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Appareil de production de la glacer
La présente invention se*. rapporte à un appareil de produc- tion de la glace du type général décrit dans-le brevet américain déposé sous le ? 207.128 le 10 Mai 1938, et qui comporte une batterie de réfrigérateurs, comprenant chacun un faisceau.-de tubes verticaux écartés les uns des autres à l'intérieur d'un . réservoir, évaporateur,. les réservoirs évaporateurs formant une partie ou un élément d'un dispositif de réfrigération dans les tubes duquel on produit des barres de glace et desquels elles sont extraites par gravité après décongélation,. les réfrigéra- teurs fonctionnant dans un ordre de rotation déterminé suivant lequel l'un est, déchargé tandis que les autres sont soumis à la.
congélation, étant entendu que l'invention prévoit dans la batte- rie un nombre de réfrigérateurs tel que l'intervalle de temps
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entre les décharges successives soit si faible que l'obtention de glace puisse être décrite comme pratiquement continue.
L'invention décrite dans le brevet sus-indiqué est caractérisée par l'introduction de réfrigérant sous pression dans l'étage des gaz chauds de chaque évaporateur à la fin de la période de réfrigération, pour déplacer le réfrigérant li- quide d'un évaporateur à l'autre, et dégeler les barres de glace des surfaces internes des tubes dans lesquels elles sont produites.
La présente invention a principalement pour but de pré- voir, dans un appareil de production de glace du type décrit, une commande automatique des différentes opérations concernant la réfrigération, la décongélation et la décharge des blocs de . glace.
L'invention a également pour but de réaliser des organes pour régler la pression du fluide gazeux chaud servantà évacuer le réfrigérant de l'évaporateur qui déterminent ainsi la, tem- pérature de décongélation dans chacun des éléments.
L'invention a, en outre, pour but de prévoir, sur le conduit d'aspiration principa.l desservant l'ensemble des élé- ments, une vanne de reflux servantà maintenir une pression uniforme et prédéterminée,, et commandant par suite la, tempéra- ture de réfrigération des éléments.
Un autre but encore de l'invention se rapporte à la disposition d'un couteau pour sectionner les barres de glace lorsqu elles sortent des éléments, en les amenant à des dimen- sions prédéterminées.
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D'autres buts de l'invention découlent de la description qui va suivre d'une réalisation préférentielle, faite en regard des dessins annexés,. sur lesquels :
La fig. 1 est une vue de profil en élévation, avec coupe partielle,. d'une batterie d'éléments réfrigérateurs présentant les particularités de l'invention.
La fig. 2 en est une vue en plan.
La fig. 3 est une vue en élévation faite dans un plan perpendiculaire a, celui de la fig, 1.
La. fig. 4 est une vue de détail en élévation montrant l'accumulateur, la commande du liquide par flotteur pour celui- ci et les raccordements,d'équilibrage du liquide et de la vapeur, ]La fig. 5 est une vue en -coupe verticale diamétrale à travers l'un des éléments de réfrigération,,faite à plus grande échelle,, avec arrachement de la'partie intermédiaire.
La fig. 6 est une vue en perspective du couteau ro- tatif.
La fig. 7 est une'vue partielle en élévation montrant le couteau, l'une des'barres de glace étant dans une position prête à être sectionnée.
La. fig. 8 est une vue en perspective d'un commutateur rotatif commandant les vannes actionnées par solénoides in- troduites dans le fonctionnement automatique du'dispositif et comprenant les vannes du conduit d'aspiration de chaque évapo- rateur,. les vannes d'alimentation en eau de chaque élément producteur de glace,.les.vannes de.commande des gaz chauds servant à évacuer les évaporateurs, les vannes commandant les
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conduits d'évacuation du liquide, et les venues commandant 1 a dr.:.s- sion de l'eau, (le décongélation dans chacun des éléments.
L.c'. fig. 9 est une vue schématique générale montrsnt les organes essentiels du dispositif et concernant particulièrement les V8m18S c ç- <..i-o n d é e s par le commutateur rotatif.
Si l'on se reporte maintenant en détail aux différentes figures, les chiffres de référence 1, 2, 3 et 4 représentent les éléments de réfrigération individuels de la 'batterie de quatre élé- ments. On comprendra que l'invention ne se rapporte n aucun nombre
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spécifiqlJ¯e d'éléments, ngis que plus ce nom1)re est élevé, pins la délivrance de la glace approchera d'une continuité.
