EP1158177B1 - Ventilateur - Google Patents

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EP1158177B1
EP1158177B1 EP01401157A EP01401157A EP1158177B1 EP 1158177 B1 EP1158177 B1 EP 1158177B1 EP 01401157 A EP01401157 A EP 01401157A EP 01401157 A EP01401157 A EP 01401157A EP 1158177 B1 EP1158177 B1 EP 1158177B1
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EP
European Patent Office
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funnels
tunnel
products
fan
disc
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EP01401157A
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German (de)
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EP1158177A1 (fr
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Robert Taylor
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers

Definitions

  • the subject of the present invention is a fan intended in particular to equip a refrigeration tunnel with products such as food products, as well as the tunnel equipped with such a set of fans, as defined in the preambles of claims 1 and 3.
  • Such The fan is known, for example, from EP-A-408956.
  • cryogenic refrigeration tunnels for food products a cold gaseous stream is circulated which ensures convective heat transfer between the cold gas and the food product to be refrigerated.
  • the goal is to ensure high levels of heat transfer without damaging or moving the products on the conveyor belt, while minimizing the energy dissipated inside the cryogenic tunnel.
  • This type of tunnel has been used for over thirty years with a wide variety of fans and devices to ensure the necessary gas movement.
  • the most common fans act axially and are arranged to blow down towards the food product. Centrifugal fans are also used to push the gas transversely to the products.
  • the heat transfer coefficients of such systems are normally between 45 and 90 W / m 2 / ° C.
  • Tunnels optimized for mainly thin products such as small burgers use gaseous vortices with a heat transfer coefficient of about 120 W / m 2 / ° C or produce gaseous jets impacting products with a heat transfer coefficient greater than 200 W / m 2 / ° C.
  • Gaseous vortices typically require the gas to flow through uncovered areas of the conveyor belt, limiting their application to products that do not completely cover the conveyor belt, a 65% upper limit for the coverage of the conveyor belt. carpet being usual.
  • Gaseous impact systems are normally based on fans that create an overpressure in a relatively large volume of the tunnel.
  • Gas jet impacts are produced by a gas that is expelled from a high pressure volume through a plurality of holes, or channels.
  • these impact systems In order for these impact systems to be used in cryogenic tunnels, they must be easy to clean, and special features are required to maintain their performance due to the potential presence of snow and ice formed in the holes and tubes or canals.
  • the invention therefore aims to provide a fan arranged to overcome these disadvantages.
  • the fan targeted by the invention is intended in particular to equip a refrigeration tunnel of products such as food products, this tunnel being traversed by a cold gaseous refrigeration stream.
  • this fan comprises at least one pair of funnels fixed on one side of a support rotatably mounted about a vertical axis and associated with a rotating drive means, and these funnels have their openings.
  • inlet arranged radially to allow the gas stream to enter and exit at an accelerated speed through their outlet opening.
  • a set of these fans can be conveniently arranged inside the tunnel, the funnels of each fan can be profiled to generate a gaseous jet moving for example at a speed of 20 to 30m / s and which impacts the product to be refrigerated .
  • the high speed of the exhaust gas jet of the fans provides high levels of heat transfer because the boundary layer around the product is very thin.
  • the action of the fan does not create high suction flows or areas of very low pressure, which advantageously makes it possible to minimize any displacement of the products.
  • the cryogenic tunnel also referred to by the invention, is equipped with a set of these fans, arranged to direct locally cold gaseous streams at an accelerated rate over predetermined areas of the conveyor.
  • the single figure is a simplified perspective view of an embodiment of a fan according to the invention, intended to equip for example a cryogenic tunnel.
  • the fan shown in the attached figure is intended in particular to equip a refrigeration tunnel of products such as food products.
  • the support 2 may be constituted for example by a disc axially equipped with a pin 3 adapted to receive an output shaft of the drive motor.
  • the two funnels 1, 2 are fixed diametrically opposite on a lower face of the disc 2 disposed in a substantially horizontal plane.
  • Their inlet openings 4 may have any contour, for example rectangular as shown, and are preferably situated substantially in the same diametral plane of the disk 2.
  • the funnels 1 are bent downwards in the direction opposite to the direction of rotation R
  • the section of the body of each funnel gradually decreases along the curvature thereof to a small diameter outlet opening 5.
  • the cold gas stream rushes into the inlets 4 and flows inside the funnels 1 as indicated by the set of arrows F, to an accelerated speed.
  • the gas streams impact the products to be refrigerated, not shown, disposed below the disk 2 on the conveyor belt conveyor not shown.
  • a set of such fans can be arranged in specific areas of the tunnel, in which must be provided a high degree of convective heat transfer. These fans are therefore located where they are considered the most advantageous for the operation of the tunnel. For example they can be arranged at the entrance, where the surface of the products can be refrigerated by minimizing their dehydration and creating an abrupt temperature gradient inside the product. It can also be placed near a cryogenic injection point, where there is a very large difference in temperature between the gas and the product to be refrigerated.
  • the rotation speed of the fan can vary widely to optimize its performance depending on the products to be refrigerated.
  • Cryogenic injection into the path of these funnel fans can be used to control frost formation or to increase heat transfer from the injection zone.
  • the conformation of these funnel fans is optimized to produce efficient gas movement and allow easy cleaning. These fans reduce the risk of moving lightweight products while providing a high degree of convective heat transfer.
  • fans according to the invention When fans according to the invention are used in the liquid nitrogen injection zone (cryogenic injection zone), it is possible to vaporize a ring around the fan to spray towards the axis of the fan.
  • the funnel fan collects the aerosol and directs directly to the product a combination of cold gas and liquid nitrogen droplets entrained by it at high speed.
  • Liquid Nitrogen Aerosol provides an added benefit of cleaning any snow or frost formation before it can reduce the aerodynamic performance of the funnel fan. The latter has proved effective at low temperatures but can also be used at high temperatures, for example for continuous cooking systems.

