Brevet FR2643294A1 — publié le 19900824

EPURATEUR POUR RACHINE DE NETTOYAGE D'ARTICLES DIVERS PAR UN MILIEU SOLVANT CHAUD ET MACHINE EN FAISANT APPLICATION La présente invention est relative au domaine du nettoyage de pièces, objets ou articles divers, au moyen d'un milieu solvant, généralement relativement chaud et comportant une phase Liquide et une phase vapeur avec Lesquelles Lesdites pièces sont amenées en contact par déplacement relatif, plus généralement imposé aux pièces elles-mêmes selon un cheminement continu à l'intérieur de la machine, entre un poste d'entrée et un poste de sortie. L'objet de l'invention vise, plus particulièrement, les machines à caractère industriel, utilisées pour le décapage, le nettoyage et le dégraissage de pièces industrielles, de toutes dimensions acceptables, adaptées, pour les besoins de la cause, sur un transporteur traversant la machine. L'invention vise, plus particulièrement, les machines du type ci-dessus utilisant, en tant que milieu soLvant, des composants chlorés, fluorochLorés, alcools et autres solvants, utilisés avec génération de vapeur et système de condensation de vapeur. Dans les machines du type ci-dessus, il est nécessaire de produire une forte génération de vapeur du milieu solvant, pour bénéficier de deux avantages importants. Le premier est de fournir un milieu vapeur exempt de salissures, permettant de réaliser un rinçage final des pièces nettoyées dès leur sortie du bain liquide dans Lequel elles ont été plongées. Cette fonction de rinçage intervient par la condensation de La phase vapeur sur les pièces sortant du bain de nettoyage. Le deuxième consiste en une fonction de régénération du milieu solvant Liquide sali, afin de pouvoir alimenter en condensats propres le bain liquide dans lequel les pièces à nettoyer sont trempées. A cette fin, les machines de nettoyage traditionnelles comportent un compartiment, dit de nettoyage, et un compartiment, dit de régénération ou distillation, dans lequel le trop-plein du bain de nettoyage est déversé. Des moyens de chauffage, associés à ce compartiment de régénération, permettent la production d'une vapeur en continu qui possède les deux avantages ci-dessus. Des machines du type ci-dessus doivent posséder des moyens de stockage et de chauffage importants pour le compartiment de distillation, de façon à pouvoir produire une régénération totale de la quantité de milieu solvant en un temps relativement court, gé-éralerert.c.sin de une heure. - Lorsque les salissures et autres impuretés, extraites des pieces, produ4ts, articles ou objets traversant le bain du compartiment de nettoyage, s'accumulent en un pourcentage de concentration troc important dans le compartiment de distillation, le point d'ébull4tior Au milieu solvant, a l'intérieur de ce dernier, augmente de façon sensible. Si la puissance de chauffage spécifique à ce comnartiment de distillation n'est pas accrue, la quantité de vapeur produite diminue en même temps que cette vapeur devient de moins en moins propre. En pratique, il n'est pas envisageable de laisser augmenter au-delà o'une certaine valeur la concentration des salissures et impuretés dans le compartiment de distillation du milieu solvant. Il n'est pas non plus envisageable, pratiquement, d'accroître sensiblement la puissance de chauffage d'un tel compartiment, surtout si le milieu solvant est constitué à base de solvants chlorés qui contiennent des adjuvants de stabilisation ne pouvant être soumis à une température excessive et critique, telle que 120c C pou- le trichloréthylène. En effet, il est connu qu'au- delà d'une telle température critique, un surchauffage du milieu solvant produit la formation d'acides qui peuvent, alors, détériorer l'ensemble de la machine et causer, à terme, des problèmes de sécurité. Pour résoudre ce problème, il est habituel de vidanger le compartiment de distillation d'une machine à nettoyer lorsque la concentration en impuretés dépasse un seuil critique, par exemple voisin de 30 %. Cette opération de vidange est désagréable, insalubre, ne peut être menée à bien en des temps brefs et interrompt le fonctionnement de la machine. En outre, le miLieu solvant polLué doit être, soit détruit, soit transporté dans une installation de récupération, dans laqueLle il est procédé à