Brevet FR2513898A1 — publié le 19830408

La présente invention concerne un épurateur d'air contenant un brouillard formé par pulvérisation dans une cabine dans laquelle une peinture est appliquée par pul- vérisation sur des automobiles ou analogues. L'excès de pulvérisation dans une cabine de peinture forme un brouillard de peinture superflue, en sus- pension dans l'air et adhérant aux parois internes de la cabi- ne et en particulier, ce brouillard détériore l'atmosphère dans laquelle se trouvent des travailleurs On prend les me- sures suivantes afin d'éviter des conséquences indésirables 1) La cabine a un plafond comprenant un disposi- tif qui transmet de l'air frais. 2) La cabine a un sol discontinu, et des ventila- teurs et des chambres d'évacuation assurent l'extraction de l'air contenant le brouillard de pulvérisation, vers le bas et à partir du sol afin que le brouillard soit séparé de l'air et que l'air épuré formé soit ensuite transmis à l'atmosphère ambiante. 3) De l'eau d'épuration est utilisée afin qu'elle vienne au contact de l'air contenant le brouillard, au-dessous du sol et et en amont du ventilateur afin que le brouillard soit piégé dans l'air et que celui-ci soit épuré. 4) L'eau qui a piégé le brouillard est transmise dans un bain de séparation dans lequel une boue formée de la matière pulvérisée se sépare de l'eau, l'eau propre résultante étant renvoyée par des pompes afin qu'elle soit utilisée à nouveau. Des procédés couramment mis en oeuvre pour la mise de l'air contenant le brouillard au contact d'eau d'épura- tion, comme indiqué au paragraphe précédent ( 3), comprennent un procédé de projection, comme représenté sur la figure 1 des dessins annexés, un procédé de déviation comme représenté sur la figure 2, et des combinaisons de ces deux procédés de base, comme représenté sur les figures 3 et 4 des dessins annexés. Sur ces dernières, les références A et W désignent respective- ment l'air contenant le brouillard formé par pulvérisation et l'eau d'épuration alors que la référence 1 désigne une plaque de projection et la référence 2 une plaque de déviation Bien que les quatre procédés précités possèdent des avantages et des inconvénients, ils posent un problème commun car le ren- dement de séparation du brouillard n'est pas satisfaisant, et en particulier, il n'assure pas une séparation totale d'un brouillard dont les particules ont une petite dimension (diamètre inférieur ou égal à 10 microns). Compte tenu des inconvénients des procédés clas- siques, l'invention concerne un procédé assurant un rendement très élevé de séparation du brouillard. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: les figures 1 à 4, déjà décrites, sont des coupes illustrant chacune le principe de fonctionnement d'un épura- teur connu d'air contenant un brouillard formé par pulvérisa- tion; - la figure 5 est un schéma illustrant une séparation par inertie; les figures 6 a à 6 d sont des coupes schématiques représentant chacune un exemple de surface concave de guidage; et les figures 7 à 11 sont des coupes de différents épurateurs d'air contenant un brouillard selon l'invention, la figure 7 étant une coupe verticale d'un épurateur presque - complet alors que les autres figures sont des coupes verticales des parties essentielles de variantes d'épurateurs. On considère d'abord à titre illustratif la figure 5 pour la description de la séparation par inertie qui constitue le processus essentiel ce séparation, par mise en oeuvre de la résistance représentée par l'équation de Stokes Sur la figure 5, la référence 3 désigne une surface concave de guidage destinée à guider l'air contenant le brouil- lard et l'eau d'épuration, la référence 4 désigne une entrée vers -la surface de guidage, la référence O désigne le centre de courbure de la surface 3, cx désigne un angle au centre, R, le rayon efficace obtenu par soustraction de la moitié de i la dimension transversale b de l'entrée 4 du rayon de courbure de la surface de quidane, et 1 la vitesse du courant d'air à l'entrée 4 Si l'on ne tient pas compte de la réduction de la vitesse d'écoulement de l'air, en première approximation, et si l'on suppose que le rayon R est bien supérieur à la di- mension b, la distance X(d) de déplacement radial vers l'exté- rieur des particules de brouillard sous l'action des forces centrifuges, dans l'angle c, est donnée par l'équation sui- vante là p(p ep -1) 2 X(d) = _ ( 1) 1 l y dans laquelle d désigne le diamètre des particules, par exemple en mètres, fp la masse volumique des particules, e la masse volumique de l'air et le coefficient de viscosité cinématique de l'air Lorsque X (dc) = b, dc étant un diamètre critique de piégeage, les particules dont le diamètre d dépasse de sont