Brevet FR2485700A1 — publié le 19811231

L'invention concerne le conditionnement a'air et plus particulièrement l'environnement des postes de travail devant titre abrités des poussières. On sait que de nombreux travaux, notamment dans les laboratoires d'slectronique, de chimie, de biologie etc... doivent être réalisés dans des ambiances dépourvues de toutes poussières. On connais déjà dans ce but, de nombreux postes de travail comprenant, au voisinage du plan de travail, une circulation d'air préalablement épuré (notamment par passage dans des filtres absolus), sans turbulences, mettant les produits traités sur le plan de travail, à l'abri des poussières et assurant l'évacuation des gaz engendrés au niveau desdits produits traités. Dans de tels postes, il n1 est toutefois pas possible d'approprier les circulations d'air aux besoins, lesquels peuvent varier suivant les volumes occupés par les matériaux traités et les directions à faire prendre aux circulations d'air. La présente invention a notamment pour but de pallier les inconvénients ci-dessus des postes de travail connus. Elle concerne à cet effet un procédé pour réaliser dàns un poste hors poussières à flux vertical descendant, un écoulement d'air déterminé, caractérisé en ce qu'on établit à un niveau supérieur à celui du plan de travail du poste, un écran percé préalablement de perforations dont on a auparavent choisi le nombre, la direction, la répartition et la section en fonction des caractéristiques locales désirées de ltécoulement d'air, notamment au voisinage du produit à traiter sur le plan de travail : direction-du vecteur vitesse et/ou valeur numérique de la vitesse On réalise ainsi un écoulement lamirXaire-dans lequel il est possible : - soit d'accélérer ou de décélérer la vitesse de l'écou- lement notamment sur une fraction de la surface du plan de travail, suivant les exigences propres du produit traité, - soit d'orienter l'écoulement suivart les besoins, - ou encore de combiner les deux. L'invention a également pour objet un poste de travail résultant de la mise en oeuvre du procédé précédent caractérisé en ce qu'il comprend, entre le plan de l'arrivée d'air dans le poste, tel le plan de sortie de filtres absolus, et le plan de travail, un écran en matériau de faible épaisseur pourvu de perforations dont le nombre, la répartition et la section sont fonction de la valeur numérique de la vitesse désirée de l'écoulement d'air, notamment au voisinage du produit à traiter sur le plan de travail. Dans ce poste, l'écran présente avantageusement au moins deux zones de perforations, dans chacune desquelles le rapport de la section totale de passage des perforations, par unité de surface, est différent et adapté à la valeur locale, désire dans chaque zone, de la valeur numérique de la vitesse de l'écoulement. Suivant une disposition particulièrement avantageuse de l'invention l'écran est en tissu perméable à l'air, ne générant pas de particules, de densité variable le long de sa surface. Cette disposition permet notamment, avec un tissu en matière synthétique translucide, de disposer les moyens d'éclairage dans le plenum. Suivant une autre disposition de l'invention, l'écran présente au moins deux zones de perforations, dans chacune desquelles la direction du vecteur vitesse de l'écoulement est différente et donnée par l'orientation axiale des perforations. Cette différenciation des directions du vecteur vitesse peut être notamment réalisée en conformanb l'écran de façon qu'il soit adapté à la loi recherchée de variation directionnelle de la vitesse de i'écoulement d'air. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des cription qui suit et à l'examen des dessins, -dans lesquels : - les figures 1 à 4 sont des diagrammes de vitesse du flux en fonction d'une dension du plan de travail montrant - les fngures-l et 2, un flux parallèle à deux zones à vitesse distinctes, - la figure 3 un flux mixte parallèle et divergënt, - la figure 4 un flux convergent, - la figure 5 est une vue de profil, en coupe d'un premier mode de réalisation de poste de travail suivant l'invention. - la figure 6 est une vue de profil, en coupe, d'un second mode de réalisation d'un double poste de travail suivant l'invention. - la figure 7 est une vue de profil, en coupe, d'un troisième mode de réalisation d'un poste de travail suivant l'invention. Be procédé de l'invention, tel qu'illustré par les dia grammes des figures 1 à 4, consisté à agir soit sur la valeur nu- mérique de la vitesse, soit sur la direction du vecteur vitesse de l'écoulement de l'air dans un poste de travail à flux vertical desscendant, en vue d'obtenir un écoulement de caractéristiques désirées prédéterminées. On peut obtenir, en agissant sur la seule valeur