invention consiste à réaliser le bloc fonctionnel groupant les électrovannes, vannes, clapets et les tuyauteries de liaison de ces organes, bloc représenté en (17) sur la figure 2, sous la for me d'un empilage de pla ques - en matière plastique par exemple, dans lesquelles des découpes de formes convena bles sont réalisées, chacune des plaques portant une électrovanne; les plaques présentent une épaisseur équivalente à la section nécessaire au passage convenable du fluide,la découpe intérieure présentant elle-même une largeur de la même dimension; ltemp ilage de ces plaques, séparées par des joints plats en caoutchouc par exemple, assurant simultanément I'tanchéité et la formation de conduits équivalents à une tuyauterie.Pour la réalisation de sorties bidirectionnelles, une deuxième electrovanne est montée sur un autre chant de la plaque . Les entrées et sorties de fluide s'effectuent par un raccord vissé dans les trous ta raudés sur le chant des plaques, d'une façon identique au montages des electrovannes. Des découpes différentes conjuguées avec un emp.iiage convenable permettent de créer différents jeux de distribution automatique des fluides pour les circulations recherchées. D'autres buts et avantages de l'invention apparatront à la lecture de la description suivante et des figures jointes données à titre illustratif et non limitatif, et concernant le système de pilotage des "CE":I1 comporte suivant l'invention deux variantes,Fig.l B-Fig. SA et 5B),1' une assurant la régulation de la température par paliers fixes à commande manuelle; 1 t autre la régulation et la programmation en température ainsi que les remontages et de l'oxygé- nation, par un micro-ordinateur et un logiciel associé. a) Régulation simple: Boitier (24) de régulation simple et manuelle, par régulateurs (25) munis d'un affichage de la température de consigne et des températures contrôlées (Fig. 5A). Le boîtier est muni de 2 sorties (application à 2 cuves simultanément); il comporte également 2 commandes des pompes de remontage (26) et de leur minuterie (27). Les sondes de température sont en (28) b) Régulation et programmation par micro-ordinateur: Boi tier (29) sur la Fig.SB, associé avec le micro-ordinateur et son clavier ( 30) l'écran (31) et l'imprimante (32) par l'intermédiaire d'un bus (44), bus qui peut recevoir plu sieurs boîtiers électroniques si le nombre de cuves à équi per est élevé. Le boitier 29, son électronique associée et les logiciels de programmation permettent un pilotage total en température, de la cuve, son oxygénation et la maitrise des extraits de couleur et de tanin par les remontages ainsi que la maîtri se de la densité au cours de la vinification sous réserve de l'adjonction de capteurs complémentaires associés,Fig.8B. Une conception économiquement avantageuse de la réalisa tion des boîtiers (Fig.6) comprend un coffret pouvant re cevoir la ou les cartes électroniques de pilotage et leur alimentation, étant entendu que lors de l'utilisation de simples régulateurs, les cartes électroniques internes (no tamment la "CPV" -Carte de Pilotage de la Vinification- de la Fig. 6 est remplacée par de simples cartes de liaisons électriques (CL-"Cartes de Liaisons") de la Fig. 7; le pu pitre de commande à portée de l'utilisateur étant constitué dtun boitier tel que(24) Fig.5A .Cette disposition permet de transformer facilement une installation prévue dans une première phase avec des régulateurs simples, en une instal lation performante, dans une deuxième phase, par l'adjonc tion de cartes électroniques permettant une régulation pro grammée avec un micro-ordinateur Sur les figures 6 et 7 on repère: en (29) le boîtier munies/ presse-étoupe de sortie des cables (34); la carte élec troniques "CPV" (35); en (37) les sondes S1 et S2 des cuves C1 et C2; en (38) les connecteurs de liaison avec le bloc d'electrovannes (17,Fig 2); en (39) les connecteurs de liaison avec les pompes de remontage R1 et R2 et les électrovannes d'oxygénation 01 et 02, respectivement liées aux cuves C1 et C2; en (40) le connecteur de bus (41) est la carte de liaisons "CL", et (42) le connecteur reliant le boîtier (29) au boîtier de régulation B (24). Une des dispositions avantageuses est de constituer des boîtiers munis de 2 voies de sortie , permettant dans une première phase d'utiliser un seul boîtier (29) pour 2 cuves Fig.8A, chacune étant régulée par une des 2 voies, et de réaliser ensuite sans transformation une régulation in-- troduisant un deuxième capteur (43), par exemple densimétrique(réfractomètre) . I1 faut dans ce cas installer un boîtier 