Brevet FR2635994A1 — publié le 19900309

La présente invention se rapporte à un nouveau dispositif et un nouveau procédé pour l'enlèvement de dépôts des surfaces internes d'un équipement. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un appareil et un procédé à explosion de gaz que l'on utilise pour entraîner une onde de choc à travers des objets à nettoyer. Le mouvement de l'onde de choc à travers l'objet y déloge les dépôts. L'encrassement de surfaces internes d'un équipement de traitement est un problème courant. Dans de nombreux cas, cet encrassement se produit par l'accumulation de dépôts ou de particules qui adhèrent aux surfaces internes. Cet encrassement réduit usuellement l'efficacité de la pièce de l'équipement. Ainsi, le nettoyage des surfaces internes est nécessaire pour maintenir l'efficacité de pointe de l'équipement. Dans une méthode généralement utilisée pour le nettoyage, on utilise des impulsions de pression pour déloger les dépôts. L'impulsion de pression nettoie en soumettant d'abord la surface chargée de dépôts à une très haute pression puis à une pression bien plus faible. La différence de pression force les dépôts à se dilater et à se déloger de la surface. Pour nettoyer la surface interne d'une pièce d'un équipement, l'impulsion de pression doit passer à travers l'équipement, y créant une différence de pression en mouvement. Typiquement, les impulsions de pression sont produites en libérant de courtes salves d'un gaz à haute pression à travers une vanne. L'explosion de gaz a également été utilisée comme méthode pour la production d'une onde de choc. Le brevet US No. 4 089 702 à Enoksson et autres, que l'on appellera ci-après Enoksson, révèle la détonation d'un mélange de gaz explosif pour produire une onde de choc que l'on peut utiliser pour déloger des particules comme du sable et du tartre des surfaces internes d'objets. La méthode d'Enoksson, cependant, présente plusieurs inconvénients. Enoksson enseigne l'obturation du moyen de sortie de l'équipement à nettoyer et le remplissage de la cavité interne de l'équipement par un gaz explosif. Cette méthode nécessite désavantageusement l'arrêt de tout traitement qui est accompli par l'équipement qui est nettoyé. La méthode nécessite également désavantageusement le nettoyage de grandes pièces d'équipement par segments, nécessitant ainsi des vannes et autres moyens dans l'équipement pour obturer les différents segments et permettre le remplissage du segment par le gaz explosif. Un autre inconvénient de Enoksson est que l'explosion ne peut être contr8lée avec précision. Le brevet US No. 4 642 611 au nom de Koerner, appelé ci-après Koerner, révèle un moteur à sons pour produire des ondes sonores par l'allumage d'un gaz. Cependant, ce moteur à sons est désavantageux pour une utilisation dans un équipement d'un procédé de nettoyage. Koerner enseigne un équipement de nettoyage par voie acoustique en créant une fréquence de résonance retentissante qui fait vibrer ou secoue la pièce d'équipement qui est nettoyée. La vibration ou secousse de l'équipement force les particules à se déloger des surfaces internes de l'équipement. Koerner enseigne également que cette fréquence qui résonne est un son sensiblement continu. Le nettoyage par vibration de Koerner est désavantageux ou n'est cependant pas adapté au nettoyage de grandes pièces d'équipement. La plupart des grandes pièces d'équipement sont rigidement montées d'une manière qui rend difficile la vibration de l'équipement. De même, une grande pièce d'équipement nécessitera la production d'un son extrêmement retentissant pour induire la vibration pour le nettoyage par la méthode de Koerner. Ce son retentissant et continu sera désagréable et/ou dangereux pour les personnes vivant ou travaillant à proximité de l'équipement qui est nettoyé. Koerner suggère également que tout traitement qui est accompli par la pièce d'équipement à nettoyer soit arrêté ou fini avant que le nettoyage ne commence. En conséquence, la présente invention a pour objet de surmonter les inconvénients de l'équipement connu de nettoyage par impulsion en prévoyant un procédé et un dispositif pour le nettoyage que l'on puisse utiliser dans une pièce d'un équipement de traitement pendant que le traitement est accompli par l'équipement, sans que l'équipement doive être fréquemment démonté. La présente invention a pour autre objet un dispositif pour l'explosion d'un gaz pour produire une onde de choc qui se déplacera à travers une pièce d'un équipement de traitement et délogera le dép8ts et particules adhérant à la surface interne de l'équipement. La présente invention a pour autre objet un dispositif qui permette à une explosion contrôlée de gaz de produire une onde de choc. La présente invention a pour autre objet un dispositif pour l'explosion d'un gaz afin de produire une onde de choc qui puisse être