Brevet FR2610215A1 — publié le 19880805

L'invention concerne un dispositif de lavage d'un gaz pollué, du type dans lequel le gaz pollué traverse au moins une nappe d'un liquide de lavage. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusi- vement, un dispositif de lavage d'un gaz pollué contenant en suspension des particules solides et/ou liquides qui doivent être éliminées, notamment de fines particules de peinture qui sont présentes dans l'air extrait des cabines de peinture, et, en particulier, les cabines de peinture utilisées dans l'industrie automobile pour peindre les carrosseries. On connait déjà un dispositif de lavage d'un gaz pollué qui comporte des parois de ruissellement inclinées l'une vers l'autre, définissant entre elles une ouverture, des moyens pour faire ruisseler un liquide de lavage sur ces parois, et des moyens pour faire circuler de haut en bas le gaz pollué à travers l'ouverture ménagée entre les parois de ruissellement. Le liquide de lavage ruisselle sur les parois inclinées, s'écoule par l'ouverture ménagée entre elles, et forme une nappe liquide que le gaz pollué doit traverser avant d'être rejeté à l'extérieur de la cabine de peinture. On a proposé dans des installations connues de faire déboucher l'ouverture ménagée entre les parois de ruissellement au-dessus d'une paroi transversale présentant un contour continu, égal ou de préfé- rence plus grand que celui de l'ouverture ménagée entre les parois de ruissellement. Ainsi, le liquide de lavage vient frapper cette paroi transversale o il est dévié avant de tomber dans un bassin de réception situé en-dessous. Grâce à cette paroi transversale, on peut obtenir une nappe continue de liquide de lavage de dimensions déterminées. Toutefois, cette réalisation présente l'inconvénient, lorsque le gaz épuré est extrait latéralement, de provoquer l'entrai- nement de gouttelettes de liquide de lavage avec le gaz épuré, car le liquide de lavage subit une pulvérisation lorsqu'il vient frapper cette paroi transversale. Pour éviter cet inconvénient, il a été proposé d'entourer l'ouverture ménagée entre les parois de ruissellement et la paroi transversale par un canal de ruissellement d'axe vertical, ouvert à son extrémité inférieure et s'appuyant sur les parois de ruissellement par son extrémité supérieure. Mais, pour satisfaire aux nouvelles réglementations en matière de pollution atmosphérique, plus sévères que les anciennes, les dispositifs de lavage, ou laveurs, de l'air extrait des cabines de peinture doivent maintenant fonctionner avec des pertes de charge élevées sur le circuit d'air pour diminuer le rejet à l'atmosphère de particules de peinture non captées par le laveur. Ce sont les parti- cules de peinture de très faibles dimensions (inférieures à 1 micro- mètre) qui sont les plus difficiles à capter et l'on sait que la captation de celles-ci exige la mise en jeu d'énergie d'autant plus élevée que la taille des particules est plus petite, ce qui se traduit dans un laveur par une perte de charge plus élevée sur le circuit d'air. Pour satisfaire aux anciennes réglementations, les laveurs utilisés dans les cabines de peinture fonctionnaient avec des pertes de charge comprises entre 80 et 120 daPa. Dans ces conditions, les laveurs étaient peu bruyants (82 dBA environ), les entraînements de gouttelettes de liquide de lavage limités à des valeurs acceptables et la teneur en particules de peinture dans l'air rejeté à l'atmosphère comprise entre 5 et 10 mg/m3 suivant les types de peintures utilisées, les conditions de mise en oeuvre de la peinture (pistolage manuel, robotisé, pneumatique, électrostatique) et les quantités de peinture projetée. Lorsque l'on a voulu faire fonctionner-les dispositifs de lavage connus, tels que ceux évoqués ci-avant, avec des pertes de charge plus élevées (200 à 300 daPa) pour satisfaire aux exigences des nouvelles réglementations, c'est-à-dire pour que la teneur en particules de peinture dans l'air extrait des cabines soit égale ou inférieure à 3 mg/m3, par exemple, il s'est avéré que: -certains laveurs ne fonctionnaient plus