Brevet FR2625119A1 — publié le 19890630

Dispositif d'aspiration La présente invention concerne un dispositif pour évacuer par aspiration de l'air chargé de substances nocives de la région de surface de bains de trempage pour le traitement de surface de pièces, notamment leur galvanisation, une paroi d'aspiration respective, dans laquelle se trouve un canal d'aspiration, étant guidée conjointement le long de chaque côté des cuves de trempage, et les parois présentant des ouvertures d'entrée pour l'air à aspirer. Un dispositif d'aspiration de ce type est décrit dans la publication allemande "Haustechnik - Bauphysik - Umwelttechnik" ("Techniques Domestiques, Physique de la Construction et Techniques de Protection de l'Environnement"), gi, Cahier 11/1979, pages 10/340 à 14/344; dans ce dispositif d'aspiration connu, il est proposé une aspiration par les bords des deux côtés, une paroi d'aspiration étant disposée des deux côtés longitudinaux de la cuve de trempage, paroi par l'intermédiaire de laquelle est aspiré l'air ascendant chargé de substances nocives. L'inconvénient est ici qu'il faut aspirer et évacuer des quantités d'air considérables par les parois d'aspiration prévues des deux côtés, pour dévier la poussée verticale de l'air -due aux conditions thermiques- de la surface du bain dans les canaux d'aspiration; le rendement de tels dispositifs est donc insuffisant. Un concept d'aspiration est en outre décrit dans la même publication, selon lequel des ouvertures d'insufflation sont disposées sur un des côtés longitudinaux de la cuve de trempage, et un capot d'aspiration est disposé sur le côté longitudinal en vis-à-vis, de sorte qu'est produit un jet d'insufflation qui s'étend parallèlement à la surface du bain et qui doit protéger le bain vers le haut, jet qui est recueilli et évacué par le capot d'aspiration. L'inconvénient est ici que, du fait de l'allure rectiligne de l'écoulement, il faut produire des vitesses d'écoulement considérables pour obtenir une protection de la surface du bain et une déviation de la poussée verticale -due aux conditions thermiques- de l'air pollué; mais, à nouveau, un tel dispositif d'aspiration ne permet pas d'obtenir une action d'aspiration satisfaisante. La présente invention a donc pour but d'améliorer un dispositif d'aspiration du type mentionné en introduction, de façon que l'air ascendant chargé de substances nocives puisse être le plus complètement possible recueilli et amené par l'intermédiaire des parois d'aspiration à une installation d'épuration, les dépenses nécessaires pour l'aspiration devant être maintenues dans des limites raisonnables. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'un tuyau d'insufflation, s'étendant sur toute la longueur de la cuve de trempage, est disposé sur chaque paroi d'aspiration, avec des buses d'insufflation respectivement en vis-à-vis. L'invention apporte l'avantage que le flux d'air atmosphérique de barrage, qui s'oppose à la colonne ascendante -suite aux conditions thermiquesd'air chargé de substances nocives et qui introduit cet air pollué dans les canaux d'aspiration disposés sur les côtés, peut être maintenu quantitativement peu important, attendu que le flux insufflé latéralement par l'intermédiaire des ouvertures d'insufflation engendre un remous d'air dirigé vers les canaux d'aspiration, qui favorise la déviation de la colonne d'air. Cet avantage apporté par l'invention est renforcé par le fait que des tôles déflectrices à arêtes vives, orientées dans le sens d'écoulement de sortie de l'air, sont disposées sur les buses d'insufflation; ces tôles, d'une part du fait de la contraction hydraulique de la colonne ascendante d'air pollué qu'elles engendrent, et d'autre part suite à la formation contrôlée d'un remous d'air d'insufflation, réduisent la section de sortie hydrauliquement efficace qui est disponible pour l'air pollué au- dessus du bain métallique, de sorte que la quantité d'air de barrage à amener au travers de cette section de sortie hydrauliquement encore efficace est elle-aussi réduite. Le fait que, selon l'invention, des parois d'aspiration correspondantes soient guidées conjointement avec des tuyaux d'insufflation des deux côtés de la cuve de trempage, s'avère particulièrement avantageux, car les flux d'air d'insufflation et les tôles directrices mutuellement en vis-à-vis complètent ainsi l'espace libre de sortie hydrauliquement efficace entre les parois d'aspiration au sens d'un rétrécissement de cet espace libre, de sorte que la quantité d'air de barrage à amener au travers de cet espace libre de sortie peut être maintenue peu importante. Selon un exemple de réalisation avantageux de l'invention, les buses d'insufflation munies de tôles déflectrices sont orientées parallèlement à la surface du bain; mais, selon l'invention, il peut être également opportun que les buses d'insufflation munies des tôles déflectrices soient orientées vers le haut en formant un angle avec la surface du bain; cela apporte l'avantage