Brevet FR2887392A1 — publié le 20061222

CELLULE DE CHAUFFAGE OHMIQUE La présente invention concerne un dispositif de chauffage du type comprenant au moins deux électrodes raccordables à une source de tension et des moyens pour générer un écoulement continu du fluide le long d'un trajet passant entre les deux électrodes, notamment pour le traitement thermique de produits agroalimentaires fluides. Afin de convenir aux différentes normes d'hygiène et de qualité, de nombreux produits agroalimentaires doivent subir un traitement physique et/ou chimique. Ainsi, la stérilisation de certains produits fluides est généralement obtenue par chauffage. Il est courant d'effectuer cette opération de chauffage au moyen d'un dispositif comportant un échangeur thermique qui a une surface de contact avec le fluide à chauffer. Cependant, ce type de dispositif présente l'inconvénient d'un fort encrassement au niveau de la surface de contact, par exemple dans le cas de traitement de produits laitiers (boissons, extraits végétaux). Cela pose un problème sanitaire, mais également de rendement énergétique, puisque le fluide n'est plus en contact direct avec la surface de l'échangeur. Il est donc impératif d'interrompre le fonctionnement du dispositif de manière régulière afin de le nettoyer. Ces interruptions nécessaires diminuent de manière conséquente la productivité de l'installation. De plus, une inhomogénéité du traitement est caractéristique de ce type de chauffage puisque la température du fluide en tous points du dispositif n'est pas maîtrisée et dépend également du taux d'encrassement de la surface de l'échangeur. En outre, pour obtenir un chauffage plus homogène, il faut induire dans le fluide des mouvements de convection d'où une perte d'énergie. Un but de la présente invention est de pallier ces différents inconvénients. Pour cela, l'invention propose un dispositif de chauffage d'un fluide en continu, dans lequel un courant électrique traverse le fluide à chauffer. L'invention propose donc un dispositif de chauffage d'un fluide comprenant au moins deux électrodes raccordables à une source de tension et 25 des moyens pour générer un écoulement continu du fluide le long d'un trajet passant entre les deux électrodes, caractérisé en ce qu'au moins la première électrode comporte une portion renflée placée sur ledit trajet d'écoulement de façon que le fluide s'écoule autour de ladite portion renflée. Conformément à un aspect de l'invention, la portion renflée est ovoïde. Par forme ovoïde, on entend une forme dont les extrémités sont arrondies. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif comporte avantageusement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: ^ la portion renflée est sensiblement sphérique, et la première électrode comportant ladite portion renflée comporte un axe de symétrie de révolution et est agencée pour être entraînée en rotation autour de son axe de symétrie de révolution; ^ la première électrode comportant ladite portion renflée s'étend sensiblement transversalement par rapport au trajet d'écoulement du fluide; ^ la première électrode comportant ladite portion renflée s'étend sensiblement longitudinalement par rapport au trajet d'écoulement du fluide; le dispositif comprend en outre des moyens de désencrassement d'une surface extérieure de ladite portion renflée de la première électrode; ^ les moyens de désencrassement comprennent une racle en contact avec au moins une portion de la surface extérieure de ladite portion renflée de la première électrode; ^ la deuxième électrode comporte un prolongement en matière isolante s'étendant selon la direction d'écoulement du fluide; ^ un circuit de refroidissement est compris à l'intérieur de la première électrode; ^ le dispositif comporte une entrée de fluide à chauffer entrant avec un débit d'entrée et une sortie de fluide chauffé sortant avec un débit de sortie, des moyens de régulation du débit de sortie et un détecteur de niveau, dans lequel la sortie de fluide et le détecteur de niveau sont placés en aval de la première électrode comportant ladite portion renflée le long du trajet d'écoulement, et dans lequel le détecteur de niveau transmet un signal fonction du niveau du fluide en sortie aux moyens de régulation de débit de sortie. D'autres particularités et avantages de la présente