Brevet FR2918246A1 — publié le 20090109

La présente invention est relative à un réservoir de stockage et de refroidissement de lait. Il s'agit d'un réservoir de forme généralement cylindrique et d'axe longitudinal vertical, dont le fond sensiblement horizontal, a un contour qui s'inscrit dans un cercle, et qui comprend des moyens de refroidissement du lait aptes à faire circuler un fluide frigorifique à l'intérieur d'au moins une partie de sa paroi. Un tel type de réservoir est à distinguer de ceux qui sont également de forme généralement cylindrique, mais dont l'axe longitudinal est horizontal. Ce type de réservoir est habituellement utilisé pour stocker un volume très important de lait (2 000 à 30 000 litres), tandis que le réservoir conforme à l'invention est généralement d'une contenance plus petite (1 000 à 2 000 litres) et est tout particulièrement adapté au stockage et au refroidissement d'une quantité de lait correspondant à deux traites successives d'un cheptel d'importance moyenne. Bien entendu, dans l'ensemble de la présente demande, les termes "horizontal" et "vertical" sont utilisés en référence à un sol plan sur lequel le réservoir est disposé. Par ailleurs, l'expression "axe longitudinal" définit l'axe passant par le centre du cylindre et parallèle à ses génératrices. Les réservoirs de ce genre, généralement désignés "tanks à lait", reçoivent une classification qui est notamment caractéristique de leur capacité à refroidir le lait de la température ambiante à une température de stockage en un temps déterminé. Ainsi, un réservoir répondant à la classe de performance "2AII" de la norme européenne NF EN 13732 signifie qu'il est apte à stocker un volume de lait correspondant à deux traites successives, la lettre A signifiant que la température de performance ambiante est de 38 C et le chiffre II indiquant qu'il faut au maximum trois heures pour porter le lait de 35 C à 4 C. Ce classement fait que ce réservoir est particulièrement adapté à un usage dans des pays où les températures sont généralement élevées, par exemple 30 des pays d'Afrique, d'Asie, ou d'Amérique du Sud. Un classement "2BII" signifie que la température de performance ambiante est de 32 C et qu'il faut également moins de trois heures pour amener le lait de 35 C à 4 C. Il est généralement connu d'équiper les réservoir de stockage et de refroidissement de lait de forme généralement cylindrique et d'axe longitudinal vertical de moyens de refroidissement qui sont reliés à un échangeur de chaleur situé au niveau de la paroi de fond dudit réservoir. Cependant, la surface de cette paroi de fond est relativement réduite, de sorte que la capacité de refroidissement d'une telle installation n'est pas très élevée. La présente invention vise à pallier cet inconvénient en proposant un réservoir de stockage et de refroidissement de lait, du type précité, qui permet un refroidissement rapide du lait, autorisant ainsi un usage dans des pays à température ambiante généralement élevée. La présente invention se rapporte donc à un réservoir de stockage et de refroidissement de lait, de forme généralement cylindrique et d'axe longitudinal vertical, dont le fond, sensiblement horizontal, a un contour qui s'inscrit dans un cercle, et qui comprend des moyens de refroidissement du lait aptes à faire circuler un fluide frigorifique à l'intérieur d'au moins une partie de sa paroi. Un tel réservoir est remarquable par le fait que ladite partie de paroi est la paroi de fond, et que celle-ci est scindée diamétralement en deux sections indépendantes, la première étant reliée à des premiers moyens de refroidissement, tandis que la seconde est reliée à des seconds moyens de refroidissement. Ainsi, en faisant usage de deux moyens de refroidissement "travaillant" chacun avec une section du fond du réservoir, on améliore la capacité de l'ensemble à refroidir le lait en un temps réduit. