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PROCEDE POUR LA FABRICATION DE BLOCS DE GLACE ET DISPOSITIF POUR L'
EXECUTION DE CE PROCEDE.
L'invention se rapporte à un procédé pour la fabrication de blocs de glace par congélation d'un liquide dans un mouleau au moins, ainsi qu'à des dispositifs pour réaliser ce procédé.
Dans les procédés connus de congélation d'un liquide dans le mouleau ; un agent réfrigérant, capable d'absorber la chaleur du liquide, circule dans une enveloppe ou un bac entourant le moule au. La congélation exige beaucoup de temps, parce que la glace qui se forme sur les parois du mouleau agit com- me une couche isolante et rend ainsi plus difficile la transmission de cha- leur de la masse de liquide située à l'intérieur du mouleau aux parois de ce- lui-ci. Pour réduire cet inconvénient on a proposé de faire circuler un agent réfrigérant liquide dans un tuyau réfrigérant situé à l'intérieur du mouleau.
Toutefois, on ne peut ainsi évacuer que de faibles quantités de chaleur.
En outre, il fallait, suivant ce procédé, immerger après réfrigération, con- jointement le bloc de glace, le mouleau et le tuyau réfrigérant dans un bac de décongélation, pour décoller le bloc de glace du mouleau et du tuyau ré frigérant. Après ce traitement, le bloc de glace possède une température qui n'est que très légèrement inférieure au point de congélation. En outre, le bloc de glace présente un trou à l'endroit où se trouvait le tuyau réfri- gérant. Or, ceci est indésirable, et le trou lui-même ne peut être congelé que par une opération de congélation spéciale et très difficilement même par ce moyen.
Le but principal de la présente invention est de procurer des pro- cédés et des dispositifs au moyen desquels les inconvénients des installations connues mentionnées précédemment peuvent être évités.
Un autre but de l'invention est de procurer un procédé de congéla- tion, où la masse de liquide est congelée à partir du centre pour former un bloc de glace ce qui n'a d'ailleurs pas à présenter de trou à l'intérieur.
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Enfin, l'invention a pour but de procurer de nouveaux dispositifs qui permettent de réaliser d'une manière simple le procédé suivant l'inven- tion pour la production de blocs de glace.
Conformément au principe de l'invention, on décrira ici un procédé ' de fabrication de blocs de glace par congélation d'un liquide dans un mouleau au moins qu'on refroidit périodiquement au moyen d'un agent réfrigérant vapo- risant et qu'on chauffe périodiquement au moyen d'un agent réfrigérant en cours de condensation en vue de séparer des surfaces de refroidissement le bloc de glace formé précédemment Suivant l'invention, l'agent réfrigérant est vaporisé au moyen de la chaleur cédée par le liquide à congeler, dans au moins un évaporateur tubulaire relativement petit, disposé dans un moule au à décharger par le bas.
Cet évaporateur est de préférence placé dans la cham- bre de congélation du mouleau, de telle manière qu'il se trouve à peu près à la même distance verticale de chacune des surfaces adjacentes refroidies par l'agent réfrigérant en cours de vaporisation.
Suivant l'invention, l'espace occupé par l'évaporateur interne est tellement petit en comparaison du volume total du bloc de glace, qu'après l'enlèvement de ce dernier par le bas il ne reste qu'une ou plusieurs pe- tites ouverture qui par suite de leur faible volume peuvent être obturées" facilement par congélation par le froid qui règne dans le bloc de glace du moment que les ouvertures restantes sont remplies d'eau immédiatement après l'enlèvement du bloc congelé.
L'invention concerne en outre des dispositifs pour l'exécution du procédé. Un tel dispositif peut comprendre au moins un mouleau et une cham- bre parcourue par l'agent réfrigérant, dans laquelle une partie de ce dernier peut se précipiter et se recueillir avec formation d'une surface liquide et ou un évaporateur au moins peut être placé dans le mouleau et pénétrer dans celui-ci de préférence par le haut.
Suivant une forme d'exécution pratique de l'invention, l'évaporateur peut être formé par un tuyau de chemise on d'en- veloppe fermé à la partie inférieure et communiquant avec la partie de la chambre mentionnée si tuée au-dessus de la surface du liquide, et un tuyau d'injection, ouvert à la partie inférieure, disposé dans ce tuyau d'envelop- pe et communiquant avec la partie de cette chambre située au-dessous de la surface du liquide, l'extrémité inférieure ouverte de ce tuyau d'injection se trouvant à un niveau plus bas que la surface de liquide mentionnée.
Le dessin représente schématiquement en élévation de côté un exemple d'exécution d'un dispositif suivant l'invention qui constitue une partie d'une installation de fabrication de la glace qui n'est d'ailleurs pas repré- sentéeo On décrira aussi, à titre d'exemple, en se référant au dessin le nrocédé qui fait l'objet de l'invention
L'installation de fabrication de la glace comprend de préférence une série de monleaux, disposés verticalement les uns è côté des autres et dont l'un est représenté en 1. Les mouleaux sont à parois doubles.
