Brevet FR2573100A1 — publié le 19860516

L'invention est relative à un autoclave de traitement de matière par des liquides. Plus particulièrement, l'invention est relative,notamment mais non exclusivement,à un autoclave de teinture de matières textiles trouvant son utilisation dans une installation de teinture. I1 est connu des procédés de traitement de matières par des liquides spécifiques, notamment utilisés pour teindre les matières textiles, par lesquels le traitement est effectué dans des récipients fermés, résistant à la pression et remplis complètement d'un bain qui est généralement chauffé à des températures de l'ordre de 140 "C. La matière à traiter, telle que notamment des bobines de fil, des écheveaux, est disposée sur des portematières adaptées aux différents corps, ces porte-matières étant disposés- à l'intérieur de la cuve de l'autoclave. Pour diminuer la quantité du bain de traitement, il est connu de ne remplir la cuve qu'avec une quantité de liquide de traitement juste nécessaire pour que la matière soit complètement immergée, l'espace libre existant à la partie supérieure étant rempli d'un gaz sous pression. Lors des différentes étapes requises par le traitement, il est nécessaire de remplir la cuve, ou de la vider, du liquide de traitement, et d'effectuer différents rinçages de la matière. Ces différentes circulations de liquide sont généralement commandées par une pompe annexe placée à l'ex rieur de l'autoclave. Par ailleurs, lors du traitement des matières par le liquide spécifique, il est nécessaire de créer dans la cuve de l'autoclave une circulation forcée du bain de traitement ce qui permet de traverser la matière de l'intérieur vers l'extérieur et de l'extérieur vers l'intérieur pour obtenir une bonne homogénéité de l'imprégnation de la matière. Par exemple, en cas de teintures, ceci permet d'avoir une nuance homogène et évite d'obtenir des différences entre l'intérieur et l'extérieur de la bobine des matières traitées. Dans de nombreux dispositifs existants, cette circulation forcée est réalisée par une pompe placée à l'intérieur de la cuve dans la partie basse. Cette disposition est intéressante car la pompe présente un meilleur rendement hydraulique, aucune perte de charge n'étant créée dans les différentes tuyauteries. Ces différents dispositifs existants de traitement présentent plusieurs inconvénients qui contribuent à élever le coût de revient d'un tel traitement. En effet, quoique certains autoclaves utilisent une quantité limitée de liquide, les rapports de bain, c'est d-dire le rapport entre le poids du bain de traitement et le poids de la matière à traiter, reste important, ce qui oblige une consommation d'énergie plus importante pour réchauffer le bain, remplir ou vider la cuve. Par ailleurs, les dispositifs de traitement utilisant deux pompes, une de forte cylindrée pour établir une circulation forcée dans le bain et une de plus faible cylindréepour effectuer les remplissages et les vidanges, obligent à avoir des temps de traitement assez importants ce qui, de ce fait, augmente la valeur du prix de revient. De plus, il est souhaité lors du rinçage de la matière de ne pas mélanger le bain avec l'eau de rinçage, ceci pour éviter les problèmes d'oxydation de manière à avoir une meilleure fixation des colorants sur la matière. Or de nombreux dispositifs mélangent lors du rinçage l'eau propre avec le liquide de traitement, ce qui diminue la teneur en oxygène de l'eau de rinçage. Le principal but de la présente invention est de présenter un autoclave de traitement de matière par des liquides dont le coût d'investissement est plus faible et qui de plus permet de diminuer le coût de revient des matières traitées en effectuant principalement des économies d'énergie et en diminuant les temps de main d'oeuvre nécessaires au traitement. Un des buts de la présente invention est de proposer un autoclave de traitement de matière par des liquides qui présente une pompe de circulation du bain de forte cylindrée qui est également utilisée pour effectuer l'alimentation en liquide ou la vidange de l'autoclave. De ce fait, on peut supprimer de l'installation de traitement la pompe annexe de remplissage et de vidange et de plus on diminue les temps d'alimentation,de rinçage et de vidange grâce à la forte cylindrée de la pompe. Un autre but de la présente invention est de permettre des économies d'énergie lors du traitement en diminuant sensiblement la valeur du rapport de bain. Un autre but de la présente invention est de proposer un autoclave de traitement de matière par des liquides q u i permette d'éviter le mélange de l'eau propre