piégées dans l'eau alors que celles dont le diamètre d est inférieur à de restent dans l'air En d'autres termes, plus le diamètre est petit et plus le piégeage des particules est difficile. La réduction du diamètre critique de piégeage nécessite, dans l'équation précédente ( 1), ( 1) l'augmentation de " ou l'augmentation de la longueur circonférentielle L, ( 2) la réduction de X(d) ou de b, ou ( 3) l'augmentation de v. L'invention concerne essentiellement la caractéristique ( 1). Dans un épurateur d'air contenant un brouillard formé par pulvérisation, dans une cabine de pulvérisation selon l'invention, une surface concave de guidage est dirigée vers le bas à partir d'une paroi d'écoulement descendant d'eau d'épuration afin que cette eau et l'air contenant le brouillard soient guidés, la surface de guidage ayant une forme en arc de cercle continu ou analogue qui comporte une surface verticale ou analogue en position intermédiaire entre les extrémités supérieure et inférieure, et des parties tangentes partant des extrémités supérieure et inférieure, en direction hori- zontale ou en direction légèrement inclinée par rapport à une horizontale, un passage d'entrée étant délimité le long d'une partie supérieure de la surface de guidage afin qu'il permet- te la circulation de l'air contenant le brouillard. La nature de la surface concave précitée de gui- dage est clairement représentée sur les figures 6 a à 6 d Ainsi, la surface de guidage peut avoir un point supérieur initial Pl, P 2 ou P 3 et un point terminal inférieur QI, Q 2 ou Q 3. Les points Pl et QO se trouvent juste au-dessus et au-dessous du centre de courbure O du cercle E Les points P 2, P 3, Q 2 et Q 3 se trouvent dans des positions pour lesquelles les tangentes forment des angles inférieurs ou égaux à 400 et de préférence inférieurs ou égaux à 300, avantageusement à 150, par rapport à l'hozitontale. La forme de la surface 5 de guidage par rapport au cercle E peut être telle que cette surface 5 coïncide avec le cercle E comme indiqué sur la figure 6 a, une moitié supé- rieure de la surface 5 s'écartant vers l'extérieur du cercle E, comme indiqué sur la figure 6 b, une moitié inférieure s'écartant du cercle E comme indiqué sur la figure 6 c, ou les deux in; itiés supérieure et inférieure s'écartant du cercle E coi arie indiqué sur la figure-6 d Les exemples des figures 6 b à 6 d peuvent avoir un-e surface -déviée de guidage Bien que l'importance de cette déviation par rapport au cercle, au centre de courbure ou au rayon ne soit pas primordiale, cette déviation ou écart est de préférence minimal La référence 6 désigne des parois descendantes de circulation de l'eau d'épu- ration. Comme l'indiquent les exemples qui précèdent, le diamètre critique de piégeage des particules de brouillard diminue beaucoup selon l'invention par rapport à celui des ap- pareils connus grâce à l'utilisation d'une surface concave de guidage ayant une longueur circonférentielle suffisante le comportement étant Ihéoriquement représenté par l'équation ( 1) En d'autres termes, de simples améliorations de la struc- ture de la surface de guidage donnent des avantages importants par rapport aux constructions connues si bien que des parti- cules plus petites sont séparées avec un même rendement de séparation, alors que les particules de même dimension sont séparées avec un plus grand rendement de séparation. D'après la solution ( 2) considérée précédemment, le passage d'entrée par lequel l'air contenant le brouillard pénètre, peut être cloisonné En particulier, un passage d'entrée divisé en deux présente des avantages car ( 1) le dia- mètre des particules qui peuvent être piégées est réduit par rapport à la technique antérieure puisque la dimension d'entrée b est divisée par deux alors que la vitesse du courant reste la même, ( 2) comme le diamètre de piégeage ne change pas, c'est-à-dire comme la dimension b reste la même que dans l'en- trée non cloisonnée, la vitesse V de circulation est égale à çF 1/2, et la perte de charge-est donc deux fois plus faible et permet des économies d'énergie, et ( 3) la vitesse du cou- rant peut être déterminée à une valeur comprise entre les valeurs des deux cas ( 1) et ( 2) qui précèdent (Q = S x v). Lors de la mise en oeuvre de l'invention, on peut parfaitement utiliser la technique ( 3) en combinaison avec les techniques ( 1) et ( 2). On se réfère maintenant aux figures 7 et 8 sur lpsquelles la référence 7 désigne une cabine de pulvérisa- tion, la référence 8 des parois, la référence 9 un sol dis- continu, la référence 10 un objet qui doit être peint, par exemple une carrosserie d'automobile, la référence 11 une cuve, la référence 12 des distributeurs d'alimentation d'eau d'épuration, la référence 