Ils sont ouverts à la partie supérieure et à la partie inférieure, mais ils peu- vent toutefois être fermés à la partie inférieure par un fond 10; seul l'es- pace intermédiaire entre la paroi interne 2 et la paroi externe 3 du monleau qai constitue l'enveloppe ou chemise de circulation ou de refroidissement 4. est fermé de toutes parts. En son point le plus bas cette enveloppe de réfrigération 4 est raccordée à un conduit d'amenée 5 d'un agent réfrigérant, par exemple l'ammoniac, dont le point d'ébullition à la pression qui règne toujours dans l'enveloppe de réfrigération 4 est inférieur à celui du liquide, rar exemple l'eau, au moyen duquel les blocs de glace doivent être fabriqués.
Le conduit d'amenée 5 est raccordé par l'intermédiaire d'une soupape d'admis- sion non représentée à un condenseur. L'extrémité supérieure de l'enveloppe de réfrigération se trouve en communication avec un séparateur de liquide 7 par l'intermédiaire d'un conduit 6; ce dernier s'ouvre dans le séparateur 7 à une hauteur suffisante au-dessus du fond 8 pour que l'agent réfrigérant liquide qui se recueille pendant le service à la partie inférieure du"sépa- rateur 7 ne s'écoule pas dans le conduit 6.
L'extrémité supérieure du sé- parateur de liquide 7 est raccordée par un conduit d'aspiration 9 à l'ad-
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mission d'un compresseur qui refoule de nouveau dans le'condenseur l'agent réfrigérant vaporisé. Une communication commandée par un organe obtura- teur est établie entre le côté refoulement du compresseur et lé conduit d'aspiration 9 pour pouvoir refouler momentanément dans le conduit d'aspira- tion 9 un agent réfrigérant gazeux chaud en court-circuitant le condenseur.
Lorsqu'on remplit pour la première fois de liquide vaporisant l'ap- pareil à fabriquer la glace lors de la mise en service de ce dernier le li- quide, dans le dispositif représenté, est introduit par le côté droit dans le conduit étroit. Par suite de l'arrivée de liquide en excès, le tronçon de conduit qui se termine en 20 se remplit également, aussitôt que le niveau de liquide dans le tuyau 14 a atteintà peu près la hauteur du fond'8. Une soupape de réglage non représentée établie dans l'étroit conduit peut alors être étranglée.,
L'installation de production de la glace continuant à fonctionner, l'agent réfrigérant liquide circule,) en ce qui concerne les parties ci-des- sus décrites, du condenseur par le conduit d'admission 5 dans l'enveloppe réfrigérante 4 et se vaporise dans celle-ci en absorbant-de la chaleur.
Aussitôt que le mouleau présente une température inférieure au point de con- gélation du liquide à congeler, la chambre de congélation Il du mouleau qui est entourée'par la paroi 2 et a été fermée à la partie inférieure par le placement d'un fond 10, se remplit lentement du liquide à congeler. Celui- ci commence instantanément à se congeler et relie dès lors, par suite de la congélation, fermement et étroitement le fond appliqué à la partie inférieure au bord inférieur du mouleau. L'agent réfrigérant continue à se vaporiser dans l'enveloppe réfrigérante 4 et absorbe ainsi la chaleur de la quantité de liquide contenue dans la chambre de réfrigération Il.
L'agent réfrigérant vaporisé, qui entraîne encore des particules de réfrigérant liquides, est aspiré de l'enveloppe de réfrigération par le conduit 6 dans le séparateur 7. Ici, les particules d'agent réfrigérant liquides entraînées se précipi- tent sur les parois du séparateur, s'écoulent de haut en bas le long de cel- les-ci et s'accumulent en 12 à la partie inférieure du'séparateur où il se forme une surface liquide 13. L'agent réfrigérant gazeux qui reste est as- piré par le compresseur à travers la conduite d'aspiration 9, 'y est comprimé' en se réchauffant et refoulé dans le condenseur, où il se liquéfie de nouveau par refroidissement et arrive de nouveau dans l'enveloppe de refroidissement 4 par le conduit d'admission 5.
Aussitôt que le liquide contenu dans la cham- bre de congélation 11 du mouleau est entièrement congelé, la conduite d'aspi- ration 9 est raccordée momentanément au côté refoulement du compresseur, de telle sorte qu'une quantité d'agent réfrigérant gazeux chaud revient par le conduit 9, le séparateur 7 et le conduit 6 dans l'enveloppe de réfrigération 4 et le conduit 5. 11 s'ensuit que la paroi intérieure 2 du mouleau prend une température qui dépasse le point de congélation du liquide qui forme le bloc de glacer celui-ci se détache par conséquent de la paroi 2. En même temps le fond 10 se détache aussi du bord inférieur du mouleau, après quoi le bloc de glace accompagné du fond, par exemple une planche, tombe sur une glissière disposée au-dessous du mouleau.
