Brevet FR2588290A1 — publié le 19870410

i "Machine de lavage à ultra-sons". L'invention concerne une machine de lavage à ultra- sons adaptée à laver des produits textiles tels que des tissus et des fils. Elle est équipée d'un générateur ultra-sonore et d'un dis- positif d'alimentation en bulles d'air de barbotage. Les machines de lavage conventionnelles pour les pro- duits textiles comportent généralement un agitateur destiné à les agiter dans une solution détergente; aussi, un moteur extrêmement puissant et encombrant est nécessaire pour actionner l'agitateur. De plus, les produits textiles lavés sont susceptibles d'être frois- sés, tordus, ou déformés ou abimés. Ainsi, comme de bien entendu, les dégâts causés par le détergent ne peuvent pas être évalués immé- diatement. Indépendamment de cela, un autre type de machine de lava- ge a déja été utilisé dans les installations d'apprêtage des textiles en vue d'enlever au lavage des taches par exemple de matières hui- leuses,ou collantes, ou d'apprêtage pour les tissus ou les fils avant le traitement de teinture. Une machine de lavage de ce type a la structure représentée sur la figure 4. Ainsi, un tambour rotatif mu- ni d'un grand nombre de trous dans sa paroi est disposé dans un bac 110; le tambour rotatif est supporté horizontalement par un arbre 113 à fixation excentrique de manière à provoquer un mouvement de ba- lancement à un régime constant. Un galet tendeur 114 est disposé au dessus du bac 110 empli d'une solution détergente; ainsi, un tissu de grande longueur 120 lavé,par exemple,est guidé et évacué du bac par le galet tendeur 114 de manière continue après avoir effectué un trajet en arc de cercle autour du tambour 111. Le tissu étant en- roulé sur le tambour rotatif 111 perforé, la solution détergente est amenée à traverser le maillage du tissu dans un mouvement de va et vient à chaque fois que le tambour tourne avec son mouvement de ba- lancement cyclique sous l'action de l'arbre fixé excentriquement.En conséquence, les taches du tissu sont lavées au moyen de l'impact oscillatoire de la solution de détergent contre le tissu. Cependant, une machine de lavage de ce type implique à la fois du tambour rota- tif et des produits textiles une vibration tellement forte que le tambour rotatif doit être d'une construction solide et d'une taille - 2- importante; en conséquence, le tissu a tendance à être endommagé. Aussi, un objet de l'invention est de créer une ma- chine de lavage à ultra-sons miniaturisée, économe en énergie, ne nécessitant pas de détergent et adaptée au lavage des produits tex- tiles. Un autre objet de l'invention est de créer une machine de la- vage à ultra-sons capable de laver des produits textiles tels que des tissus, des fils, des cordes et des cordons et analogues sans leur créer de dommage. A cet effet, l'invention concerne une maadine de lavage à ultra-sons caractérisée en ce qu'un générateur ultra-sonore est disposé dans un bac métallique dont l'extrémité supérieure ést ovette et un dispo- sitif d'alimntation en bulles de barbotage est disposé au fond du bac. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux de la description qui va suivre et des dessins ci- joints o des formes de réalisation préférentielles sont données à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels: - la Fig. 1 est une vue en perspective partiellement coupée d'une machine de lavage selon l'invention, - la Fig. 2 est une vue en section longitudinale mon- trant une seconde forme de réalisation de l'invention, - la Fig. 3 est une vue en section longitudinale mon- trant une variante de la seconde forme de réalisation, - la Fig. 4 est une vue en section longitudinale d'une machine de lavage conventionnelle représentée ici en vue de sa compa- raison avec la seconde forme de réalisation ci-dessus. La machine de lavage montrée sur la figure 1 comme é- tant la première forme de réalisation de l'invention est destinée à laver das produits textiles. Elle comporte un bac métallique cylin- drique 1 dont l'extrémité supérieure est ouverte. Un grand nombre de petits trous 12 sont percés dans son fond 11. Une multiplicité de plaquettes métalliques 13 sont dressées verticalement au-dessus du fond 11, leurs faces étant orientées de manière aléatoire dans toutes les directions. Au centre du fond, est disposé