Brevet FR2535234A1 — publié le 19840504

La présente invention concerne un système de chauffage par condensation L'invention concerne en particu- lier un système de chauffage par condensation à une seule vapeur et des techniques pour transférer des articles dans ce système. Au début des années 70, on a développé le premier système commercial pour condenser une vapeur saturée chaude sur des articles dans le but de réaliser des opérations de soudage, de brasage, de fusion, etc Ce système est décrit en détail dans le brevet US Re 30 399 Ce brevet indique qu'un article à souder, à fondre ou à braser est placé dans un récipient contenant un volume de vapeur saturée chaude On produit la vapeur en faisant bouillir continuellement un liquide de transfert de chaleur ayant des propriétés sélec- tionnées, parmi lesquelles un point d'ébullition au moins égal et de préférence supérieur à la température de l'opéra- tion de soudage, de fusion ou de brasage à effectuer La vapeur se condense sur l'article et lui cède sa chaleur latente de vaporisation, de façon à chauffer l'article jusqu'à la température nécessaire pour l'opération particu- lière Cette technique a été largement acceptée dans l'indus- trie et a fait progresser notablement la technique du souda- ge, du brasage et de la fusion. On a amélioré le processus ci-dessus pour réduire considérablement les pertes de la vapeur saturée chaude du liquide de transfert de chaleur relativement coûteux (liquide primaire), par une technique décrite dans le brevet US 3 904 102 Conformément à ce brevet, un matelas de vapeur secondaire, produit par un liquide relativement peu coûteux, ayant une densité intermédiaire entre celle de la vapeur de transfert de chaleur primaire relativement coûteuse, et celle de l'atmosphère, flotte sur le volume de vapeur pri- maire dans le but de réduire les pertes de celle-ci à partir d'un récipient de chauffage par condensation. On déplace l'article sur lequel l'opération de sou- dage, de fusion ou de brasage doit être effectuée, en lui faisant traverser le volume de vapeur secondaire pour péné- trer dans le volume de vapeur primaire dans le récipient La vapeur primaire se condense sur l'article et la chaleur latente de vaporisation de la vapeur primaire qui se condense échauffe l'article jusqu'à la température exigée pour l'opé- ration de soudage, de fusion ou de brasage Après achèvement de l'opération, on extrait l'article du volume de vapeur pri- maire, en lui faisant traverser le volume de vapeur secondaire formant un matelas, pour le faire sortir du récipient et le faire passer dans l'atmosphère dans laquelle il est refroidi jusqu'à la température ambiante Lorsque l'article sort du récipient, de la vapeur est entraînée vers l'extérieur et perdue dans l'atmosphère La majeure partie de la vapeur est de la vapeur secondaire, mais une partie est de la vapeur primaire relativement coûteuse. Le brevet US 4 264 299 décrit une technique conçue pour diminuer de telles pertes de vapeur Ce brevet décrit un appareil de chauffage par condensation qui comporte une chambre de vapeur primaire, avec une chambre de séchage pla- cée au-dessus La chambre de séchage comporte des première et seconde trappes situées respectivement à sa partie supé- rieure et à sa partie inférieure Des articles à souder sont introduits dans la chambre de séchage en passant par la pre- mière trappe, puis ils traversent la seconde trappe pour pénétrer dans la chambre de vapeur primaire, dans laquelle l'opération de soudage, de fusion ou de brasage a lieu On emmène ensuite les articles dans la chambre de séchage, on ferme les première et seconde trappes, et on met en fonction un dispositif de séchage pour extraire et éliminer par fil- trage toute vapeur primaire présente dans la chambre de sécha- ge On ouvre ensuite la première trappe et on extrait de l'appareil les articles séchés et soudés. On a trouvé que ce brevet donnait de bons résultats pour le soudage d'articles dans un appareil fermé de chauffa- 2535 L 34 ge par condensation d'une seule vapeur, réduisant notablement la perte vers l'atmosphère de la vapeur primaire