2 voies (29) par cuve (Fig.8 B). Un autre des avantages de 1 invention réside dans le montage des appaeillages "CE" et de leurs boîtiers de commande dans une cuverie.Il est en effet possible de réaliser les branchements entre la "CE" et les échangeurs disposés dans les cuves, par des moyens extrêmement simples, avec des tubes lisses, en acier inoxydable par exemple. A cet effet les entrées et sorties d'eau de circulation (constituant le fluide caloporteur) sont réalisées sur la "CE" par des tubes,lisses en acier inoxydable, de diamètre standardisé (21x27 par exemple); le montage s'effectue simplement au moyen de raccords instantanés, ou de préférence à presse-étoupe double,(44) Fig. 9A, un joint torique (45). assurant l'étanchéité, et le serrage des bagues (46) en comprimant le joint carré (47), suivant le dessin donné à titre d'exemple, ou encore par le serrage d'une bague conique (48) Fig. 9B, assurant le blocage mécanique et l'immobilisation des tubulures Les extrémités des boucles sont reliées directement aux ex trémités des tubulures flexibles (49) Fig. 10, assurant la liaison avec les échangeurs. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que la possibilité de l'utilisation du système dans une cuverie de plus de 2 cuves, de 3 à 5 cuves par exemple. La cadence de chargement des cuves en vendange doit être tel que la montée en puissance de la cuverie soit compaeZ av4c la puissance frigorifique de la "CE1,. Dans ce cas, il possible d'utiliser la même "CE" branchée successivement sur les 2 premières cuves chargées, puis ultérieurement deux autres et enfin la dernière. En effet, à partir d'une position fixe de l'appareil (50) Fig.ll, des connexions par tubulures souples (51) munies de raccords instantanés, type "pompier" permettent le branchement et le débranchement successivement sur les échangeurs des cuves. D'autres avantages de l'invention de 11 appareillage décrit, sont les suivantes a) Possibilité d'utiliser un générateur de froid à circulation d'eau, déjà en usage dans la cuverie. Dans ce cas, le branchement de ce dernier, utilisé en tant que source froide exclusivement, doit être relié en (52) a la"CE" , sans groupe frigorifique intégré; l'investissement est alors réduit - montage suivant le schéma de la Fig.12A, la"CE" comportant un échangeur eau/eau (53) b) Une deuxième possibilité du même appareillage réside dans l'utilisation d'un groupe frigorifique unique, extérieur Des "CE" à détente directe sont munies d'un échangeur fluide frigorigène eau identique à celui (13) Fig. 2 et 3, équipant les "CE" autonomes, échangeur alimenté dans ce cas de figure par le groupe extérieur (Fig. 12B) Cette disposition est intéressante à la condition d'utiliser le nombre nécessaire de "CE" pour équiper une grande cuverie. Dans ce cas à partir de la boucle gaz (54) équipant la cuverie, il est possible d'éliminer les multiples exigences d'une double boucle chaude et froide, tout en gardant l'extrême souplesse de l'utilisation des "CE". c)Une troisième possibilité de l'utilisation des "CE" consiste pour simplifier l'équipement, et en réduire le coût, dans le cas d'usage de "CE" dans des exploitations modestes, à limiter l'automatisme aux sorties froide et chaude, tout en obtenant les possibilités thermiques du système, au moyen de 2 vannes à 3 voies, à commande manuelle; l'utilisation des seules electrovannes pilotées par le régulateur suffit dans ce cas pour la maitrise de la température de vinification. REVENDICATIONS 1/ Dispositif perfectionné de régulation de la temDérature de 2 ou plusieurs enceintes séparées ( 1 et 2 ) se trouvant à des températures identiques ou différentes, et comportant essentiellement 2 circuits d'eau ( 5 et 6 ), 1' un d'eau froide, l'-utre d'eau chaude, alimentant 2 bou cles de circulation d'eau extérieures permettant d'effectuer les apports d'énergie nécessaires pour assurer la régulation de température dans les 2 ou plusieurs enceintes, cuves de vinification par exemple, cuves distinctes et dont les températures de régulation peuvent être différentes, et ce par le réglage des débits d'eau dans l'un et l'autre des circuits des boucles 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un groupe frigorifique (11) sur le circuit d'eau froide, et un groupe générateur de chaleur (14) sur le circuit d'eau chaude 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que/groupe générateur de chaleur (14) est constitué par une ou plusieurs résistances électr;ques 4) Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce sens que la centrale d'énergie est reliée à un générateur