13 des plateaux de lavage légèrement inclinés vers des orifices d'évacuation, et les références 14 et 15 des plaques allongées et continues formant des cloisons et dont la surface externe joue le rôle des parois 6 d'écoule- ment descendant La référence 16 désigne des plaques infé- rieures inclinées, la référence 17 un canal de purge et la ré- référence 18 un conduit rejoignant une chambre d'évacuation. Les traits interrompus A représentent les courants d'air et les traits pleins Wel les courants d'eau Les points désignent des particules de brouillard La référence 19 désigne des pla- ques allongées et continues de guidage en forme de cuvettes, ayant des arcs de cercle recouvrant 180 et délimitant des surfaces concaves 5 de guidage sur leur face interne La ré- férence 20 désigne des plaques de projection qui s'inclinent vers le bas et qui peuvent être éventuellement supprimées. La référence 21 désigne des plaques de guidage formant un pas- sage 22 d'introduction de l'air contenant le brouillard le long des parties supérieures des surfaces de guidage 5 Les plaques 21 de guidage reçoivent aussi l'eau d'épuration qui déborde Les parois 6 et le passage 22 ont une ouverture com- mune 23 débouchant dans la cabine 7 Dans ces modes de réalisa- tion, les deux plaques de guidage 19 sont placées l'une der- rière l'autre afin que l'enlèvement des bouts de peinture adhérant aux surfaces 5 de guidage soit beaucoup facilité grâce à des ouvertures de grande dimension formées sur 180 a. De préférence, les surfaces de guidage 5 sont revêtues de "Teflon" ou d'une autre matière empochant efficacement l'adhé- rence des fines particules de peinture. La purification de l'air contenant le brouillard est effectuée par séparation par inertie au niveau des surfa- ces 5 et par séparation par chocs au niveau des plaques 20 de projection. La figure 9 représente une variante d'épurateur dans laquelle les deux plaques de guidage 19 sont disposées l'une en face de l'autre et ont une plaque commune 20 de projection Un distributeur central 12 d'alimentation est pla- cé entre les plaques 21 de guidage d'air afin que l'eau d'épu- ration s'écoule par les orifices 23 formés aux parties supé- rieures des plaques 21 de guidage. La variante de la figure 10 comporte une ouverture 23, une plaque de guidage 19 et une plaque de guidage 21. Sur la figure 11, la paroi 6 du courant descen- dant et le passage d'entrée 22 communiquent avec la cabine 7 par des orifices séparés 23 ' et 23 ". Bien que la plaque ou les plaques 20 de projection des figures 8 et 9 soient supprimées dans les modes de réalisa- tion des figures 10 et 11, ces derniers modes de réalisation peuvent aussi comprendre des plaques de projection de forme circulaire comme dans le mode de réalisation de la figure 8 ou une plaque plate perpendiculaire aux courants d'air et d'eau, comme indiqué sur la figure 9, dans le cadre de l'in- vention. Bien entendu, diverses modifications peuvent 'tre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 2513898- REVENDICATIONS 1 Epurateur destiné à la purification d'air contenant un brouillard formé par pulvérisation, par contact avec de l'eau d'épuration, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une surface concave de guidage ( 5) dirigée vers le bas à partir d'au moins une paroi ( 6) d'écoulement descendant d'eau d'épuration afin que cette eau et l'air contenant le brouillard soient guidés, la surface de guidage ayant une forme continue en arc de cercle ou analogue comprenant une surface verticale ou analogue dans une partie intermédiaire comprise entre des extrémités supérieure et inférieure, et des parties tangentielles partant des extrémités supérieure et inférieure en direction horizontale ou en direction légèrement inclinée par rapport à une horizontale, et un passage ( 22) d'entrée délimité le long d'une partie supérieure de la surface de guidage ( 5) afin qu'il permette le passage de l'air conte- nant le brouillard. 2 Epurateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la surface de guidage ( 5) est sous forme d'un arc de cercle recouvrant un angle au centre de 1800 environ. 3 Epurateur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la paroi ( 6) d'écoulement descendant et le pas- sage d'entrée ( 22) ont un orifice commun débouchant dans une cabine de pulvérisation. 4 Epurateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le passage d'entrée ( 22) forme aussi une surface d'écoulement d'eau d'épuration. Epurateur selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que le passage d'entrée ( 22) destiné à l'introduction d'air contenant le brouillard est dérivé à droite et à gauche dans une position intermédiaire transversalement par rapport à l'orifice ( 23).