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention : - ladite paroi de fond est constituée de deux feuilles de métal soudées ponctuellement, les points de soudure étant répartis selon des lignes parallèles au diamètre, de sorte que dans chaque partie indépendantes, le fluide de refroidissement circulant à travers les interstices séparant ces points de soudures ; - l'écartement entre deux points de soudure d'une même ligne est constant, ces points étant décalés d'une ligne à l'autre, de manière à constituer un motif en quinconce ; - chaque section indépendante est pourvue d'au moins deux cloisons formant chicane, qui s'étendent parallèlement aux lignes de soudure, sur une partie de leur étendue, et alternativement à partir de la périphérie dudit fond ; -lesdites cloisons formant chicanes coïncident avec une ligne de points de soudure ; - lesdites cloisons formant chicanes sont matérialisées par une soudure continue des feuilles de métal ; - chaque partie indépendante comporte trois cloisons formant chicanes ; - l'écartement mutuel entre deux cloisons formant chicanes augmente au fur et à mesure qu'on s'éloigne du centre dudit fond ; - ledit écartement est régi par les relations suivantes : - e2=47,5e1/30; - e3 = 65e1/30 ; - e4 = 82e1/30 ; dans lesquelles : - et est l'écartement entre le centre de la paroi de fond et la première cloison ; - e2 est l'écartement entre la première et la deuxième cloison ; - e3 est l'écartement entre la deuxième et la troisième paroi ; - e4 est l'écartement entre la troisième paroi et le bord périphérique de la paroi de fond ; - pour un refroidissement d'un volume nominal de lait V,,, d'une température T1 à une température T2 en au plus trois heures, la puissance frigorifique totale minimale desdits premiers et seconds moyens de refroidissement est donnée par la relation suivante : Purin (W) = [Vä x (T1 - T2) x 1,16] / 6 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre. Elle sera faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de face, d'un réservoir de stockage et de refroidissement de lait conforme à la présente invention ; - la figure 2 est une vue de dessous de la paroi de fond du réservoir de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, destinée à illustrer 30 plus spécifiquement le cheminement du fluide frigorifique à l'intérieur de la paroi de fond ; Le réservoir représenté à la figure 1 a une structure généralement connue. Ce réservoir 1 comporte un corps cylindrique 2 d'axe X-X' 35 généralement vertical, et dont la paroi de fond plane 21 s'étend sensiblement horizontalement. Par cette dernière expression, on entend que cette paroi 21 forme avec l'horizontale un angle de quelques degrés, la pente correspondante étant suffisante pour vidanger par gravité l'intégralité du lait contenu dans le réservoir, par une bonde ou une tuyauterie prévue à cet effet au niveau de cette paroi. Sur la figure annexée, le réservoir est pourvu de pieds 4 qui permettent de le poser au sol. Bien entendu, lorsque l'on parle d'orientation verticale pour l'axe longitudinal X-X' du réservoir et d'étendue sensiblement horizontale pour la paroi de fond 21, on se réfère au positionnement du réservoir sur la surface d'un sol horizontal. Le réservoir de la figure 1 est pourvu d'un couvercle 3 qui permet d'accéder à l'intérieur du réservoir. Ce couvercle repose, dans sa position fermée, sur le pourtour supérieur de la paroi cylindrique 20 du réservoir. Il est associé à un ensemble de biellettes 30 formant un parallélogramme déformable, aidé par un vérin, qui contribuent à faciliter son 15 ouverture, respectivement sa fermeture. Il est par ailleurs pourvu d'un agitateur 5, dont l'arbre 50 le traverse de part en part. Cet agitateur, comprend un moteur 51 fixé sur le couvercle 3, qui entraîne l'arbre 50 en rotation sur lui-même (autour de son axe Y-Y'). L'extrémité libre de l'arbre porte une pale 52. 