coûteuse. Cependant, les divers mécanismes de transport qui sont néces- saires pour transporter des articles dans l'appareil sont complexes De ce fait, la chambre de séchage ne peut pas être complètement fermée pendant l'opération de séchage De plus, les mécanismes de transport qui traversent l'appareil augmen- tent notablement la taille de ce dernier, à cause du mouve- ment horizontal et vertical des éléments qui est nécessaire. Il existe donc un besoin portant sur une technique simple et efficace pour charger des articles dans un appareil de chauffage par condensation à une seule vapeur, et pour les extraire de cet appareil, tout en assurant une fermeture pra- tiquement complète de la chambre de séchage pendant l'opéra- tion de séchage. L'invention porte sur un procédé pour introduire et pour déplacer un article dans un appareil de chauffage compor- tant une chambre de chauffage par condensation dans sa partie inférieure, et une chambre de séchage dans sa partie supérieu- re Le procédé comprend les opérations suivantes: on fait passer une première partie d'un élément de transfert, situé à l'intérieur de la chambre de séchage, à travers des moyens d'accès supérieurs, dans l'appareil de chauffage; on fixe l'article sur cette première partie; et on déplace la premiè- re partie pour transférer l'article qu'elle porte en lui fai- sant traverser la chambre de séchage et en l'introduisant dans la chambre de chauffage par condensation, à travers des moyens d'accès inférieurs situés au bas de la chambre de séchage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue isométrique d'un appareil de chauffage par condensation à une seule vapeur qui comporte les caractéristiques de l'invention; Les figures 2 à 4 sont des schémas qui représentent les diverses opérations associées au fonctionnement de l'appa- reil considéré; et La figure 5 représente un dispositif destiné à modifier des appareils de soudage par condensation, en leur incorporant un système de récupération de vapeur. On décrira un mode de réalisation préféré de l'in- vention appliqué au soudage d'articlespar la condensation sur ces articles d'une vapeur saturée chaude, pour refondre de la soudure déposée précédemment, afin de former une liaison Une telle description n'est cependant donnée qu'à titre d'exemple et non dans un but limitatif, du fait qu'on peut utiliser la technique de l'invention dans diverses opérations de chauffage, comme pour la fusion, le brasage, le durcissement, etc. La figure 1 est une vue isométrique de l'appareil fermé de soudage par condensation d'une seule vapeur, conforme à l'invention, qui est désigné de façon générale par la réfé- rence 10 L'appareil 10 comprend une enceinte 12 ayant des parois latérales 14-14, une partie supérieure 16 et un plan- cher 18 Une cloison plane 22 divise l'enceinte en une chambre de séchage 24 et en une chambre de soudage par condensation 26. Dans la chambre de soudage par condensation 26, un certain nombre de serpentins de chauffage par immersion 28-28 sont montés dans la partie inférieure de la chambre (figure 2) et un ensemble de serpentins de condensation 32-32 sont montés à proximité de la cloison plane 22 Un dispositif de limita- tion de pression 34 communique avec la chambre de soudage 26 par un conduit 36. La cloison 22 comporte une ouverture pratiquement rectangulaire 42, avec une première trappe d'accès 44 montée de façon tournante dans cette ouverture La trappe d'accès 44 comporte une surface courbe 46 avec des secteurs d'extrémité opposés 48-48 Un premier axe 52 s'étend normalement d'un sec- teur 48 jusqu'à un palier de support 54, tandis qu'un second 2535 E 234 axe 56, aligné axialement avec le premier axe, s'étend à partir de l'autre secteur 48 en traversant la paroi 14 en direction d'un mécanisme de rotation d'axe (non représenté). Un bord longitudinal de la surface courbe 46 se termine par un rebord plan 58, tandis que l'autre bord longitudinal se termine par une gouttière 62 ayant pratiquement une forme en "U" (voir la figure 3) Un joint d'étanchéité allongé 64 ayant une section transversale circulaire est montée de