Brevet FR2467009A1 — publié le 19810417

L'invention se rapporte aux machines de traitement par solvants ou en milieu solvant, destinées par exemple au nettoyage, au dégraissage, au foulage, aux apprêtages, à l'ignifugation, à l'imperméabilisation d'articles divers, tels que vêtements ou tissus. Dans de telles machines, après l'opération de bras- sage avec les solvants, il y a lieu d'essorer puis de sécher les articles en récupérant le solvant résiduel par évapora- tion. Les appareillages classiques de nettoyage à sec réalisent cette opération en deux temps. Dans un premier temps, le tambour ou panier est traversé par un courant d'air chauffé à 800C environ propulsé par un ventilateur; cet air entraîne une grande partie des solvants qui sont récupérés par refroidissement de l'air dans un condenseur. A la température de 800C, on constate un ris- que de fixation des taches, de feutrage ou de dénaturation des articles, de décollement des doublures collées. La deuxième opération, qui porte le nom de désodo- risation, consiste à provoquer ensuite une circulation d'air frais qui, après avoir traversé les articles, est envoyée dans l'atmosphère. La température des vêtements s'en trouve abaissée mais reste cependant aux environs de 50 - 550C, ce qui n'est pas favorable à leur manipulation, ni à leur aspect. Ce processus a, en outre, d'autres inconvénients: - Il entraîne une forte consommation d'énergie, tant pour réchauffer l'air envoyé dans les articles que pour ensuite le refroidir. - Il entraîne également une importante consommation d'eau dans le condenseur. - Il provoque, au cours de la désodorisation, une pollu- tion inadmissible. - Il entraîne une consommation appréciable de solvants qui sont des produits coûteux. Divers moyens ont été préconisés pour remédier à ces inconvénients. On a ainsi proposé de faire passer l'air de désodori- sation sur des adsorbants, tels que le charbon actif en vue d'améliorer la récupération et de diminuer la pollution. Mais ce procédé est gourmand en énergie dans la phase de régénéra- tion des charbons. On a proposé de remplacer le perchloréthylène, solvant le plus utilisé, par un solvant à point d'ébullition moins élevé en vue de diminuer la consommation d'énergie (solvants fluorés). Mais ces solvants sont plus coûteux et d'efficacité médiocre. Leur bas point d'ébullition provoque une perte plus importante par évaporation accidentelle; ils sont peu employés sauf pour des applications spéciales, telles que le nettoyage des peaux et des articles très fragiles. Pour l'amélioration de l'emploi de ces solvants à bas point d'ébullition, on a déjà préconisé d'utiliser pour le condenseur, le fluide réfrigérant d'une machine frigorifi- que dont le condensateur sert au réchauffage du solvant. L'ensemble forme un système thermodynamique fermé, la machine frigorifique fonctionnant en pompe à chaleur transférant les calories du condenseur au réchauffeur (Brevet français ne 2.035.303, brevet U.S.A. ne 3.070.463). Il n'y a pas besoin d'opération de désodorisation, la température de fonctionnement du condenseur étant suffisam- ment basse pour une récupération quasi totale du solvant en circuit fermé. On obtient donc une relative économie d'énergie et de solvants ainsi qu'une diminution de pollution. Mais cette solution n'est pas applicable aux sol- vants à point d'ébullition élevé, tels que le perchloréthy- lène, le trichloréthylène, le trichloréthane etc... Pour ces derniers, il a été proposé d'utiliser un condenseur à liquide frigorigène, ou encore un condenseur à eau associé à un condenseur à liquide frigorigène, ces deux condenseurs montés en série ou en parallèle. Dans le brevet français ne 2.130.523, le condenseur réfrigéré est utilisé pour la désodorisation, la récupération se faisant comme connu. Ce condenseur réfrigéré est monté en parallèle sur le réchauffeur. Dans le brevet français né 2.293.513, le condenseur réfrigéré vient après le condenseur à-eau pour abaisser la tem- pérature de l'air et diminuer la limite de la concentration de 2467009. saturation du solvant. Pendant