Brevet FR2706597A1 — publié le 19941223

La présente invention concerne la lyophilisation, et plus précisément elle concerne un nouveau condenseur destiné à extraire les vapeurs des réservoirs des sécheurs par congélation et autres. On a déjà réalisé des condenseurs dans le but précité. Des exemples représentatifs de tels condenseurs sont l'objet des brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 381 746, 4 353 222, 4 407 140, 4 407 488 et 4 949 473. Ils sont caractérisés de façon générale par un coût élevé de fabrication et de fonctionnement et par une sublimation relativement peu efficace. Le condenseur selon l'invention comprend un distri- buteur cyclonique ajustable à plusieurs étages qui dirige un courant de vapeur d'un réservoir de sublimation ou autre sur plusieurs plaques de condenseur qui sont espacées circonférentiellement et qui ont une disposition générale radiale mais décalée tangentiellement, et qui sont dispo- sées afin que le courant de vapeur doive venir frapper les surfaces froides des plaques du condenseur lorsque le courant de vapeur progresse radialement vers l'extérieur, vers la surface interne du réservoir du condenseur. Un tube de distribution traverse le centre axial du réservoir et a des buses axialement espacées destinées à pulvériser sélectivement, à l'intérieur du réservoir et sur les surfaces des plaques du condenseur, un fluide de nettoyage et de la vapeur d'eau de stérilisation. L'invention a principalement pour objet la réalisa- tion d'un condenseur du type décrit précédemment qui ne présente pas les restrictions et inconvénients précités des condenseurs connus. Elle concerne aussi un condenseur du type décrit qui comporte une disposition des plaques de condenseur qui donnent un rendement maximal de condensation de la vapeur. Elle concerne aussi un condenseur du type décrit qui assure le nettoyage et la stérilisation de la chambre du condenseur et des plaques du condenseur par utilisation d'un seul tube de distribution de fluide de nettoyage et de vapeur d'eau de stérilisation et d'un nombre minimal de buses de distribution. L'invention a aussi pour objet la réalisation d'un condenseur du type décrit qui comprend une disposition formée de plaques de condenseur qui nécessite le contact de tout le courant de vapeur avec les plaques froides de condenseur sur le trajet vers la source de vide et empêche le retour de la vapeur de la source de vide sans contact initial avec une plaque froide de condenseur. L'invention concerne aussi un condenseur du type décrit qui a une construction simplifiée et qui permet une fabrication, un fonctionnement, une maintenance et une réparation de faible coût. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un condenseur selon l'invention, avec des parties arrachées permettant la représentation de détails de la construction interne; la figure 2 est une vue de bout du condenseur, du côté gauche de la figure 1, la porte de fermeture étant ouverte afin que la disposition interne de la chambre du condenseur soit exposée; la figure 3 est une vue en perspective de l'une des plaques du condenseur représenté sur les figures 1 et 2; la figure 4 est un détail de l'une des buses placées aux extrémités opposées du tube de distribution de net- toyage et de stérilisation; la figure 5 est une vue détaillée de l'une des buses placées entre les extrémités du tube de distribution de fluide de nettoyage et de stérilisation; la figure 6 est une vue en élévation latérale, analogue à la figure 1, d'un second mode de réalisation de condenseur selon l'invention; la figure 7 est une vue de bout, analogue à la figure 2, du condenseur, à gauche sur la figure 6, la porte de fermeture étant ouverte; et la figure 8 est une vue en perspective analogue à la figure 3 de l'une des plaques du condenseur représenté sur les figures 6 et 7. Le condenseur des figures 1 et 2 comporte une chambre cylindrique horizontale 10 supportée par des pieds espacés latéralement et longitudinalement 12 et ayant, à l'extrémité avant, un conduit tubulaire 14 d'entrée de vapeur. Une bride annulaire 16 placée à l'extrémité externe du conduit d'entrée a une configuration permettant l'accou- plement à une bride correspondante 16' placée sur le conduit 18 de sortie de vapeur d'un réservoir 