invention 15 apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma représentant un premier mode de réalisation, conforme à l'invention; la figure 2 est un schéma représentant un deuxième mode de réalisation, conforme à l'invention; la figure 3 est un schéma représentant un troisième mode de réalisation conforme à l'invention. Sur les différentes figures, on a conservé les mêmes références pour les éléments identiques ou équivalents. La figure 1 représente un dispositif selon un premier mode de réalisation. II comprend une paroi extérieure 20, une électrode de phase 21 en forme de buse et une électrode de masse 22 dont une portion est de forme ovoïde. Un circuit de refroidissement 23 est compris dans l'électrode de masse 22. Un détecteur de niveau 30, par exemple à ultra sons ou à laser, permet de contrôler le niveau du fluide 10 par exemple dans la partie inférieure du 10 dispositif. Un dispositif d'injection de gaz 31, par exemple un gaz neutre comme de l'azote, peut permettre d'une part de maintenir une pression suffisante à l'intérieur du dispositif pour éviter la vaporisation du fluide à chauffer et d'autre part d'augmenter la pression à l'intérieur du dispositif de manière à réguler le débit à la sortie 12 du dispositif. Le fluide 10 à chauffer pénètre dans le dispositif par l'entrée 11. Puis, il est dirigé par l'électrode de phase 21 en forme de buse sur l'électrode de masse 22. En raison de la différence de potentiel entre l'électrode de phase 21 et l'électrode de masse 22, un courant électrique circule dans la portion de fluide comprise entre ces deux éléments. Le fluide 10 s'écoule autour de la partie ovoïde de l'électrode de masse 22 puis s'écoule vers le fond du dispositif. Le détecteur de niveau 30 contrôle que le niveau du fluide 10 n'atteint pas l'électrode de masse 22. Si le niveau augmente trop, le détecteur de niveau 30 envoie un signal au dispositif d'injection de gaz 31 pour faire augmenter la pression interne du dispositif et ainsi augmenter le débit de sortie du fluide 10. Ainsi, le dispositif de d'injection de gaz 31 couplé au détecteur de niveau forme des moyens de régulation de débit de sortie. Selon une variante de l'invention, un robinet ou une valve, placée en aval du dispositif de chauffage, peuvent également être utilisés en remplacement ou en combinaison du dispositif d'injection de gaz 31. Ce mode de réalisation a l'avantage de simplifier la régulation en température du fluide. En effet, la résistance du segment de fluide à chauffer est sensiblement constante puisque sa section et sa longueur sont constantes. En effet, la résistance du fluide R est égale: R = K. [h/dl, où, K est proportionnelle à la résistivité du fluide 10, h la distance séparant les électrodes 21 et 22, et d le diamètre du jet de fluide 10. Pour une tension donnée, l'énergie transférée au fluide lors de son passage entre les deux électrodes ne dépend que du débit d'entrée du fluide 10. Pour cette raison, le détecteur de niveau 30 ne requiert pas une grande précision puisqu'il ne fait que contrôler que le niveau du fluide 10 au fond du dispositif ne dépasse pas le niveau de l'électrode de masse 22. II peut s'agir par exemple d'un dispositif de détection de franchissement de seuil qui permet la commande au dispositif d'injection de gaz. Un tel dispositif de détection de franchissement de seuil doit être placé suffisamment en aval de l'électrode de masse 22 afin de prendre en compte le temps de réponse du dispositif d'injection de gaz 31. De plus, un détecteur de pression interne peut par exemple permettre d'améliorer la précision de la régulation du dispositif d'injection de gaz 31. En outre, l'encrassement sur l'électrode de masse 22 est diminué en raison de sa forme. De plus, l'homogénéité de traitement est accrue puisque la vitesse d'écoulement du fluide 10 est sensiblement uniforme entre les deux électrodes. Enfin, le rendement énergétique d'un tel dispositif est très important. Afin de limiter encore l'encrassement des électrodes, un second mode de réalisation illustré à la figure 2 est proposé. Dans ce mode de réalisation, l'électrode de masse 22 est sphérique. Elle est mise en rotation autour de son axe transversal au trajet de fluide par un moteur 24. Une racle 25 est en contact avec la surface inférieure de la portion sphérique de l'électrode de