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Description

  • La présente invention a pour objet un ventilateur destiné notamment à équiper un tunnel de réfrigération de produits tels que des produits alimentaires, ainsi que le tunnel équipé d'un tel ensemble de ventilateurs, comme défini dans les préambules des revendications 1 et 3. Un tel ventilateur est connu par example du document EP-A-408956.
  • On sait que dans les tunnels cryogéniques de réfrigération de produits alimentaires, on fait circuler un courant gazeux froid qui assure un transfert thermique par convection entre le gaz froid et le produit alimentaire à réfrigérer. Le but est d'assurer des niveaux élevés de transferts thermiques sans endommager ou déplacer les produits sur le tapis du convoyeur, tout en minimisant l'énergie dissipée à l'intérieur du tunnel cryogénique.
  • Ce type de tunnel est utilisé depuis plus de trente ans avec une large variété de ventilateurs et de dispositifs pour assurer le déplacement gazeux nécessaire. Les ventilateurs les plus communs agissent axialement et sont agencés pour souffler vers le bas en direction du produit alimentaire. On utilise aussi des ventilateurs centrifuges qui poussent le gaz transversalement aux produits . Les coefficients de transfert thermique de tels systèmes sont normalement compris entre 45 et 90 W/m2/°C. Les tunnels optimisés pour traiter des produits principalement minces tels que des petits pâtés de hamburgers mettent en oeuvre des vortex gazeux dont le coefficient de transfert thermique est d'environ 120 W/m2/°C ou qui produisent des jets gazeux impactant les produits avec un coefficient de transfert thermique supérieur à 200 W/m2/°C.
  • Les vortex gazeux exigent généralement que le gaz s'écoule à travers des zones non couvertes du tapis du convoyeur, ce qui limite leur application à des produits qui ne couvrent pas complètement le tapis du convoyeur, une limite supérieure de 65% pour la couverture du tapis étant usuelle.
  • Les systèmes à impact gazeux sont normalement basés sur des ventilateurs qui créent une surpression dans un volume relativement grand du tunnel. Les impacts de jets gazeux sont produits par un gaz qui est expulsé d'un volume à haute pression à travers une pluralité de trous, ou de canaux. Afin que ces systèmes à impact puissent être utilisés dans des tunnels cryogéniques, ils doivent être aisés à nettoyer, et des caractéristiques particulières sont requises pour maintenir leurs performances en raison de la présence potentielle de neige et de glace formées dans les trous et tubes ou les canaux.
  • Dans de nombreux cas, surgissent des problèmes liés à des courants d'air transversaux excessifs ou d'aspiration vers les ventilateurs, qui peuvent entraîner le déplacement de produits légers sur le convoyeur. Pour la plupart des produits qui pourraient être déplacés, un tel déplacement est inacceptable car il peut endommager ou modifier la forme du produit ou le faire sortir de l'alignement avec les autres produits, alors que cet alignement est destiné à permettre un traitement ultérieur tel qu'un emballage automatique.
  • Pour les produits qui ne sont pas particulièrement fins, les coefficients de transfert thermique les plus élevés n'apportent pas des avantages importants en terme de vitesse de traitement, car la possibilité de diffusion thermique des produits limite le taux de transfert thermique à partir des produits.
  • L'invention a donc pour but de proposer un ventilateur agencé pour remédier à ces inconvénients.
  • Le ventilateur visé par l'invention est destiné notamment à équiper un tunnel de réfrigération de produits tels que des produits alimentaires, ce tunnel étant parcouru par un courant gazeux froid de réfrigération.
  • Conformément à l'invention, ce ventilateur comprend au moins une paire d'entonnoirs fixés sur une face d'un support monté rotatif autour d'un axe vertical et associé à un moyen d'entraînement en rotation, et ces entonnoirs ont leurs ouvertures d'entrée disposées radialement afin de permettre au courant gazeux d'y pénétrer et d'en sortir à une vitesse accélérée par leur ouverture de sortie.
  • Un ensemble de ces ventilateurs peut être convenablement disposé à l'intérieur du tunnel, les entonnoirs de chaque ventilateur pouvant être profilés pour générer un jet gazeux se déplaçant par exemple à une vitesse de 20 à 30m/s et qui vient impacter le produit à réfrigérer. La vitesse élevée du jet gazeux de sortie des ventilateurs fournit de hauts niveaux de transfert thermique car la couche limite autour du produit est très fine. L'action du ventilateur ne crée pas des flux d'aspiration élevés ou des zones de très basse pression, ce qui permet avantageusement de minimiser tout déplacement des produits.