correctement lorsqu'une certaine perte de charge, appelée perte de charge critique, était dépassée, et que l'émission de particules de peinture, au lieu de continuer à décroître, augmentait brusquement jusqu'à des valeurs élevées (10 à 20 mg/m3) - certains autres laveurs fonctionnaient correctement, leur effica- cité de captation augmentant régulièrement avec la perte de charge mise en jeu, mais laissaient apparaître des défauts incompatibles avec une exploitation industrielle. Ces défauts sont 2610 2 1 5 un bruit intense de fonctionnement, 90 à 95 dBA, nettement au- dessus des normes admises; d'importants entraînements de gouttelettes de liquide de lavage, celles-ci entraînant avec elles des particules de peinture captées par le liquide de lavage. Il en résulte un dépôt de peinture sur les parois des gaines et des ventilateurs d'extraction de l'air de la cabine, ce qui provoque des nettoyages fréquents nécessitant l'arrêt de l'installation, et des rejets à l'atmosphère de gouttelettes de liquide de lavage chargées de particules de peinture. Ainsi, malgré la mise en jeu de fortes pertes de charge dans les laveurs, nécessitant une grande dépense d'énergie, un résultat satisfaisant n'est pas obtenu. Pour éviter ces inconvénients, on a proposé d'adjoindre un second laveur au laveur existant. Celui-ci peut être placé soit en- dessous du premier laveur, soit à l'extérieur de la cabine de pulvérisation de peinture, dans la cheminée d'évacuation de l'air de la cabine. Mais ce laveur additionnel est encombrant et entraine un investissement supplémentaire pour la construction de la cabine de peinture. La présente invention a pour objet de fournir un dispositif de lavage de gaz pollué, ou laveur, qui remédie aux inconvénients précités et satisfait aux exigences des nouvelles réglementations concernant les rejets de produits polluants dans l'atmosphère. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de lavage d'un gaz pollué, du type dans lequel le gaz pollué traverse au moins une nappe d'un liquide de lavage, comportant des parois de ruissel- lement délimitant entre elles une ouverture, des moyens pour alimenter en liquide de lavage les parois de ruissellement, des moyens pour faire circuler le gaz pollué de haut en bas, une paroi transversale située audessous de ladite ouverture et un canal de ruissellement d'axe vertical, entourant la paroi transversale, délimité par deux parois de confinement fixées de façon étanche par leurs extrémités supérieures sous les parois de ruissellement, de part et d'autre de ladite ouverture et en retrait par rapport aux bords de celle-ci, caractérisé en ce que, à l'intérieur du canal de ruissellement, sous la paroi transversale, sont disposées successivement des parois, 2610 2 1 5 fixées par leurs extrémités les plus éloignées l'une de l'autre sur les parois de confinement et dont les autres extrémités délimitent une ouverture, et une paroi transversale située en-dessous de cette dernière ouverture. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, parmi lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique générale en coupe d'une cabine de peinture équipée d'un dispositif de lavage selon l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe à plus grande échelle du dispositif de lavage équipant la cabine de peinture représentée à la Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue en coupe d'une variante de réalisation d'un dispositif de lavage suivant l'invention; - la Fig. 4 est une vue en coupe d'une autre variante de réalisation d'un dispositif de lavage suivant l'invention. A la figure 1 est représentée une cabine de peinture comprenant une enceinte 1 dans laquelle sont placés les objets à peindre, un plancher ajouré 2, un dispositif de lavage ou laveur 3 selon l'inven- tion, et un bassin de réception 4 du liquide de lavage, placé en- dessous du laveur 3, à la partie inférieure de la cabine de peinture. Des moyens pour faire circuler le gaz pollué de haut en bas à travers le laveur 3 sont prévus. Ces moyens sont constitués par un ventilateur 5 aspirant le gaz après son