Brevet FR3013814A1 — publié le 20150529

Nouveau design de dispositif de protection pour une installation de froid Domaine de l'invention : La présente invention se rapporte au domaine de la production de froid, notamment au domaine de la cryogénie. Elle concerne plus particulièrement la conception d'un dispositif de protection pour une installation de production de froid. Etat de la technique : En particulier dans le domaine du transport et de la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires, ces grilles sont nécessaires pour protéger les ouvertures du circuit réfrigérant l'air dans le container. Cela a pour but d'éviter que les personnes devant intervenir dans le container ne se blessent accidentellement au contact des ventilateurs du système de production de froid. Une autre fonction de la grille est d'empêcher l'ingestion par le système de production de froid de morceaux d'emballage ou déchets divers. Les mailles d'une grille de protection sont donc restreintes en taille pour limiter ces divers risques. Par ailleurs, dès lors qu'un échangeur présente une zone de soufflage d'air froid dont la température est négative, l'utilisation d'une grille de protection peut devenir source d'accumulation de givre. Le fait de limiter la taille des mailles favorise ce phénomène. Notamment lors de tournées de distribution où le container est fréquemment ouvert et se charge alors en humidité, les ouvertures des grilles de protection se colmatent progressivement jusqu'à, dans certains cas, être totalement obstruées. On perd alors tout ou partie de la capacité de brassage de l'air des échangeurs et, par conséquent, la puissance frigorifique du groupe. Ce phénomène est particulièrement critique pour les groupes cryogéniques mettant en oeuvre une injection directe ou indirecte de gaz cryogéniques dans l'espace comportant les produits thermosensibles. En effet, la température du gaz traversant les grilles est beaucoup plus froide que dans le cas d'un groupe de production de froid mécanique. L'intensité du phénomène de givrage est donc plus forte. Les particules de givre alors formées sont d'ailleurs de nature plus collante, ce qui accentue le phénomène de colmatage des grilles. L'utilisation de matériaux à mauvaise conductivité thermique a été envisagée pour éviter l'accumulation du givre sur les brins formant la grille, notamment des matériaux souples, pour conserver des ouvertures de petite taille. Cependant, la plupart des matériaux ayant ces propriétés à des conditions économiques raisonnables posent des problèmes de tenue dans le temps et, surtout, de compatibilité avec les règles agro-alimentaires concernant l'hygiène. L'objectif de la présente invention est donc de pouvoir utiliser un matériau rigide, compatible avec les règles agro-alimentaire tout en ayant une bonne tenue dans le temps, et d'obtenir une grille de protection empêchant une accumulation de givre sur ses brins pouvant amener à obturer des ouvertures, même de petite taille. Exposé de l'invention : A cet effet, l'invention concerne un dispositif de protection pour une installation de production de froid, ledit dispositif comprenant une grille destinée à couvrir un orifice de passage d'un gaz réfrigéré, ladite grille comprenant des brins formant des mailles. Ladite grille de protection définissant une surface, dite de grille, passant par les brins, une ligne de section de ladite surface de grille par au moins un plan traversant ladite surface de la grille est de forme courbe et/ou angulaire et/ou une section transversale des brins de ladite grille présente une contour courbe et/ou angulaire. La courbure de la surface de la grille, au moins selon une direction, augmente la surface de passage du gaz réfrigéré au travers de la grille par rapport à la section de passage transversale à la direction principale de l'écoulement traversant l'orifice. Par rapport à une grille plane, même avec des ouvertures de taille similaire, on augmente ainsi la surface que le givre qui se forme à partir des brins doit couvrir pour boucher la grille. On retarde ainsi l'accumulation du givre et l'on peut éviter le bouchage de la grille si, par exemple, des cycles d'utilisations font alterner des phases où l'écoulement a une concentration d'humidité importante avec d'autres où le givre peut s'éliminer. La forme angulaire fournit une approximation de la courbure des lignes, notamment si les brins de la grille sont faits de segments rectilignes successifs. Avantageusement, les angles utilisés sont obtus et l'on évitera les angles droits ainsi que les angles aigus