20 De manière connue en soi, l'axe Y-Y' précité est décalé par rapport au centre du réservoir 1 pour réaliser un mélange efficace du lait. L'homme du métier saura déterminer ce positionnement, ainsi que l'écartement de la pale 52 par rapport au fond du réservoir. A la figure 2 est représenté en vue de dessous, la paroi de fond 21 25 dudit réservoir. Elle est pourvue d'un tuyau d'évacuation 22 permettant la vidange du réservoir. Une sonde de température reliée à une conduite 8 permet de mesurer en continu la température du lait stocké. Conformément à l'invention, cette paroi est scindée diamétralement (selon l'axe Z-Z') en deux sections identiques et indépendantes 210 et 211. La 30 première de ces sections est reliée à des premiers moyens de refroidissement GF1, tandis que la seconde section 211 est reliée à des seconds moyens de refroidissement GF2. Plus précisément, la paroi de fond 21 est constituée de deux feuilles de métal parallèles qui, à l'exception de leur périphérie 212 soudée de manière 35 continue, sont souciées ponctuellement sur le reste de leur surface selon des points de soudure PS qui sont répartis selon des lignes L, L' parallèles audit diamètre. Cette soudure est par exemple réalisée à l'aide d'un laser. On se reportera à la demande de brevet français 99 03726 au nom du présent demandeur pour plus de renseignements sur la méthodologie de constitution d'une telle paroi. Pour résumer, une fois les soudures réalisées, on gonfle l'ensemble en injectant un fluide sous pression, de manière à boursoufler les deux feuilles, sauf aux endroits des soudures. On notera que l'écartement entre deux points de soudure PS d'une même ligne L, L' est constant, ces points étant décalés d'une ligne à l'autre, de 10 manière à constituer un motif en quinconce. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, chaque section indépendante 210 et 211 est pourvue d'au moins deux cloisons formant chicane. Dans l'exemple représenté ici, on a affaire à trois cloisons formant 15 chicane 6, 6' et 6". Elles s'étendent parallèlement aux lignes de soudure L, L', sur une partie de leur étendue et alternativement à partir de la périphérie de la paroi de fond. Ces cloisons formant chicane coïncident chacune avec une ligne de point de soudure. Elles sont matérialisées par une soudure continue des feuilles de 20 métal. Toujours en référence à la figure 2, ont été représentés sous forme de rectangles les deux groupes frigorifiques GF1 et GF2 qui alimentent ledit réservoir. Le groupe GF1 est d'une part relié à une conduite d'alimentation en fluide frigorifique 7 qui communique avec l'intérieur de la paroi de fond par une 25 extrémité 70 qui est située dans une région proche de là où la chicane 6 prend naissance. Le groupe GF 1 est par ailleurs raccordé à une conduite 7' de retour du fluide frigorifique qui est, quant à lui, branché par son extrémité 70' à la région de la paroi de fond proche de la cloison formant chicane 6". 30 Ce qui vient d'être décrit en relation avec le groupe GF1 vaut également pour le groupe GF2. Le présent demandeur a donc constaté qu'en scindant diamétralement la paroi de fond 21 en deux sections indépendantes, chacune reliée à des moyens de refroidissement indépendants, on obtenait de bonnes performances de 35 refroidissement du lait en un temps particulièrement bien adapté. Il s'est même aperçu que les meilleurs résultats sont obtenus dès lors que la paroi de fond est équipée, dans chacune des sections indépendantes, de trois chicanes 6, 6' et 6", l'écartement el, e2, e3, e4 entre deux cloisons formant chicane augmentant au fur et à mesure qu'on s'éloigne du centre de la paroi de fond 21. Préférentiellement, les relations mathématiques suivantes régissent l'écartement progressif entre les parois : - e2 = 47,5e1/30 ; - e3 =65e1130; - e4 =82e1/30; dans lesquelles : - et est l'écartement entre le centre de la paroi de fond et la première cloison 6 ; - e2 est l'écartement entre la première 6 et la deuxième cloison 6' ; - e3 est l'écartement entre la deuxième 6' et la troisième paroi 6" ; - e4 est l'écartement entre la troisième paroi 6" et le bord périphérique de la paroi de 15 fond 21. Préférentiellement, pour un refroidissement d'un volume nominal de lait V,,, d'une température T1 à une température T2 en au plus trois heures, la puissance frigorifique