numérique de la vitesse, des zones géométriquement définies telles celles des diagrammes des figures 1 et 2 o;i sont figurés un flux parallèle dont les parties la et lb d'une part, lc et ld d'autre part, ont des vitesses de valeurs différentes. Sur le diagramme de la figure 3, le flux est mixte et comprend une partie le dans laquelle le flux est parallèle et une partie 2 dans laquelle il est divergent. Dans cette partie 2 l'orientation du flux est réalisée par l'orientation des perforations par lesquelles s'écoule le flux0 Dans le diagramme de la figure 4, le flux 3 est convergent, son orientation étant obtenue par celle des perforations traversées par ledit flux. Les postes de travail représentés sur les figures 5 à 7, font application du procédé suivant l'invention0 Ces postes comprennentyentre le plan de travail 4 supportant le produit ou l'appareil 5 à traiter, et le plan 6 d'arrivée d'air dans le poste (qui peut être le plan de sortie de filtres absolus 7 au-dessus desquels est située l'entrée d'air 8), un écran 9 percé de perforations 10 par lesquels le flux est conduit au voisinage du plan de travail après quoi il est évacué par des bouches respectivement d'extraction 11 (pour l'air définitivement évacué) ou de reprise 12 (pour l'air à recycler) ménagés dans la cloison arrière 13 du poste. L'écran 9 percé des perforations 10, permet d'agir sur la valeur numérique de la vitesse, sur la direction du vecteur vitesse ou sur ces deux paramètres définissant une vitesse d'é- coulement d'air. Une valeur déterminée de la vitesse de l'écoulement dans une zone déterminée est obtenue en adaptant,dans cette zone, le rapport de la section de passage totale offerue au flux avec la fraction de débit correspondant dans ladite zone. On réalisera ainsi une accélération sur une fraction de la surface du plan de travail 4,si le produit traité donne lieu à une vitesse convective ascensionnelle notable devant être combattue par un flux d'air d'une vitesse supérieure à cette derniè- re. De nêe, une telle accélération peut être nécessaire,pour ramener des dégagements de vapeurs de solvants ou de gaz acides,vers le plan de travail 4 et la bouche d'extraction Il disposée au niveau de celui-ci. On réalisera de la mEme façon,une décélération de la vitesse du flux,par exemple dans les zones occupées par des appareils de mesure ou dans les zones du flux en contact avec l'air ambiant, afin de réduire l'apport de particules extérieures. Enfin, la recherche des économies d'énergie conduira à établir des régimes de vitesses différents suivant les zones du plan de travail 4, ce qui deviendra facile à réaliser grâce à l'invention. Bien entendu, les répartitions initiales de vitesse pourront être ultérieurement modifiées et adaptées à des exigences ultérieures par substitution d'écrans présentant la nouvelle fraction de perforation convenable. 'écran 9 percé des perforations 10, permet de même d'agir sur la direction du vecteur vitesse du flux: - soit en orientant les perforations 10 elles-memes par rapport à l'écran 9, - soit en orientant écran 9 lui-même ou en le conformant à la loi recherchée de variation directionnelle de la H vitesse d'écoulement (figures 5 et 6). On peut ainsi obtenir des orientations très diverses du flux sans avoir à modifier le poste, mais en disposant sous les filtres absolus 7 des écrans 9 de configuration adéquate. Po*wr assurer l'effet directionnel souhaité, le rapport de l'épaisseur de l'écran 9 à la plus petite dimension de chaque perforation 10 est au moins égal à 1,5. Dans le poste de la figure 5, les deux écrans 9a et 9b sont reliés par une cloison secondaire 14. L'écran 9a présente une forme correspondant à la loi du flux que l'on désiré obtenir autour du produit ou appareil à traiter 5. B'écran 9b définit un écran de garde que lton souhaite établir autour du bord avant du olan de travail 4. Dans le poste double de la figure 6, les flux divergents l1 sont opposés et permettent d'obtenir un faible niveau de pollution dans le couloir de circulation 15 séparant ces postes0 Cette disposition permet une réduction appréciable d'énergie consommée, par réduction du débit d'air mis en mouvement. 'les écrans 9 des postes des figures 5 et 6 sont en matériaux rigides et notamment en métal. Dans le poste de la figure 7 on crée une perte de charge suffisante r un écran perméable à l'air 9, en matière à densité variable, ne générant pas de particules0 T'écran peut être constitué par une feuille de tissu en matière s-ymthétiqueytelle que le polychlorure de vinyle,dans laquel7e des perforations permettent d'obtenir des zones de perméabilités différentes. Une telle disposition permet d'obtenir un flux laminaire après traversée de l'écran 9e,tout en autorisant le maintien dans le plenum 10 de dispositifs, tels ceux d'éclairage 16, qui placés dans le flux sous l'écran 9, y engendreraient des perturbations néfastes. Par le jeu des pertes de charges au niveau de l'écran 9e,l'homogénéité de la répartition du flux est assurée, Par l'utilisation d'écrans perforés, on obtient dans les postes de l'inventiondes flux laminaires, avec ou non, effet directionnel. 