  • Le tunnel cryogénique également visé par l'invention, est équipé d'un ensemble de ces ventilateurs, disposés pour diriger localement des courants gazeux froids à une vitesse accélérée sur des zones prédéterminées du convoyeur.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé qui en illustre une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif.
  • La figure unique est une vue en perspective simplifiée d'une forme de réalisation d'un ventilateur conforme à l'invention, destiné à équiper par exemple un tunnel cryogénique.
  • Le ventilateur représenté à la figure annexé est destiné notamment à équiper un tunnel de réfrigération de produits tels que des produits alimentaires.
  • Il comprend au moins une paire d'entonnoirs 1 fixés sur une face d'un support 2 monté rotatif autour d'un axe vertical XX et associé à un moyen d'entraînement en rotation non représenté tel qu'un moteur électrique. Le support 2 peut être constitué par exemple par un disque équipé axialement d'un tourillon 3 adapté pour recevoir un arbre de sortie du moteur d'entraînement.
  • Les deux entonnoirs 1, 2 sont fixés de manière diamétralement opposée sur une face inférieure du disque 2 disposé dans un plan sensiblement horizontal. Leurs ouvertures d'entrée 4 peuvent avoir un contour quelconque, par exemple rectangulaire comme représenté, et sont de préférence situées sensiblement dans un même plan diamétral du disque 2. Les entonnoirs 1 sont recourbés vers le bas dans la direction opposée au sens de rotation R du disque 2. La section du corps de chaque entonnoir diminue graduellement le long de la courbure de celui-ci jusqu'à une ouverture de sortie 5 de petit diamètre.
  • Ainsi lorsque le disque 2 est mis en rotation autour de l'axe vertical XX, le courant gazeux froid s'engouffre dans les entrées 4 et s'écoule à l'intérieur des entonnoirs 1 comme indiqué par l'ensemble des flèches F, à une vitesse accélérée. Après franchissement des ouvertures de sortie 5, les courants gazeux viennent impacter des produits à réfrigérer, non représentés, disposés au dessous du disque 2 sur le tapis d'un convoyeur en défilement non représenté.
  • Un ensemble de tels ventilateurs peut être disposé dans des zones bien déterminées du tunnel , dans lesquelles doit être assuré un degré élevé de transfert thermique par convection. Ces ventilateurs sont donc situés là où ils sont considérés comme le plus avantageux pour le fonctionnement du tunnel. Par exemple ils peuvent être disposés à l'entrée, où la surface des produits peut être réfrigérée en minimisant leur déshydratation et en créant un gradient de température abrupt à l'intérieur du produit. Il peut également être placé près d'un point d'injection cryogénique, où il existe une très grande différence de température entre le gaz et le produit à réfrigérer.
  • La vitesse de rotation du ventilateur peut largement varier pour optimiser ses performances en fonction des produits à réfrigérer. L'injection cryogénique dans le trajet de ces ventilateurs à entonnoirs peut être mise à profit pour contrôler la formation de givre ou pour accroître le transfert thermique de la zone d'injection. La conformation de ces ventilateurs à entonnoirs est optimisée pour produire un déplacement gazeux efficace et permettre un nettoyage aisé. Ces ventilateurs réduisent le risque de déplacement des produits légers tout en assurant un degré élevé de transfert thermique par convection.
  • Lorsque des ventilateurs conformes à l'invention sont utilisés dans la zone d'injection d'azote liquide (zone d'injection cryogénique), on peut vaporiser un anneau autour du ventilateur pour réaliser une pulvérisation vers l'axe du ventilateur. Le ventilateur à entonnoirs collecte l'aérosol et dirige directement sur le produit une combinaison de gaz froid et de gouttelettes d'azote liquide entraînées par celui-ci à haute vitesse. L'aérosol d'azote liquide fournit un avantage supplémentaire pour nettoyer toute formation de neige ou de givre avant qu'elle puisse diminuer la performance aérodynamique du ventilateur à entonnoir. Ce dernier s'est révélé efficace à de basses températures mais peut être également utilisé à de hautes températures, par exemple pour des systèmes de cuisson continue.