dirigée dans une certaine direction. La présente invention a pour autre objet un dispositif pour l'explosion d'un gaz o le moyen pour allumer le gaz ne nécessite pas un remplacement fréquent. D'autres objets et avantages de la présente invention deviendront apparents à la lecture de la description qui suit. Selon la présente invention, une chambre fermée à une extrémité, contenant un moyen pour créer une turbulence, tel qu'un ressort A boudin, est placée à l'intérieur d'une pièce d'un équipement de traitement à nettoyer. La chambre est pourvue d'un moyen pour admettre un courant constant d'air ou d'air enrichi en oxygène, d'un moyen pour admettre un gaz explosif pour produire un mélange explosif gaz-air dans la chambre et d'un moyen pour allumer le mélange gaz-air. Un moyen de temporisation, placé en dehors de l'équipement de traitement, est prévu pour contr8ler le moyen pour admettre le gaz explosif dans la chambre et le moyen d'allumage. Après avoir produit un mélange gaz-air approprié dans la chambre, le mélange est allumé par le moyen d'allumage pour produire une onde de choc par explosion. Le moyen pour créer la turbulence dans la chambre crée une turbulence qui force cette onde à atteindre des vitesses supersoniques. Le mouvement de l'onde aux vitesses supersoniques force le gaz devant l'onde de choc à se déplacer à des vitesses supersoniques et crée une zone de grande pression devant l'onde de choc. L'onde d'explosion sort par l'extrémité ouverte de la chambre à une vitesse supersonique et se déplace à travers l'équipement de traitement. Les surfaces internes de l'équipement de traitement sont d'abord soumises à une zone de grande pression tandis que -l'onde d'explosion s'approche puis à une réduction rapide de pression tandis que l'onde d'explosion passe. Cette réduction de pression force les dép8ts et particules qui adhèrent aux surfaces internes de l'équipement à se déloger. Les dép8ts ou particules libres sont alors enlevés de l'équipement soit par le courant du traitement qui est accompli par l'équipement ou bien par un courant continu d'air qui s'écoule à travers la chambre puis à travers l'équipement. Un avantage maJeur de la présente invention réside dans le fait que l'on peut l'utiliser pour nettoyer continuellement une pièce d'un équipement de traitement pendant le fonctionnement de celui-ci. Si la présente invention est utilisée de cette manière, l'action de nettoyage des ondes a lieu concurremment avec le procédé ou traitement qui est accompli par la pièce de l'équipement. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un.mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale, en élévation latérale, du dispositif d'explosion de gaz de la présente invention; - la figure 2 est une représentation graphique de la séquence de temporisation pour charger le dispositif d'un gaz explosif et pour allumer le gaz; et - la figure 3 est une représentation schématique du circuit électrique d'un mode de réalisation de l'invention. Un dispositif pour l'explosion d'un gaz selon la présente invention est montré à la figure 1. Le mode de réalisation représenté de l'invention comprend une chambre 12, est ouverte à une extrémité, qui est usuellement un cylindre ou un tube. La chambre 12 contient un ressort à boudin 14. A son extrémité non ouverte, la chambre 12 est attachée à un tuyau 10. Un courant continu d'air ou d'air enrichi en oxygène s'écoule à travers le tuyau 10, vers la chambre 12, dans la direction indiquée par les flèches. Un tuyau 22 est connecté au tuyau 10 par l'utilisation d'un raccord 32 en "T". L'autre extrémité du tuyau 22 est reliée à un réservoir 26 qui contient un gaz explosif. Une vanne à solénoïde 24 peut être ouverte ou fermée pour contr8ler le mouvement du gaz explosif provenant du réservoir 26, par le tuyau 22, dans le raccord 32 en "T". Quand la vanne à solénoïde 24 est ouverte, le gaz explosif s'écoule du réservoir 26, par le tuyau 22, dans le raccord 32 en "T". Dans le raccord en "T", le gaz explosif est mélangé à l'air ou à l'air enrichi en oxygène pour former un mélange gaz explosif-air. Ce mélange gaz-air est transporté par le courant continu d'air dans le tuyau 10 vers la chambre 12. La vanne à solénoide 24 est électriquement connectée par des fils 30 au temporisateur 20. Le temporisateur 20 est utilisé pour contr8ler le temps pendant lequel le solénoïde 24 est ouvert et fermé, pour ainsi réguler la quantité de gaz explosif qui entre dans le raccord 32 en "T" et par conséquent la quantité de gaz explosif dans le mélange gaz-air qui entre dans la chambre 12. Après que le solénolde 24 soit resté ouvert pendant un temps prédéterminé, le mélange gaz-air dans la chambre 12 est allumé par le moyen d'allumage 16 pour produire une onde de choc par explosion de gaz, qui sort de l'extrémité ouverte de la chambre 12. Le moyen d'allumage 16 peut être