sources d'accumulation de givre. La notion de courbure, rapportée à la section des brins, a également pour effet de ralentir la progression du givre. Cette courbure maximise la tension surfacique sur la surface des brins et rend plus difficile l'accrochage du givre. Comme pour la courbure de la surface de la grille, la progression du givre à partir des brins pour envahir les ouvertures est ralentie. De préférence, ladite ligne de section de la grille change toujours de direction dans le même sens. Autrement dit, la ligne dans le plan transverse est bombée par rapport à un plan moyen s'appuyant sur les bords de la grille. Avantageusement, la grille est configurée de manière à ce que ladite surface de grille soit bombée selon au moins une direction de ladite surface de grille. Autrement dit, les lignes définies précédemment ne sont pas bombées localement autour d'un plan mais ce sont, par exemple, les lignes de section par des plans traversant la grille parallèles entre eux sur toute l'extension de la grille, qui ont la propriété d'être bombées en rejoignant un même plan à leurs extrémités. En particulier, la grille est bombée selon une enveloppe cylindrique. Une variante peut être réalisée avec une grille configurée pour que ce soit sur l'ensemble des plans tournant autour d'un axe traversant la surface de la grille que les lignes de section soient bombées en rejoignant un même plan à leurs extrémités. En particulier, la grille est bombée selon une enveloppe sphérique. De préférence, quelques soient les variantes considérées, la surface de la grille est convexe dans le sens où ladite ligne de section de la grille est bombée par rapport à un plan moyen s'appuyant sur les bord de la grille. Dans un mode de réalisation particulier, le rayon de courbure de ladite surface selon la dite direction est sensiblement constant. Avantageusement, ladite direction de courbure correspond à la direction dans laquelle ladite surface de la grille a sa plus petite dimension. Cette configuration permet un bombage important, autrement dit un faible rayon de courbure, qui augmente la surface de passage de la grille sans lui donner un encombrement exagéré dans la direction perpendiculaire à l'orifice qu'elle doit couvrir. Avantageusement, ladite grille est bombée dans le sens opposé à celui où un moyen de ventilation est destiné à être placé par rapport à ladite grille. Autrement dit, plus on s'éloigne des bords de la grille, plus la distance au moyen de ventilation croît. Cela permet, en particulier, d'autoriser des mailles de taille plus importante au centre le grille, donc de limiter leur occultation par givrage. De préférence, les brins délimitant l'une au moins desdites mailles sont bombés au droit de ladite maille. En particulier, la section transversale desdits brins peut être circulaire. Ledit dispositif pourra aussi comporter un capot définissant un orifice destiné à laisser passer le gaz réfrigéré. De préférence, des ouvertures d'accès à l'orifice étant présentes entre la grille et le capot, leur taille maximale est celle de la taille maximale des mailles de la grille. En effet, la grille peut, par exemple, être légèrement déportée par rapport à l'orifice, laissant alors des ouvertures latérales. Les moyens de fixation de la grille ou des moyens rapportés au capot, par exemple, peuvent former des séparations et limiter avantageusement la taille de chaque ouverture, prise individuellement, en dessous de la taille maximale des mailles de la grille. L'invention concerne également une installation de production de froid comprenant un dispositif de protection tel que décrit plus haut. Ladite installation pourra comprendre un échangeur thermique, destiné à la réfrigération dudit gaz, et un moyen de ventilation du gaz réfrigéré en direction dudit orifice. Brève présentation des figures : La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 présente une vue en perspective d'un premier dispositif de protection selon l'invention. Les figures 2a et 2b présentent schématiquement une vue en perspective de la géométrie de deux variantes d'une grille pour le dispositif de la figure 1. Les figures 3a et 3b présentent schématiquement la section transversale d'un des brins formant la grille d'un dispositif selon deux variantes de réalisation de l'invention. Les figures 4a et 4b présentent schématiquement, vu en projection suivant deux directions perpendiculaires, un second dispositif de protection selon l'invention. Présentation détaillée de l'invention : En référence à la figure 1, l'invention concerne un dispositif de