une distillation poussée pour régénérer le milieu solvant, afin de le reconstituer ultérieurement pour un nouvel usage. Le transport et la distillation poussée entraînent un coût de traitement très élevé. Pour tenter de minimiser ce coût, il est connu d'aajoinare, à une machine de nettoyage du type ci-dessus, une distilleuse annexe qui est, en quelque sorte, constituée sous la fcrme d'urn compartiment de distillation de même structure que celui de la machine, mais pourvu de moyens de chauffage propres et de moyens de condensation spécifiques pour produire, à partir de la vapeur générée, un condensat qui est recycLé dans la machine Drircioale. La distilleuse annexe peut-être alimentée en continu et perret de surconcentrer les impuretés et salissures, par exemple juSJi'à 70 %. On conçoit que, lorsque le niveau de concentration max-mal est atteint, il convient, une nouvelle fois, de procéder à la vidange compLète de la distilteuse annexe qui se trouve dans un état d'arrêt de fonctionnement. La solution, consistant à recourir à l'existence d'une distilleuse annexe, n'est pas satisfaisante pour les différentes raisons suivantes. Il est clair qu'une telle distilleuse annexe exige, pour son fonctionnement, des moyens de chauffage, des moyens de refroidissement, des moyens de séparation d'eau, des moyens de recirculation, qui viennent très notablement grever le prix d'installation, de fonctionnement et d'entretien. Il est important, également, de noter que la- recirculation du milieu solvant liquide, à partir de la distilleuse annexe, s'effectue par transfert des condensats, c'est-à-dire d'une phase liquide en direction de la machine de nettoyage principale. Ces condensats recyclés ne possèdent pas la même température que ceux de la machine principale et leur incorporation, au milieu solvant en cours d'utilisation, vient perturber notablement l'équilibre thermique de fonctionnement de la machine principale. Il est alors nécessaire de prévoir l'implantation de moyens de régulation en température qui accroissent notablement le prix de l'ensemble de L'installation en exigeant, en outre, la présence fréquente d'ur oersonrnel de surveillance qualifié pour apporter es variations de réglage nécessaires, en fonction de la modaification oes conditiorns de déroulement du procédé de nettoyage et du Processus ae régénération. Etant donné que la récupération, à partir de la distilieuse annexe, s'effectue par les condensats récupérés, ceux-ci doivent, obligatoirement, passer Dar un séparateur d'eau avant d'être recycLés dans la machine principale. Un tel séparateur représente une source de pertes du milieu solvant et des additifs qui entrent dans sa composition. Le solvant récupéré n'est donc plus progressivement de nature à assumer convenablement la t che qui lui est impartie. Il importe, également, de noter qu'une distilleuse annexe, au type cidessus, possède, en partie supérieure, un interface air-vaoeur surmontant la zone de condensation et qui est toujours générateur d'une perte de solvant par diffusion dans l'air. De plus, un risque de pollution de l'atmosphère environnante existe dans le cas o les conditions de condensation ne sont pas optimales. Un autre inconvénient d'une distilleuse annexe ouverte en partie supérieure est qu'elle permet à un personnel non spécialement aualifié de déverser, à l'intérieur de la distilleuse annexe, des produits divers ne présentant pas obligatoirement toute la compatibilité requise avec le milieu solvant en cours de traitement, en particulier, un solvant chloré proche de celui en cours de traitement, mais non identique. Il importe, également, de retenir qu'une installation de nettoyage ainsi constituée, implique de faire circuler, pour le fonctionnement de la machine principale, une quantité de milieu solvant notablement supérieure à celle ordinairement requise, puisqu'it convient de pouvoir entretenir des fonctions de condensation, de distiltation et de recirculation dans deux machines distinctes, mais fonctionnant, en quelque sorte, en série. Il n'est pas inutile, non plus, de noter que la présence d'une distilLeuse annexe implique une occupation au sol accrue et limite, en conséquence, l'implantation d'unités de production réellement génératrices de gains économiques. En raison de la masse