masse 22 en raison de la rotation de l'électrode de masse 22, la racle frotte sur la surface extérieure de la portion sphérique de l'électrode de masse supprimant ainsi tout résidu de fluide qui pourrait provoquer un encrassement. Ainsi, ce mode de réalisation permet de limiter encore l'encrassement du dispositif. Par conséquent, les interruptions pour nettoyer le dispositif sont limitées et ce dispositif peut fonctionner en continu pendant une plus longue durée. En outre, ce dispositif ne comprend pas de paroi chaude et permet d'atteindre une rapidité de traitement ainsi qu'une plage de température élevée par rapport au dispositif avec échangeur thermique. Selon un autre aspect de l'invention, des moyens de désencrassement peuvent également comprendre un générateur d'ultrasons placé sur l'électrode de masse. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif est démontable et peut être modulé afin de changer des buses plus adaptées à d'autres débits. Sur la figure 3 est illustré un troisième mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention. Dans ce dispositif, l'électrode de masse 22 est placée verticalement sous l'écoulement de fluide. Comme précédemment, cette électrode peut être entraînée en rotation, autour d'un axe vertical, et une racle 25 peut frotter sur la surface de l'extrémité de l'électrode 22 pour éviter un encrassement. Ensuite, le fluide s'échappe par exemple par deux écoulements 12 a et 12b au fond du dispositif. Afin de limiter des effets de pointe et des possibles arcs électriques au niveau de l'électrode de phase en forme de buse 21, un prolongement 26 de la o buse en matière isolante, par exemple un polymère, est installé à l'extrémité de l'électrode 21. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage d'un fluide (10) comprenant au moins une première et une deuxième électrodes (21, 22) raccordables à une source de tension et des moyens (21) pour générer un écoulement continu du fluide le long d'un trajet passant entre les 2 électrodes, caractérisé en ce qu'au moins la première électrode (22) comporte une portion renflée placée sur ledit trajet d'écoulement de façon que le fluide (10) s'écoule autour de ladite portion renflée. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite portion renflée est ovoïde. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite portion renflée est sensiblement sphérique, et la première électrode (22) comportant ladite portion renflée comporte un axe de symétrie de révolution et est agencée pour être entraînée en rotation autour de son axe de symétrie de révolution. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la première électrode (22) comportant ladite portion renflée s'étend sensiblement transversalement par rapport au trajet d'écoulement du fluide. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la première électrode (22) comportant ladite portion renflée s'étend sensiblement longitudinalement par rapport au trajet d'écoulement du fluide. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens (25) de désencrassement d'une surface extérieure de ladite portion renflée de la première électrode (22) . 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les moyens de désencrassement comprennent une racle (25) en contact avec au moins une portion de la surface extérieure de ladite portion renflée de la première électrode (22). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième électrode (23) comporte un prolongement en matière isolante s'étendant selon la direction d'écoulement du fluide. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un circuit de refroidissement (23) est compris à l'intérieur de la 10 première électrode (22). 10. Dispositif de chauffage ohmique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une entrée (11) de fluide à chauffer entrant avec un débit d'entrée et une sortie (12) de fluide chauffé sortant avec un débit de sortie, des moyens de régulation du débit de sortie (31) et un détecteur de niveau (30), dans lequel la sortie de fluide (12)et le détecteur de niveau (30) sont placés en aval de la première électrode (22) comportant ladite portion renflée le long du trajet d'écoulement, et dans lequel le détecteur de niveau (30) transmet un signal fonction du niveau du fluide (10) en sortie aux moyens de régulation de débit de sortie.