façon fixe sur la face inférieure de la cloison 22, à proxi- mité de l'ouverture 42, comme le montre la figure 3. La partie supérieure 16 de la chambre de séchage 24 comporte également une ouverture 66 dans laquelle est formée une seconde trappe d'accès 68 ayant une surface cour- be 71 et des secteurs d'extrémité opposés 72-72 (un seul est représenté), avec un troisième axe 74 qui s'étend normale- ment à partir d'un secteur d'extrémité 72 et traverse la paroi 14 en direction d'un mécanisme de rotation d'axe (non représenté) Un quatrième axe (non représenté), aligné axia- lement avec le troisième axe 74, s'étend normalement à partir de l'autre secteur d'extrémité et se termine dans un palier de support (non représenté). Un dispositif de transfert 76 est monté de façon pivotante sur un axe 77 qui traverse la paroi 14 pour être mis en rotation par un mécanisme (non représenté) L'axe 77 est monté de façon tournante dans un élément de support 78 qui est fixé à demeure sur la surface intérieure d'une paroi 14 Le dispositif 76 est formé par une paire de bras parallè- les 82-82 qui sont reliés par une traverse 86 à leurs extré- mités libres 84-84. Comme le montre schématiquement la figure 4, la chambre de séchage 24 comporte également une sortie d'air de séchage 92 qui communique avec un système de récupération de vapeur 94, et ramène la vapeur dans la chambre de séchage par une ouverture 95 et une boucle de récupération de vapeur 96. Un moteur 97 monté sur l'un des côtés 14 de l'appareil 10 commande un ventilateur 98 dans la boucle 96. Pendant le fonctionnement (voir la figure 2), un liquide de transfert de chaleur 102, comme par exemple le Fluorinert FC-70 vendu par la firme 3 M Company, est chauffé jusqu'à sa température d'ébullition (par exemple environ 215 C) au moment de la mise en fonction des serpentins de chauffage par immersion 28-28 La vapeur du liquide de transfert de chaleur 102 est pratiquement confinée dans la chambre de soudage 26 par les serpentins de refroidissement 32-32 qui sont maintenus à environ 38 OC. On place des articles à souder 112-112 dans un panier 114 comportant une paire de crochets 116-116 partant de la partie supérieure du panier, comme le montrent les figures 1 et 2 On fait ensuite tourner la première trappe d'accès 44 jusqu'à la position fermée, tandis qu'on fait tourner la seconde trappe d'accès 68 jusqu'à la position ouverte, comme le montre la figure 2, et on fait tourner le dispositif de transfert 76 en sens inverse d'horloge jusqu'à ce que la traverse 86 passe à travers l'ouverture 66 On fait descendre dans la chambre de séchage 24 le panier 114 conte- nant les articles 112-112, et on place les crochets 116-116 sur la traverse 86 des moyens de transfert 76 On ferme ensuite la seconde trappe d'accès 68 et on ouvre la première trappe d'accès 44, puis on fait tourner en sens d'horloge le dispositif de transfert 76 pour faire descendre le panier 114 dans la vapeur primaire, dans la chambre de soudage 26, comme le montre la figure 3 Après l'opération de soudage dans la chambre 26, on fait tourner en sens inverse d'horloge le dis- positif de transfert 76, pour extraire de la chambre 26 le panier 114 contenant les articles 112-112, et pour les mainte- nir dans la chambre de séchage 24, comme le montre la figure 4 On fait tourner la première trappe d'accès 44 vers sa posi- tion fermée pour fermer hermétiquement la chambre de séchage 24 A ce moment, la chambre de séchage 24 est pratiquement complètement fermée, et aucun dispositif de transfert ou autre ne traverse les parois 14 de la chambre. A ce moment, on actionne le système de récupéra- tion de vapeur 94 (voir la figure 4) pour extraire des arti- cles soudés 112-112 la vapeur qu'ils ont entraînée et la vapeur qui a pu s'échapper de la chambre de soudage 26 et pénétrer dans la chambre de séchage 24 Le système de récupé- ration de vapeur 94 est le même que celui qui est décrit dans le brevet US 4 264 299 précité En particulier, la figure 2 de ce brevet montre un système de récupération qui comprend un condenseur, des éléments chauffants et des filtres Le mélange d'air et