cette opération le réchauffeur du circuit d'air est court-circuité. On obtient ainsi, avec des solvants à point d'ébul- lition élevé, une économie de solvants et une diminution de la pollution, mais le problème de l'économie d'énergie n'est pas résolu, du fait de l'accroissement de dépense d'énergie entraînée par le condenseur réfrigéré, et la consommation d'eau reste élevée. Le procédé et la machine selon l'invention sont caractérisés en ce que l'air circule en circuit fermé et passe successivement, au sortir du panier, sur l'évaporateur puis sur le condenseur d'une machine frigorifique qui comporte, sur la partie haute pression du circuit de fluide frigorigène en aval du compresseur, un condenseur auxiliaire alimenté en eau ou en air pulsé et l'on opère en deux phases, une première phase dans laquelle le condenseur auxiliaire n'est pas alimenté et une seconde phase dans laquelle le condenseur auxiliaire est alimenté. Dans la première phase, notamment lorsque le solvant est du perchloréthylène,l'air à l'entrée du panier est porté à une température de l'ordre de 55 à 600C, cette mise en tempé- rature étant de préférence accélérée par un réchauffeur auxi- thermostaté. La température de l'évaporateur est alors de GoC environ et la plus grande partie du solvant est récupérée. Dans la seconde phase le condenseur auxiliaire a pour effet d'abaisser la température de l'air à l'entrée du panier, soit en abaissant la température du condenseur de la machine frigorifique, soit en jouant le rôle de ce dernier, qui :O est alors court-circuité. La température de l'évaporateur s'a- baisse à une température inférieure à - 100C, la quasi totalité du reliquat de solvant est récupérée, tandis que la température des vêtements en sortie de panier est abaissée. On atteint ainsi l'ensemble des objectifs recherchés - Usage de solvants à point d'ébullition élevé - Economie d'énergie; - Economie d'eau; Economie de solvant - Suppression de la pollution. L'invention sera plus amplement décrite ci-après avec référence au dessin annexé sur lequel on a représenté: Figure 1, un schéma d'une première variante de réalisation; Figure 2, un schéma d'une seconde variante de réalisation. Si l'on se reporte au schéma de la figure 1, on voit que la machine comporte un tambour ou panier 1, dans le- quel de l'air peut être envoyé par le ventilateur 5. Pour plus de simplicité le dessin comporte uniquement un tracé circulaire alors qu'il s'agit, de façon connue, d'une enceinte fermée dans laquelle se trouve un panier rotatif de section circulaire. En 2 se trouve un filtre à poussière sur le conduit d'évacuation 15 de l'air. En aval du filtre 2, l'air est envoyé sur l'évaporateur 3 d'une machine frigorifique qui sert de condenseur et le solvant est récupéré en 16. Ensuite cet air, débarassé de solvants, est envoyé sur le condenseur 4 de ladite machine frigorifique qui le réchauffe et renvoyé sur le panier 1 par le ventilateur 5. L'air circule ainsi en circuit fermé. La machine frigorifique comprend un groupe compres- seur 7 qui envoie par la canalisation 21 un fluide frigorigè- ne tel que du Fréon dans le condenseur 4 o il se refroidit, pour être ensuite envoyé dans l'évaporateur 3 après détente dans le détendeur 11 après quoi le fluide est retourné au compresseur 7 par la canalisation 20. En 8 se trouve un échan- geur thermique, qui peut, comme connu, être remplacé par une capacité située entre le compresseur 7 et le condenseur 4. En 9 se trouve un déshydrateur et en 10 un voyant de passage du fluide. Cet ensemble constitue une pompe à chaleur à laquelle est associé un condenseur auxiliaire 12 placé en amont du condenseur 4 et dans lequel le fluide de refroidissement est de l'eau froide circulant dans la canalisation 17 contrôlée par la vanne 13. De plus, on a prévu entre le ventilateur 5 et le panier 1 un réchauffeur auxiliaire 6, par exemple une résistance d'appoint, munie de moyens de réglage thermostatique, par 2467009. exemple une sonde placée dans le panier 1 (non représentée). Le fonctionnement est le suivant Première phase. On