extérieur d'eau froide en circulation, l'échan geur de la centrale étant constitué dans ce cas par un échangeur eau/eau ( 53) 5) Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce sens que la centrale d'énergie est munie de son échangeur gaz frigorigène / eau (13) et reliée sur le circuit frigorigène (54) dépendant d'un unique groupe de grande puissance, extérieur, et alimentant plusieurs centrales, disposition convenable pour une installation économique d'une grande cuverie 6) Dispositif selon les revendications 1 et 2, caracté risé en ce sens qu'unie pompe de circulation (16) est associée à chacun des circuits précités 7) Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce sens que le réglage des débits d'eau dans les boucles de circulation est réalisé soit par action en tout ou rien sur les pompes (16) - arrêt ou marche de l'une , ou l'autre ou des 2 pompes à la fois - soit par action sur la vitesse de rotation des dites pompes, pour augmenter ou diminuer les échanges thermiques dans les cuves, en faisant varier les débits d'eau dans les boucles de circulation 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications de 1 à 7 caractérisé en ce sens que l'appareillage (17), en sa totalité, pour le réglage des débits d'eau, cuve par cuve, soit d'eau chaude soit d'eau froide, et comprenant notamment les électrovannes de commutation des circuits d'eau, les clapets, les vases d'expansion, purges, soupapes de sécurité, by-pass ... ceci non limitativement, et les tuyauteries de liaison de ces organes, est rendu solidaire et se trouve incorporé au sein de la centrale d'énergie conçue selon l'invention, la centrale se trouvant reliée aux cuves par des tubes lisses sans organes iùtermédiaires 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'appareillage permettant la régulation des cuves auxquelles la centrale d'énergie est associée, est réalisé au moyen d'un empilage de plaques à clapets, rendues solidaires les unes des autres par des joints plans assurant l'étan- chéité, munies de commandes électromagnétiques, cette disposition permettant d'en faciliter le montage et diminuer les prix de fabrication 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce sens qu'il est composé de deux élé- ments distincts et connectables par câble comprenant - une centrale d'énergie (22) comportant un groupe générateur de chaleur (14), et sélectivement, soit un groupe frigorifique (11), soit un échangeur eau froide/eau (53) ou fluide frigorigène/eau (13), eau froide ou fluide frigorigène étant fourns par un groupe externe au dispositif; - un boîtier de commande et de pilotage modulable (24. F. 5A) 11) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit boîtier de commande et de pilotage (24) est une unité de régulation à pilotage manuel, comportant pour chaque cuve, un régulateur (25) en tout ou rien desditesvannes, avec affichage de consigne et de la température régnant dans chaque cuve, ainsi qu'une sortie de comm zende d'une pompe de remontage (26) et d'une minuterie de pilotage (27) des remontages. 12) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit bontier de commande et de pilotage (29) est une unité de régulation pilotée par un micro-ordinateur (30,31 et 32) muni d'un logiciel de programmation de la vification gérant, pour chacune des dites cuves, des cycles de température, de fonctionnement des pompes de remontages (26) et éventuellement d'oxygénation, sous l'asservissement au moins de la température régnant dans chacune des cuves fournie par lesdits capteurs (28). 13) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il permet, sélectivement, la mise en service soit desdites deux boucles simultanément, soit 1' une seulement des boucles, la puissance totale de ou de refroidissement étant disponible pour la cuve concer née . 14) Dispositif selon l'utdeeWendications 1 à 13, caractérisé en ce sens que les liaisons et raccordements entre la centrale d'énergie et les embouts des échangeurs solidaires des cuves, sont effectués sans soudure, collage, vissage... mais au moyen de système à presse-étoupe (44) sur des tubulures lisses, un système de double joint (45,47) assurant d'une part une étanchéité au fluide, d'autre part (47, 48) le blocage mécanique des liaisons. 15) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il est muni de connexions par tubulures souples (51) munies de raccords instantanés type "pompier" permettant, dans le cas d'une cuverie équipée d'une pluralite de plus de 2 cuves, son branchem. ent et débrancne- successifs sur les échangeurs de 2 de ladite pluralité de cuves