Le conduit d'aspiration 6 est alors de nouveau mis en communication avec l'entrée du compresseur et le cycle de fonctionnement décrit à titre d'exemple recommence.
Un dispositif suivant l'invention est monté dans cette installation.
D'après une forme d'exécution, le dispositif comprend un évaporateur péné- trant de haut en bas dans la chambre de congélation Il du mouleau. Plusieurs de ces évaporateurs peuvent aussi se trouver dans la chambre de congélation Il d'un mouleau. L'évaporateur est composé d'un tuyau formant enveloppe 14 et d'un tuyau d'injection 15 disposé à l'intérieur de cette enveloppe. Cette dernière est fermée à la partie inférieure'par un fond 16 qui l'isole de la chambre du liquide à congeler 11, tandis qu'elle communique à sa partie su- périeure par un conduit 17 avec la partie de la chambre formée par le sépa- rateur 7 qui se trouve au-dessus de la surface 13 du liquide.
Lorsqu'il existe plusieurs évaporateurs-: dans un mouleau et/ou que l'installation comprend plusieurs mouleaux, un conduit commun 17, de préférence,sert à met- tre en communication plusieurs évaporateurs ou tous les évaporateurs de l'ins-
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lallation avec le séparateur 7. Le tuyau injecteur 15 est ouvert à la partie inférieure et son extrémité inférfeure ouverte 18 se trouve un peu au'-dessus du fond 16 du tuyau enveloppant ou chemise 14 mais plus'bas que la surface 13 du luquide dans le séparateur. A la partie supérieure le tuyau injecteur 15 est raccordé à un conduit d'arrivée 19 situé à l'intérieur du tuyau qui constitue'le conduit 17, et pouvant aussi être commun-à plusieurs évaporateurs.
Ce conduit d'arrivée 19 commence en un point 20 situé à proxi- mité immédiate du fond 8 du séparateur 7 au-dessous de la surface de liquide 13 et elle est dirigée à partir de ce point de bas en haut dans le conduit' 17. Le tuyau injecteur 15 de l'évaporateur se trouve ainsi en communicatiôn par l'intermédiaire du conduit d'arrivée 19 avec la partie de la chambre du séparateur située au-dessous de la surface 13 du liquide.
Comme l'extrémité inférieure ouverte 18 du tuyau injecteur 15 se- trouve plus bas que la surface 13 du liquide dans le séparateur-7, mais-que le conduit d'arrivée 19 est au contraire introduit dans le conduit 17 qui s'ouvre au-dessus de cette surface 13, le conduit d'arrivée 19 et le tuyau injecteur'15 forment ensemble un siphon hydraulique, Tant que-ce siphon est' rempli d'un agent réfrigérant liquide et que la surface de liquide 13 se trou- ve au-dessus du point de départ 20 du conduit 19, du liquide réfrigérant s'é- coule par conséquent par ce conduit et le tuyau injecteur 15 pour s'échapper ou être projeté par l'extrémité ouverte 18 de ce dernier dans le tuyau enve- loppant ou chemise 14.
Là il s'évapore en absorbant la chaleur dn liquide à congeler contenue dans la chambre de congélation 11, l'agent réfrigérant vaporisé étant aspiré à l'extrémité supérieure du tuyau enveloppant ou che- mise 14 par le compresseur en passant par le conduit 17, la partie supérieure du séparateur 7 et la conduite d'aspiration 9 ; enmême temps que l'agent réfrigérant vaporisé dans l'enveloppe de réfrigération 4.
Lors de l'introduction momentanée du réfrigérant gazeux chaud par le conduit d'aspiration 9, le séparateur 7 et le con duit 6 dans l'enveloppe de réfrigération 4, ce réfrigérant arrive aussi par le conduit 17 dans le tuyau enveloppant ou la chemise 14 qu'il réchauffe à tel point que le bloc de glace s'en détache également. Des essais ont montré que pendant cette opération de décollage la colonne de liquide qui se trouve dans le siphon 19, 15 ne se détache pas, bien que, en tout cas, une partie du réfrigérant liquide contenu dans le tuyau d'injection 15 se vaporise par suite du réchauf- fage par l'agent réfrigérant chaud. Aussitôt que le décollage est terminé le siphon continue à fonctionner automatiquement, si tant est que son action a été entravée par le décollage.
Le séparateur 7 pourrait aussi être établi de telle façon que son fond 8 se trouve à un niveau plus élevé que l'extrémité supérieure du mouleau.