un générateur ultra-so- nore dont l'oscillateur 21 fait saillie au-dessus du fond du bac;un joint d'oscillateur est scellé de manière étanche à l'eau, près du fond. Une nasse métallique 23 ayant un maillage relativement grand recouvre l'oscillateur 21. Par ailleurs, la fréquence du générateur ultra-sonore est variable à la demande dans la gamme de 10 à 60 KHz -3 - au moyen d'un sélecteur du type à cadran (non représenté ici) par exemple en fonction du type desproduits textiles à laver. Ainsi, la fréquence est choisie plus élevée,dans les limites de la gamme, pour la rayonne, le coton, le lin, la soie, la laine et le nylon lorsqu'i s'agit d'une matière textile. De plus, la fréquence doit être ajus- tée en fonction du tissage du tissu. A cette fin, il est naturel que le générateur ultra-sonore soit réalisé de telle sorte que la fré- quence puisse être modifiée en vue d'atteindre un niveau optimal dan la bande de fréquence mentionnée ci-dessus. Il est souhaitable que l'oscillateur ne soit pas di- rectif afin que les ultra-sons créés puissent se propager uniformé- ment partout dans le bac. Si l'oscillateur est directif, il est souhaitable qu'une multiplicité d'oscillateurs soit disposée dans le bac afin d'envoyer des ultra-sons dans toutes les directions ou qu'une multiplicité de réflecteurs soit disposée dans ce bac de tell sorte qu'ils provoquent par réflexion une diffusion des ultra-sons. Le bac de lavage est fait de métal afin de réfléchir efficacement les ultra-sons. Mais il peut être revêtu d'un polymère synthétique suffisamment fin pour ne pas entraver les réflexions ul- tra-sonores. Une chambre d'alimentation 33 en bulles pour le barbotage E formée entre le fond perforé 11 et une plaque de base 32. Une pompe à air 3 pour amener l'air dans la chambre d'alimentation pour le bar botage à travers un conduit 31 est fixée à la partie supérieure de la paroi extérieure de l'enveloppe du bac. L'air peut être introduit dans le bac à travers un matériau poreux ou un grand nombre de petit: trous percés dans la plaque de base. Une sortie d'eau 15 dans le fond 11 et une sortie d'eau 35 dans la plaque de base 32 mènent de manière similaire à une soupape à trois voies 4, par laquelle une partie de l'eau mise en oeuvre est évacuée à travers un conduit 41 et le reste est autorisé à passer à travers un filtre 42 et atteindrE une pompe 43 qui communique avec une soupape 44 d'entrée d'eau. Un conduit 45 à travers lequel l'eau fratche est amenée est également relié à la soupape 44. Comme une partie de l'eau mise en oeuvre est amenée à circuler en vue de sa ré-utilisation à travers la sortie, - 4 - 2588290 la soupape 4 et l'entrée, la consommation d'eau peut être considé- rablement réduite. Quand une multiplicité de plaques métalliques en saillie sont prévues au fond du bac avec leurs faces orientéesaléa- toirement dans toutes les directions, les ultra-sons créés sont sujets à des réflexions diffusées sur elles et règnent uniformément dans tout le bac, ce qui permet à l'eau de bien pénétrer dans le tissu; ainsi, un lavage plus efficace peut être obtenu. Les phases de travail dans le cas du premier exemple de machine de lavage selon l'invention seront décrites en détail en référence aux dessins joints, comme suit: pour commencer,de l'eau est introduite dans le bac 1, à travers un conduit d'entrée d'eau 45, en proportion de la quantité de produits textiles tels que des vê- tements. A ce moment, la communication de la soupape 4 avec la pompe 43 est interrompue.Ensuite, dans la mesure du nécessaire, des pro- duits textiles constitués d'une même sorte de tissu sont mis dans le bac 1. Ils s'enfonoent d'ores et déjà dans l'eau, mais ne se rassem- blent pas pour constituer un tout par suite de la présence des pla- ques métalliques 13 en saillie se dressant sur le fond; les pro- duits textiles absorbent suffisamment d'eau et.gardent très peu d'air en eux. Pour information, le pétrissage des produits textiles à la main aide à se débarrasser de l'air qui peut s'y trouver. Un sélecteur de fréquence du type à cadran, sur le générateur ultrasonore 2, est réglé à une fréquence appropriée au lavage du tissu et le générateur ultra-sonore est commuté en fonc- tionnement; à ce moment, l'oscillateur 21 créedes ultra-sons, une partie desquels traverse lesmailles dé la nasse 23 ou subit des ré- flexions diffusées lors des collisions sur le maillage et atteint ainsi le tissu; les autres, également, subissent des réflexions lors des collisions sur les plaques métalliques 13 en saillie et la paroi intérieure de l'enveloppe du bac 1 et atteignent ensuite le tissu. Ainsi, un lavage efficace peut être réalisé grace.