relativement importante de milieu solvant devant être traitée et de La délocalisation par rapport à la machine principale, la distilleuse annexe implique, nécessairement, la mise à disposition de moyens de chauffage importants qui sont une source de consommation non négligeable accroissant, dans des proportions importantes, le coût de fonctionnement de la machine principale. La présente invention vise à proposer une nouvelte machine de nettoyage dont la structure générale est du-type de celle des machines classiques, mais qui possède des perfectionnements à même de résoudre le problème posé par la nécessité de procéder à une phase de régénération du milieu solvant pour extraire de ce dernier les impuretés et salissures qui s'accumulent au fur et à mesure du fonctionnement de la machine. Un objet de l'invention est de proposer des perfectionnements pouvant être apportés aux machines existantes pour un prix de revient propre et un coût d'installation faibles. Un autre objet de l'invention est de proposer des perfectionnements pouvant faire l'objet d'une adaptation aisée sur des machines existantes ou, encore, d'une implantation initiale lors de la conception de nouvelles machines de nettoyage. Un objet supplémentaire de l'invention est de rendre possible une épuration du milieu solvant, sans dégradation de sa composition et, plus particulièrement, de celle des additifs prévus pour lui conférer des caractéristiques de stabilité, de résistance à la chaleur, de solubilité, de vaporisation, de condensation et de non agression chimique. Un autre objet encore de l'invention est de proposer des perfectionnements à même de résoudre le problème évoqué précédemment et offrant, de surcroît, à l'utilisateur, une garantie certaine contre tout risque d'introduction ou d'incorporation de Droduits, solvants ou non, incompatibles avec La charge de rilieu solrant utilisée pour son fonctionnement. P--r atte-nd-e les objectifs ci-dessus, l'épurateur selon L'invent-c est :aractérisé en ce qu'il comporte une capacité éepuat-ce: - munie à sa base d'un évaporateur associé à ces moyens de chauffage et prolongé par un conduit bas d'évacuation des impuretés séparées, - destinee-à être raccordée au compartiment de distillation d'une machine à nettoyer par un moyen de transfert contrôlé s'ouvrant en-dessous dc rmveau de la phase liquide contenue dans Ledit compartiment, - et destinée à déboucher, par sa partie sensiblement supérieure, dans le compartiment de distillation, au-dessus de la phase liquide contenue par ce dernier, mais à l'intérieur de La phase vapeur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe transversale d'une machine de nettoyage conforre à L'invention. La fig. 2 est une coupe transversale partielle illustrant une variante de réalisation. La fig. 3 est une coupe transversale partielle prise selon la Figre III-III de la fig. 2. Les fig 4 et 5 sont des vues schématiques mettant en evidence cifférentes possibilités de réalisation de l'un des éléments constitutifs de la machine. La fig. 6 est une coupe transversale illustrant une variante de réalisation de la machine. L'invention concerne des perfectionnements apportés à une machine 1 à nettoyer des pièces, produits, articles ou objets divers par l'intermédiaire d'un milieu solvant chaud. De façon générale et habituelle, une machine 1 comprend une cuve 2 déLimitant un premier compartiment 3, dit de nettoyage, et un second compartiment 4, dit de distillation, s'étendant, de oréférence, parallèlement au premier. Le compartiment 3 de nettoyage sert à l'immersion des pièces ou objets à nettoyer et contient une quantité donnée 5 d'un milieu solvant en phase liquide qui est entretenu par le fonctionnement de la machine à une température compatible avec sa composition. Le milieu solvant est choisi pour favoriser l'action de nettoyage, dégraissage, décrassage. Généralement, il est également prévu de coupler le fond du compartiment 3 avec des générateurs 6 d'ultrasons et des moyens de chauffage. Le compartiment de nettoyage 3 peut communiquer, par un seuil déversoir de trop-plein 7, avec le compartiment 4 qui est destiné à contenir; également, une quantité de milieu solvant 5 en phase liquide. Le compartiment 4 est associé à des moyens de chauffage 8 qui sont, par exemple, constitués par une