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Procédé de démoulage de tubes ou de barreaux de glace obtenus dans un congélateur tubulaire à détente directe et installation pour la mise en aeuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé de démoulage de tubes ou de barreaux de glace obtenus dans un congélateur tubulaire à détente directe, et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Dans les congélateurs tubulaires à détente directe, la congélation est effectuée en provoquant directement dans l'enceinte contenant les tubes de congélation, l'évaporation d'un liquide frigorigène, tel que l'ammoniaque ou le fréon à l'aide d'un compresseur et d'un condenseur reliés en série à cette enceinte, ces appareils fonctionnant soit en régime noyé avec le liquide frigorigène remplissant l'enceinte contenant les tubes de congélation jusqu'à une certaine hauteur, soit par injection de liquide frigorigène dans ladite enceinte dans laquelle il s'évapore.
Dans les congélateurs fonctionnant en régime noyé, le démoulage des tubes de glace s'effectue en chassant le liquide frigorigène froid de l'enceinte contenant les tubes de congélation par les gaz chauds du compresseur frigorifique, dans un réservoir spécial, les gaz chauds venant alors en contact direct avec la paroi extérieure des tubes congélateurs et provoquant la fusion superficielle des tubes de glace qui est nécessaire au démoulage. Après démoulage le liquide frigorigène mis en réserve est amené de nouveau dans le congélateur. Toutefois ces déplacements du liquide frigorigène exigent des dispositifs automatiques compliqués.
De plus, le ré- chauffage des tubes par les gaz en vue du démoulage ne se fait pas d'une façon homogène, car la transmission de la chaleur est gênée et retardée par le liquide restant et par les condensations qui se forment à la surface des tubes froids et s'interposent entre la paroi et la vapeur. Enfin, ce procédé de démoulage exige le maintien en marche du compresseur frigorifique pendant la phase du démoulage, ce qui correspond à une dépense d'énergie importante.
Dans les appareils fonctionnant non pas en régime noyé, mais par injection , le niveau de remplissage de l'enceinte contenant les tubes congélateurs est faible, mais il est néanmoins nécessaire, avant d'y envoyer les gaz chauds de démoulage, de l'évacuer, par exemple par gravité, dans une bouteille de réserve. Toutefois la plupart des inconvénients cités ci-dessus subsistent également dans ce cas. De plus, le rendement de ces appareils est inférieur à ceux fonctionnant en régime noyé.
La présente invention a pour objet un procédé de démoulage de tubes ou de barreaux de glace obtenus dans un congélateur tubulaire à détente directe, caractérisé par le fait qu'il consiste après arrêt du compresseur de la machine frigorifique, à faire circuler en un circuit fermé l'agent frigorigène qui est contenu à l'état liquide et froid dans l'enceinte du congélateur, renfermant les tubes de congélation entre cette enceinte et une source de chaleur.
Ce procédé, présente l'avantage que le compresseur ne fonctionne que pendant la phase de congélation et se trouve arrêté pendant le démoulage et que la transmission de chaleur entre le liquide frigorigène réchauffé et la paroi des tubes congélateurs s'effectue dans de très bonnes conditions et permet d'accélérer l'opération de démoulage.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit fermé pour la circulation de l'agent frigorigène liquide et comprenant l'enceinte du congélateur renfermant les tubes de congélation, une source de chaleur et une pompe.
Dans le cas où la machine frigorifique utilise du fréon par exemple, on peut assurer le réchauffe-
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ment rapide du néon liquide par exemple en 2 ou 3 minutes avec une chute de température de l'ordre de 2 entre l'entrée et la sortie du congélateur, en donnant à la pompe un débit assez important, mais en raison de la perte de charge très réduite, la consommation d'énergie nécessaire à l'entraînement de la pompe est beaucoup plus faible que celle qu'exige, dans les installations connues, la marche du compresseur frigorifique pendant la phase de démoulage.