et du liquide de traitement au niveau de la matière ceci améliorant la fixation des colorants. D'autres buts et avantages de la présente invention, apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. L'autoclave de traitement de matière par des liquides, notamment mais non exclusivement, utilisé pour teindre des matières textiles, comportant eSsentiellement une cuve, destinée à contenir le bain de traitement, dans laquelle est disposée, sur des porte-matières, la matière textile à traiter, et des moyens de circulation du liquide de traitement,constitués principalement d'une pompe, placée à proximité du fond de cuve, forçant la circulation du liquide dans la cuve, la dite pompe comprenant un corps présentant une zone d'aspiration et une zone de refoulement, est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de circulation extérieure, reliant le fond de cuve où est située la zone de refoulement de la pompe, et la partie aspiration de la pompe qui est située extérieurement à la cuve, pour permettre la circulation du bainau travers de la matière textile à traiter. L'invention sera mieux comprise Si l'on se réfère à la description ci-dessous ainsi qu'au dessin en annexe qui en fait partie intégrante. La figure 1 représente une vue de profil en coupe d'un autoclave de traitement de matière par des liquides réalisé selon un mode préférentiel de la présente invention. L'autoclave 1 de traitement de matière par des liquides, illustré à la figure 1, est notamment, mais non exclusivement, destiné à une installation de teinturerie de matières textiles. D'autres applications de cet autoclave pourraient être envisagees sans sortir du cadre de la présente invention. L'autoclave-1 est essentiellement constitué par une cuve 2 qui est disposée selon un axe vertical 3. L'une des extrémités est fermé hermétiquement par un couvercle 4, l'autre extrémité comportant la pompe de circulation 5. La cuve de traitement 2 comporte également à sa partie supérieure un orifice 6, contrôlé par une vanne 7, permettant de mettre sous pression le bain pour empêcher celui-ci de se vaporiser, et un orifice 8, contrôlé par une vanne 9, permettant lors des rinçages, d'évacuer le tropplein du liquide de la cuve. Ces deux orifices étant placés respectivement au-dessus et en-dessods de la ligne de remplissage 10 de la cuve 2. A l'intérieur de la cuve 2, les matières textiles 11 à traiter, de toutes fibres et de toutes formes, telles que notamment des bobines de fil, sont disposées sur un portematière 12 reposant sur le fond de cuve 13. Dans le cas de bobines de fil 14 telles que représentées à la figure 1, le porte-matière 12 est constitué d'une base 15 sur laquelle est disposée une multitude de broches 16 sur lesquelles sont enfilées les différentes bobines de fil 14 à traiter. Il est à noter que la base 15 et les différentes broches 16 présentent des volumes intérieurs creux aptes à être parcourus par le liquide de traitement en circulation placée dans la cuve 2, les différentes broches 16 ayant une surface perméable au liquide. La cuve 2 de l'autoclave présente à sa partie inférieure deux dispositifs connus de l'Homme de l'Art, il S t agit des éléments de chauffage 17 et d'un dispositif 18 apte à créer une fuite réglable lors de la circulation du fluide. Le dispositif de chauffage 17 est généralement soit constitué par des résistances électriques placées en serpentin ou soit par un ensemble de tubulures étanches parcourues par un fluide caloporteur. Le dispositif de fuite 18 est notamment constitué par une virole perforée fixe 19 placée sous le plateau 15 du porte-matière et d'une virole d'obturation 20 réglable de l'extérieur de la cuve par une manette 21. Ce dispositif 18 permet soit de canaliser tout le flux du liquide soit d'établir une fuite,réglable,en déviant une partie du liquide en circulation. Selon la présente invention, l'autoclave 1 présente des moyens de circulation du liquide de traitement qui sont constitués principalement par une pompe de circulation 5. Cette pompe comporte essentiellement un corps 22 qui présente une zone d'aspiration 23 ainsi qu'une zone de refoulement 24. Selon la présente invention, la pompe 5 est placée à proximité du fond de cuve 13, extérieurement à la cuve 2, de telle sorte que la zone de refoulement 24 soit approximativement tangente à la paroi formantsle fond de cuve 13. En effet, le collecteur de refoulement 25 de la pompe 5 est fixé sur la partie basse de la cuve 2, dans l'axe 3 de la cuve, l'hélice 26 étant sensiblement tangente au fond 13 de la cuve 2. Selon la présente invention, l'autoclave 1 comporte des moyens de circulation