de vapeur qui est extrait de la chambre de séchage 24 traverse le condenseur qui refroidit le mélange jusqu'à une température suffisante pour provoquer la condensa- tion d'une partie importante de la-vapeur Une fois que la vapeur est extraite du mélange, le condensat est recueilli et dirigé vers un système de filtration pour subir une épuration supplémentaire et il est ramené dans la chambre de condensa- tion 26 A la suite de la condensation, on fait passer le mélange atmosphérique résultant dans un élément chauffant pour élever sa température avant de le ramener dans la cham- bre de séchage 12, ce qui augmente la capacité de l'atmosphè- re à absorber toute vapeur primaire restant dans la chambre de séchage Le ventilateur 98 fait circuler en cycle fermé l'atmosphère de la chambre de séchage 24 pendant une durée suffisante pour extraire pratiquement la totalité de la vapeur de transfert de chaleur contenue dans la chambre de séchage Cette durée varie en fonction du nombre et de la taille des articles 112-112 qui sont soudés, et du volume de la chambre de séchage 24. Après l'opération de séchage, on ouvre la seconde trappe d'accès 68 (voir la figure 2) et on fait tourner le dispositif de transfert 76 en sens inverse d'horloge pour que l'extrémité 84 traverse l'ouverture 66, o un opérateur ou un équipement de transfert automatique (non représenté) enlève la panier 114 d'articles soudés 112-112 et place sur le dispositif de transfert un nouveau panier d'articles à souder. L'utilisation des trappes d'accès tournantes 44 et 68 et le dispositif de transfert pivotant 76 situé entière- ment à l'intérieur de l'appareil de soudage par condensation , permettent avantageusement un mouvement vertical, légère- ment courbé, des articles 112-112 à l'intérieur de l'appa- reil, ce qui minimise la taille de ce dernier De plus, les trappes d'accès tournantes 44 et 68 minimisent la taille de l'appareil 10 et permettent l'utilisation d'une enceinte d'encombrement réduit Les trappes d'accès courbes 44 et 68 conduisent également à un déplacement d'air dans l'appareil moindre que dans le cas de trappes pivotantes planes De plus, de telles trappes 44 et 68 perturbent moins la vapeur primaire dans la chambre de soudage 26. Un point très important consiste en ce que le dis- positif de transfert 76 ne nécessite pas des ouvertures de traversée dans l'appareil 10 pour des mécanismes convoyeurs continus introduisant dans la chambre de soudage 26 les arti- cles à souder 112-112, comme il est nécessaire dans les appareils de l'art antérieur Avec une telle fermeture effec- tive de la chambre de séchage 12 de l'invention, la perte de fluide due à la vapeur qui s'échappe est considérablement minimisee. La figure 5 montre un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel un appareil de chauffage par conden- sation 26, de type existant, qui peut être un système à une seule vapeur représenté dans le brevet US Re 30 399 précité, ou un système à deux vapeurs représenté dans le brevet US 3 904 102, est modifié par le montage d'un dispositif de séchage 230 au-dessus de lui Dans le cas du système à deux vapeurs, le dispositif 230 peut remplacer la chambre de ma- telas de vapeur secondaire Le dispositif 230 et son fonc- tionnement sont pratiquement les mêmes que dans le cas o ce dispositif est incorporé dans l'appareil intégré 10 représen- té sur la figure 1, et on utilise les mêmes numéros pour dési- gner les éléments semblables La partie inférieure du dispo- sitif 230 comporte une lèvre circonférentielle 232 qui s'adap- te sur le bord supérieur 234 de l'appareil de chauffage par condensation 226 La lèvre 232 peut être soudée, fixée ou réunie de toute autre manière de façon hermétique au bord supérieur 234 de l'appareil 226. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé pour introduire et transférer un article dans un appareil de chauffage ayant une chambre de chauffage par condensation dans sa partie inférieure et une chambre de séchage dans sa partie supérieure, caractérisé en ce qu'on fait passer une première partie d'un élément de transfert, situé à l'intérieur de la chambre de séchage, à travers des moyens d'accès supérieurs dans l'appareil de chauffage; on fixe l'article sur cette première partie; et on déplace la première partie de l'élément de transfert pour transférer l'article qu'elle porte en lui faisant traverser la chambre de séchage et en le faisant pénétrer dans la chambre de chauffage par condensation, à travers des moyens d'accès inférieurs situés au bas de la chambre de séchage. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les opérations supplémentaires suivantes: on ferme hermétiquement les moyens d'accès supérieurs lorsque l'article est déplacé de façon à traverser la chambre de séchage; on déplace l'élément de transfert pour faire monter les articles dans la chambre de séchage une fois que l'opération de chauffage par condensation est termi- née; on ferme les moyens d'accès inférieurs pour fermer her- métiquement la chambre de séchage contenant l'article; on met en fonction des moyens de séchage reliés à la chambre de séchage, pour extraire les vapeurs qu'elle contient; on ouvre les moyens d'accès supérieurs lorsque les vapeurs ont été extraites de la chambre de séchage; on déplace l'élément de transfert pour que sa première partie passe à travers les moyens d'accès supérieurs; et on retire l'article de la pre- mière partie de l'élément de transfert. 3 Procédé selon les revendications 1 et 2, carac- térisé en ce qu'on fixe l'article à une première extrémité d'un élément de transfert passant à travers les moyens d'accès supérieurs dans la chambre de séchage; et on fait pivoter l'élément de transfert autour d'une seconde de ses extrémités, pour faire descendre l'article dans la chambre de séchage, avec une trajectoire courbe, et pour le faire pénétrer dans la chambre de chauffage par condensation, en traversant les moyens d'accès inférieurs formés dans une cloison qui sépare la chambre de séchage et la chambre de chauffage par condensation. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations supplémentaires suivan- tes: on ferme hermétiquement les moyens d'accès supérieurs pendant que l'article est introduit dans la chambre de chauffage par condensation; on fait pivoter l'élément de transfert pour faire monter l'article dans la chambre de séchage, en suivant une trajectoire courbe, une fois que l'opération de chauffage par condensation est terminée; on ferme les moyens d'accès inférieurs pour fermer hermétique- ment la chambre de séchage avec l'article à l'intérieur; on met en fonction des moyens de séchage reliés à la chambre de séchage pour extraire les vapeurs qu'elle contient; on ouvre les moyens d'accès supérieurs lorsque les vapeurs pré- sentes dans la chambre de séchage ont été extraites; on fait pivoter l'élément de transfert pour faire passer sa première extrémité à travers les moyens d'accès supérieurs et on retire l'article de la première extrémité de l'élément de transfert. Appareil de chauffage par condensation, compor- tant une chambre de séchage à sa partie supérieure et une chambre de chauffage par condensation à sa partie inférieure, caractérisé en ce qu'il comprend une cloison, dans laquelle sont formés des premiers moyens d'accès, qui sépare la chambre de séchage de la chambre de chauffage par condensation; des seconds moyens d'accès situés dans la chambre de séchage; et un élément de transfert, situé à l'intérieur de la chambre de séchage, destiné à accepter des articles sur une partie de celui-ci qui passe à travers les seconds moyens d'accès, pour transférer les articles de façon à leur faire traverser la chambre de séchage et à les introduire dans la chambre de chauffage par condensation, en passant par les premiers moyens d'accès. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de transfert est monté de façon pivotante à l'intérieur de la chambre de séchage pour transférer les articles en leur faisant traverser cette chambre avec une trajectoire courbe. 7 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens d'accès sont des trappes de forme courbe, pouvant être fermées hermétiquement, qui sont montées de façon à accomplir un mouvement de rota- tion.