ou plusieurs résistances pourvues de moyens de régulation pilotés par un capteur de température influencé par la phase liquide du milieu solvant sali contenu dans le compartiment 4. Les compartiments 3 et 4 s'ouvrent, par leur partie supérieure, à l'intérieur de la cuve 2 et en-dessous d'une zone de condensation 9 qui est verticalement délimitée, notamment au moyen d'un ou plusieurs serpentins de refroidissement 10 bordant la paroi périphérique supérieure de la cuve 2. D'une façon connue, la zone de condensation 9 est surmontée par une zone de garde 10 s'établissant jusqu'au niveau de la section supérieure ouverte 12 de la cuve 2. La zone de condensation 9 comporte au moins une gouttière 13 de récupération des condensats se formant sur le serpentin 10, à partir de la vapeur générée dans le compartiment 4. La gouttière 13 est raccordée, par une canalisation de transfert 14, à un séparateur d'eau 15 comportant une évacuation 16 et une conduite 17 de recirculation des condensats en phase liquide dans le compartiment de nettoyage 3. Selon l'invention, la machine décrite ci-dessus est pourvue d'une capacité épuratrice 18 dont ta partie basse est occupée par un évaporateur 19. La capacité 18 est pourvue de moyens de chauffage propres 20 et se trouve raccordée, au compartiment de distillation 4, par un moyen de transfert 21 consistant, dans le cas présent, en une canalisation s'ouvrant, d'une part, en-dessous du niveau de la phase liquide du milieu solvant 5 occupant le compartiment 4 et, d'autre part, au-dessus de l'évaporateur 19. La capacité épuratrice 18 possède un conduit bas d'évacuation 22 et se trouve raccordée au compartiment 4 par une communication supérieure 23 S'ouvrant au-dessus du niveau de la phase liquide 5. Dans la réalisation illustrée par la fig. 1, la capacité 18 représente un module annexe situé extérieurement à la cuve 2 et se trouve raccordé à cette dernière par une canalisation 21 et par une tubulure haute 23. Selon une disposition de l'invention, le moyen de transfert 21 est pourvu de moyens 24 de contrôle du débit du milieu solvant s'établissant entre le compartiment 4 et la capacité 18. De même, le moyen 21 communique avec un générateur 25 faisant partie de l'évaporateur 19 et capable de produire une couche mince sur une paroi 26 d'écoulement aboutissant au conduit d'évacuation 22. La capacité selon l'invention fonctionne de la façon suivante. Le tropplein du milieu solvant pollué, occupant le compartiment 3, s'évacue par déversement dans le compartiment de distillation 4 pour entretenir la quantité de phase liquide à l'intérieur de ce dernier. Les moyens de chauffage 8 génèrent, à partir de cette phase liquide, une phase vapeur qui est amenée à occuper la partie supérieure de la cuve 2 o elle se trouve en contact avec Le serpentin 10. La condensation qui en résulte est récupérée par la gouttière 13 et Les condensats évacués sont dirigés vers le séparateur 15 pour être dépourvus de La fraction d'eau qu'ils ont incorporée lors de la phase de condensation. Les condensats, issus du séparateur 15, sont recyclés dans le comartiment 3. Soit de façon continue, soit lorsque la pollution de la phase liquide du milieu solvant occupant le compartiment 4 croit au-deLà d'une concentration inacceptable, un transfert est assuré, par l'intermédiaire de la canalisation 21, de manière à alimenter le générateur 25 pour permettre un fonctionnement convenable de l'évaporateur 19. Par les moyens de chauffage 20, le milieu fluide, établi en couche mince sur la paroi 26, s'évapore en abandonnant les salissures ou impuretés qui sont évacuées par le conduit 22. La phase vapeur, produite dans la capacité épuratrice 18, est renvoyée, par La communication 23, dans le compartiment de distillation 4, mais dans La partie de ce dernier occupée par La phase vapeur générée à partir de la quantité de milieu fluide sali occupant un tel compartiment. Cette phase vapeur additionnelle vient compléter celle principale du compartiment de distillation 4 et suit, ensuite, Le même cycle de condensation-recirculation. Les perfectionnements selon l'invention font intervenir une capacité de recyclage de faible volume qui n'implique pas d'augmenter la charge de milieu solvant nécessaire au fonctionnement de la machine. Le recyclage de la