une bougie d'allumage ou autre moyen approprié pour allumer le mélange gaz-air. Le moyen d'allumage 16 est électriquement connecté par les fils 34 au transformateur 18. Le transformateur 18 est électriquement connecté par les fils 36 au temporisateur 20. Le temporisateur 20 est utilisé pour contrôler la quantité de temps pendant lequel le moyen d'allumage 16 allume ou n'allume pas ainsi que la quantité de temps pendant lequel le solénoïde 24 est ouvert et fermé. La figure 2 est une représentation graphique de la séquence de temporisation du temporisateur 20 pour l'ouverture du solénolde 24 et l'allumage du moyen 16. En général, le solénolde 24 est ouvert (a) pendant un temps qui permet la formation d'un mélange gaz explosif-air qui explosera pour produire une onde de choc qui aura l'effet souhaité de nettoyage. Le moyen d'allumage 16 commence l'allumage (c) à proximité de la fin de la période de temps o le solénoïde 24 est ouvert et continue pendant la période de temps o le solénoïde 24 est fermé (b). En général, le moyen d'allumage 16 fonctionne pendant un temps suffisant pour allumer tout le mélange gaz-air dans la chambre 12. Comme le montre la figure 2, cette période de temps d'allumage est sensiblement plus petite que la période d'ouverture du solénoïde. Le temps de non fonctionnement du moyen d'allumage est représenté en (d). Afin de nettoyer une pièce d'un équipement de traitement, la chambre 12, avec le ressort à boudin 14, le moyen d'allumage 16 et le fil métallique 34 qui lui est attaché ainsi que le tuyau 10 qui est attaché, est installée à l'intérieur de la pièce d'équipement à nettoyer. Le raccord en "T" 32, avec le tuyau 22 qui lui est attaché, peut être placé à l'intérieur ou à l'extérieur de la pièce d'équipement à nettoyer. Le réservoir de gaz 26, le solénoïde 24, le transformateur 18 et le moyen de temporisation 20 sont généralement 1s placés en dehors de la pièce d'équipement à nettoyer. Dans cette configuration, le fonctionnement de la chambre se passe comme suit. Le solénolde 24 s'ouvre pour permettre à un gaz explosif de passer du réservoir 26 par le tuyau 22 dans le raccord en '"T" 32. Le gaz explosif est mélangé dans le raccord en "T" 32 avec de l'air ou de l'air enrichi en oxygène qui passe par le tuyau 10 pour former un mélange gaz explosif-air. Ce mélange gaz-air est transporté par l'air qui s'écoule à travers le tuyau dans la chambre 12. Après que le mélange gaz-air a rempli toute la chambre 12, le moyen d'allumage 16 commence à fonctionner. Le solénoïde 24 se ferme tandis que le moyen d'allumage 16 fonctionne touJours. Le fonctionnement du moyen d'allumage 16 allume le mélange gaz explosif-air pour produire une onde d'explosion. Cette onde sort de l'extrémité ouverte de la chambre 12 et est supersonique au point de contact initial avec la pièce d'équipement à nettoyer. Cette onde continue alors à travers la pièce d'équipement qui est nettoyée. Le mouvement de l'onde à travers la pièce d'équipement déloge les dépôts et particules des parois internes de l'équipement. Les dépots et particules sont entratnés par le courant du procédé qui s'écoule à travers la chambre 12 et l'équipement. Le courant continu d'air élimine également complètement tous les produits de combustion qui restent dans la chambre 12 avant que le solénoïde ne soit de nouveau ouvert. Comme on l'a décrit ci-dessus, un avantage majeur de la présente invention réside dans le fait que tout le procédé de nettoyage décrit ici peut être accompli concurremment avec le procédé ou traitement ordinairement accompli par la pièce de l'équipement, ce qui permet ainsi de nettoyer continuellement l'équipement pendant son fonctionnement. Un autre avantage réside dans le fait que le temporisateur 20 permet de changer les séquences de temporisation pour l'ouverture et la fermeture du solénoïde 24 et pour le fonctionnement du moyen d'allumage 16, pour ainsi changer l'intervalle de temps entre les explosions. Ainsi, l'invention peut être accordée selon la nécessité pour nettoyer de manière optimale les diverses pièces d'un équipement de traitement. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, un temporisateur électronique à semi-conducteur est utilisé pour contr81er l'ouverture et la fermeture du solénolde et le fonctionnement du moyen d'allumage. Ce temporisateur électronique présente de nombreux avantages par rapport à un temporisateur mécanique. D'abord, le temporisateur électronique permet une plus grande précision de la synchronisation du solénoïde et du moyen d'allumage et permet ainsi un plus grand contrôle sur l'explosion du gaz. Deuxièmement, le temporisateur électronique permet de réduire le temps de fonctionnement du moyen d'allumage à des fractions d'une seconde. La réduction du temps de fonctionnement présente le grand avantage de réduire l'usure du moyen d'allumage prolongeant ainsi sa