On peut dire en
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généra.l,que la période de réfrigération de chaque élément dure 27 minutes, tandis que la décongélation et la décharge de la glace d'un élément nécessitent un peu plus ou un peu. moins d'une minute. Avec quatre éléments dans la 'batterie (comme représente) on obtiendra un
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bloc de glace à peu. prés 'OJ.e(' les sept minâtes et demie. Avec une batterie de dix éléments, on obtiendraun bloc de glace toutes les trois minutes.
On peut considérer les éléments comme identiques, l'- un d'eux étant représenté en détail sur la fig. 5 et comportant une enveloppe 5 (de préférence cylindrique) comportant des extrémités ou. tôles supérieure et inférieure 6 et 7.
L'enveloppe 5 forme avec les tôles une chambre close ou évaporateur 14, les quatre évapora- teurs étant montés en parallèle dans un dispositif de réfrigération clos qui (comme représenté en fig. 9) peut comprendre le compresseur 8, le conduit d'aspiration 9, des dérivations 10 communiquant avec les divers évaporateurs,- les condenseurs 11,. l'accumulateur ou récepteur de réfrigérant liquide 12, ce dernier présentant des dé-
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rivations 13 communiquant avec les úvepo1'ateurs 14. 1:,,8 niveau du liquide dans les différents évaporateurs et dans l'accumule leur 12 est 1 ,1. " par 11 '1 de comi;;a>d,e d.Lt P,iveaé. ;
'",", de est déterminé par l'appareil command.e niveau liquide type habituel (représenté en fig. 4) désigné par la référence 15, et comportant respectivement les conduits d'équilibrage de liquide et de vapeur 16 et 17.
Un groupe.ou faisceau de tubes,, dont chacun est désigné pa.r la référence 18, est disposé verticalement à, l'intérieur de
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l'enveloppe 5. Les extrémités supérieure et inférieure de ces tubes débouchent à tra.vers les tôles de fermeture respectives.
L'extrémité supérieure de l'enveloppe 5 se prolonge dans le caisson eau 19. Les extrémités supérieures des tubes sont caisson eau 19. Les extrémités supérieures des tubes 18 sont munies de viroles en métal ou en porcelaine 20, qui font sail- lie au-dessus des tôles 6 et comportent .un orifice central d'admission d'eau 21. Il est prévu dans les tubes des orifices radiaux de décharge d'eau. 22,' qui envoient l'eau sur un dé- flecteur 23, dont la'périphérie est voisine de la paroi inté- rieure du tube 18.,. de sorte que l'eau sortant des orifices 22 est distribuée entre le déflecteur 23 et le tube sous la forme d'une mince nappe,. contre la paroi dudit tube 18. On obtient ainsi des conditions permettant une réfrigération rapide.
On doit prendre soin de disposer toutes les viroles 20 dans un plan horizontal. Le caisson à eau 19 est, de préférence, muni d'un bac annulaire 24, dans lequel plonge le conduit 25 d'alimentation en eau servant à produire la glace. Cette parti- cularité détermine la, répartition uniforme de l'eau servant à former la. glace tout autour du ca,isson avant d'inonder les tôles 6 et de pénétrer par les viroles 20.
On obtient ainsi une formation régulière de glace dans tous les tubes-18. L'eau. servant à produire la glace traverse les tubes 18 dans toute leur longueur et s'écoule par des 'trous 26 dans la plaque de, cisaillement inférieure 27; elle est déchargée sur les plaques ' inclinées 28 représentées en fig, 3, qui conduisent aux ba,cs 30 pour l'eau servant à produire la, glace.
Le bac transporteur central 24' sert, comme on le verra, à recevoir la gla,ce. L'eau pénètre à travers les cribles 29 dans les bacs latéraux inclinés
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30, desquels elle est décliargée en 31 (Fig.
1) dans un réservoir inférieur 32.L'oau est reprise dans ce réservoir par une pompe 33 et renvoyée dans le distributeur supérieur à eau 34, duquel elle est déchargée à nouveau- dans le caisson 19 par les conduits 25, dans ceux des éléments qui sont soumis à la phase de congé- lation du cycle de réfrigération. Les conduits de distribution d'eau servant à produire la glace sont commandés par des vannes 61, de préférence du type à commande par solénoïdes.
