Brevet FR2217462A1 — publié le 19740906

Dans un procédé de nettoyage à sec, les objets à traiter sont placés dans une enceinte de nettoyage et agités avec un solvant liquide. Le solvant est alors évacué de l'enceinte et une partie du solvant retenu dans les objets est extraite par centrifugation. Finalement, pratiquement tout le reste du solvant retenu dans les objets est évacué sous forme de vapeur en faisant passer un courant d'air ê travers l'enceinte. Il est souhaitable de récupérer le solvant du courant d'a-ir. La présentente invention concerne cette opération d'extraction et de récupération, connue également sous le nom de "séchage". Dans le fonctionnement d'une installation de nettoyage à sec conforme à la présente invention, de la vapeur d'un solvant de nettoyage ayant un point d'ébullition sous la pression normale compris entre 20 et 1300C, est évacuée d'une enceinte de nettoyage en même temps que de l'air, le mélange de vapeur et d'air est comprimé, puis le mélange est refroidi en le faisant passer à travers un échangeur thermique dans lequel le refroipissement est entièrement effectué par l'air atmosphérique, ou par de l'eau provenant d'une source sensiblement à la température ambiante, la pression atteinte par compression et le débit de fluide de refroidissement étant tels que toute la vapeur, sauf une faible proportion, est condensée dans l'échangeur thertique, et le solvant liquide résultant est séparé de l'air et de la vapeur résiduelle et est amené à un réservoir à travers une trappe, tandis que le mélange d'air et de vapeur résiduelle est détendu à travers une restriction et ramené à l'enceinte de nettoyage. Un avantage de la présente invention est qu'elle ne comprend pas de cycle dans lequel la température doive en quelque point être maintenue au-de sous de l'ambiante. On évite donc la défense d'un refroidissevent par réfrigération. Ceci est particulièrement important quand on utilise des solvants à b pofnt d'ébullition, on particulier le trichlorofluorométhan# (point d'ébullition 23,70C) et le tricblorotrifluoroéthaae (point d'ébullition 47,60), qui ne peuvent être récupérés de façon satisfaisante en soumettant simplement un mélange d'air et de vapeur de solvant à la pression atmosphérique à l'action d'un agent de refroidissement à la température atmosphérique0 Toutefois l'invention est également avantageuse même avec d'au trel solvants consistant en hydrocarbures halogénés, par exemple le perchloréthylène et le trichloréthylène, et en fait avec les solvants pour nettoyage à sec en général, qui ont un point d'ébullition à pression normale n'importe oh entre 20 et 13000. Ceci est du au fait que la teneur en vapeur résiduelle de l'air ramené au tambour quand on utilise l'invention est très faible, et en conséquence l'extraction du solvant des objets est particulièrement efficace. Si la présente invention est utilisée avec le perchloréthylène comme solvant, il est plus économique de diviser l'opé- ration de séchage en deux étapes. Selon l'invention, la seconde étape comprend une compression avant refroidissement. Dans la première étape, compression et détente ne sont pas nécessaires et un débit d'air et de vapeur venant de l'enceinte de nettoyage à la pression atmosphérique peut Strie anené à travers un échangeur thermique refroidi par de l'au à la température a- biante. L'invention va entre maintenant décrite plus en détail, en référence aux dessins annexés dans lesquels - La fig. 1 est un schéma du circuit utilisé pendant le séchage dans une machine particulière convenant à la mise en oeuvre de la présente invention quand on utilise en solvant à bas point dtébullition, et - La fig. 2 est un schéma analogue relatif à une seconde machine convenant à la mise en oeuvre de l'invention quand on utilise du perchloréthylène. Quand on utilise la machine représentée à la fig. lt les objets à nettoyer sont placés dans un tambour 20, entouré d'un carter non représenté. A la fin du nettoyage, le solvant liquide est évacué du tambour dans un bac 46. On fait alors tourner le tambour à grande vitesse pour extraire par centrifugation une partie du solvant retenu dans les objets. Â la fin de cette étape, il reste encore du solvant dans les objets. Le tambour contient également de l'air, sensiblement saturé en vapeur de solvant. L'intérieur du tambour est alors relié à un circuit qui comprend un ventilateur 50 et un réchauffeur 52 dont une sortie 54 est reliée au tambour. IR tambour est également relié au circuit suivant pour récupérer le solvant. Une conduite 22 relie le tambour 20 au côté aspiration d'un compresseur 24. Du côté échappement du compresseur 24, une conduite 26 va à un serpentin 28 d'un échangeur thermique. Une conduite 32 connectée à l'échangeur thermique va à un séparateur 34. Dans la partie inférieure du séparateur 34 se trouve une valve de sortie 37 contrôlée par un flotteur 36. Ce dernier n'ouvre la valve 37 que si le niveau de liquide dans le séparateur 34 dépasse une limite prédéterminée. De la valve 37, une conduite 44 va au bac 46. De la partie supérieure du séparateur 34, au-dessus