20 d'un appareil de séchage par congélation ou d'un autre appareil, avec une soupape de fermeture et de commande placée entre les brides. L'extrémité arrière opposée de la chambre 10 est fermée de facon amovible par une porte d'accès 24 montée sur un arbre d'articulation 26 supporté par la chambre. Des bagues d'étanchéité 28 et 30 placées sur la chambre 10 et la porte 24 respectivement forment un joint étanche à la pression et au vide. Une fenêtre 32 d'observa- tion réalisée dans la porte permet l'inspection visuelle de l'intérieur de la chambre. Un bâti formé de barres radiales 34 supporte, près de l'extrémité interne du conduit d'entrée 14, un moyeu creux 36 qui supporte lui-même l'extrémité avant d'un tube allongé 38 de nettoyage et de stérilisation décrit en détail dans la suite. Le tube loge librement un manchon 40 de montage permettant l'ajustement en rotation et longitu- dinal sur le tube. Une vis d'arrêt 42 placée sur le manchon est utilisée pour la fixation du manchon en position voulue de réglage. Le manchon est fixé, par exemple par soudage, au moyeu creux 44 d'un distributeur cyclonique 46 ou distributeur de vapeur analogue à une turbine à trois étages. - Le distributeur 46 comporte trois anneaux concen- triques distants 48, 50, 52 fixés les uns aux autres par des bras radiaux 54. Ces anneaux s'évasent vers l'avant, vers l'intérieur de la chambre 10, et sont séparés par une distance convenable afin qu'ils dirigent le courant de vapeur du réservoir 20 de sublimation radialement vers l'extérieur dans la chambre 10. L'anneau externe 52 com- prend un anneau cylindrique 56 de division destiné à diriger une partie interne de la vapeur du réservoir 20 dans les anneaux concentriques, et une partie externe à l'extérieur de l'anneau 52. Des pales ou ailettes 58 analogues à une turbine sont fixées aux anneaux 48 et 50 et dépassent radialement vers l'intérieur de ces anneaux et radialement à l'exté- rieur des anneaux 52, 56 avec un petit angle par rapport à la direction axiale de la chambre 10. Le courant de vapeur circulant dans le distributeur et autour de celui-ci vient donc frapper les bras et forme un trajet de rotation dans la chambre, pour venir au contact de plusieurs organes 60 de condenseur. Chacun des organes 60 de condenseur est formé d'une paire de plaques métalliques 62 et 64 coopérant de façon étanche à leur périphérie et placées à distance. L'une au moins des plaques a une configuration formant un passage interne sinueux 66 pour la circulation d'un fluide réfri- gérant, d'une saumure ou d'un autre type de fluide de refroidissement d'un tube d'entrée 68 à un tube de sortie 70. Deux ergots 72 de montage dépassent longitudina- lement des coins arrière de chaque organe 60 de condenseur afin qu'ils permettent le montage dans des ouvertures coopérantes d'un anneau de support 74. Cet anneau de support est fixé dans la chambre 10 près des anneaux du distributeur cyclonique 46 par plusieurs blocs 76 espacés circonférentiellement. Des blocs analogues 78 d'entretoise fixent un second anneau de support 80 dans la chambre 10 pour le support de l'extrémité opposée de chaque organe de condenseur. L'opération est réalisée à l'aide d'une paire d'équerres 82 et 84 dépassant latéralement des côtés opposés de l'organe de condenseur et qui sont fixées à l'anneau 80 de support, par exemple par des boulons 86. Les tubes d'entrée 68 sont raccordés en groupes à des tubes d'entrée 88 qui communiquent sélectivement avec une source d'un fluide réfrigérant et une source de saumure (non représentées). Les tubes de sortie 70 sont raccordés par groupes par des collecteurs annulaires 90 à des distri- buteurs 92 d'évacuation qui renvoient la saumure à un circuit de refroidissement et renvoient la vapeur du fluide réfrigérant à l'élément formant le compresseur d'un système de réfrigération. Un tube de purge 94 placé à la partie inférieure de la chambre est utilisé pour l'évacuation des vapeurs condensées et des autres liquides de la chambre après que les fonctions de sublimation et de dégivrage ont été exécutées. Un tube de ventilation 96 placé à la face supérieure de la chambre permet aux vapeurs non conden- sables de s'échapper par un circuit de vide vers l'atmosphère. Dans le mode de réalisation représenté, un dispo- sitif