met en marche simultanément, - Le groupe compresseur 7 sans circulation d'eau dans le condenseur auxiliaire 12; - Le ventilateur 5; - Le réchauffeur auxiliaire 6, réglé à une température de l'ordre de 500C. L'air circulant en circuit fermé est réchauffé par le condenseur 4 puis par le réchauffeur auxiliaire 6, de sorte que la température dans le panier monte rapidement à 500C environ. Cette montée en température est réalisée, en quelques minutes, (environ 3' à 5') et le réchauffage auxiliaire peut ensuite être interrompu: la montée en température se poursuit ensuite par le seul effet du condenseur principal. L'air se sature de solvants au passage sur les ar- ticles ce qui entraine une baisse de température. Sa température en sortie de panier est de l'ordre de 30 C à 450C. Il passe alors sur le filtre à poussières 2, puis sur l'évaporateur 3 de la machine frigorifique qui est à une température voisine de 00C. Cette première phase dure environ 15 à 20 minutes et au moins 95 % du solvant est récupéré. Pour éviter toute surpression dans le circuit frigo- rifique une vanne 14 peut être prévue, munie de moyens de régulation, soit par une sonde thermostatique 18 dans la veine dtair en aval du condenseur 4, soit directement par la pression de sortie du compresseur mesurée en 19. Cette vanne envoie dans le condenseur 12 un débit d'eau froide propre à maintenir la haute pression de la machine frigorifique au- dessous du maximum choisi. Deuxième phase. À la suite de cette première phase, on modifie l'équi- libre des températures en faisant circuler de l'eau à l'aide de la vanne 13 dans le condenseur auxiliaire et en supprimant le réchauffage auxiliaire 6. La température de l'air traversant le ventilateur 5 et entrant dans le panier 1 s'abaisse progressivement jusqu'à 2467009; une température inférieure à 300C. De ce fait, il est quelque peu réchauffé par les vêtements situés dans le panier, ce réchauffement étant de l'ordre de quelques degrés. Dans l'évaporateur 3 la température de l'air tombe à - 150C environ et le reliquat de solvants restant dans les vêtements est condensé. Lorsque lion ouvre le panier en fin de passe la tem- pérature des articles est inférieure à 300C (ce qui convient pour leur manipulation et leur aspect) et la teneur en solvant à l'ouverture est inférieure à 100 parties pour million. A titre d'exemple, le tableau comparatif, ci-après, de différentes machines utilisant du perchloréthylèneillustre les avantages de l'invention: A = Consommation. B = Machine classique traitant 10 kg de vêtements par passe. C = Machine à condenseur réfrigéré 10 kg/passe. D = Machine selon l'invention 10 kg/passe. Le schéma de la figure 2 diffère du schéma de la figure 1 par la situation du condenseur auxiliaire 12 sur le circuit de fluide frigorigène. Alors que dans la figure 1 le condenseur 12 est en série avec le condenseur 4 et en amont de celui-ci, dans le schéma de la figure 2, il est monté en parallèle les vannes 22 et 23 permettant d'envoyer le fluide sortant du compresseur soit à travers le condenseur 4 (vanne 22 ouverte, vanne 23 fermée) soit à travers le condenseur 12 (vanne 23 ouverte, vanne 22 fermée). On passe donc de la première à la deuxième phase en actionnant les vannes 22 et 23 ainsi que l'arrivée d'eau 13. Une vanne auxiliaire 24 peut être prévue pour réguler la circulation de Fréon ou autre fluide frigorigène et par A B C D Electricité 32 KwH 4,33 KwH 1,54 KwH Eau 100 1. 96 1. 43 1. Solvant 750 gr. 180 gr. 150 gr. 2467009. suite la température de l'évaporateur 3. Dans la deuxième phase selon cette variante, le condenseur 4 n'est pas alimenté et l'air qui le traverse n'est pas réchauffé, ce qui abaisse la séquence des températures dans le circuit d'air. Les données chiffrées de la description qui précède se rapportent au perchloréthylène, solvant le plus employé; on a des solvants dont le-point d'ébullition n'est pas éloigné de celui du perchloréthylène. Dans le cas d'emploi d'autres solvants la détermination des températures optima pour chaque phase, ainsi que les caractéristiques du fluide frigorifigène à employer sera obtenu par quelques essais, le procédé et la machine de l'invention étant assez souples pour permettre cette adaptation. Bien que le procédé et la machine de l'invention aient été conçus pour permettre l'emploi de solvants à point d'ébullition élevé, on peut également les utiliser avec des solvants à bas point d'ébullition. R E Y E N D I C A T I 0 N S 1.