du niveau de liquide, maintenu par le flotteur 36, une conduite 38 retourne au tambour 20, à travers une restriction 40. L'échangeur thermique 28 est refroidi par l'air ambiant au moyen d'un ventilateur 30. L'appareil fonctionne comme suit L'air qui revient du séparateur 34 dans le tambour 20 à travers la conduite 38 ne contient qu'un résidu de vapeur et, en d'autres termes, n'est pas saturé. La chaleur fournie au tambour par l'air qui passe par le ventilateur 50 et le réchauffeur 52 permet au solvant retenu dans les objets de s'évaporer et, en conséquence, 1'air qui entre dans la conduite 22 et se dirige vers le compresseur 24 est saturé. L'évaporation du solvant dans les objets continue Jusqu'à ce qu'il ne reste que très peu de solvant dans le tambour. Le mélange d'air et de vapeur fourni par le compresseur 24 à l'échangeur 28 est comprimé. Cette compression est maintenue du fait que la valve à flotteur 37 empêche les composants gazeux de quitter le séparateur 34 et que la conduite 38 comprend la restriction 40. Par suite du refroidissement du mélange air/ vapeur toujours sous compression dans l'échangeur thermique 28, la vapeur se condense vers l'extrémité du serpentin de l'échangeur thermique 28, de sorte que de 1'air et du solvant condensé entrent dans le séparateur 34. L'air se rassemble à la partie supérieure du séparateur, tandis que le solvant liquide se rassemble dans la partie inférieure. L'air ne contient plus qui une faible fraction du solvant qu'il contenait quand il a quitté le tambour 20. Le liquide qui se rassemble dans la partie inférieure du séparateur 34 s'écoule dans le bac 46 chaque fois que sa surface s'élève au-dessus d'un niveau prédéterminé dans le séparateur 34, du fait que la valve à flotteur 37 s'ouvre alors. De l'air presque sans vapeur de solvant quitte le séparateur 34 par la conduite 38 et revient au tambour 20, où il peut à nouveau se charger de solvant. L'échangeur thermique 28 peut être muni d'ailettes ou autres surfaces d'échange thermique sur le serpentin. Au lieu d'être refroidi par l'air, 11 échangeur thermique peut être refroidi par de l'eau à la température ambiante. La pression en amont de la restriction 40 peut, si nécessaire, être réglée en ajustant les dimensions de la restriction, ou le taux de fonctionnement du compresseur 24. Cette pression est choisie en fonction d'un certain nombre d'autres variables, telles que le solvant particulier utilisé, la taille de ltéchan- geur thermique 28 par rapport au débit de vapeur, et la température prévue pour l'air ambiant ou l'eau. On va maintenant décrire les conditions d'un exemple de mise en oeuvre de la présente invention. Le solvant utilisé est le trichîorotrifluoroéthane (point d'ébullition 47,60C). Pendant le séchage, on maintient dans le tambour 20 une température d'environ 30 à 400C. La pression dans le tambour est sensiblement la pression atmosphérique. Le com- presseur 24 maintient une pression d'environ 5 atmosphères absolues, qui règne continuellement dans la conduite 26, l'échangeur thermique 28, la conduite 32, le séparateur 34, et la conduite 38 jusqu'S la restriction 40. Quelle que soit la quantité de vapeur présente à l'entrée du compresseur 24, on ne trouve que 2 à 3 grammes de vapeur de solvant pour 10 litres d'air (mesurés dans les conditions normales) dans les échantillons prélevés dans la conduite 38. La température dans la conduite 32 est sensiblement la température ambiante. Une caractéristique du procédé conforme à l'invention consiste en ce qu'il peut être utilisé dans la même machine avec différents solvants. Tous les réglages qui peuvent être nécessaires quand on passe d'un solvant à un autre sont simples. On notera que l'exemple de la fig. 1 présente la caractéristique qu'une fraction seulement du mélange de vapeur et d'air retiré de l'enceinte de nettoyage est soumise à la compression et au refroidissement. Le reste du mélange retiré de cette en ceinte passe dans un réchauffeur et revient dans l'enceinte de nettoyage. De ce fait, la taille du compresseur 24 n'a #'8 pas à etre suffisante pour traiter tout le débit d'air. C'est le débit d'air à travers le réchauffeur qui détermine le taux auquel de la chaleur peut être fournie aux objets, et par suite le taux d'évaporation du solvant des objets. le taux de récupération du solvant dans l'air est déterminé par d'autres considérations. L'air qui traverse le réchauffeur n'a pas été préalablement refroidi, et par suite le réchauffeur peut être plus petit qu'il n'est nécessaire dans un dispositif où tout l'air est d'abord refroidi puis réchauffé. avec la machine représentée à la fig. 2, du solvant est extrait en faisant tourner le tambour 20 à grande vitesse après le nettoyage, comme à la fig. 1. Alors, dans une première étape de séchage, l'intérieur du tambour est relié à un circuit qui comprend, non seulement un ventilateur 50 et un réchauffeur 52, mais encore un échangeur thermique 56 refroidi par de l'eau à la température ambiante et disposé entre le ventilateur , et le réchauffeur. Ce circuit est analogue à celui qu'on trouve habituellement dans