passage dans le laveur 3. Ce ventilateur est placé, dans l'exemple de réalisation représenté, dans un conduit 6 ménagé dans l'une des parois latérales de la cabine de peinture, entre le dispositif de lavage 3 et le bassin de réception 4 du liquide de lavage. Le dispositif de lavage ou laveur 3 (Fig. 1 et 2) comporte successivement, de haut en bas: - des parois de ruissellement 7, inclinées, convergeant vers le bas en formant un V très ouvert, qui délimitent par leurs extrémités les plus éloignées des parois de la cabine une ouverture 8, de largeur dl, qui s'étend sur toute la longueur de la cabine. Ces parois de ruissellement 7 sont alimentées en liquide de lavage par des goulottes 9 à débordement s'étendant le long des parois latérales de la cabine. Ces goulottes sont elles-mêmes alimentées 2610 2 15 en liquide de lavage, à partir du bassin de récupération 4, par des moyens de recyclage non représentés sur la figure; - des parois de confinement 10, verticales, fixées de façon étanche par leurs extrémités supérieures sous les parois de ruissellement 7 et terminées à leurs extrémités inférieures par des déflecteurs ll qui convergent vers le bas. Ces parois 10 sont disposées symétri- quement de part et d'autre de l'ouverture 8, en retrait par rapport aux bords de cette ouverture, de telle façon que la distance L entre les parois 10 soit supérieure à la largeur dl de l'ouver- ture 8. Ces parois 10 délimitent entre elles un canal de ruissel- lement d'axe vertical X-X; - une première paroi transversale 12, horizontale, de largeur D1 supérieure à dl, placée sous l'ouverture 8 et espacée de celle-ci, comportant des bords 13 relevés. La paroi 12 a ainsi la forme d'une cuvette. Cette paroi 12 délimite avec les parois de confinement 10 des ouvertures latérales 14 de largeurs égales à d2. La relation suivante lie les largeurs L, D1, d2: L = D1 + 2d2; - des parois inclinées 15, convergeant vers le bas en formant un V très ouvert dont les extrémités les plus éloignées l'une de l'autre sont fixées de façon étanche sur les parois de confinement 10 et dont les autres extrémités délimitent une ouverture 16, de largeur d3, qui s'étend sur toute la longueur de la cabine; - une seconde paroi transversale 17 horizontale, de largeur D2 supérieure à d3, placée sous l'ouverture 16 et espacée de celle-ci, comportant des bords 18 relevés. La paroi 17 a ainsi la forme d'une cuvette. Cette paroi 17 délimite avec les parois de confinement 10 des ouvertures latérales 19 de largeurs égales d4. La relation suivante lie les largeurs L, D2, d4: L = D2 + 2d4. Les parois de confinement 10 peuvent soit se prolonger au dessous du niveau de la seconde paroi transversale 17, soit s'arrêter au niveau de cette paroi 17. A la figure 3, est représentée une première variante de réalisation du laveur selon l'invention. Dans cette variante, les parois inclinées 15 sont convergentes vers le haut au lieu d'être convergentes vers le bas, comme dans la réalisation précédemment décrite. Les parois inclinées 15 forment ainsi avec les parois de confinement 10 une réserve de liquide de lavage permettant une 2610 2 15 distribution correcte de celui-ci dans l'ouverture 16, éliminant ainsi les défauts éventuels d'une mauvaise distribution de liquide de lavage sur les parois de ruissellement 7. A la figure 4 est représentée une seconde variante de réali- sation du laveur selon l'invention. Dans cette variante, on a donné à la paroi transversale 12 la forme d'un V très ouvert dont le sommet est dirigé vers le bas et à la seconde paroi transversale 17 la forme d'un V inversé très ouvert dont le sommet est dirigé vers-le haut et dont les extrémités sont munies de bords 18 inclinés qui convergent vers le bas. En variante encore, les parois de confinement 10, au lieu d'être verticales comme dans les exemples de réalisation décrits ci-avant, peuvent être inclinées par rapport à la verticale et converger vers le bas, leurs extrémités inférieures étant munies de déflecteurs 11, comme décrit précédemment. Le fonctionnement de ces laveurs est fondé sur le fait que le liquide de lavage ruisselle