Brevet FR2797783A1 — publié le 20010302

La présente invention concerne un mélangeur à jet dirigé pour désagrégation et mise en dispersion dans un liquide d'un substrat flottant à sa surface. Lors de l'élaboration du moût de raisin destiné à la fabrication du vin rouge, on obtient après écrasement des raisins un liquide au-dessus duquel flotte un substrat. Ce dernier est constitué principalement par les grains de raisin partiellement écrasés qui se recollent entre eux et donnent à ce substrat une texture relativement compacte ayant constamment tendance à se reformer après désagrégation. Il est essentiel, pour l'obtention des qualités particulieres à un cru, que les principes actifs contenus dans ce substrat soient transférés au liquide sous-jacent avec un maximum d'efficacité. Un mélangeur est nécessaire pour désagréger ce substrat et disperser le maximum de ses principes actifs dans le liquide. connaît un mélangeur qui met en #uvre au niveau du substrat des fléaux horizontaux, verticaux ou inclinés actionnés par des moyens mécaniques ou hydrauliques qui brisent ce substrat. Ce dernier se désagrège au voisinage immédiat des fléaux mais la difficulté d'élargir leur action sur toute surface du substrat handicape leur efficacité. Un autre moyen consiste à agir depuis le sommet la cuve avec un jet alimenté avec la partie liquide sous pression, orienté manuellement en divers endroits sur le substrat. Cette pratique est pénible pour l'opérateur qui doit fournir effort physique dans un environnement comportant odeurs et brouillards désagréables. Les mouvements aléatoires imprimés au jet associés ' une visibilité souvent mauvaise ne permettent pas d'atteindre régulièrement toute la surface du substrat et de bénéficier de toute l'efficacité du procédé. Les moyens employés dans les opérations ci-dessus n'agissent pas systématiquement sur toute la surface du substrat et certaines parties sont plus ou moins épargnées ayant pour conséquence delà d'un certain temps de mise en #uvre l'effet de dispersion devient très faible par épuisement des parties du substrat concernées alors que parties riches sont hors d'atteinte. La présente invention a donc pour objet un mélangeur a jet dirigé pour désagrégation et mise en dispersion dans un liquide d'un substrat flottant à sa surface donnant une efficacité accrue, des conditions de travail améliorées et un traitement homogène du substrat caractérisé par le fait qu'il est mécanisé et qu'il est imposé, à l'impact du jet sur le substrat pour le désagréger, un parcours programmé et régulier sur toute la surface de ce substrat. Ce mélangeur est placé au sommet d'une cuve cylindrique verticale et en son centre, un signal de niveau est émis par le capteur de mesure de niveau du produit dans la cuve. Il comprend selon une autre caractéristique, une colonne tubulaire verticale supportée par un châssis entraînée en rotation sur axe vertical par un moteur. Cette colonne tubulaire est alimentée en liquide procédé sous pression à sa partie supérieure à travers un joint tournant. Elle débite à la partie inférieure dans un jet articulé sur un axe horizontal façon étanche sur cette colonne tubulaire, tournant avec elle et orientable dans un de ses plans verticaux, de façon continue entre la direction verticale dans le prolongement la colonne tubulaire et une direction variable pouvant atteindre sensiblement l'horizontale. Cette orientation est commandée par un vérin lui-même asservi à un système informatique installés châssis. Un système de butee et manchon coulissant sur la colonne tubulaire transmet le mouvement du vérin non tournant au jet tournant avec la colonne tubulaire. Le système informatique réagit à un signal de niveau. L'action combinée, de la rotation continue de la colonne tubulaire et du jet, et de l'oscillation de ce dernier, permet de faire décrire à l'impact du jet, un parcours la surface horizontale du substrat, programmé dans le système informatique. Une application particulière est caractérisée par la mise place dans le système informatique d'un programme qui provoque une oscillation régulière suivant un angle aigu du jet entre la verticale et une valeur déterminée. L'impact du jet décrit alors des spirales successivement croissantes décroissantes sur la surface du substrat. Les caractéristiques dimensionnelles de ces spirales sont programmées dans le système informatique qui les corrige en fonction du niveau du substrat dans la cuve. Les spirales ont un pas suffisamment petit pour que l'effet mécanique de l'impact du jet désagrège toute la partie de substrat située dans l'espace d'un pas et un diametre final sensiblement égal au diamètre la cuve et du substrat. Ainsi à chaque cycle correspondant au parcours d'une spirale, toutes les parties du substrat ont subit une désagrégation et une partie des résidus entraînés par liquide du jet est dispersée de façon irreversible dans le liquide sous-jacent. Après un certain nombre de cycles toutes les parties du substrat ont été traitées de la même façon. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de -la description ci-après, faite à titre d'exemple, en référence au dessin annexé. La figure 1 représente de manière schématique en élévation un mélangeur conforme à l'invention. En référence ce dessin le mélangeur comprend une colonne tubulaire (1) verticale tournant autour d'un axe vertical XX' entraînée par un moteur électrique (non représenté). Urie entrée (2) à la partie supérieure alimente la colonne tubulaire (1) en liquide procédé sous pression au travers d'un joint tournant (3). Un jet (4) est relié à la colonne tubulaire (1) par un joint (5) qui assure l'étanchéité entre les deux éléments. Ce jet (4) articulé sur la colonne tubulaire (1) par l'axe (6) horizontal lui permet de prendre des directions par rapport à la verticale d'un angle (a) pouvant varier de 0 à sensiblement 90 degrés. Un manchon (7) coulisse verticalement sur la colonne tubulaire (1) et tourne avec elle. La bielle (8) s'articule sur ce manchon (7) par l'axe (9) et sur le jet (4) par l'axe (10), elle transmet le déplacement du manchon (7) au jet (4) pour modifier sa direction, elle tourne aussi avec la colonne tubulaire (1), le jet (4) et le manchon (7). Le levier (11) est articulé sur l'axe (1 2) horizontal solidaire du châssis (non représenté), son autre extrémité reçoit l'extrémité mobile de la tige du vérin (13) par l'axe (14) parallèle à l'axe (12) et son appuis (15) intermédiaire décrit une trajectoire verticale. La butée (16) assure la transmission du déplacement vertical de l'appuis (15) ci-dessus au manchon (7) tournant et coulissant. Le système informatique (17) reçoit par le câble (18) un signal de niveau et par le câble (19) pilote le vérin (13) qui fait osciller le levier (11). Ce vérin (13) est mû par un moteur électrique à courant continu et comprend un potentiomètre transmettant la position de sa tige au système informatique (17). Le système informatique (17) fournit au moteur électrique du vérin (13) les tensions nécessaires aux vitesses et déplacements qu'il a calculées pour décrire sur le substrat des spirales de pas et de grandeur conformes à ce qui a été programmé, et reçoit en retour les informations donnant la position de la tige du vérin (13) elle-même en relation avec l'angle (a) du jet par rapport à la verticale. Le programme du système informatique (17) utilise une fonction de transfert entre signal de niveau reçu et valeur maximum correspondante de l'angle(a) adaptée la géométrie de l'ensemble du mécanisme (13), (11). (16),- (8) et (4). Cette fonction de transfert étant réalisée par un modèle mathématique à. partir d'un polynôme du tre'sième degré, assurant la concordance,en 4 points du parcours complété par extrapolation. Pour ajuster la vitesse de déplacement du vérin (13) à la valeur requise programme utilise un sous programme qui règle la vitesse du moteur du vérin (13) afin que l'angle (a) soit parcouru en un temps fixe pré défini. Selon des modes particuliers de réalisation : - La position de la tige du vérin (13) peut être transmise par un système codeur à impulsions complété par un contact fin de course. - Le moteur électrique du vérin (13) peut être un moteur pas à pas et programme du système informatique (17) adapté en conséquence. - Le système informatique (17) peut être pourvu de moyens permettant choisir le pas des spirales décrites. lis consistent en une commande extérieure par potentiomètre qui modifie le temps pré défini pour parcourir l'angle (a) utilisé dans le sous programme de régulation de la vitesse moteur du vérin 3). - Le système informatique (17) peut être pourvu de moyens qui permettent fixer des diametres de spirale correspondant à des diamètres de cuve différents, ils interviennent dans le programme de calcul de l'angle (a) l'introduction signal de niveau modifié par un potentiomètre commandé de l'extérieur traduisant le rapport de similitude des cuves vues depuis le jet (4). - Le signal niveau peut être fourni directement au système informatique (17) par un capteur de mesure de niveau à ultrasons ou radar monté sur le châssis du melangeur. Les dimensions sont données à titre d'exemple pour un mélangeur destiné à cuves de 20 mètres cubes de capacité ayant un diamètre de 2.50 mètres. Ainsi longueur 'de la colonne (1) est de 500 mm, son diamètre intérieur ainsi que celui du jet (4) est de 47 mm. La vitesse de rotation de la colonne (1) de 1 touriseconde, le débit du jet (4) est de 20 litresiseconde et la période des oscillations du jet (4) de 30 secondes Le mélangeur selon l'invention peut-être utilisé pour la fabrication du vin rouge. REVENDICATIONS 1) Mélangeur à dirigé pour désagrégation et mise en dispersion dans un liquide d'un substrat flottant à sa surface, ce liquide et substrat étant contenus dans une cuve cylindrique d'axe vertical XX, caractérisé par une colonne tubulaire (1) verticale en rotation autour de son axe vertical XX', alimentée à l'entrée (2) en partie supérieure par le liquide procédé sous pression à travers un joint tournant (3), comportant à sa partie inférieure un jet (4) dont l'angle (a) par rapport à la verticale oscille entre deux valeurs déterminées sous le contrôle d'un système informatique (17), la combinaison de la rotation et de l'oscillation faisant décrire à l'impact du jet un parcours programmé sur le substrat situé dessous. 2) Mélangeur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système informatique (17) est programmé pour que l'impact du jet (4) décrive des spirales sur la surface du substrat. 3) Mélangeur selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que le système informatique (17) reçoit un signal du niveau du substrat dans la cuve et impose par l'intermédiaire du vérin (13) les vitesses angulaires et amplitudes de variations de l'angle (a) du jet (4) afin que spirales couvrent sensiblement toute la surface du substrat avec un pas sensiblement constant. 4) Mélangeur selon la revendication 1 et 3 caractérisé par le fait que le système informatique (17) est pourvu de moyens permettant de choisir le pas des spirales. 5) Mélangeur selon la revendication 1 et 3 caractérisé par le fait que le système informatique (17) est pourvu d'une commande extérieure permettant d'adapter le diamètre maximum des spirales à celui du substrat. 6) Mélangeur selon la revendication 1 et 3 caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un capteur de mesure de niveau radar ou ultrasons donnant directement le signal de niveau au système informatique (17).