est destiné à assurer le nettoyage et la stérilisa- tion des surfaces internes de la chambre 10, de l'organe 60 du condenseur et des éléments associés, à grande vitesse et très facilement. Ainsi, le tube allongé 38 de distribution indiqué précédemment passe au centre axial de la chambre 10 et dans les collecteurs annulaires 90 de sortie. Le tube est alors disposé radialement vers le haut à travers la paroi cylindrique de la chambre 10 afin qu'il communique sélectivement, par l'intermédiaire de soupapes de réglage (non représentées) avec des sources de fluide de nettoyage et de vapeur d'eau de stérilisation. Une buse 98 de pulvérisation communique avec l'ex- trémité avant du tube 38, alors qu'une buse 100 communique avec l'extrémité arrière de la partie axiale du tube, c'est-à-dire au coude auquel la partie axiale rejoint la partie radiale. Ces buses 98 et 100 sont du type qui forme une pulvérisation de forme pratiquement sphérique, comme indiqué sur la figure 4. Les buses 102 de pulvérisation communiquent avec des parties intermédiaires du tronçon horizontal du tube 38 et dépassent latéralement de celui-ci par paires diamétra- lement opposées. Comme l'indique la figure 5, ces buses forment aussi une pulvérisation de forme pratiquement sphérique destinée à diriger la pulvérisation sur les surfaces des plaques 60 de condenseur. Comme mieux représenté sur la figure 2, les organes de condenseur sont recourbés sur leur largeur et suppor- tés par des anneaux 74 et 80 avec une configuration espacée circonférentiellement donnant une densité optique au trajet d'écoulement de la vapeur provenant du réservoir 20 de sublimation. L'expression "donnant une densité optique" indique que les organes de condenseur sont en position radiale de façon générale, mais sont décalés tangentiel- lement afin que les lignes radiales ou les plans radiaux partant de l'axe longitudinal du tube 38 et donc de la chambre 10, entre les organes adjacents de condenseur, recoupent un organe de condenseur avant d'atteindre la surface interne de la chambre 10. Cette disposition assure la mise en contact intime des vapeurs condensables du courant de vapeur avec les surfaces froides des plaques 62 et 64 de condenseur et leur adhérence à ces surfaces, et les vapeurs incondensables passent librement vers l'exté- rieur dans les passages formés entre les organes de conden- seur et dans la sortie 96 d'évacuation qui est raccordée à un circuit de vide à partir duquel elles sont évacuées à l'atmosphère. La configuration "donnant une densité optique" des organes de condenseur permet aussi la collecte et le renvoi des produits du circuit de vide qui pourraient autrement contaminer le produit traité dans le réservoir 20 de sublimation. Pendant le fonctionnement, le courant de vapeur créé par le réservoir 20 de sublimation qui est raccordé est introduit par le tube 14 d'entrée de vapeur. Ce courant de vapeur passe dans le distributeur cyclonique réglable à trois étages 46 analogue à une turbine, provoquant une distribution du courant de vapeur proportionnellement aux surfaces des organes du condenseur. Les pales 58 de turbine du distributeur provoquent aussi un tourbillonnement du courant du vapeur qui dirige la vapeur efficacement sur les organes du condenseur. L'ajustement longitudinal et/ou en rotation du- distributeur rend maximal le contact de la vapeur avec les organes du condenseur. Les surfaces des feuilles 62 et 64 et les organes du condenseur sont refroidis par détente directe ou par circulation d'une saumure froide convenable dans les passages sinueux 66. La disposition des surfaces des organes du conden- seur radialement autour de l'axe horizontal de la chambre et perpendiculairement au courant produit par le distri- buteur assure une distribution uniforme du courant de vapeur sur les organes du condenseur. Ceci augmente au maximum de manière correspondante le rendement du système de réfrigération. La configuration donnant une densité optique de l'ensemble des organes du condenseur empêche la circulation de la vapeur vers la sortie 96 d'évacuation sans contact initial avec les surfaces des organes du condenseur. Ceci empêche aussi le retour ou circulation inverse de la vapeur à partir du circuit de vide sans contact initial avec les organes