extérieure 27, reliant le fond de cuve 13 et la zone d'aspiration 23 de la pompe pour permettre la circulation du bain au travers de la matière textile 11 à traiter. En effet, l'autoclave 1 présente une multitude de canalisations extérieures 28 constituées avantageusement par des tubes coudés, étanches, aptes à être traversées par le débit du liquide de traitement créé par l'hélice 26 de la pompe 5, ces canalisations extérieures 28 reliant le fond de la cuve 13 au collecteur 29 d'admission de la pompe. Le nombre et la section des canalisations exté rieures 28 sont fonction de l'hélice 26 et de la cylindrée de la pompe 5. Selon un mode préférentiel de réalisation, ces canalisations sont au nombre de un à huit. En outre, les moyens de circulation extérieure 27 placés entre le fond de cuve 13 et la partie aspiration 23 de la pompe sont réunis par des vannes d'isolement 30 à 34 à des dispositifs annexes extérieurs. Selon un mode préférentiel de la présente inven tion, l'autoclave 1 est tout d'abord isolé par une vanne 30 générale, les autres vannes 31 à 34 réalisant sélective ment et respectivement une liaison avec un circuit d'éva cuation du fluide, un circuit d'alimentation en liquide, un circuit d'air permettant de faire le vide à l'intérieur de l'autoclave, un circuit de récupération du liquide de traitement utilisé. Par ailleurs, les dits moyens de circulation ex térieure 27, reliant le fond de la cuve 13 et la partie aspiration 23 de la pompe, sont obturables pour contrôler la circulation des liquides les traversant. En effet, les canalisations extérieures 27 com portent chacune un dispositif d'obturation 35, manoeuvrable de l'extérieur à partir de dispositif de commande manuel 36,:réalisé de façon à pouvoir obturer de manière étanche le passage du liquide à travers elle Par ces dispositions qui viennent d'être décrites, on réalise une cuve de traiement présentant un volume in térieure plus réduit que celui des cuves équipant les dis positifs connus dans lesquels la pompe est placée à l'inté rieur de la cuve, dans la partie basse. De ce fait, la quan tité nécessaire de liquide de traitement peut être réduit et par conséquent, on diminue le rapport de bain avanta geusement. De plus, on peut utiliser la pompe principale de circulation pour effectuer les différents mouvements de liquide notamment alimentation, vidange, rinçage, ce qui permet d'économiser la pompe auxiliaire prévue à cet effet dans les dispositifs connus, tout en diminuant les temps d'éxécution de ces différentes étapes, la pompe principale présentant une forte cylindrée. Selon un mode préférentiel de la présente invention, le corps de la pompe 5 est placé sous la cuve de traitement 2, la bride de fixation du collecteur 25 étant centrée sur une ouverture pratiquée dans le fond 13 de la cuve 3 coaxialement avec l'axe de symétrie 3 de la cuve. Par ailleurs, la pompe est entraînée par un moteur non représenté sur la figure notamment au moyen d'une transmission par poulie et courroie 37. Le moteur d'entra- nement est apte à tourner dans les deux sens de rotation de manière à ce que la pompe de circulation 5 qui est réversible autorise deux sens de circulation du liquide dans la cuve, ces deux sens étant nécessaires pour alimenter la cuve, vider la cuve, et créer une circulation alternée du bain à travers la matière textile pendant le traitement. En mettant en oeuvre un autoclave tel que décrit précédemment dans une installation de traitement de matières, on peut opérer selon les étapes suivantes. On dispose la matière à traiter i1 sur le portematière 12, et on positionne ce porte-matière à l'inté- rieur de la cuve 2, la cuve étant ensuite refermée au moyen du couvercle 4. On procède alors à la phase de remplissage du bain de teinture, on ouvre les vannes d'isolement 30 et 32, et on ferme les dispositifs d'obturation 35 de chaque canalisation extérieure 27. On entraîne alors la pompe de circulation dans un des sens de rotation, celle-ci prélevant le liquide utile pour remplir l'autoclave 1 au-travers des vannes d'isolement 30 et 32 par aspiration au niveau du collecteur 23, le liquide étant refoulé à l'intérieur du porte-matière 12 par l'hélice 26 du collecteur de refoulement 25. Lors de cette phase de remplissage, pour faciliter le mouillage de la matière, on fait varier le débit à travers la matière en agissant sur le dispositif 18 de fuite en dérivant une partie du liquide vers le fond due la cuve, ce qui permet d'avoir un débit plus faible à l'intérieur des broches 16 du porte matière. Lorsque cette phase de remplissage est terminée, on ferme les vannes 30 et 32, l'autoclave est alors isolé