vapeur, produite à l'intérieur de la capacité 18, s'effectue dans la phase vapeur issue du compartiment de oistillation 4 et ne vient donc pas perturber l'équilibre thermique de fonctionnement de la machine 1. Etant donné que l'alimentation de la capacité 18 s'effectue à faible débit à partir du milieu liquide occupant le compartiment de distillation 4, il n'est pas nécessaire d'adjoindre, à la capacité 18, des moyens de chauffage particulièrement élevés. S'agissant de la même masse globale de milieu solvant, les moyens de chauffage 20 peuvent être considérés en puissance comme faisant partie de La puissance maximale qu'il serait normalement nécessaire de mettre en oeuvre pour faire fonctionner la machine à partir du seul compartiment de distillation 4. De toutes façons, au cas o cela serait nécessaire, en raison du fait que les autres éléments de la machine auraient été calculés au plus juste, il serait possible de diminuer la puissance des moyens de chauffage 8 de la quantité correspondante à celle des moyens 20 pour retrouver un fonctionnement de la machine identique à celui qui existait avant l'adionction de l'épurateur 19. Le bilan thermique, DarticuLièrement avantageux, -tient aussi au fait que l'épurateur 19 est, de préférence, du type à couche mince, permettant la formation d'une phase vapeur par entretien d'une température constante, régulée à partir d'un moyen de chauffage 20 de puissance relativement faible. L'épurateur 19 est aussi, de préférence, du type à vapeur d'eau pour éviter tout point chaud. Un tel évaporateur à couche rince facilite l'éevaporation du milieu solvant et augmente le pourcentage de concentration d'impuretés, au-delà de 80 %. Outre les avantages ci-dessus, il convient de considérer que Les perfectionnements selon l'invention n'exigent pas la présence d'une machine annexe, importante en volume et en surface au sol occupée, ni le branchement et le raccordement à des sources de puissance propres venant compliquer l'installation globale. Il est important de noter, également, l'absence d'exigence d'un séparateur d'eau propre, étant donné que la vapeur, générée dans la capacité 18, est renvoyée dans la zone vapeur du compartiment de distillation 4. Outre les avantages ci-dessus, il apparaît clairement que le milieu solvant n'est soumis à aucune élévation de température au-delà de celle critique de fonctionnement et peut donc être recyclé de nombreuses fois sans risque de dégradation de sa composition. La présence de la capacité 18 complètement fermée interdit, par ailleurs, que, par une manipulation maladroite, malencontreuse ou inattentionnée, une charge de produit quelconque, incompatible avec la nature du milieu solvant nécessaire à la machine, soit introduite dans cette dernière. Par ailleurs, la présence de la capacité 18 n'augmente pas l'interface air-vapeur de l'ensemble de la machine et ne fait pas croître la consommation de solvant par diffusion dans l'air, ni les risques de pollution atmosphérique. Pour obtenir un fonctionnement régulier de la capacité 18 il est important, au sens de l'invention, d'assurer une alimentation contrôlée du générateur 25. A cette fin, les moyens 24 peuvent consister en un limiteur de débit réglable, interposé sur la canalisation 21. Le limiteur de débit réglable pourrait aussi être remplacé par une pompe à débit variable immergée dans le compartiment 4. La fig. 2 montre une variante de réalisation selon laquelle la capacité 18, toujours disposée par adaptation extérieure à la cuve 2, comprend un évaporateur 19 qui est constitué par un corps de révolution réalisé, par exemple, sous la forme d'une enveloppe cylindrique tubulaire formant la paroi 26 par sa surface intérieure, tel que cela apparaît à la fig. 3. La paroi 26 est associée à un générateur 25 qui distribue le liquide à épurer le long de la paroi. Ce générateur peut être constitué sous la forme d'un mobile comportant, au moins, un racleur 28 entraîné en rotation, par exemple dans le sens de la flèche f1, par un organe moteur approprié. La fig. 4 montre que l'évaporateur 19 peut aussi être constitué par un corps 29 de forme cylindrique sur la paroi périphérique extérieure duquel est amené à frotter un racleur 30 appartenant à un mobile mû en rotation coaxialement au cylindre 29. La fig. 5 montre une autre variante de réalisation dans laquelle l'évaporateur comprend un corps -31 présentant une surface 32 de révolution, par exemple en segment cylindrique, par rapport auquel peut être déplacé un racleur 33 susceptible d'être animé d'un mouvement angulaire alternatif selon la flèche f2 par tout moyen moteur approprié. 