protection pour une installation de production de froid. Il comprend une grille de protection 1 placée devant un orifice 2 de passage, ici de soufflage, d'un gaz réfrigéré, par exemple de l'air. Un système de production de gaz réfrigéré 3, non détaillé, est situé sous cet orifice de soufflage. Le gaz réfrigéré produit est en particulier aspiré par un dispositif de ventilation 4 et dirigé vers l'orifice 2 par un capot 5 qui fait également office de protection du dispositif de ventilation 4. Sur l'exemple présenté, le dispositif de ventilation est une roue de soufflage centrifuge 4 qui aspire le gaz par une cavité centrale et le refoule en périphérie. Le capot 5 présente ici une forme plate avec une première partie semi-cylindrique 5a, ayant pour fonction de collecter une partie du gaz soufflé par la roue de ventilation, et une seconde partie 5b, sensiblement parallélépipédique, faisant office de conduit entre la roue de ventilation 4 et l'orifice 2. La direction moyenne de l'écoulement imposé par le capot 5 suit, sur l'exemple de la figure 1, celle d'un axe X perpendiculaire à l'axe Y de la roue de ventilation 4 et parallèle aux parois latérales du conduit formé par la partie 5b du capot. L'axe X est orienté sur la figure dans le sens d'écoulement du gaz. La section transversale de l'orifice 2 par rapport à la direction X moyenne de l'écoulement, suivant les parois de la partie 5b du capot, a ici la forme d'un rectangle aplati, dont le petit côté correspond à la direction de l'axe Y de la roue 4. Cependant, il peut être avantageux de prolonger des parois du capot pour border latéralement la grille 2. Comme c'est illustré sur la figure 1, le prolongement des parois du capot parallèles à la direction Y de l'axe de la roue par des plaques 6 forme une portion de disque. L'orifice 2 peut alors être vu comme ayant une forme bombée, notamment vers l'extérieur du capot, et plus particulièrement une forme cylindrique d'axe orienté suivant la direction Z, orthogonale à la direction Y de l'axe de la roue de ventilation 4. L'orifice 2 a sa plus grande dimension selon cette direction Z. Sur l'exemple présenté, cette surface d'orifice 2 correspond à un demi cylindre démarrant tangentiellement aux parois du capot perpendiculaires à la direction Y et ayant pour rayon la moitié de la hauteur de l'orifice selon cette direction Y. Il est cependant possible d'envisager des variantes avec un rayon de courbure plus important et ne démarrant pas avec un angle nul au niveau des parois, par exemple en donnant aux plaques latérales 6 la forme de portions de disque avec un secteur angulaire plus restreint. En référence à la figure 1, la grille 1 est formée de brins 7a orientés selon une direction et croisant des brins 7b orientés selon une deuxième direction pour former des mailles laissant passer l'écoulement. Les brins ont une forme de fils suivant une ligne centrale, avec une épaisseur déterminée par une section transversale sensiblement constante. Les directions des brins 7a et 7b peuvent être orthogonales, comme sur la figure 1 où les brins 7b sont orientés suivant la direction Z correspondant à l'un des côtés de l'orifice. Cependant, des variantes où ces directions ne sont pas orthogonales et/ou orientées de façon inclinée sont possibles. Les séries de brins 7a et 7b définissent un ensemble de mailles juxtaposées. On peut définir de la sorte une surface de grille S s'appuyant sur lesdits brins ou, plus précisément, sur des lignes centrales des brins, par exemple avec des interpolations mailles par mailles. Les mailles forment les ouvertures de passage de l'écoulement au travers de cette surface de grille. Sur l'exemple illustré par la figure 1, la surface de la grille 1 suit la surface de l'orifice 2. En référence à la figure 2a, les lignes centrales La des brins 7a ont donc une forme courbe selon leur direction d'extension, correspondant à des arcs de cercle. Si l'on coupe la surface S de grille suivant un plan XY perpendiculaire à la direction Z et donc traversant la surface S de la grille, notamment un plan contenant la ligne centrale La d'un brin 7a, la ligne de section de la surface S de grille par ce plan est donc courbe avec pour rayon de courbure celui du cylindre définissant la surface de la grille. Sur l'exemple présenté, pour tout plan XY traversant la grille cette ligne est un arc de cercle rejoignant un plan YZ sur lequel s'appuient les brins 7a. Le fait que la ligne de la section soit courbe est d'ailleurs vrai pour tout plan traversant la surface de grille S même s'il n'est pas perpendiculaire à la direction