'l'invention permet de plus d'adapter partiellement ou totalement les zones de laminarisation aux encombrements en plan des produits traités, de réduire au minimum les débits d'air dans les zones ne participant pas au traitement des produits, et ainsi de diminuer le débit d'extraction (car il est important de réduire le plus possible le volume de gaz rejeté à l'extérieur)0 'les avantages de l'invention résident notamment :: - dans l'amélioration des flux d'air ultra-propres, et l'obtention dtécoulements laminaires bien adaptés aux problèmes posés, - dans la possibilité de réduction - des débits d'air mis en jeu dans les flux de traitement, - des débits d'air dans les zones où se dégagent les solvants et gaz divers de traitement, ces gaz devant obligatoirement et totalement entre rejetés à ltextérieur. On peut ainsi réduire de 20 à 30 % les débits rejetés à l'extérieur et donc réaliser une économie de la puissance absorbée; l'importance des appareils de neutralisation peut ainsi être également très réduite. Be débit d'air extérieur à introduire pour compenser les volumes estraitsçest donc diminué dans les mêmes proportions, ce qui se traduit par une réduction de puissance, puis d'énergie de réchauffage et de réfrigération. Il est aussi dans certains cas, possible de martyriser les bas niveaux de pollution sur de plus grandes surfaces, avec des moyens très sensiblement diminués, ce qui conduit aussi à une éco- nomie complémentaire d'énergie. REVEtEDICATIQNS l) - Procédé pour réaliser dans un poste hors poussières à flux vertical descendant, un écoulement d'air déterminé, caractérisé en ce qu'on établit à un niveau supérieur à celui du plan de travail (4) du poste, un écran (9)-percé préalablement de perforations (10) dont on a auparavent choisi le nombre, la direction, la répartition et la section en fonction des caractéristiques locales désirées de l'écoulement d'air, notamment au voisinage du produit à traiter (5) sur le plan de travail (4) : direction du vecteur vitesse et/ou valeur numérique de la vitesse0 2) - Poste hors poussières à flux vertical descendant, résultant de la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qutil comprend, entre le plan de l'arrivée d'air dans le poste, tel le plan de sortie (6) de filtres absolus (7), et le plan de travail (4), un écran (9) en matériau de faible épaisseur pourvu de perforations (lO) dont le nombre, la répartition et la section sont fonction de la valeur numérique de la vitesse désirée de l'écoulement d'air, notamment au voisinage du produit à traiter t5) sur le plan de travail (4)0 3) - Poste hors poussières, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'écran (9) présente au moins deux zones de perforations (10), dans chacune desquelles le rapport de la section totale de passage des perforations (10), par unité de surface, est différent et adapté à la valeur locale, désirée dans chaque zone, de la valeur numérique de la vitesse de l'écoulement0 4) - Poste suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les perforations (10) de chaque zone présentent une même section0 5) - Poste suivant une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble des perforations (10) de l'écran (9) présentent une même section0 6) - Poste suivant une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'écran (9) est en tissu perméable à l'air, ne générant pas de particules, de densité variable le long de sa surface. 7) - Poste suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le tissu est en matière synthétique translucide0 8) - Poste suivant une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que écran (9) présente au moins deux zones de perforations (10), dans chacune desquelles la direction du vecteur vitesse de l'écoulement est différente et donnée par l'orientation axiale des perforations (lu). 9) - Poste suivant une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisz en ce que la forme de l'écran (9) dans l'espace est adaptée à la loi recherchée de variation directionnelle de la vitesse de ltécoulement d'air. 10) - Poste suivant une quelconque des revendications 2 à 5, 8 et 9, caractérisé en ce que écran (9) est en matériau rigide autoportant. 11) - Poste suivant une quelconque des revendications 2 à 5 et 8 à 10, caractérisé en ce que les perforations (10) sont chacune orientée normalement au plan de l'écran (9) à son niveau.