à la formation de ce réseau ultra-sonore. Plus précisément,quand les produits textiles absorbent de l'eau au point qu'il n'y reste plus d'air, une partie des ultra- - 5- sons les atteint directement. L'inpédance sonore des produits (2,9 X 105cm.g.sec) étant approximativement égale à l'impédance sonore de l'eau (1,5 X cm.g.sec), le facteur de réflexion et le facteur d'absorption des ultra-sons sont environ 0,097 et 0,903 respectivement; cela si- gnifie qu'environ 90% de l'énergie ultra-sonore est absorbéepar les produits. Néanmoins, le maillage d'un tissu étant relativement gros, les ultra-sons peuvent passer à travers quelques épaisseurs de tissu sous l'effet de la cavitation, ce qui aide l'élimination des taches. Pendant ou après la création des ultra-sons, la pompe à air 3 est mise en oeuvre pour envoyer de l'air ambiant vers la chambre d'alimentation 33 pour le barbotage au moyen du conduit 31. L'air. introduit dans la chambre s'élève dans l'eau à partir des nombreux trous percés dans le fond sous la forme de petites bulles. Quelques bulles d'air se dissolvent dans l'eau mais le reste monte jusqu'à la surface de celle-ci en restant sous la forme de bulles. Ainsi, ces bulles d'air augmentent les chances des ultra-sons d'être réfléchis et diffusés sur elles et les aident à se propager uniformé- ment dans tout le bac. La réflexion sur les bulles d'air provient de la grande différence entre les impédances sonores de l'eau et de l'air. Des ultra-sons qui n'atteignent pas directement le tissu mais la pa- roi interne de l'enveloppe du bac atteignent finalement le tissu après avoir été réfléchis. De cette manière, les ultra-sons frappant le tissu donnent naissance à des bulles sur la surface de celui-ci par cavi- tation, ce qui amène les taches ou les matières étrangères à être libérées. Au fur et à mesure de la poursuite de la cavitation, la formation de bulles d'air diminuerait par suite de l'utilisation de l'air en dissolution dans l'eau. Cependant, comme mentionné ci-dessus, une partie de l'air, amenée par la chambre d'alimentation 33 pour le barbotage se dissout dans l'eau de temps en temps,de sorte que des bulles d'air sont formées en permanence et qu'il n'y en a jamais disparition. Ainsi, les taches ou les matières étrangères sont complètement éliminées. Apres lavage,le générateur ultra-sonore 2 et la pompe à air 3 sont commutés hôrs fonctionnement en vue de leur arrêt.L'eau - 6 - utilisée dans le bac 1 et la chambre d'alimentation 33 pour le bar- botage est évacuée par le conduit 41 quand la soupape 4 est commutée vers ce conduit. Si le lavage suivant doit être effectué sans éva- cuation de l'eau utilisée, alors la soupape 4 est commutée vers la pompe 43 et cette dernière est mise en oeuvre. L'eau utilisée est filtrée au moyen du filtre 42 et renvoyée dans le bac 1 au moyen de la soupape 44. Le filtre 42 étant susceptible d'être remplacé, l'eau utilisée peut être réutilisée plusieurs fois; ainsi, une quantité considérable d'eau peut être économisée. A la suite du premier exemple, le second exemple et une variante de celuici seront exposés en référence aux figures 2 et 3, dans lesquelles les mêmes éléments et les éléments dont l'action est pratiquement la même que ceux du premier exemple sont désignés par le même numéro que celui utilisé pour la figure 1. Sur la figure 2, un tambour rotatif 52 muni d'un grand nombre de trous 51sur sa circonférence est supporté horizontalement à peu près au centre d'un bac 1. Un tissu de grande longueur ou un faisceau de fils A est en- roulé autour du tambour rotatif avec une certaine tension déterminée par un galet tendeur 53. Ainsi, les produits textiles A sont suscep- tibles d'être entratnés à travers le bac à une vitesse constante. Le bac est tout d'abord empli avec suffisamment d'eau pour que celle-ci submerge au moins le tambour. A ce moment, la com- munication d'une soupape 4 avec une pompe 43 est interrompue. Ensui- te, un sélecteur de fréquence d'un générateur ultra-sonore 2 est ré- glé à un