les machines de nettoyage à sec utilisant du perchloréthylène. Pendant le premier stade, le ventilateur 50, le réchauffeur 52 et l'échangeur thermique 56 fonctionnent tous, et une forte proportion du solvant restant dans le tambour est récupérée par condensation dans l'échangeur thermique 56. Ce premier stade se termine quand le solvant cesse de se condenser dans l'échangeur thermique 56. L'air qui quitte alors 11 échangeur est environ à 300C et est saturé avec environ 2 à 3 grammes de vapeur de perchloréthylène pour 10 litres d'air. La seconde étape sert à récupérer davantage de solvant. Dans cette seconde étape, on utilise un second circuit 22, 24, 26 28, 32, 34, 38, 40 avec une sortie 36, 37s 44 pour le solvant, tout comme à la fig. 1. Ce second circuit est mis en service en démarrant le compresseur 24, et fonctionne comme on l'a décrit ci-dessus en référence à la fig. 1, sauf que les conditions nu nériques- sont quelque peu différentes0 La restriction 40 et le compresseur 24 sont réglés pour produire une pression d'environ 10 atmosphères absolues dans les parties 26 28, 32, 34, 38. La teneur en vapeur de solvant de l'air dans la conduite 38 est de 0,2 grammes de vapeur pour 10 litres d'air (mesurés dans les conditions normales). Dans cette seconde étape, le circuit 50, 56, 52, 54 continue à fonctionner, sauf que la fourniture de chaleur au réchauffeur 52 est arrêtée. A ce moment l'évaporation du solvant dans les objets est complète, de sorte qu'il n'y a plus à fournir de chaleur. D'autre part, l'échangeur thermique 56 continue à fonc tionner, de sorte que la température de l'air dans le tambour 20 est abaissée. Ceci augmente l'efficacité du second circuit 22, 24, 26, 28, 32, 34, 38, 40, en ramenant à une très faible valeur la teneur en vapeur de l'air qui revient au tambour à travers la restriction 40. ainsi, dans les deux exemples, la quantité de vapeur de solvant qui reste finalement dans le tambour est réduite à une très basse Yaleur;jusqu'à présent, on n'a pt réaliser une réduc- tion de cet ordre qu'en utilisant des dispositifs de récupération à carbone activé. REVENDICÂTIONS 1 - Procédé de nettoyage à sec dans lequel de la vapeur d'un solvant de nettoyage, ayant un point d'ébullition à pression normale entre 20 et 1300C, est évacuée d'une enceinte de nettoyage en même temps que de l'air, caractérisé en ce que le mélange de vapeur et d'air est comprimé, puis le mélange est refroidi en le faisant passer dans un échangeur thermique dans lequel le refroidissement est entièrement effectué par de l'air atmosphérique ou de l'eau fournie sensiblement à la température ambiante, la pression atteinte par compression et le débit de fluide de refroidissement étant tels que la totalité, sauf une faible proportion, de la vapeur est condensée dans l'échan- geur thermique , et le solvant liquide résultant est séparé de l'air et de la vapeur résiduelle et est amené à un réservoir à travers une trappe, tandis que le mélange d'air et de vapeur résiduelle est détendu à travers une restriction et ramené à l'enceinte de nettoyage. 2 - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes énumérées dans la revendication 1 constituent un second stade, précédé d'un premier stade dans lequel on fait passer un flux de vapeur de solvant et d'air de lten- ceinte de nettoyage à pression atmosphérique à travers un second échangeur thermique refroidi par de liteau à température ambiante. 3 - Procédé conforme à la revendication l,.caractérisé en ce qu'on fournit de la chaleur au tambour en faisant circuler de l'air du tambour à travers un ventilateur et un réchauffeur, et en le ramenant au tambour, indépendamment de la compression et du refroidissement. 4 - Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le premier stade, le flux passe du tambour, à travers un ventilateur, le second échangeursthermique et un réchauffeur, et revient au tambour. 5 - Dispositif pour nettoyage à sec par le procédé conforme à la revendication 1 et comprenant une enceinte de nettoyage, caractérisé en ce qu'il comporte un compresseur dont l'entrée est reliée à l'enceinte de nettoyage, un échangeur thermique ayant ltentrée d'une première voie reliée à la sortie du com- presseur, des moyens pour fournir à l'autre voie ou bien seulement de l'air atmosphérique, ou seulement de liteau fournie sensiblement à la température ambiante, un séparateur ayant une entrée reliée à la sortie de ladite première voie, une trappe agencée pour laisser le liquide sortir de la partie inférieure du séparateur et l'amener à un réservoir, et une restriction agencée pour laisser sortir du séparateur un flux d'air et de vapeur résiduelle et le ramener à l'enceinte de nettoyage. 6.- Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un autre circuit qui comprend un ventilateur ayant son entrée reliée à la chambre de nettoyage, un second échangeur thermique ayant l'entrée d'une première voie reliée à la sortie du ventilateur, et un réchauffeur ayant une entrée reliée à la sortie de la première voie du second échangeur thermique, et une sortie reliée à l'enceinte de nettoyage.