Dans la fig. 1, on a représenté d'une façon tout à fait schématique le congélateur tubulaire constitué par une enceinte 1, de section annulaire, dans laquelle sont montés des tubes 2, 2' ... dans lesquels :circule pendant la phase de congélation l'eau à congeler, ces tubes étant fixés par leurs extrémités dans des plaques étanches 3, 3', et 4, 4' ménagent entre elles, deux compartiments 5, 5' dans lesquels l'agent frigorigène n'a pas accès pour éviter la formation de bouchons de glace susceptibles de gêner la circulation de l'eau.
Les tubes 2, 2' ... sont entourés d'enveloppes tubulaires métalliques 6, 6' ... ouvertes à leurs deux extrémités, dont le rôle sera expliqué plus loin, et qui sont fixées par leurs extrémités dans des plaques transversales 7, 7', la chambre centrale 8 de l'enceinte 1 communiquant avec les deux chambres terminales 9, 9', ainsi formées par des canalisations 10, 11 munies de robinets 12, 13. Le circuit d'alimentation de l'appareil en eau à congeler et les dispositifs de réception de la glace n'ont pas été représentés.
Un compresseur 14 aspire les vapeurs détendues de l'agent frigorigène par la canalisation 15 munie d'un robinet 16 dans la chambre supérieure 9 du congélateur et refoule ces vapeurs dans le condenseur 17 relié à la chambre inférieure 9' du congélateur par une canalisation 18 munie d'un robinet 19 et d'une vanne de réglage thermostatique 20 commandée par la pression des gaz mesurée dans la bulbe 21 à la sortie du congélateur.
L'installation comporte en outre un échangeur de chaleur 22 relié d'une part à la chambre supérieure 9 du congélateur par une canalisation 23 munie d'un robinet 24, et d'autre part à une pompe 25 reliée elle-même à la chambre inférieure 9' du congélateur par une conduite 26 munie d'un robinet 27. Une conduite d'équilibrage des niveaux 28, munie d'un robinet 29 relie directement la chambre centrale 8 du congélateur à l'entrée de la pompe 25. L'échangeur 22 est muni. d'une circulation d'eau 30-30', cette eau pouvant être celle utilisée dans le condenseur 17 pour refroidir les gaz refoulés par le compresseur 14.
Le fonctionnement est le suivant Pendant la phase de congélation, les robinets 12, 13, 16, 19, sont ouverts, et les robinets 24, 27 et 29 fermés.
L'alimentation du congélateur 1 en fréon liquide provenant du condenseur 17 s'effectue par l'intermédiaire de la vanne thermostatique 20 et son niveau s'établit par exemple en N dans l'enceinte 1. Sous l'effet de l'aspiration exercée par le compresseur, le liquide monte dans les enveloppes tubulaires 6, 6' ... autour des tubes 2, 2' ..., ces enveloppes assurant une ébullition moins tulmu- tueuse du liquide et une meilleure transmission du froid aux tubes 2.
Pendant la phase de démoulage, les robinets 12, 13, 16 et 19 sont fermés et les robinets 24, 27, 29 ouverts. Le compresseur 14 est arrêté et la pompe 25 est mise en- marche et fait circuler le fréon liquide à travers l'échangeur 22 qui est plein de fréon liquide. Le fréon liquide réchauffé est refoulé par la pompe dans la chambre 9', monte par les enveloppes tubulaires 6, autour des tubes 2 qu'il réchauffe, dans la chambre supérieure 9 et s'écoule de là par la conduite 23 vers l'échangeur. Grâce aux enveloppes tubulaires 6, le fréon liquide arrivant sous pression de la pompe dans la chambre inférieure 9' se répartit d'une façon uniforme à l'entrée de tous les tubes 6, de sorte que les tubes congélateurs 2 sont réchauffés simultanément.
Pendant cette phase de réchauffage, le robinet 29 met en communication l'aspiration de la pompe avec la chambre centrale 8 du congélateur qui sert de vase d'expansion et dans lequel le niveau du fréon liquide s'établit en N' au-dessous de N du fait qu'une partie du liquide se trouve pendant cette phase dans la chambre supérieure 9.