de permettre de réduire la hauteur des parois d'aspiration disposées sur les côtés, afin de réduire la hauteur constructive globale du bain de galvanisation. Une orientation parallèle des buses d'insufflation qui serait réalisée en présence d'une faible hauteur constructive pourrait avoir pour conséquence de ne pas permettre, du fait de la hauteur libre réduite, une formation suffisante du remous déviant l'air chargé de substances nocives, de sorte que l'aspiration serait perturbée. Aussi est-il proposé, afin de remédier à cet éventuel inconvénient, une disposition des buses d'insufflation orientées vers le haut en formant un angle avec la surface du bain, cette disposition fournissant une protection à la manière d'un toit au-dessus de la surface du bain. Selon l'invention, une autre adaptation possible des conditions constructives pour une cuve de trempage munie de parois d'aspiration consiste à prévoir que les tuyaux d'insufflation disposés au-dessus des parois d'aspiration latérales soient réglables en hauteur, afin de réunir ainsi les avantages d'une faible hauteur constructive de la cuve de trempage, et d'une aspiration selon l'invention. D'une manière générale,lors de la mise en oeuvre de l'invention, on a constaté que des proportions respectives d'air à insuffler par l'intermédiaire des buses d'insufflation et d'air de barrage égales respectivement à 1/10ème et 9/10ème du volume total d'air aspiré, constituaient une limite supérieure optimale pour le dimensionnement de la quantité d'air à insuffler. Pour une application pratique avantageuse de l'invention, les tôles déflectrices ne devraient pas s'étendre plus loin qu'à la projection verticale du bord de la cuve de trempage, afin d'assurer le libre accès à la cuve de trempage sur toute sa largeur; mais par ailleurs, les tôles déflectrices devraient atteindre cette position afin d'obtenir la section de sortie hydrauliquement efficace minimale pour l'air pollué. Donc, dans la mesure o les parois d'aspiration présentent une configuration en retrait vers le haut, s'élargissant en forme d'entonnoir, il s'est avéré avantageux de disposer les buses d'insufflation sur des bras reliés au tuyau d'insufflation, qui compensent la distance existant entre le tuyau d'insufflation et le bord de la cuve de trempage par suite du retrait, et qui amènent ainsi à nouveau les buses d'insufflation à la position optimale. Afin d'améliorer alors l'accès à la cuve de trempage, il est avantageux, selon un exemple de réalisation préférentiel de l'invention, de disposer les bras pivotants autour de l'axe longitudinal de la paroi d'aspiration, de façon que la totalité de l'ouverture libre le long des parois d'aspiration en retrait soit disponible pour accéder à la cuve de trempage. Il est en outre avantageux de réaliser les buses d'insufflation sous la forme d'une fente s'étendant sur toute la longueur du tuyau d'insufflation et prévue sur un volet pivotant, et -de disposer devant une unique tôle déflectrice à bord de terminaison continu. L'exposé qui suit décrit des exemple de réalisation de l'invention qui sont représentés sur le dessin annexé, dans lequel: Figure 1 est une vue schématique, en coupe, d'un dispositif d'aspiration; Figure 2 est une vue en perspective d'une paroi d'aspiration à dispositif d'insufflation; Figure 3 représente le dispositif de la figure I avec une représentation schématique des flux d'air; et Figure 4 représente un autre exemple de réalisation du dispositif d'aspiration, dans une vue selon la figure 1. La figure 1 représente un exemple de réalisation de l'invention, avec deux parois d'aspiration i1l disposées sur les côtés longitudinaux d'une cuve de trempage 10. Le côté des parois d'aspiration 11 qui est tourné vers la cuve de trempage 10 part en retrait vers le haut, en diagonale, du bord supérieur de la cuve de trempage, de sorte que l'on obtient à l'extrémité supérieure des deux parois d'aspiration 11 un espace intermédiaire qui est supérieur à la largeur de la cuve de trempage 10. Les parois d'aspiration Il présentent chacune à l'intérieur un canal d'aspiration 12, ainsi que des ouvertures d'entrée 13 pour l'air chargé de substances nocives à évacuer par aspiration. Un tuyau d'insufflation 16 est disposé sur des supports 15 fixés sur une barre de terminaison 14 s'étendant sur le dessus de la paroi d'aspiration 11. Des bras 17 sont montés sur le tuyau d'insufflation 16, qui sont reliés au tuyau d'insufflation 16 pour l'écoulement d'air à réaliser. A la position représentée à la figure 1, les bras 17 s'étendent de la paroi d'aspiration 11 vers la cuve de trempage 10, parallèlement à la surface 18 d'un bain métallique qui se trouve dans la cuve de trempage 10, bain de galvanisation notamment. A l'extrémité avant des bras 17 se trouvent des buses d'insuf- flation 19 ainsi qu'une tôle déflectrice respective 20 disposée audessous des buses dans le prolongement du développement du bras 17 correspondant, tôle dont le bord avant est à arêtes vives. Le bord