On comprendra, que l'eau servant à produire la gla.ce à laquelle on fait allusion ci-dessus n'est pas tout d'abord re- froidie lors de la mise en marche de l'appareil,, mais est re- froidie brutalement par des passages successifs dans les tubes 18. La partie de l'eau qui demeure à la surface des tubes lors de la formation des barres de glace est fournie par la conduite d'eau principale 55 commandée par la soupape à flotteur 36 dans le réservoir 32.
On conçoit que l'on ne laissera pas habituelle- ment les barres de glace devenir monoblocs, mais qu'elles vont comporter généralement un orifice central les parcourant dans toute leur longueur et à travers lequel l'eau servant à produire la glace continue à s'écouler jusqu'au moment de la décharge des barres de glace. Puisqu'il ne se produit aucun noyau gelé, cette particularité fait que la barre de glace demeureratoujours transparente. Elle évite également la nécessité d'une modifica- ti on du volume d'eau de production de la glace au fur et à me- sure de la congélation.
On ne fournit aux tubes que juste la quantité d'eau suffisante pour provoquer l'écoulement sur les sur races internes desdits tubes., d'une mince nappe ou pellicule au début de la, congélation et,, au cours de l'épaississement des parois de glace et de la diminution de diamètre du trou restant
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dans les barres de gla,ce,. elle est suffisante à la fin de la. période de congéla.tion. pour laisser passer le même volume d'eau réparti au début sur les faces des tubes,
Lors du fonctionnement normal de la, batterie de réfri- gérateurs, tous sauf un peuvent se trouver engagés si multané- ment dans le cycle de congélation, Le dernier sera soit déchar- gé, soit traité pour la décharge de son contenu en barres de glace.
A la fin de la période de congélation, le liquide réfri- gérant' du. réfrigérateur devant être déchargé en est évacué par Impression du réfrigérant à l'état gazeux et chaud,, qui est introduit dans le réfrigérateur en un point situé au-dessus du niveau duréfrigérant liquide. A cet effet, les conduits déri- vés 10 sont reliés au côté $ haute pression du compresseur et au condenseur par un conduit de racc.ordement 37 et des dériva,- tions 39.
Des vannes convenables 38 qui, dans le cas considéré,. sont indiquées comme étant des vannes à commande par solénoïdes, sont prévues dans les dérivations du conduit d'aspiration pour assurer et interrompre cette communication avec ce conduit @ d'aspiration.,, respectivement au début et à la. fin de la période de c ongélati on. Les conduits de dérivation. 39 sont munis, d'une vanne 40 (représentée également comme étant. à commande par solénoîde) et qui a, pour fonction d'ouvrir l'admission des gaz comprimés chauds vers 1!évaporateur par les conduits de dériva- tion 10 après fermeture des vannes 38.
Chacun des évaporateurs est muni d'un conduit d'évacuation 41 allant dun point voisin du fond d'un évaporateur jusqu'au sommet d'un autre évaporateur.
Les vannes 42,. qui sont de préférence à commande par solénoîd déterminent la, fermeture et l'ouverture'des conduits d'évalua- tion, ces vannes étant ouvertes lorsque les vannes 40 des ga,z
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comprimés chauds sont ouvertes,. et étant fermées lorsque les vannes d'aspiration 38 sont ouvertes.
Lors du fonctionnement, lorsque la congélation se termine dans un évaporateur (par exemple dans l'évaporateur 1 de la, fig. 2) les vannes d'aspiration sont automatiquement fermées, et la. vanne d'évacuation et la vanne des gaz chauds sont ouver- tes. Les gaz chauds provenant du côté à haute pression du com- presseur vont ensuite pénétrer dans l'évaporateur et y faire baisser le niveau du liquide, en le faisant sortir par le con- duit d'évacuation 41 pour pénétrer dans le cylindre qui vient de décharger ses barres de glace, et qui est par conséquent le prochain cylindre dans lequel doit se produire la congélation.
Si désiré, chacun des évaporateurs peut envoyer à son tour son liquide dans un réceptacle commun (par exemple l'accumulateur 12) ce liquide étant ensuite renvoyé de cet accumulateur dans cet évaporateur. Les gaz chauds mettent à peu près 30 secondes pour déplacer le liquide de l'évaporateur, la, vanne d'admission des gaz chauds se refermant après ce laps de temps. Les gaz chauffent les tubes 18 et décongèlent la glace pour supprimer son adhérence avec la surfa,ce de ces tubes.