en premier sur les parois de ruisselle- ment 7, tombe par l'ouverture 8 sur la paroi transversale 12, gagne les parois inclinées 15 par les ouvertures latérales 14, tombe par l'ouverture 16 sur la seconde paroi transversale 17 et s'écoule par les ouvertures latérales 19 avant de gagner l'extrémité inférieure du laveur o il est dévié vers le plan de symétrie vertical du laveur par les déflecteurs 11 et enfin atteint le bassin de réception 4. Au cours de son écoulement du haut vers le bas, le liquide de lavage forme des rideaux liquides successifs. L'air pollué chargé de particules de peinture, en provenance de l'enceinte 1, est aspiré pour étre rejeté à l'atmosphère par le ventilateur 5. Au cours de son trajet dans le laveur, il traverse les rideaux liquides successifs créés par l'écoulement du liquide de lavage. Au cours de ces traversées, qui créent des contacts gaz-liquide, l'air pollué est débarrassé de ses particules de peinture qui sont transférées dans le liquide de lavage. Le dispositif de lavage selon l'invention est agencé de façon telle que: l'ouverture 8 a une largeur dl telle que la vitesse de l'air qui la traverse est comprise entre 10 et 20 m/s; - les ouvertures 14, situées de part et d'autre de la première paroi transversale 12, ont une largeur d2 telle que la vitesse de l'air qui les traverse est comprise entre 8 et 15 m/s; - l'ouverture 16 a une largeur d3 telle que la vitesse de l'air qui la traverse est comprise entre 10 et 50 m/s. C'est cette ouverture qui crée une perte de charge importante dans le laveur; - les ouvertures 19, situées de part et d'autre de la seconde paroi transversale 17 ont une largeur d2 telle que la vitesse de l'air qui les traverse est comprise entre 8 et 15 m/s; - la largeur D1 de la paroi transversale 12 est supérieure à la largeur dl de l'ouverture 8; - la largeur D2 de la seconde paroi transversale 17 est supérieure à la largeur d3 de l'ouverture 16. Dans un tel dispositif de lavage, les plus grosses particules de peinture présentes dans l'air pollué sont captées lorsque cet air traverse les rideaux de liquide de lavage générés par les ouvertures 8 et 14, tandis que les plus fines particules de peinture sont captées par l'impact à haute vitesse (10 à 50 m/s) de l'air s'écoulant par l'orifice 16 dans le liquide de lavage présent sur la seconde paroi transversale 17. Les avantages présentés par le dispositif de lavage selon l'invention sont les suivants: - Bien que conçu pour fonctionner avec une forte perte de charge pouvant atteindre 500 daPa, ce dispositif peut aussi être utilisé à faible perte de charge tout en ayant un rendement de captation identique à celui d'un laveur de l'art antérieur fonctionnant avec la même perte de charge. - En fonctionnement à forte perte de charge, les entraînements de gouttelettes de liquide de lavage dans l'air rejeté à l'extérieur de l'installation sont considérablement réduits par rapport à ceux que l'on peut constater avec un dispositif de lavage de l'art anté- rieur fonctionnant lui aussi avec une forte perte de charge iden- tique. Cette diminution notable de l'entraînement de gouttelettes provient du fait que les fines gouttelettes générées par la grande vitesse de passage de l'air dans l'ouverture 16 (10 à 50 m/s) sont captées et coalescées dans les rideaux de liquide de lavage s'écou- lant par les ouvertures 19, situées de part et d'autre de la 2610 2 15 seconde paroi transversale 17. En outre, le liquide de lavage qui a traversé le laveur voit son écoulement vers le bassin de réception 4 resserré par les déflecteurs 11. - En fonctionnement, le dispositif selon l'invention est nettement moins bruyant qu'un dispositif de l'art antérieur fonctionnant dans les mêmes conditions de perte de charge. Ainsi, des essais compa- ratifs ont montré que l'intensité sonore émise par le dispositif selon l'invention était de 80 dBA en fonctionnant avec une perte de charge de 120 daPa et de 88 dBA avec 460 daPa, tandis que, dans les mêmes conditions de fonctionnement, les intensités sonores émises par un laveur de l'art antérieur étaient respectivement de 86 et 96 dBA. L'intensité sonore est divisée par 4 dans le premier cas et par 6 environ dans le second cas. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 2610 2 15 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de lavage d'un gaz pollué, du type dans lequel le gaz pollué traverse au moins une nappe d'un liquide de lavage, comportant des parois de ruissellement (7) délimitant entre elles une ouverture (8) de largeur (dl), des moyens (9) pour alimenter en liquide de lavage les parois de ruissellement (7), des moyens (5) pour faire circuler le gaz pollué de haut en bas, une paroi trans- versale (12), de largeur (D1), située au dessous de l'ouverture (8) et un canal de ruissellement d'axe vertical, entourant la paroi trans- versale (12), délimité par deux parois de confinement (10) fixées de façon étanche par leurs extrémités supérieures sous les parois de ruissellement (7), de part et d'autre de l'ouverture (8) et en retrait par rapport aux bords de cette ouverture, caractérisé en ce que, à l'intérieur du canal de ruissellement, sous la paroi trans- versale (12), sont disposées successivement des parois (15), fixées par leurs extrémités les plus éloignées l'une de l'autre sur les parois de confinement (10) et dont les autres extrémités délimitent une ouverture (16) de largeur (d3), et une paroi transversale (17) de largeur (D2), située au dessous de l'ouverture (16). 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les parois transversales (12) et (17) comportent des bords relevés, respectivement (13) et (18), dont les extrémités délimitent avec les parois de confinement (10) des ouvertures latérales, respective- ment (14) de largeur (d2) et (19) de largeur (d4). 3.- Dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les largeurs (D1) et (D2) des parois transversales (12) et (17) sont respectivement supérieures aux largeurs (dl) et (d3) des ouvertures (8) et (16). 4.- Dispositif suivant les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les parois (15) sont inclinées et convergent vers le bas en formant un V très ouvert. 5.- Dispositif suivant les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les parois (15) sont inclinées et convergent vers le haut, formant avec les parois de confinement (10) une réserve de liquide de lavage. 6.- Dispositif suivant les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la paroi transversale (12), placée en dessous de l'ouver- 2610 2 1 5 ture (8), a la forme d'un V très ouvert dont le sommet est dirigé vers le bas. 7.- Dispositif suivant les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la paroi transversale (17), placée en dessous de l'ouver- ture (16), a la forme d'un V inversé très ouvert dont le sommet est dirigé vers le haut et dont les extrémités sont munies de bords (18) inclinés qui convergent vers le bas. 8.- Dispositif suivant les revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les parois de confinement (10) sont verticales et terminées à leur extrémité inférieure par des déflecteurs (11) inclinés qui convergent vers le bas. 9.- Dispositif suivant les revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les parois de confinement (10) sont inclinées par rapport à la verticale, convergent vers le bas et sont munies à leur extrémité inférieure de déflecteurs (11) inclinés qui convergent, eux aussi, vers le bas. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la vitesse de passage du gaz dans l'ouverture (8) de largeur (dl) est comprise entre 10 et 20 m/s. 11.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la vitesse de passage du gaz dans les ouvertures (14) de largeur (d2) situées de part et d'autre de la paroi transversale (12) est comprise entre 8 et 15m/s. 12.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la vitesse de passage du gaz dans l'ouverture (16) de largeur (d3) est comprise entre 10 et 50 m/s. 13.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la vitesse de passage du gaz dans es ouvertures (19) de largeur (d4), situées de part et d'autre de la paroi transversale (17), est comprise entre 8 et 15 m/s.