Lorsque le. démoulage est effectué et les bâtons de glace descendus hors du congélateur, il faut rétablir le niveau du fréon liquide à sa valeur N nécessaire à la marche en congélation. II suffit pour cela d'ouvrir les robinets 12 et 13 et d'arrêter la pompe 25: toutes les communications étant alors ouvertes, le liquide retombe en quelques secondes dans la partie basse du circuit, de sorte que l'on peut rouvrir les robinets 16, 19, refermer les robinets 24, 27, 29 et remettre le compresseur en marche pour l'opération de congélation suivante.
Le rétablissement immédiat d'un niveau convenable est très important : il évite, d'une part, les accidents susceptibles d'être provoqués dans le compresseur par un coup de liquide dû à un niveau trop haut, et d'autre part, évite un fonctionnement dans de mauvaises conditions de la machine frigorifique en cas de niveau trop bas pendant le temps assez long nécessaire au rétablissement du niveau par le régulateur thermostatique.
Comme l'échangeur 22 reste plein de fréon liquide, le dispositif, afin de permettre de disposer d'un certain volume de fréon chaud pour l'opération suivante de démoulage, qui se trouve ainsi accélérée, est agencé pour que l'eau de réchauffage circule à travers l'échangeur pendant toute la durée de la phase de congélation ou d'une partie de cette durée. La dilatation du fréon liquide est alors compensée par la compression du volume de gaz contenu dans la canalisation 23. En outre, un compensateur de dilatation sous forme d'un soufflet élastique
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étanche 31 est disposé dans l'un des fonds, 32, de l'échangeur 22.
Dans la forme de réalisation à laquelle se rapporte la fig. 2, le réchauffage du fréon en vue du démoulage s'effectue dans le condenseur 17 de la machine frigorifique qui est disposé dans ce cas au-dessus du niveau N du fréon liquide dans l'enceinte 1 du congélateur en phase de congélation, et muni d'un robinet 33 permettant de l'isoler du compresseur 14. Le condenseur 17 est relié, d'une part, par la conduite 34 munie d'un robinet 35 à la chambre supérieure 9 du congélateur, et, d'autre part, sa partie inférieure 41, dans laquelle s'accumule le fréon condensé, est reliée par une conduite 36 munie d'un robinet 37 à la chambre centrale 8.
Une canalisation 38, sur laquelle est montée la pompe 25 et un robinet 39, relie la base de la chambre centrale 8 avec la chambre inférieure 9' du congélateur.
Dans la phase de congélation, la circulation d'eau 40, 40' du condenseur a pour effet de refroidir et de condenser les vapeurs refoulées par le compresseur, tandis que, pendant la phase de démoulage, elle a pour effet de réchauffer le fréon liquide froid que la pompe 25 fait circuler à travers le congélateur.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant En phase de congélation, les robinets 12, 13, 16, 18 et 33 sont ouverts, les robinets 35, 37 et 39 fermés.
Dans la phase de démoulage, le compresseur est arrêté, les robinets 12, 13, 16, 18, 33 sont fermés, les robinets 35, 37 et 39 ouverts et la pompe 25 mise en marche. La pompe aspire le fréon liquide dans la chambre centrale 8 du congélateur et le refoule dans la chambre inférieure 9' d'où le liquide monte par les enveloppes 6 autour des tubes 2 dans la chambre supérieure 9, s'écoule par la conduite 34 dans le condenseur 17 où il se réchauffe et retourne par la conduite 36 dans la chambre 8 du congélateur. Le niveau du liquide dans cette chambre 8 baisse pendant cette phase du fonctionnement de N en N' du fait qu'une partie du liquide se trouve dans la chambre supérieure 9 et une partie dans le condenseur 17.
Après démoulage, l'arrêt de la pompe et l'ouverture des robinets 12 et 13 provoquent instantanément la retombée du liquide dans la partie basse du circuit et par conséquent le rétablissement du niveau N convenable pour la marche en congélation. Il suffit de refermer les robinets 35, 37, 39, d'ouvrir les robinets 16, 33, 18 et de remettre le compresseur en marche pour passer à l'opération de congélation suivante.
L'automaticité de marche des dispositifs représentés en fig. 1 et 2 peut être réalisée avec une grande simplicité.