- Procédé de traitement en milieu solvant, notam- ment à l'aide d'un solvant à point d'ébullition élevé, dans lequel le solvant présent dans les articles en fin de traite- ment est récupéré en faisant circuler par ventilateur un cou- rant d'air qui traverse ces articles dans le panier puis passe sur un condenseur refroidi, caractérisé en ce que ledit conden- seur est l'évaporateur d'une machine frigorifique, l'air une fois refroidi et débarassé de solvant étant ensuite envoyé sur le condenseur de ladite machine frigorifique pour être retourné en circuit fermé au ventilateur et au panier et en ce que l'on opère en deux phases à savoir une première phase dans laquelle ledit air est réchauffé à une première température préalable- ment à son retour au panier par son passage sur le condenseur de la machine frigorifique et une seconde phase dans laquelle les températures régnant dans les condenseur et évaporateur de ladite machine sont décalées vers le bas par l'usage d'un condenseur auxiliaire alimenté en eau à la température ambiante et convenablement placé sur le circuit du fluide frigorigène, en aval du compresseur. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la montée en température de la première phase est accélérée à l'aide d'un réchauffeur auxiliaire muni de moyens thermostatiques. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens thermostatiques sont réglés pour une tem- pérature de l'ordre de 500C au moins à l'entrée du panier, tan- dis que la température de l'évaporateur est de l'ordre de 00C environ. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'abaissement de température de l'air à l'entrée du panier au cours de la seconde phase atteint des valeurs de 100C à 300C au moins. 5.- Machine de traitement en milieu solvant permet- tant l'utilisation de solvants à point d'ébullition élevé du type dans lequel les articles sont traités avec le-solvant dans un panier rotatif et des moyens sont prévus pour faire traverser ce panier et les articles qu'il contient par un courant 2467009. d'air pulsé par un ventilateur et pour refroidir ce courant d'air dans un condenseur à la sortie du panier, caractérisée en ce que la circulation d'air est en circuit fermé, l'air passant sur l'évaporateur d'une machine frigorifique, avec des moyens de récupération du solvant puis sur le condenseur de ladite machine, pour être retourné au panier sous l'action d'un ventilateur et en ce qu'un condenseur auxiliaire alimenté en eau à température ambiante est monté sur le circuit de fluide de ladite machine frigorifique en aval du compresseur. 6.- Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un réchauffeur auxiliaire régulé par thermostat est placé sur la circulation d'air en aval du condenseur de la machine frigorifique. 7.- Machine selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le condenseur auxiliaire est monté en série avec le condenseur de la machine frigorifique et en amont de ce dernier et muni de moyens pour assurer ou interrompre à volonté la circulation d'eau. 8.- Machine selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le condenseur auxiliaire est monté en parallèle avec le condenseur de la machine frigorifique et des vannes sont prévues pour faire passer le fluide frigori- gène sous pression à volonté, soit à travers le condenseur situé sur le circuit d'air, soit à travers le condenseur auxi- liaire. 9.- Machine selon l'une quelconque des revendications à 8, caractérisée en ce que le condenseur auxiliaire est utilisé à réguler la température ou la pression du circuit haute pression de la machine frigorifique au moyen d'une vanne contrôlée par ladite température ou ladite pression.