Brevet FR2732901A1 — publié le 19961018

La présente invention a pour objet une cellule de cristallisation comportant une cuve, un faisceau d'éléments chauffants disposé dans la partie inférieure de la cuve, à l'écart du fond de cette dernière, un passage étant ménagé soit au centre du faisceau, soit entre celui-ci et au moins une paroi de la cuve pour permettre le retour sous le faisceau de la masse en cours de cristallisation, et au moins un agitateur apte à accélérer la circulation de ladite masse. Une telle cellule peut constituer un appareil à marche discontinue ou être associée à d'autres cellules pour constituer un appareil à marche continue. Ces appareils sont utilisés en particulier pour la production de cristaux de sucre. Dans les appareils où l'agitateur est placé dans un puits central du faisceau, I'écoulement du produit se fait parallèlement à l'axe de l'agitateur dans le puits, et se transforme en un écoulement radial à la sortie du puits, le courant s'étalant sur le fond de la cuve avant de remonter dans le faisceau ; il en résulte une mauvaise alimentation de la partie du faisceau bordant le puits central, en particulier parce que l'écoulement radial à grande vitesse du produit en cours de cristallisation crée à la sortie du puits une dépression qui s'oppose à la circulation naturelle ascendante du produit dans cette partie du faisceau. Les appareils à faisceau central ou flottant présentent le même inconvénient lorsqu'ils sont équipés d'un agitateur. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de prolonger le tube qui délimite le puits central sous la face inférieure du faisceau, mais l'amélioration apportée par cette solution est très limitée car le prolongement du tube central écarte le courant de produit de la face inférieure du faisceau ce qui va à l'encontre du but recherché. Une autre solution consiste à prévoir autour du puits central une zone dépourvue d'éléments chauffants et à profiler le bas de cette zone de façon à favoriser l'écoulement du produit en cours de cristallisation vers la partie du faisceau immédiatement adjacente à cette zone. Cette solution à l'inconvénient de réduire la surface chauffante pour une section donnée de la cuve. Le but de la présente invention est d'améliorer l'alimentation du faisceau de chauffage pour uniformiser le débit du produit en cours de cristallisation dans le faisceau, sur toute sa section, sans réduire la surface chauffante. La cellule de cristallisation objet de la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comporte une jupe placée sous le faisceau et qui prolonge vers le bas le passage ménagé au centre du faisceau ou entre celui-ci et au moins une paroi de la cuve, et en ce que un ou plusieurs agitateurs à flux axial sont disposés sous le faisceau, avec leur axe approximativement perpendiculaire au plan ou aux plans de la face inférieure du faisceau, dans l'espace délimité par la jupe et éventuellement une ou plusieurs parois de la cellule, de telle sorte que lesdits agitateurs communiquent un mouvement ascendant à toute la masse du produit en cours de cristallisation se trouvant sous le faisceau. L'expression agitateur à flux axial désigne tout agitateur créant un écoulement dont la composante principale est parallèle à son axe.Dans le cas où la cellule comporte un faisceau à puits central, la jupe est évasée et fixée à l'extrémité inférieure de la virole délimitant le puits, et les agitateurs sont placés sous le faisceau dans l'espace annulaire délimité par la jupe et la paroi de la cuve. Dans une cellule à faisceau central, la jupe est fixée sous le bord inférieur du faisceau et les agitateurs sont disposés dans l'espace délimité par la jupe. Lorsque le faisceau est adossé à une ou plusieurs parois ou cloisons de la cuve, en particulier dans une cellule d'appareil à marche continue, la jupe est fixée sous le ou les bords inférieurs du faisceau qui ne sont pas attenants aux parois ou cloisons et courbée vers le centre du faisceau. La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, deux formes de réalisation de 1 invention et sur lesquels La figure 