12L La fig. 6 illustre une variante de réalisation dans laquelle la capacité 18 est construite à l'intérieur du compartiment 4 de distillation. La capacité 18 peut alors être délimitée par une simple cloison 40 s'élevant depuis le fond du compartiment 4 et sur une hauteur supérieure au niveau de remplissage de la phase liquide de milieu solvant pollué 5. L'évaporateur 19, peut être du type de ceLui illustré par la fig. 1 ou, encore, par la fig. 2. Il est avantageux, dans un tel cas, que le transfert, entre le compartiment 4 et l'évaporateur 19, fasse intervenir un moyen de contrôle constitué par une pompe à débit variable 41 immergée dans la phase liquide du compartiment 4 et dont la sortie s'ouvre au-dessus de l'évaporateur 19 par le générateur 25. L'exemple selon la fig. 6 correspond, plus particulièrement, à une conception nouvelled'une machine de nettoyage, alors que les exemples précédents s'accomodent particulièrement d'une fabrication séparée et d'une possible adaptation sur des machines déjà construites et en utilisation effective. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Epurateur pour machine de nettoyage d'articles divers par un milieu solvant chaud, machine du type comprenant une cuve (2) comportant une zone de condensation (9) et délimitant, d'une part, un premier compartiment (3), dit de nettoyage, s'ouvrant par sa partie supérieure dans la cuve sous la zone de condensation et dans Lequel débouche une canalisation (17) de recirculation des condensats issus de la zone de condensation et, d'autre part, un second compartiment (4), dit de distillation, s'ouvrant par sa partie haute dans la cuve sous la zone de condensation, communiquant avec le premier compartiment par un seuil déversoir de trop-plein (7), destiné à contenir une phase liquide de solvant saLe (5) et pourvu à sa base de moyens de chauffage, caractérisé en ce qu'iL comporte une capacité épuratrice (18): - munie à sa base d'un évaporateur (19) associé à des moyens de chauffage (20) et prolongé par un conduit bas (22) d'évacuation des impuretés séparées, - destinée à être raccordée au compartiment de distillation (4) par un moyen de transfert contrôlé (21) s'ouvrant en-dessous du niveau de la phase liquide (5) contenue dans ledit compartiment, - et destinée à déboucher, par sa partie sensiblement supérieure (23), dans le compartiment de distillation, au-dessus de la phase liquide contenue par ce dernier, mais à l'intérieur de la phase vapeur. 2 - Epurateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité (18) est externe à la cuve. 3 - Epurateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité (18) est interne à la cuve. 4 - Epurateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de transfert contrôLé (21), entre Le compartiment de distillation (4)-et La capacité (19), est pourvu de moyens de réguLation de débit (24). - Epurateur seLon La revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réagulation de débit (24) comprennent un Liriteur de débit réolable. 6 - Ecurateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de régulation de débit (24) comprennent une pompe a déebit variable (41). 7 - Epurateur selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que le moyen de transfert (21) s'ouvre au-dessus de L'évaporateur. 8 - Epurateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la capacité (18) est pourvue d'un évaporateur (19' constitué par une paroi inclinée (26) associée à un générateur (25) d'écoulement du milieu solvant en couche mince. 9 - Epurateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la capacité (18) est pourvue d'un évaporateur (19) constitué par un corps de révoLution associé à un mobile d'étaiement (25) mû en rotation coaxialement au corps et comportant au moins un racleur (28) de la paroi de ce corps. - Machine de nettoyage d'articles divers par un milieu soLvant chaud, caractérisée en ce qu'elle comporte une capacité épuratrice (18) selon l'une des revendications 1 à 9.