Claims (3)

  1. Ventilateur destiné notamment à équiper un tunnel de réfrigération de produits tels que des produits alimentaires, ce tunnel étant parcouru par un courant gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire d'entonnoirs (1) fixés sur une face d'un support (2) monté rotatif autour d'un axe vertical (XX) et associé à un moyen d'entraînement en rotation, et en ce que ces entonnoirs ont leurs ouvertures d'entrée (4) disposées radialement afin de permettre au courant gazeux d'y pénétrer et d'en sortir à une vitesse accélérée par leur ouverture de sortie (5).
  2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est un disque (2) sur une face duquel les entonnoirs (1) sont fixés de manière diamétralement opposée avec leurs ouvertures d'entrée (4) situées sensiblement dans un même plan diamétral, et ces entonnoirs sont recourbés vers le bas et dans la direction opposée au sens de rotation (R) du disque
  3. Tunnel cryogénique de réfrigération de produits par exemple alimentaires défilant sur un convoyeur et dans lequel peut circuler un courant gazeux froid, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un ensemble de ventilateurs conformes à l'une des revendications 1 et 2 et disposés pour diriger localement des courants gazeux froids à une vitesse accélérée sur des zones prédéterminées du convoyeur.
EP01401157A 2000-05-23 2001-05-04 Ventilateur Expired - Lifetime EP1158177B1 (fr)

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