On remarquera sur la fige 5 que l'on prévoit des organes pour déterminer la, fusion de la glace aux extrémités inférieures des tubes 18, ces extrémités étant éloignées de l'influence directe du réfrigérant à l'état gazeux et chauffé à l'intérieur de l'évaporateur. La fusion de la glace dans les extrémités infé- rieures des tubes se produit comme suit:- La- plaque de cisaille- ment 27 est soudée sur l'enveloppe 43 du dispositif de coupe et porte des viroles 44 soudées sur cette plaque et entourant les extrémités inférieures des tubes 18 avec un faible intervalle.
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Une cloison annulaire 44' entoure toutes les viroles 44, en demeurant écartée de l'enveloppe du dispositif de coupe pour constituer une chambre annulaire de distribution de l'eau de fusion. Cette cloison est perforée dans le sens de la hauteur, L'eau, de fusion pénètre par les dériva,tions 45 d'un conduit d'arrivée 59,. ces dérivations étant commandées de préférence par des soupapes 60 à commande par solénoïdes. L'eau- de fusion rempli+, la chambre entre la cloison et l'enveloppe du dispo- sitif de coupe,.
s'écoule simultanément en tous endroits à tra.- vers la cloison, et inonde les viroles 44, en s'écoulant en- suite au-dessus des bords supérieurs de celles-ci pour venir en contact avec les extrémités des tubes 18 et la tle de fer- meture 7 des tubes, L'eau de fusion descend par gravité, en se mélangeant a.vec l'eau du réservoir 22 destinée à la production de glace.
Lorsque les barres de glace ont été dégagées des tubes 18, à la- fois pa.r le réfrigérant à l'état gazeux et chaud à l'inté- rieur de l'évaporateur et par l'eau de fusion dans les extré- mités inférieures des tubes, les barres de glace tombent sous l'action de la pesanteur sur la plaque 46 inclinée en hélicoïde du dispositif de coupe. Celui-ci (comme montré en fig. 6) coût- porte un élément rotatif muni d'une partie périphérique externe cylindrique 47 et d'un moyeu central 48, La plaque hélicoïdale 46 entoure le moyeu 48, en descendant vers le bas, et en lais- sant entre ses bords une fente 49 plus large que le diamètre de la barrede glace.
Toutes les barres de glace d'un réfrigérateur tombent pratiquement en même temps,! puisque,la fusion s'effectue simul- tanément.'Elles sont recueillies sur la plaque hélicoïdale
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46 placée en dessous de ce réfrigérateur,, certaines se trouvent dans une position supérieure près des bords supérieurs de cette plaque, et d'autres dans une position inférieure.
L'organe de coupeest commandé positivement à partir d'un moteur 50 (Fig.l) et une timonerie de transmission convenable,, et il est entraîné de préférence à vitesse réduite par rapport à celle du moteur, le réducteur étant représenté en 51., Lors de la rotation de l'organe de coupe, les barres de glace descendent progressive- ment jusqu'au niveau inférieur de la plaque hélicoïdale 46. lorsqu'elles atteignent le bord inférieur 32 de cette plaque, elles sont sur le point d'être coupées à la, dimension voulue.
Juste à l' endr oi t où la. plaque hélicoïdale 46 s'écarte de des- sous les barres de glace demeurant au voisinage du bord 52, le bord supérieur 53 de cette plaque hélicoïdale applique les barres de glace contre le bord du trou 26 de la. plaque de ci- sa.illement, en rompant les barres de glace à une hauteur dé- terminée, égale à la distance entre les plans horizontaux qui entourent les bords inférieur et supérieur 32 et 53 de la plaque hélicoïdale 46.
Puisqu'au moment de la rupture les ex- trémités inférieures des barres de glace ne sont pas supportées, du fait qu'elles se trouvent au-dessus de la fente 49, il n'y a aucun danger que les morceaux à la dimension voulue s'assem- blent ou obstruent l'organe de coupe, mais ils vont bomber iné- vita,blement sur les plaques inclinées 28 dans le bac 24' du transporteur. On comprendra que, lors de la décharge des barres de glace,une certa,ine quantité d'eau servant à la production de la glace va probablement s'écouler à travers les barres de glace ou autour d'elles, ainsi qu'une certaine quantité d'eau de fusion,. de sorte que la glace va, être humide. Lorsque les blocs de glace passent sur les cribles 29, l'eau d'accompagnement
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en est éliminée.