Z.30 La courbure d'un brin 7a crée un chemin courbe entre deux coins d'une maille le long du brin 7a, ce qui rend plus difficile la progression du givre, en particulier lorsque celui-ci s'amorce aux deux coins d'une maille pour envahir la maille à partir du brin 7a. Avantageusement, on évitera la présence d'angle droit ou aigu, accélérant le départ du givre, en suivant les brins 7a, que ce soit sur la grille ou à la liaison avec la ou les parois du conduit 5a perpendiculaire à la direction Y. Par ailleurs, la surface S de la grille étant bombée de préférence vers l'extérieur par rapport à la roue soufflante 4, les mailles sont éloignées de cette roue par la géométrie de la grille ce qui permet, si désiré, de les agrandir. Le chemin à parcourir par le givre se créant aux coins de la maille le long des brins 7a et 7b est donc plus grand, ce qui retarde, voire limite, son extension. Dans une variante de réalisation, en référence à la figure 2b, l'arc de cercle formé par chaque ligne centrale La d'un brin 7a correspond à une succession de segments rectilignes entre chaque intersection avec les lignes centrales Lb des brins 7b allant dans l'autre direction. La forme de la ligne centrale La du brin le long est cette fois anguleuses avec des angles obtus a entre deux segments successifs. La ligne d'intersection de la surface S avec un plan traversant cette surface, perpendiculaire ou incliné par rapport à la direction Z, garde cette propriété. Avantageusement, On évitera toujours la formation d'angles droits le long du brin 7a. Dans cette variante aussi, on pourra allonger le chemin à suivre entre deux coins d'une maille par la taille de la maille. Selon une autre variante de l'invention, la grille peut être légèrement décalée par rapport à l'orifice. Par exemple, elle peut s'appuyer sur une surface de grille S correspondant à un cylindre de même axe que les plaques latérales 6 mais avec un rayon légèrement plus grand. Cela crée des ouvertures entre la grille 1 et Le bord de l'orifice 2. L'important dans ce cas est que la taille de ces ouvertures reste inférieure à celle des mailles de la grille, pour ne pas détruire l'effet de protection apporté par la grille. Il est à noter, à ce propos, que les plaques latérales 6 représentées sur la figure 1 ont pour fonction de boucher une ouverture dont la taille ne respecterait pas les spécifications correspondant à celle des mailles de la grille 1. Un moyen de réaliser l'invention comporte donc, par exemple, des grilles bombées devant un orifice plan pratiqué dans un capot modifié par la présence de plaques 6, rapportées ou non, bouchant les ouvertures latérales où la grille 1 s'arrête. Lesdites plaques peuvent être pleines ou elles-mêmes grillagées. Selon un autre aspect de l'invention, qui pourra être combiné au précédent, les brins 7a et 7b peuvent avoir une section courbe ou angulaire, notamment avec des angles obtus. En référence à la figure 3a, la section transversale Sa d'un brin 7a autour de sa ligne centrale La peut être circulaire, ou d'une manière générale, présenter un rayon de courbure fini sur la majeure partie de son pourtour. Cette forme courbe, en référence à la figure 3b, peut être approximée, comme pour les lignes centrales 7a des brins, par une ligne anguleuse Sa' où les angles a' entre segments successifs sont de préférence obtus. Cette caractéristique crée un effet de rayon de courbure dans la direction transverse d'un brin 7a - 7b, de manière analogue à la courbure longitudinale du brin 7a. Grâce à cet effet, on maximise la tension surfacique sur les brins 7a et 7b, rendant plus difficile la formation du givre et surtout l'accrochage du givre sur le brin. Sa progression entre deux coins d'une maille le long des brins 7a et 7b est donc rendue plus difficile pour l'empêcher d'envahir la maille ensuite. L'invention peut également être réalisée, en référence aux figures 4a et 4b, devant un orifice 2' de forme sensiblement carrée ou circulaire. Sur l'exemple présenté, le ventilateur 4' souffle ou aspire l'air selon son axe de rotation X', aligné avec la direction perpendiculaire à l'orifice 2'. Dans ce cas, la partie du capot 5' entre le ventilateur et l'orifice fait office de conduit. L'orifice est pratiqué sur la face aval 5'c du capot, sensiblement plate et perpendiculaire à l'axe X'. Dans une première variante de réalisation, la grille 1' est bombée, formée par deux séries de brins 7'a et 7'b formant un maillage en étoile. Les lignes centrales des brins 7'b forment une série de courbes centrées autour d'un axe X' passant par le centre de