froids de condenseur. Ceci est primordial pour un traitement stérile et n'a pas été réalisé jusqu'à présent. Le fonctionnement des ensembles de nettoyage et de stérilisation est assuré par transmission initiale de vapeur sous pression par une soupape de réglage au tube 38 de distribution. La vapeur est pulvérisée par les buses 98, et 102 sur les surfaces des organes 60 de condenseur afin que la glace qui a été collectée sur les organes soit soumise à un dégivrage. Un fluide de nettoyage sous pres- sion est transmis par les buses sur les surfaces des plaques 62 et 64 de condenseur, la surface interne de la chambre 10 et de la porte 24, et les surfaces exposées des éléments associés présents dans la chambre. Un fluide de nettoyage est évacué de la chambre par le tube 94 de purge. Ensuite, la vapeur d'eau est transmise par le tube 38 et les buses de pulvérisation pour la stérilisation des surfaces exposées de tous les éléments présents dans la chambre. Le condenseur décrit précédemment donne un rendement maximal de sublimation par distribution régulière de la vapeur et par charge de la surface totale du condenseur. Ceci est dû en partie à la configuration des organes 60 de condenseur qui donne la densité optique, et qui empêche aussi la circulation par les surfaces de condensation des éléments qui reviennent. La fonction multiple du tube 38 de distribution qui transmet la vapeur de dégivrage, le fluide de nettoyage et la vapeur de stérilisation réduit en fait le nombre de buses de pulvérisation nécessaires à un nettoyage et une stérilisation poussés de toutes les surfaces internes à cause de la distribution efficace des fluides sur les surfaces exposées. Le tube 38 de distribu- tion a aussi pour fonction supplémentaire de supporter le distributeur conique 46 à trois étages en permettant sa rotation tout en permettant un ajustement maximal le long du tube 38. On se réfère maintenant au mode de réalisation représenté sur les figures 6, 7 et 8; la différence essentielle avec le mode de réalisation précédent porte sur la construction et la disposition des organes du condenseur. Comme l'indique la figure 9, l'organe 60' est formé d'un tube coudé sous forme sinueuse afin qu'il forme un passage sinueux au passage 66 de la figure 3. L'organe 60' de condenseur est courbé suivant sa largeur et est monté entre des anneaux 74 et 80 de support par des ergots 72 et des équerres 82 et 84, comme dans le mode de réalisa- tion déjà décrit. Un fluide réfrigérant, de la saumure ou une autre forme de fluide de refroidissement circule dans le tube, du tube d'entrée 68 au tube de sortie 70. Comme l'organe 60' de condenseur a des espaces libres entre les tronçons sinueux de tube, la densité optique est obtenue par interposition d'une paroi cylin- drique secondaire 104 entre les organes 60' et la surface interne de la chambre 10. Cette paroi secondaire est en butée contre l'extrémité interne de la chambre 10 et elle est à distance de la porte d'accès 24 vers l'intérieur. Ainsi, la vapeur provenant du réservoir 20 de sublimation peut s'écouler sur toute la longueur de la chambre 10 puis radialement vers l'intérieur et l'extérieur sur les tubes de condenseur, puis doit se déplacer en sens inverse dans l'espace délimité entre le cylindre secondaire 104 et la chambre 10, avant de sortir par le tube 96 de ventilation. Le cylindre 104 constitue donc une autre forme donnant la densité optique avec un contact maximal des vapeurs avec les surfaces des tubes sinueux de l'organe 60' du condenseur. REVENDICATIONS 1. Condenseur destiné à extraire des vapeurs des réservoirs (20) de séchage par congélation et autres, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une chambre allongée (10) délimitée par une paroi externe ayant une surface interne, b) une entrée de vapeur placée à une première extrémité de la chambre (10), c) plusieurs organes creux et allongés de condenseur (60) montés dans la chambre (10) autour du centre axial de la chambre (10) et espacés circonférentiellement et décalés radialement, le décalage radial étant tel que des droites ou plans radiaux partant du centre axial de la chambre (10) et passant entre les organes adjacents de condenseur (60) interceptent un organe de condenseur (60) avant d'atteindre la surface interne de la chambre (10), d) l'intérieur des organes creux de condenseur (60) étant réalisé pour la circulation d'un fluide de refroidis- sement des surfaces externes des organes, et e) une ouverture de ventilation (96) formée dans la chambre (10) et destinée à évacuer les vapeurs inconden- sables de la chambre (10). 