des canalisations extérieures. On ouvre alors les différents dispositifs 35 d'obturation et on porte le bain à une température d'environ 140 OC sous une pression de l'ordre de 4,5 bars au moyen du dispositif de réchauffage 17 et de la vanne de pression 7. La phase de teinture peut alors se dérouler, la pompe 5 créant une circulation forcée. Suivant le sens de rotation de la pompe, on fait soit circuler le liquide de traitement de l'intérieur de la bobine vers l'extérieur de la bobine,la pompe aspirant par la zone 23 et refoulant le liquide par la zone 24, soit circuler le liquide de traitement de l'extérieur vers l'intérieur de la bobine, la pompe aspirant alors par la zone 24 et refoulant le liquide par la zone 23. Grâce à cette réversibilité de la pompe et à ses chemins de circulation du liquide, on peut traiter la matière d'une manière homogène, ce qui permet d'avoir une bonne répartition des nuances à travers toute la matière à traiter. La phase de teinture étant terminée, on peut suivant le cas et les matières traitées, soit effectuer une vidange préalable au rinçage, soit effectuer directement un rinçage sans vidange La phase de vidange s'effectue de la manière suivante : on ferme les différents dispositifs 35 d'obturation des canalisations extérieures 28, on ouvre les vannes d'isolement 30 et 31, et on fait tourner la pompe 5 dans le sens inverse de manière à aspirer par la zone 24 et refouler par la zone 23, le dispositif de fuite 18 étant complètement ouvert pour vider la totalité de la cuve. La cuve étant vidée, on peut alors procéder à la phase de rinçage , on remplit alors la cuve par de l'eau propre en procédant d'une manière similaire à la phase de remplissage du bain de teinture décrite ci-dessus. Lorsque l'on effectue un rinçage sans avoir vidé préalablement la cuve, on opère directement à la suite de la phase de teinture à une alimentation en eau propre de la cuve 2 au moyen de la pompe 5, les dispositifs 35 d'obturation empêchant la circulation de liquide dans les canalisations extérieures 28, le trop-plein s'évacuant de la cuve par l'orifice 8 et la vanne 9. Il est à remarquer que par cette méthode, la matière est toujours traversée par de l'eau neuve, en effet, la pompe 5 aspire de l'eau propre par la zone 23 et la refoule par la zone 24 dans la base 15 du porte-matières 12 en obligeant un sens de circulation de l'eau propre de l'intérieur de la bobine vers l'extérieur. De ce fait, on obtient un meilleur rendement, l'oxygène contenu dans l'eau neuve fixant favorablement les colorants. Il est à remarquer que, dans l'autoclave 1 réalisé selon la présente invention, on peut également réaliser une récupération du bain de traitement pour le réutiliser ultérieurement, par exemple, en dirigeant le liquide du bain vidangé vers un réservoir au-travers de la vanne 34, ce bain pouvant être réintroduit dans la cuve 2 dans une phase d'alimentation, le rôle de la vanne 34 annulant le rôle de la vanne 32 décrit ci-dessus dans la phase d'alimention. Il est également quelquefois souhaité après avoir vidangé complètement la cuve 2, de diminuer l'humidité régnant à l'intérieur de l'autoclave. Pour ce faire, on connecte le volume intérieur de la cuve 2 sur un système de dépression d'air au moyen des vannes d'isolement 30 et 32, la circulation d'air s'effectuant à ce moment là d'une part par les canalisations extérieures 28 et d'autre part par le volume intérieur de la pompe 5. D'autres modes de réalisation de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. Plus particulièrement, le mode de réalisation de la présente invention décrit ci-dessus un autoclave de traitement de matière présentant une cuve de traitement verticale, mais l'invention pourrait également trouver son appli cation dans le cas d'une cuve de traitement à axe horizontal; les caractéristiques essentielles de l'invention pourront être adaptées par l'Homme de l'Art. Par ailleurs, les dispositifs d'obturation 35 des moyens de ciculation extérieure 27 situés, dans la description précédente, dans les canalisations extérieures 28 pourraient être placés dans d'autres zones telles que notamment à proximité de la zone d'aspiration 23 ou dans le collecteur 29 d'admission de la pompe 5, dans ce cas le positionnement de la vanne 30 serait modifié en conséquence. De plus, les systèmes de commande manuelle du dispositif de fluite 18 et des dispositifs d'obturation 35 peuvent être rendus à commande automatique par des moyens classiques connus de l'Homme de l'Art. En outre, la marche de la pompe 5 peut être à vitesse fixe ou à vitesse variable afin de faire varier la courbe pression-débit en