niveau approprié pour le lavage des produits textiles et le générateur ultra-sonore est commuté en fonctionnement. Des ultra-sons sont produits, une partie desquels atteint directement les produits textiles et l'autre est à l'origine de réflexionslors de l'impact sur la paroi interne de l'enveloppe du bac 1 et ensuite atteint les pro- duits textiles. Pendant ou après la création des ultra-sons, une pom- pe à air (non représentée ici) est mise en oeuvre et envoie de l'air à un dispositif d'alimentation 3 pour le barbotage. L'air amené dans la chambre s'élève dans l'eau à partir de trous 36 prévus dans le dispositif d'alimentation pour le barbotage sous la forme de petites bulles. Quelques bulles d'air pénètrent à l'inté- rieur du tambour rotatif 52 à travers les ouvertures, des deux côtés. Quelques bulles d'air se dissolvent dans l'eau lors de leur ascension dans celle-ci, mais le reste s'élève jusqu'à la surface en restant sous forme de bulles. Ainsi, les bulles d'air permettent que les ultrasons subissent plus fréquemment des réfle- xions diffusées sur elle et se répartissent uniformé- ment dans le bac 1. Quelques bulles d'air frappent la paroi intérieure de l'enveloppe du bac, ce qui y pro- voque des réflexions, et pénètrent dans le tambour ro- tatif à travers les ouvertures, sur ses deux côtés; quelques unesentrent dans le tambour rotatif à travers les trous 51 et les mailles des produits textiles tels que des tissus et des fils et rencontrent leur face arrière, en contact avec le tambour rotatif. Comme des bulles d'air se dissolvent en permanence dans l'eau, l'air de l'eau n'est pas extrait par la cavitation; au contraire, des bulles d'air sont pro- duites de temps en temps, ce qui permet d'éliminer facilement les taches ou les matières étrangères des produits textiles. Optionnellement, le générateur ul- trasonore 2 est prévu au fond du bac 1 et à l'inté- rieur du cylindre perforé 52. Une variante de ce second exemple est es- sentiellement la même sur le plan de son concept. Ce- pendant, dans cette variante, des galets 8 de plus petit diamètre sont placés dans une disposition en ligne brisée dans un bac allongé destiné à des produits textiles afin que ceux-ci soient susceptibles de su- bir un lavage pendant un temps plus long, comme montré sur la figure 3. La structure est telle que les ultra- sons créés soient susceptibles de frapper leurs deux côtés également. De plus, ils sont dispersés à un point tel que les galets n'ont pas besoin d'être perforés comme les tambours rotatifs du second exemple.Ainsi encore, le lavage peut être effectué avec une grande efficacité. REVENDICATIONS 1 ) Machine de lavage à ultra-sons caractérisée en ce qu'un générateur ultra-sonore (2) est disposé dans un bac métalli- que (1) dont l'extrémité supérieure est ouverte et un dispositif d'a- limentation en bulles de barbotage (11,33)(3) est disposé au fond du bac. ) Machine de lavage à ultra-sons selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que la fréquence ultra-sonore est com- prise dans la gamme de 10 à 60 KHz. 3e) Machine de lavage à ultra-sons selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que la fréquence ultra-sonore est commuta- ble sur n'importe quelle fréquence dans la gamme de 10 à 60 KHz. 4 ) Machine de lavage à ultra-sons selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une entrée (45) et au moins une sortie (15,35) d'eau en communication au moyen d'un filtre (42) et d'une pompe (43). ) Machine de lavage à ultra-sons selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une multiplicité de pla- ques métalliques (13) disposéesaléatoirement en saillie à l'intérieur du bac (1). 6 ) Machine de lavage à ultra-sons selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un organe cylin- drique (52,53) (8) pour guider et faire passer des produits textiles (A) tels que des tissus et des fils à travers le bac (1), celui-ci -étamt empli d'eau. 7 ) Machine de lavage à ultra-sons selon la revendica- tion 6, caractérisée en ce que ledit organe cylindrique est un tambour rotatif (52) comportant une multiplicité de trous à sa circonférence. 8 ) Machine de lavage à ultra-sons selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce que le générateur ultra-sonore (2) est prévu au fond du bac (1) et à l'intérieur du cylindre perforé (52). - 8 -