1 est une vue partielle, en coupe verticale, d'un appareil de cristallisation à marche discontinue réalisé conformément à l'invention; La figure 2 est une vue en coupe horizontale, suivant 2-2 de l'appareil de la figure 1; et La figure 3 est une vue partielle, en coupe transversale, d'un appareil de cristallisation à marche continue réalisé conformément à l'invention. L'appareil représenté sur les figures 1 et 2 est un appareil à cuire de sucrerie, à marche discontinue. Il est constitué par une cuve cylindrique à axe vertical 10 dont seule la partie inférieure est représentée sur la figure 1. Cette cuve est fermée et sa partie supérieure est reliée à une source de vide. Le fond 12 de la cuve est constitué par un tronc de cône inversé fixé par sa grande base au bord inférieur de la paroi 13 de la cuve et par un cône dont le bord est fixé sur la petite base du tronc de cône. Un ou plusieurs orifices de vidange, munis de vannes, non représentés, sont prévus sur le fond, dans la zone de raccordement du cône et du tronc de cône. Un faisceau de chauffage 14 est placé dans la partie inférieure de la cuve ; il peut être constitué par des tubes verticaux où circule le produit en cours de cristallisation et qui sont chauffés extérieurement par de la vapeur, ou par des plaques creuses, par exemple par des plaques annulaires disposées concentriquement, dans lesquelles circule de la vapeur. Le faisceau comporte un puits central 16 délimité par une virole 18 qui se prolonge vers le bas, au-delà de la face inférieure du faisceau, par une jupe évasée 20. Dans l'espace annulaire délimité dans le faisceau par la paroi de la cuve et la jupe 20 sont disposés des agitateurs à hélices à axe vertical et à flux axial 22. Ces agitateurs dont les arbres 24 traversent le fond de la cuve sont entraînés en rotation par des moteurs, non représentés, situés à l'extérieur de la cuve ; des joints d'étanchéité sont prévus à la traversée du fond de la cuve par les arbres 24. Six agitateurs ont été représentés sur la figure 2 mais ce nombre n'est pas limitatif. En cours de cristallisation, le faisceau 14 est noyé dans le produit qui circule en circuit fermé comme indiqué par les flèches sur la figure 1. Cette circulation est induite par l'ébullition du produit à l'intérieur du faisceau et par les agitateurs à hélice 22. Ceuxci sont régulièrement répartis sous le faisceau de façon à créer pratiquement dans tout l'espace annulaire délimité par la paroi 13 de la cuve et la jupe 20 un mouvement vertical ascendant du produit qui assure une alimentation uniforme du faisceau, sur toute sa section. La jupe 20 empêche l'écoulement radial du produit à la sortie du puits 16, qui perturberait le fonctionnement des agitateurs, et par conséquent, l'alimentation de la partie du faisceau bordant le puits. L'appareil de cristallisation à marche continue représenté partiellement sur la figure 3 est constitué par une cuve cylindrique 30 disposée horizontalement. Cette cuve est fermée et sa partie supérieure est reliée à une source de vide. L'intérieur de la cuve est divisée en plusieurs compartiments ou cellules par des cloisons verticales transversales 32 et par une cloison verticale longitudinale 34 disposée dans le plan de symétrie de la cuve. Ces cloisons n'atteignent pas le sommet de la cuve, de sorte que toutes les cellules communiquent avec l'espace supérieur de la cuve raccordé au vide. Les cellules voisines communiquent entre elles par des ouvertures ménagées dans les cloisons de telle sorte que le produit en cours de cristallisation traverse successivement toutes les cellules. Chaque cellule est alimentée avec une solution concentrée du produit à cristalliser. Un magma d'ensemencement est introduit dans la première cellule et les cristaux produits sont extraits, avec la liqueur-mère, de la dernière cellule. Un faisceau de chauffage 36 formé de tubes ou de plaques est disposé dans la partie inférieure de la cuve, à l'écart du fond et des parois. Ce faisceau admet un plan de symétrie longitudinal qui coïncide avec celui de la cuve. Il est alimenté en vapeur et permet de chauffer