l'orifice 2', orienté du ventilateur 4' vers l'orifice 2', et situées dans des plans successif Y'Z' perpendiculaires à cet axe X'. Dans des variantes possibles, ces courbes peuvent être approximées par des segments de droite successifs entre chaque maille. En référence à la figure 4b, les brins 7'a forment, vus selon la direction X' perpendiculaire à l'orifice, une série de rayons s'appuyant au centre sur une maille sensiblement circulaire et rejoignant la périphérie de la surface occupée par la grille. En référence à la figure 4a, vu dans un plan perpendiculaire à l'orifice passant par le rayon correspondant, chaque brin 7'a a un profil courbé ou anguleux s'éloignant de l'orifice dans la direction opposée à celle du ventilateur. Ainsi, la surface de la grille, pour tout plan passant par cet axe X', a une section bombée, s'appuyant sensiblement sur la trace d'un plan Y'Z' commun à la base de la grille 1'. Les brins 7'b et 7'a peuvent en outre avoir une section transversale circulaire ou simplement courbe ou anguleuse avec des angles obtus. Cette disposition donne une forme bombée à la surface occupée par la grille. D'autres dispositions des brins sont envisageables. Par exemple, il est possible de faire un maillage croisé de brins 7'a et 7'b s'appuyant sur une surface bombée. Une ouverture sensiblement carrée ou circulaire a sensiblement la même dimension dans toutes les directions. Le fait de bomber la surface de la grille peut amener à l'écarter de manière excessive de l'orifice. Il est toujours possible de réaliser une grille plate bouchant l'orifice 2' selon l'invention en réalisant à la fois les brins 7'a et les brins 7'b avec une section courbe ou anguleuse avec des angles obtus. REVENDICATIONS1. Dispositif de protection pour une installation de production de froid, ledit dispositif comprenant une grille (1) destinée à couvrir un orifice (2) de passage d'un gaz réfrigéré, ladite grille comprenant des brins (7a, 7b) formant des mailles, ladite grille (1) de protection définissant une surface (S), dite de grille, passant par les brins (7a, 7b), se caractérisant par la mise en oeuvre de l'une ou chacune des mesures suivantes : - une ligne de section (La) de ladite surface de grille par au moins un plan (XY) traversant ladite surface (S) de la grille est de forme courbe et/ou angulaire ; une section transversale (Sa) des brins (7a) de ladite grille présente une contour courbe et/ou angulaire. 2. Dispositif selon la revendication précédente dans laquelle ladite ligne de section (La) de la grille (1) tourne toujours dans le même sens, à l'intérieur du plan traversant ladite surface. (2 : ladite ligne de section (La) de la grille (1) est convexe) (3 : La surface délimitée par ladite ligne de section (La) de la grille (1) et le segment joignant ses deux extrémités est convexe) . 3. Dispositif selon la revendication précédente configurée de manière à ce que ladite surface (S) de grille (1) soit bombée selon au moins une direction (Y) de ladite surface de grille. 4. Dispositif selon la revendication précédente dans laquelle le rayon de courbure de ladite surface (S) selon la dite direction (Y) est sensiblement constant. 5. Dispositif selon la revendication précédente dans laquelle ladite direction de courbure (Y) correspond à la direction dans laquelle ladite surface de la grille a sa plus petite dimension. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle les brins (7a, 7b) délimitant l'une au moins desdites mailles sont bombés au droit de ladite maille. 7. Dispositif selon la revendication précédente dans laquelle la section transversale (Sa) desdits brins (7a) est circulaire. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant un capot (5, 5') définissant ledit orifice (2, 2') destiné à laisser passer le gaz réfrigéré. 9. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel, des ouvertures d'accès à l'orifice (2') étant présentes entre la grille (1') et le capot (5'c), leur taille maximale est celle de la taille maximale des mailles de la grille (1'). 10. Installation de production de froid comprenant un dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 11. Installation selon la revendication précédente en combinaison avec la revendication 3 dans laquelle ladite grille (1) est bombée vers une direction (X) correspondant à l'extérieur de l'installation par rapport à l'orifice (2). 12. Installation selon l'une des revendications 10 ou 11 comprenant un échangeur thermique (3), destiné à la réfrigération dudit gaz, et un moyen de ventilation (4) du gaz réfrigéré en direction dudit orifice.