durée de vie utile. Troisièmement, le temporisateur électronique permet un contrôle plus précis sur la quantité du gaz émis dans la chambre permettant ainsi plus de contrôle sur la force produite par l'explosion. D'autres avantages de l'invention seront illustrés par l'exemple qui suit. EXEMPLE La présente invention a été utilisée pour nettoyer un échangeur de chaleur de traitement chimique comme suit. Une chambre a été formée d'un tuyau de 2,44 m de long, de 5,1 cm de diamètre, en insérant un ressort à boudin de 1 m de long et d'un pas de 19 mm dans le tuyau. Un trou a été percé et taraudé à proximité d'une extrémité de la chambre et une bougie d'allumage a été insérée dans le trou. Des fils ont été attachés à la bougie d'allumage et celle-ci a été électriquement connectée, via les fils, à un transformateur. L'autre extrémité de la chambre, située à l'opposé de la bougie d'allumage, a été insérée sensiblement coaxialement dans un échangeur de chaleur du type à tube de fumée, à travers un trou dans la paroi de l'échangeur de chaleur. La zone entourant la jonction de la chambre et l'échangeur de chaleur a alors été obturée pour empêcher l'échappement des gaz de l'échangeur de chaleur. L'extrémité de la chambre proche de la bougie d'allumage a été attachée à un second tuyau relié par un raccord en "T" à un troisième tuyau. L'extrémité du second tuyau, au-delà du raccord en "'T" était adaptée à permettre à l'air extérieur d'être forcé dans le tuyau pour créer un écoulement continu d'air à travers le second tuyau et le raccord en "T" dans la chambre. L'extrémité du troisième tuyau a été attachée par un solénoïde à un réservoir de méthane gazeux. Le transformateur et le solénoide ont tous deux été connectés électriquement par des fils à un temporisateur électronique à semiconducteur. Un schéma du circuit électrique réel est montré à la figure 3. Le temporisateur était réglé pour ouvrir le solénoïde pendant deux secondes toutes les quatre secondes et pour forcer la bougie d'allumage à fonctionner pendant 0,5 seconde toute les quatre secondes dans la séquence de temporisation illustrée à la figure 2. Du courant a été fourni au temporisateur, au transformateur et au solénoide. L'ouverture du solénoïde a forcé le méthane à s'écouler dans le raccord en "T", pour se mélanger à l'air et entrer dans la chambre en tant que mélange gaz-air. Ce mélange gaz-air a alors été allumé en utilisant la bougie d'allumage pour produire une onde de choc par explosion, qui est sortie de la chambre et est passée par l'échangeur de chaleur. Tandis que l'onde s'est déplaçée à travers l'échangeur de chaleur, elle a délogé des particules et des dépôts des parois de l'échangeur de chaleur. Les particules et dépôts délogés ont été entraTnés hors de l'échangeur de chaleur, par le courant du procédé s'écoulant à travers l'échangeur de chaleur et le courant d'air continu s'écoulant à travers la chambre puis à travers l'échangeur de chaleur. l1 REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné au nettoyage en particulier d'une pièce d'un équipement caractérisé en ce qu'il comprend: une chambre (12), un moyen (io) pour admettre de l'air dans la chambre, un moyen (22) pour admettre un gaz explosif dans la chambre pour créer un mélange gaz explosif-air dans ladite chambre, un moyen (16) pour allumer ledit mélange gaz-air afin de produire une onde de choc; et un moyen (14) pour produire une turbulence dans ladite chambre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus: un moyen (24) pour contrôler l'admission du gaz explosif dans la chambre, et un moyen (20) pour temporiser le moyen d'allumage et le moyen de contrôle. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen pour temporiser comprend de plus un temporisateur électronique (2). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen pour produire une turbulence comprend de plus un ressort à boudin (14). 5. Procédé de nettoyage en particulier d'une pièce d'un équipement caractérisé en ce qu'il consiste à produire une onde de choc et à diriger l'onde de choc à travers la pièce à nettoyer. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'onde de choc est supersonique en un point de contact initial avec la surface à nettoyer. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il consiste à admettre de l'air dans une chambre (12); admettre un gaz explosif dans la chambre (12) pour créer un mélange gaz explosif-air dans la chambre; allumer le mélange gaz-air afin de produire une onde de choc; et produire une turbulence dans la chambre. 8. Procédé selon la revendication 7, caractértisé en ce qu'il consiste à contrôler l'admission du gaz explosif précité dans la chambre (12) précitée et temporiser l'étape d'allumage et l'étape de contrôle. 9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le nettoyage se produit alors que l'équipement fonctionne.