totale minimale P,,,;,, desdits premiers et seconds moyens de refroidissement est donnée par la relation suivante : 20 Pmin (W) = [V,, x (T1 - T2) x 1,16] / 6 Ainsi, pour un passage de 35 à 4 C, Pm;,, est égale à environ 6V,,. Pour un volume nominal de 2 000 litres, la puissance minimale à délivrer est d'environ 12 000 W. D'excellents résultats de refroidissement sont obtenus quand la surface totale des deux sections indépendantes 210 et 211 est de 25 2,45 m2, soit un pouvoir d'échange (W/m2) de l'ordre de 4 900 W/m2. Compte tenu de ce qui précède, on peut envisager l'utilisation d'un tel réservoir dans des pays où les températures sont généralement élevées. REVENDICATIONS 1. Réservoir (1) de stockage et de refroidissement de lait, de forme généralement cylindrique et d'axe longitudinal vertical (X-X'), dont le fond (21), sensiblement horizontal, a un contour qui s'inscrit dans un cercle, et qui comprend des moyens de refroidissement du lait aptes à faire circuler un fluide frigorifique (FF) à l'intérieur d'au moins une partie de sa paroi, caractérisé par le fait que ladite partie de paroi est la paroi de fond (21), et que celle-ci est scindée diamétralement en deux sections indépendantes (210, 211), la première (210) étant reliée à des premiers moyens de refroidissement (GF1), tandis que la seconde (211) est reliée à des seconds moyens de refroidissement (GF2). 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite paroi de fond (21) est constituée de deux feuilles de métal soudées ponctuellement, les points de soudure (PS) étant répartis selon des lignes parallèles (L, L') au diamètre, de sorte que dans chaque partie indépendante (210, 211), le fluide frigorifique (FF) circule à travers les interstices séparant ces points de soudures (PS). 3. Réservoir selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'écartement entre deux points de soudure (PS) d'une même ligne (L, L') est constant, ces points étant décalés d'une ligne à l'autre, de manière à constituer un motif en quinconce. 4. Réservoir selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque section indépendante (210, 211) est pourvue d'au moins deux cloisons (6, 6', 6") formant chicane, qui s'étendent parallèlement aux lignes de soudure (L, L'), sur une partie de leur étendue, et alternativement à partir de la périphérie de la paroi de fond (21). 5. Réservoir selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdites cloisons (6, 6', 6") formant chicanes coïncident chacune avec une ligne (L, L') de points de soudure (PS). 6. Réservoir selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdites cloisons formant chicanes (6, 6', 6") sont matérialisées par une soudure 30 continue des feuilles de métal. 7. Réservoir selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que chaque partie indépendante (210, 211) comporte trois cloisons formant chicanes (6, 6', 6"). 15 20 8. Réservoir selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que l'écartement mutuel entre deux cloisons (6, 6', 6") formant chicanes augmente au fur et à mesure qu'on s'éloigne du centre de la paroi de fond (21). 9. Réservoir selon les revendications 7 et 8 prises en combinaison, caractérisé par le fait que ledit écartement est régi par les relations suivantes : - e2 = 47,5e1/30 ; - e3 == 65e1/30 ; - e4 = 82e1/30 ; dans lesquelles : - et est l'écartement entre le centre de la paroi de fond et la première cloison (6) ; - e2 est l'écartement entre la première (6) et la deuxième cloison (6') ; - e3 est l'écartement entre la deuxième (6') et la troisième paroi (6") ; - e4 est l'écartement entre la troisième paroi (6") et le bord périphérique de la paroi de fond (21). 10. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, pour un refroidissement d'un volume nominal de lait d'une température T1 à une température T2 en au plus trois heures, la puissance frigorifique totale minimale Pnun desdits premiers et seconds moyens de refroidissement (GF1, GF2) est donnée par la relation suivante : P,,,,ä (W) = [Vn x (T1 - T2) x 1,16] / 6