avant de chaque tôle déflectrice 20 s'étend jusqu'à la projection verticale vers le haut du bord de la cuve de trempage 10. En vue de l'étanchéification des côtés de la chambre d'aspiration 24 formée au- dessus de la cuve de trempage 10 par les parois d'aspiration 11 sur lesquelles est monté le dispositif d'insufflation 16, 17, on a également prévu, dans la région des supports 15, des tôles d'étanchéité 21 s'étendant sous les bras d'insufflation 17, lesquelles, d'une manière non représentée, sont également disposées de façon à assurer l'étanchéification des côtés frontaux de la cuve de trempage 10. Afin de pouvoir utiliser, en vue d'opérations de service, la totalité de l'espace libre disponible au-dessus de la cuve de trempage 10 entre les parois d'aspiration 11, les bras 17 sont disposés pivotants à 270 autour de l'axe longitudinal de la paroi d'aspiration 11 correspondante, de sorte qu'ils peuvent être transférés de leur position de fonctionnement à une position de repos également représentée; à cet effet, le tuyau d'insufflation 16, sur lequel sont montés les bras 17, est opportunément pivotant autour de l'axe longitudinal de la paroi d'aspiration. Comme le montre plus en détails la figure 2, on trouve, aux extrémités du tuyau d'insufflation 16' qui s'étend conjointement sur toute la longueur de la cuve de trempage allongée 10, d'une part un compresseur 22 pour l'air d'insufflation à introduire dans le tuyau d'insufflation 16, et d'autre part un moto-réducteur 23, qui permet de faire pivoter le tuyau d'insufflation 16 avec ses bras 17. De plus, les buses d'insuffflation sont disposées sous la forme d'une fente pratique sur un volet continu 17, de sorte que la totalité de la longueur de la cuve de trempage 10 peut être balayée par l'air d'insufflation. L'action du dispositif représenté lors de l'exploitation de la cuve de trempage est la suivante: l'air chargé de substances nocives, ascendant suite à la temperature de par exemple environ 450 C qu'atteint la surface d'un bain métallique, est aspiré hors de la chambre d'aspiration 24, formée entre les parois d'aspiration 11, dans ces parois d'aspiration 1l en passant par les ouvertures d'entrée 13, et il est de là amenée à une installation d'épuration montée en aval, non représentée en détails. Avec la disposition représentée ici de deux parois d'aspiration, le débit volumique d'aspiration nécessaire est, à chaque unité de temps, assuré respectivement pour moitié par chacune des deux parois-d'aspiration 11. Le débit volumique à aspirer est constitué des débits volumiques respectivement apportés d'air d'insufflation, qui est introduit par l'intermédiaire des bras 17 dans la chambre d'aspiration 24, et d'air de barrage, qui est aspiré par l'intermédiaire de l'espace libre hydrauliquement efficace 25 dans la chambre d'aspiration 24, et qui est opposé au vent ascendant de chaleur au-dessus de la surface du bain 18. L'espace libre hydrauliquement efficace 25 est, nonobstant la délimitation géométrique due à la taille des éléments de construction utilisés, encore rétrécit par l'action 2625 1 19 des extrémités à arêtes vives des tôles déflectrices 20, qui engendrent une contraction de la colonne de chaleur, et par l'air d'insufflation amené au-dessus des tôles déflectrices 20, qui "ferme" hydrauliquement l'espace libre 25 conjointement avec l'air de barrage. La figure 3 représente schématiquement les trajets des flux d'air qui s'établissent: du fait de l'effet d'aspiration partant des parois d'aspiration 11, l'air insufflé, parallèlement à la surface du bain 18, par l'intermédiaire des tôles déflectrices 20 est dévié dans la chambre d'aspiration 24 et il y induit un remous circulaire 26, par l'intermédiaire duquel l'air à aspirer est amené aux ouvertures d'entrée 13 dans les deux parois d'aspiration latérales Il. Entre les parties de la colonne de chaleur produite au-dessus du bain 10 qui sont embrassées par les remous 26, il ne reste plus qu'un espace libre limité qui doit être protégé, et dans cet espace libre, sous l'action d'aspi- ration des parois d'aspiration 11, s'écoule maintenant à l'intérieur de la chambre d'aspiration 24 l'air de barrage encore nécessaire, dirigé en sens opposé à la colonne de chaleur, qui est lui-aussi dévié en remous vers les ouvertures d'entrée latérales 13 des parois d'aspiration 11. La figure 3 montre que, par suite du rétrécissement de la section libre d'échange entre la chambre d'aspiration 24 et l'atmosphère ambiante qui doit encore être protégée à l'aide de l'air de barrage, le besoin en air de barrage est nettement réduit, la quantité totale d'air à aspirer hors de la chambre 24 étant simultanément considérablement réduite; dans le même temps, le degré d'efficacité de la protection de la chambre d'aspiration 24 vis-à-vis de l'atmosphère ambiante est nettement amélioré. On a constaté qu'une proportion d'air insufflé égale à au plus 10% du débit volumique à aspirer suffisait déjà à obtenir les avantages apportés par l'invention, de sorte