1 ou du tuyau d'injection 15. Dans ce cas, la dénivellation ou la hauteur de charge naturelle existant aussi dans le dispositif représenté sur le des- sin, entre la surface de liquide 13 et l'extrémité ouverte 18 du tuyau d'in- jection 15, pourrait être utilisée pour le refoulement de l'agent réfrigérant . dans l'évaporateur intérieur sans devoir établir le conduit d'arrivée 19 et le tube d'injection'15 sous forme de siphon. Dans ce but, on devrait faire passer le conduit d'arrivée à l'extérieur à travers le fond 8 du sépàrateur7 et le ramener à proximité de l'évaporateur à' travers la paroi du conduit 17 ou de la chemise 14.
Par suite de la disposition d'un évaporateur à l'intérieur de la c chambre de congélation 11 et de l'emploi d'un agent réfrigérant qui se vapo- rise à une température notablement inférieure au point de congélation du li- quide à congeler, on peut non seulement, au moyen de l'installation décrite fabriquer des blocs de glace très rapidement, mais on peut encore refroidir ces blocs de glace considérablement au-dessous de leur température de congé= laiton. Normalement la fabrication d'un bloc de glace d'une section carrée de 18 x 13 cm et d'un poids de 25 kg exige 18 heures, lorsque l'agent ré- frigérant se vaporise à- 15 C dans un évaporateur spécial et que la chaleur est évacuée du mouleau dans l'évaporateur au moyen de la saumure.
Par la vaporisation directe de l'agent réfrigérant dans le mouleau de l'installa-
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tion de fabrication de la glace décrite, mais sans emploi d'évaporateurs disposés à l'intérieur de la chambre de congélation 11 on peut ramener cette durée de l'opération de congélation à 5 heures, et par l'emploi d'éva- porateurs interhes du genre décrit, convenablement disposés, on peut encore la réduire à 2 heures et moins.
Le bloc de glace fabriqué de cette façon possède encore, pour une température de vaporisation de -15 C de l'agent ré- frigérant; immédiatement après avoir quitté le mouleàu une température de -12 C et en outre, par suite de cette basse température et de la congéla- tion rapide il présente une structure cristalline qui offre pendant longtemps une grande résistance à l'absorption de chaleur de l'atmosphère ambiante.
Lorsque le bloc de glace quitteDele mouleau, il présente des trous aux endroits où l'évaporateur se trouvait dans le mouleau. Ces trous peuvent être'remplis d'eau ou du liquide au moyen duquel le bloc de glace a été fa- briqué. Ceci est fréquemment dû, du moins en partie, au fait que lors du décollage l'eau de dégel qui se forme sur la paroi du trou et sur la face transversale supérieure non refroidie du bloc se recueille dans le trou ; sans cela on ajoute une petite quantité appropriée d'eau ou de liquide. Com- me la température du bloc est inférieure à la température de congélation du liquide contenu dans le trou, la congélation se fait sous peu dans le troc avec cession d'un peu de chaleur à la glace du bloc qui peut sans peine absorber cette quantité de chaleur sans qu'il y ait même dégel superficiel.
Ceci devient évident si l'on tient compte de ce.qui suit :
Pour la production de 1 kg de glace d'eau il faut évacuer par exem- ple 15 calories pour le refroidissement de l'eau, d'une température de + 15 C régnant dans;le conduit d'arrivée jusqu'au point de congélation, 80 ca- lories pour la congélation même et 5 calories pour le refroidissement supplé- mentaire du bloc de glace à - 10 C, ce qui,fait donc un total de 100 calories.
Par conséquent, pour réchauffer de nouveau un bloc de glace de 25 kg jusqu'au point de congélation, il faudra 25 x 5 = 125 calories. D'habitude, il y aura environ 0,2 kg d'eau à congeler ultérieurement dans le trou qu'un évaporateur tubulaire a laissé dans le bloc de glace; lorsque cette eau a été déversée spécialement, il faudra donc en évacuer 0,2 x 100 = 20 calories dans le bloc de glace, c'est-à-dire une faible partie seulement de la quan- tité de chaleur qui serait nécessaire pour le porter à la température de dé- gel. Un refroidissement ultérieur spécial après suppression du trou n'est donc pas nécessaire.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour la fabrication de blocs de glace par congélation d'un liquide dans au moins un mouleau en utilisant des surfaces périodique- ment refroidies par un agent réfrigérant vaporisant ou réchauffées par un agent réfrigérant se condensant et par conséquent séparées de la glace, ca- ractérisé en ce que l'agent réfrigérant est vaporisé par la chaleur cédée par le liquide dans au moins un évaporateur tubulaire, de section transver- sale relativement faible et de longueur pratiquement égale à la longueur du mouleau, qui est disposé dans le mouleau à vider périodiquement par la partie inférieure.