2. Condenseur destiné à extraire des vapeurs des réservoirs de séchage par congélation et autres, caracté- risé en ce qu'il comprend: a) une chambre allongée (10) délimitée par une paroi externe ayant une surface interne, b) une entrée de vapeur placée à une première extrémité de la chambre (10) et destinée à recevoir des vapeurs d'un réservoir de séchage par congélation ou autre, c) une ouverture de ventilation (96) formée dans la paroi externe de la chambre (10) et destinée à être raccor- dée à un circuit de vide destiné à extraire les vapeurs incondensables de la chambre (10), et d) plusieurs organes allongés et creux de condenseur (60), montés dans la chambre (10) autour du centre 1l longitudinal axial de la chambre (10) et espacés circonfé- rentiellement et décalés radialement les uns par rapport aux autres, le décalage radial étant tel que les lignes ou plans radiaux partant du centre axial de la chambre (10) entre les organes adjacents de condenseur (60) interceptent un organe de condenseur (60) avant d'atteindre la surface interne de la chambre (10), de manière qu'un contact de la vapeur provenant de l'entrée de vapeur et dirigée vers l'extérieur par les espaces formés entre les organes adjacents de condenseur (60) entre en contact avec ceux-ci avant d'atteindre la surface interne de la chambre (10) afin que les vapeurs condensables soient collectées sur les organes de condenseur (60) pendant l'écoulement vers l'extérieur des vapeurs et que les produits qui reviennent du circuit de vide raccordé à l'ouverture de ventilation (96) soient collectés, e) l'intérieur des organes creux de condenseur (60) étant destiné à permettre la circulation du fluide de refroidissement des surfaces externes des organes. 3. Condenseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre (10) est disposée suivant un axe horizontal, l'entrée de vapeur est disposée suivant l'axe horizontal, les organes de condenseur (60) sont placés autour de l'axe horizontal, et une porte d'accès (24) ferme temporairement l'extrémité de la chambre (10) opposée à l'entrée de vapeur. 4. Condenseur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un distributeur (38) de vapeur monté dans la chambre (10) près de l'entrée de vapeur et dont la configuration est telle qu'il répartit le courant de vapeur de l'entrée de vapeur sur les surfaces des organes de condenseur (60). 5. Condenseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le distributeur de vapeur comprend plusieurs anneaux concentriques qui s'évasent vers l'extérieur, vers l'extrémité de la chambre (10) opposée à l'entrée de vapeur. 6. Condenseur destiné à extraire des vapeurs des réservoirs de séchage par congélation et autres, caracté- risé en ce qu'il comprend: a) une chambre allongée (10), b) une entrée de vapeur placée à une première extrémité de la chambre (10), c) plusieurs organes allongés et creux de condenseur (60) montés dans la chambre (10) autour du centre axial de la chambre (10) et espacés circonférentiellement, d) l'intérieur des organes creux de condenseur (60) étant destiné à permettre la circulation d'un fluide de refroidissement des surfaces externes de ces organes, e) une ouverture de ventilation (96) formée dans la chambre (10) et permettant l'extraction des vapeurs incon- densables de la chambre (10), f) un tube de distribution placé dans la chambre (10) suivant l'axe longitudinal de celle-ci, et g) plusieurs buses (90, 100) de pulvérisation de fluide placées sur le tube de distribution et communiquant avec l'intérieur du tube, le tube comprenant un dispositif destiné à communiquer sélectivement avec des sources d'un fluide de nettoyage et de vapeur d'eau destinés au net- toyage, au dégivrage et à la stérilisation des surfaces internes de la chambre (10) et des surfaces externes des organes de condenseur (60). 7. Condenseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un distributeur de vapeur monté dans la chambre (10) sur le tube de distribution près de l'en- trée de vapeur et ayant une configuration telle qu'il répartit le courant de vapeur de l'entrée de vapeur sur les surfaces des organes de condenseur (60). 8. Condenseur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif placé dans la chambre (10) et destiné à ajuster le distributeur de vapeur longi- tudinalement suivant le tube de distribution par rapport aux organes de condenseur (60). 9. Condenseur destiné à extraire des vapeurs de réservoirs de séchage par congélation et autres, caracté- risé en ce qu'il comprend: a) une chambre allongée (10) délimitée par une paroi externe et ayant une surface interne, b) une entrée de vapeur placée à une première extrémité de la chambre (10) et destinée à recevoir les vapeurs du réservoir de séchage par congélation ou autre, c) une ouverture de ventilation (96) formée dans la paroi externe de la chambre (10) et destinée à être raccor- dée à un circuit de vide pour l'extraction des vapeurs incondensables de la chambre (10), d) plusieurs organes creux et allongés de condenseur (60) montés dans la chambre (10) autour du centre longitu- dinal axial de la chambre (10) et espacés circonférentiel- lement et disposés de manière qu'ils assurent le contact avec la vapeur provenant de l'entrée de vapeur et s'écou- lant dans les espaces formés entre les organes adjacents de condenseur (60) avant d'atteindre la surface interne de la chambre (10), afin que les vapeurs condensables soient collectées sur les organes de condenseur (60) pendant l'écoulement de la vapeur vers l'extérieur et que les produits qui reviennent du circuit de vide raccordé à l'ouverture de ventilation (96) soient collectés, e) l'intérieur des organes creux de condenseur (60) étant destiné à assurer la circulation d'un fluide de refroidissement des surfaces externes des organes, et f) une paroi cylindrique secondaire placée à dis- tance à l'intérieur de la surface interne de la chambre (10) et entourant les organes de condenseur (60), la paroi cylindrique secondaire étant destinée à diriger des vapeurs provenant de l'entrée de vapeur sur les surfaces des organes de condenseur (60) vers l'extrémité de la chambre (10) opposée à l'entrée de vapeur puis radialement vers l'extérieur dans l'espace compris entre la paroi cylin- drique secondaire et la chambre (10) du condenseur vers l'entrée de vapeur. 10. Condenseur destiné à extraire des vapeurs des récipients de séchage par congélation et autres, caracté- risé en ce qu'il comprend: a) une chambre allongée (10) délimitée par une paroi externe ayant une surface interne, b) une entrée de vapeur placée à une première extrémité de la chambre (10) et destinée à recevoir les vapeurs du réservoir de séchage par congélation ou autre, c) une ouverture de ventilation (96) formée dans la paroi externe de la chambre (10) et destinée à être raccor- dée à un circuit de vide destiné à extraire les vapeurs incondensables de la chambre (10), d) plusieurs organes creux et allongés de condenseur (60), montés dans la chambre (10) autour du centre axial longitudinal de la chambre (10) et espacés circonférentiel- lement et disposés afin qu'ils assurent le contact avec la vapeur circulant de l'entrée de vapeur vers l'extérieur dans les espaces formés entre les organes adjacents de condenseur (60) avant d'atteindre la surface interne de la chambre (10), afin que les vapeurs condensables soient collectées sur les organes de condenseur (60) pendant l'écoulement vers l'extérieur de la vapeur et que les produits revenant du circuit de vide connecté à l'ouverture de ventilation (96) soient collectés, chaque organe de condenseur (60) comprenant un tronçon de tube coudé sous forme sinueuse formant un passage pour la circulation d'un fluide de refroidissement, et e) une paroi cylindrique secondaire placée à dis- tance à l'intérieur de la surface interne de la chambre (10) et entourant les organes de condenseur (60), la paroi cylindrique secondaire étant destinée à diriger les vapeurs de l'entrée de vapeur sur les surfaces des organes de condenseur (60) vers l'extrémité de la chambre (10) opposée à l'entrée de vapeur puis radialement vers l'extérieur dans l'espace compris entre la paroi cylindrique secondaire et la chambre (10) de condenseur, vers l'entrée de vapeur.