que la dépense énergétique d'alimentation en air d'insufflation peut être maintenue faible. On comprendra cependant que le débit volumique d'air à insuffler d'une part, et le débit volumique d'air de barrage, fonction du précédent, d'autre part, dépendent des conditions constructives données de l'ensemble de cuve de trempage 10 à parois d'aspiration 11 et qu'ils doivent donc être optimisés pour chaque installation. La figure 4 représente un exemple de réalisation selon lequel les bras 17 munis des buses d'insufllation 19 sont disposés en formant un angle avec la surface 18 du bain, de sorte qu'on obtient une protection de la chambre d'aspiration 24 à la manière d'un toit, comme le suggère la ligne en traits mixtes 27. Comme l'indiquent, à la figure 4, les flèches 28, les tuyaux d'insuf- flation 16 peuvent être réglables en hauteur afin d'obtenir une configuration optimale de la chambre d'aspiration 24 en fonction de la hauteur constructive des parois latérales 11, ce réglage en hauteur ayant une influence particulièrement avantageuse lorsque les bras 17 munis des buses d'insufflation 19 sont montés parallèlement à la surface 18 du bain. 262S119 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour évacuer, par aspiration, de l'air chargé de substances nocives de la région de surface de bains de trempage pour le traitement de surface de pièces, notamment leur galvanisation, une paroi d'aspiration respective, dans laquelle se trouve un canal d'aspiration, étant guidée conjointement le long de chaque côté des cuves de trempage, et les parois présentant des ouvertures d'entrée pour l'air à aspirer, caractérisé en ce qu'un tuyau d'insufflation (16), s'étendant sur toute la longueur de la cuve de trempage (10), est disposé sur chaque paroi d'aspiration (11), avec des buses d'insufflation (19) respectivement en vis-à-vis. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les buses d'insufflation (19) sont orientées parallèlement à la surface (18) du bain. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les buses d'insufflation (19) sont orientées vers le haut en formant un angle avec la surface (18) du bain. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des buses d'insufflation (19) par rapport à la surface (18) du bain est inférieur ou égal à 70 degrés. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des buses d'insufflation (19) par rapport à la surface (18) du bain est compris entre 20 et 30 degrés. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que sont disposées, sur les buses d'insufflation (19), des tôles déflec- trices (20) à arêtes vives, orientées dans le sens d'écoulement de sortie de l'air, par l'intermédiaire desquelles est évacué l'air aspiré. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bord avant à arêtes vives des tôles déflectrices (20) s'étend jusqu'à la projection verticale du bord de la cuve de trempage (10). 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les buses d'insufflation (19) sont réalisées, le long du tuyau (16), sous la forme d'une fente continue et les tôles déflectrices (20) sous la forme d'un élément en une pièce s'étendant longitudinalement. 9. Dispositif selon- l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que les parois d'aspiration (11) sont disposées avec retrait depuis le bord de la cuve de trempage vers le haut et les buses d'insufflation (19) sont disposées à l'extrémité de bras (17) recouvrant la distance en retrait et reliés au tuyau (16). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les bras (17) sont montés pivotants autour de l'axe longitudinal de la paroi d'aspiration (I 1). 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend un volet (17) muni d'une fente d'insufflation (19), s'étendant sur toute la longueur de la cuve de trempage (10) et assemblé au tuyau d'insufflation (16). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 11, caractérisé en ce que les parois d'aspiration (11), prévues des deux côtés, présentent un dispositif pour régler la position en hauteur du tuyau d'insufflation (16) muni des bras (17). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément porteur (15) muni du tuyau d'insufflation (16) est réglable en hauteur par rapport à la barre de terminaison (14) de la paroi d'aspiration (11). 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 13, caractérisé en ce que la chambre d'aspiration (24), située au-dessus de la surface (18) du bain et délimitée par les parois d'aspiration (11), est protégée, sur ses côtés et sur les côtés frontaux de la cuve de trempage (10), par des tôles d'étanchéité (21). 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la quantité d'air insufflée par les buses d'insufflation (19) est, au maximum, égale à 10% de la quantité d'air aspirée par les parois d'aspiration (11). 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la distance libre (25) entre les extrémités en visà-vis des tôles déflectrices (20) correspond à la largeur de la cuve de trempage (10).