fonction de la présentantion des maitères à traiter. La vitesse variable pourra être obtenue par des techniques connues mécaniques, électriques ou élec toniques. REYENDICATIONS P. Autoclave (1) de traitement de matière par des liquides,notamment, mais non exclusivement, utilisé pour tendre des matieres textiles (11), comportant essentiellement une cuve (2), destinee à contenir le bain de traitement, dans laquelle est disposée, sur des portematieres (12), la matière textile ( traiter, et des moyens de circulation du liquide de traitement, constitués princtpalement d'une pompe (5), placée à proximité du fond de cuve (13);; forçant la circulation du liquide dans.la cuve (2), ladite pompe (5) comprenant un corps (22) presentant une zone d'asptration (23) et une zone de refoulement (24), caractérise par le fait qu'il comporte des moyens de circulation extérieure (27) reliant le fond de cuve (13) oû est située la zone de refoulement (24) de la pompe (5), et la partie (23) de la pompe qui est situee extérieurement à la cuve (2) pour permettre la circulation du bain au-travers de la matière textile (11) a traiter. 2. Autoclave de traitement de matière par des liquides, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les dits moyens de circulation exterieure (27) placés entre le fond de cuve (13) et la partie aspiration (23) de la pompe (5) sont réunis par des vannes d'isolement (30 a 34) -a des dispositifs annexes exterieurs. 3. Autoclave de traitement de matière par des liquides, selon la revendication 1, caractérise par le fait que lesdits moyens de circulation extérieure (27) placés entre le fond de cuve (13) et la partie as ration (23) de la pompe(5), sont obturables pour contrdler la circulation des liquides les traversant. 4. Autoclave de traitement de matière par des liquides, selon la revendication 1, caractérisé par le fatt que le collecteur de refoule- ment (25) de la pompe (5) est fixé sur la partie basse de la cuve (2), dans l'axe (3) de la cuve, l'hélice (26) de la pompe étant sensiblement tangente au fond de cuve (13). 5. Autoclave de traitement de matière par des liquides, selon la revendication 1,-caractérisé par le fait que la pompe de circulation (5) est réversible autorisant deux sens de circulation des liquides dans 1-a cuve (2). 6. Autoclave de traitement de matière par des liquides, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de circulation extérieure (27) sont constitues par des canalisations extérieures (28) étanches, aptes à être traversees par le débit du liquide de traitement-créé par l'hélice (26) de la pompe (5) reliant le fond-de cuve (13) et le le collecteur (29) d'admission de la pompe (5). 7. Autoclave de traitement de matière par des liquides, selon les revendications 2 et 6, prises en combinaison,caractérisé par le fait qu'au moins une des dites canalisations extérieures(28) est reliée par des vannes d'isolement (30 à 34) à des canalisations annexes telles que notamment de vidange, d'alimentation en liquide de traitement, d'alimentation en eau propre, d'aspiration d'air. 8. Autoclave de traitement de matière parades liquides, selon les revendications 2 et 6,prises en combinaison, caractérisé par le fait que lesdites canalisations extérieures (27) comportent chacune un dispositif d'obturation (35) manoeuvrable de l'extérieur qui obture de maniere étanche le passage. 9. Autoclave de traitement de matière par des liquides, selon les revendications 1 à 8, prises en combinaison, caractérise par le fait que la pompe de.circulation (5) prelève le liquide utile pour remplir l'autoclave-(1) au-travers des vannes dtistolement (30) et (32) connectant la cuve sur un dispositif d'alimentation annexe, le dispositif d'obturation (35) interdisant la circulation du liquide dans les canalisations extérieures (28). 10. Autoclave de traitement de matière par des liquides, selon les revendications 1 à 8,prises en combinaison, caractérisé par le fait que la pompe (5) cree un flux de circulation forcee du liquide de traitement, la cuve (2) étant isolée du circuit annexe par la vanne d'isolement (30), le dispositif d'obturation (35) autorisant la circulation du liquide dans les canalisations exterieures (28), il. Autoclave de traitement de matière par des liquides, selon les revendications 1 à 8, prises en combinaison, caractérisé par le fait que la pompe de circulation (5) prélève le liquide utilisé pour viderl'autoclave tl) au-travers des vannes d'isolement (30 et/31 ou 34) connectant la cuve sur un dispositif d'evacuation annexe, le dispositif d'obturation (35) interdisant la circulation du liquide dans les canalisations extérieures (28).