le produit dans toutes les cellules. Dans chaque cellule un ou plusieurs agitateurs rotatifs à flux axial 38 sont disposés sous le faisceau. Les axes des agitateurs sont perpendiculaires à la face inférieure du faisceau et leurs arbres traversent, de manière étanche, le fond de la cuve. Une tôle 40 fixée sur le flan du faisceau de chauffage délimite, avec la paroi de la cuve, un passage 42 pour le retour du produit en cours de cristallisation sous le faisceau. Cette tôle se prolonge vers le bas, au-delà du bord inférieur du faisceau, par une jupe 44 recourbée vers le plan médian du faisceau. Cette jupe a pour but de guider le courant de retour vers la zone d'aspiration du ou des agitateurs et d'empêcher le produit de s'écouler parallèlement à la face inférieure du faisceau à sa sortie du passage 42. Lorsque l'appareil est en marche, le faisceau est noyé dans la masse du produit en cours de cristallisation et la chaleur libérée par la condensation de la vapeur dans le faisceau 36 provoque l'ébullition du produit. Cette ébullition et l'action du ou des agitateurs engendre un mouvement ascendant du produit à l'intérieur du faisceau, avec retour sous le faisceau par le passage 42. Ce mouvement transversal du produit se superpose, dans chaque cellule au mouvement général du produit de l'entrée vers la sortie de la cellule. La disposition du ou des agitateurs et la présence de la jupe permettent de créer sous le faisceau, pratiquement sur toute sa section, un écoulement perpendiculaire à sa face inférieure et, par conséquent, de réaliser une alimentation uniforme du faisceau. Il est bien entendu que l'invention s'applique à tous les appareils de cristallisation à marche continue ou discontinue, quelles que soient la forme et la structure du faisceau de chauffage, et que le nombre et la dimension des agitateurs dépendent de la forme et des dimensions du faisceau. En particulier, la face inférieure du faisceau pourra être tronconique ou en forme de tronc de pyramide dans le cas d'un appareil à marche discontinue ou constituée par une surface cylindre ou prismatique dans le cas d'un appareil à marche continue ; dans tous les cas, les axes des agitateurs seront approximativement perpendiculaires aux portions de surface sous lesquelles ils sont placés. REVENDICATIONS 1. Cellule de cristallisation comportant une cuve, un faisceau d'éléments chauffants disposé dans la partie inférieure de la cuve, à l'écart du fond de cette dernière, un passage étant ménagé soit au centre du faisceau, soit entre celui-ci et au moins une paroi de la cuve pour permettre le retour sous le faisceau de la masse en cours de cristallisation, et au moins un agitateur apte à accélérer la circulation de ladite masse, caractérisée en ce qu'elle comporte une jupe (20, 44) placée sous le faisceau et prolongeant vers le bas ledit passage (16, 42), et en ce que un ou plusieurs agitateurs à flux axial (22, 38) sont disposés sous le faisceau (14, 36), dans l'espace délimité par ladite jupe et éventuellement un ou plusieurs parois ou cloisons de la cellule, avec leurs axes approximativement perpendiculaires à la face inférieure du faisceau. 2. Cellule de cristallisation selon la revendication 1, comportant un faisceau à puits central, caractérisée en ce que ladite jupe (20) est évasée et fixée à l'extrémité inférieure de la virole délimitant le puits (16), et les agitateurs (22) sont placés sous le faisceau dans l'espace annulaire délimité par la jupe et la paroi de la cellule. 3. Cellule de cristallisation selon la revendication 1, comportant un faisceau central, espacé de la paroi de la cellule sur toute sa périphérie, caractérisée en ce que la jupe est fixée sous le bord inférieur du faisceau, et les agitateurs sont disposés dans l'espace délimité par la jupe. 4. Cellule de cristallisation selon la revendication 1, dans laquelle le faisceau est attenant à une ou plusieurs parois ou cloisons de la cuve, caractérisée en ce que la jupe (44) est fixée sous le ou les bords inférieurs du faisceau qui sont espacés d'une paroi ou cloison de la cellule et recourbée vers le centre du faisceau.