Cette eau tombe dans le bac incliné 30 et est évacuée dans le réservoir 32 au point 31 de la manière déjà décrite. Les blocs de glace' du. bac 24 sont eux-mêmes entraînés par l'hélicoïde d'un transporteur 55, par lequel ils sont ache- minés vers le magasin 56. Le transporteur 55 pénètre sur une certaine distance à l'intérieur du magasin, de sorte que les blocs de glace sont. maintenus en mouvement dans le transporteur tout en étant soumis à la basse température régnant dans le magasin,, suffisamment pour congeler l'humidité à la surface des blocs de glace, de façon qu'ils ne demeurent pas accolés,. c'est- à-dire en "pack" lors de leur décharge finale dans ce magasin.
Cette partie 57 du 'bac transporteur pénétrant dans le magasin est inclinée vers le bas en direction du réservoir 32, de sorte qu'il n'y a aucun danger pour que l'eau soit répandue dans le magasin. Toute l'ea,u se déplaçant vers l'arrière sur la, partie inclinée du transporteur se dirige à travers le crible 58 dans le réservoir 32.
Le fonctionnement du dispositif est rendu automatique par la. commande de plusieurs jeux de vannes à commande par solénoïdes indiquées plus haut. Par exemple,, les vannes d'aspi- ration 38 et les vannes 61 pour l'eau servant à la production de la glace sont ouvertes pendant toute la. période de congéla- tion dans tous les évaporateurs sauf celui qui est en train de décharger la, glace qu'il renferme.
Les trois autres jeux de vannes à commande par solénoïdes, à savoir les vannes d'admis. sion des gaz chauds comprimés, les vannes d'échappement du réfrigérant liquide et les vannes pour l'eau de fusion sont fermées pendant toute la période de congélation, et ne sont
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ouvertes que pendant les quelques secondes nécessaire.'? pour séparer par fusion les barres de glace des surfaces des tubes, pour déterminer la fusion dans les extrémités inférieures des tubes dépassant la tôle inférieure, et pour envoyer le réfri- gérant de l'évaporateur prêt à être déchargé dans un évapora- teur voisin.
La commande de ces vannes peut être effectuée par un commutateur rota.tif (par exemple du type représenté en fig. 8) dans lequel des disques rotatifs 62 et 63 peuvent comporter des secteurs conducteurs mis à la terre sur l'arbre 64, ces disques frottant sur les contacts 6 5 et 66
Il est prévu une paire de disques 62 et 63 et une paire de contacts coopérants pour chaque évaporateur. Le disque 62 présente un secteur conducteur de faibles dimensions 67 étulié pour commander l'ouverture simultanée des vannes des gazchauds, d'évacuation et de l'eau de fusion, qui ne sont ouvertes que pendant un court laps de temps.
Le disque 63 présente un large secteur conducteur 68, qui commande les vannes d'aspiration et les vannes de distribution de l'eau servant à produire la glace, lesquelles sont ouvertes pendant un laps de temps relativement long pour la congélation. Les secteurs conducteurs respectivement étroits et larges desdisques 62 et 63 sont agencés pour être de pha.ses opposées, de sorte que les jeux de vannes commandées par l'un vont êtrefermées tandis que les jeux de vannes comman- dées par 1 autre vont être ouvertes.
Les paires de disques de commutation 62 et 63 sont disposées de manière telle sur l'arbre que trois d'entre elles sont simultanément dans des phases dif- férentes de la période de congélation, tandis qu'une seule est dans 'la phase de décharge.
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Deux des vannes lés plus importantes du dispositif sont les vannes de réduction de pression 69 montées sur le conduit des ga.z chauds comprimés servant à la commande de la pression' d'évacuation et par suite de'la température de fusion dans chaque évaporateur, et la vanne de contre-pression 70 montée sur le conduit,d'aspiration principal 9, qui sert à maintenir une pression prédéterminée et uniforme et par suite une tem- pérature de- congélation uniforme dans les ensembles.
Bien que 1! on ait décrit etreprésenté une réalisation pratique préférée de l'invention, on comprendra. que, pour les techniciens, des modifications de détail et de construction peuvent y 'être apportées sans pour cela sortir du cadre de cette invention.