Brevet FR2652520A1 — publié le 19910405

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour maintenir une atmosphère propre à température réguLée sur un poste de travail situé dans une salle contaminée. Le problème de maintien d'une atmosphère propre sur un poste de travail se pose par exemple dans L'industrie agroalimentaire. Pour le conditionnement des produits par exempLe (embouteillage, mise sous vinyl de plats cuisinés...), il est indispensable d'opérer en atmosphère très propre : on ne doit pas dépasser des concentrations maxima les admissibles en contaminants particulaires et microbiologiques, fixées par des réglementations. De plus, pour éviter la prolifération des microorganismes, on opère généralement en ambiance froide. Il faut donc isoler les postes de travail - de la pollution particulaire, microbiologique, gazeuse, - des transferts thermiques, tout en permettant l'accès à des opérateurs. Jusqu'à présent, on emploie des salles dites "blanches" dans lesquelles on traite tout L'air de la salle pour amener Les concentrations en contaminants en dessous des seuils admissibles, cet air étant égaLement régulé en température. Les opérateurs travaillent alors dans ces salles blanches soumises à ces conditions. Le système de ventilation nécessaire est important et surtout couteux. Les conditions de travaiL sont également désagréables pour le personnel, notamment les conditions de température. Pour éviter ces inconvénients, la demanderesse a recherché à isoler Les postes de travail eux-mêmes de L'air de la salle dans laquelle sont les opérateurs, L'air de cette salle ne subissant pas le traitement "salle blanche". On connaît déjà en mi lieu nucléaire le confinement de la pollution d'un local par rideau d'air (brevet français 82/12382). Selon cette technique, on isole un local contaminé de l'extérieur (zone propre) en disposant sur L'ouverture du local deux buses d'injection d'air pour créer deux jets d'air - un premier jet situé du côté du local contaminé, ce jet comporte une zone à écoulement potentiel dont la portée est au moins égale à L'une des dimensions de L'ouverture ; le jet s'étendant également sur toute L'autre dimension pour couvrir L'ouverture. Ceci impose une grande largeur de la buse d'injection, - un second jet situé du côté de la zone propre, parallèle et de même sens que le premier jet, et tel que le débit d'air induit par sa face interne au contact du premier jet soit égal au débit du premier jet. On appellera dans la suite de la présente description jet lent : le premier jet ; jet rapide : Le second jet ; dard : la zone à écoulement potentiel ; largeur : la dimension (de L'ouverture ou des jets) parallèle au sens de l'écoulement du rideau ; longueur : la dimension (de L'ouverture ou des jets) perpendiculaire au sens de l'écoulement du rideau. Cette technique permet d'isoler Le local de la pollution et des transferts thermiques mais doit être adaptée pour permettre L'accès par L'opérateur au poste de travail. Dans ce but, la présente invention propose un procédé et un dispositif perfectionnant L'objet du brevet FR 82/12382 pour maintenir l'atmosphère propre au poste de travail, bien que le rideau d'air soit traversé par un obstacle (l'opérateur par exemple). L'invention n' est pas limitée aux atmosphères d'air dans lesquelles travaillent des hommes, elle peut être appliquée à toute atmosphère gazeuse, le travail pouvant être effectué par robot, télémanipulateur, etc. Plus précisément, L'invention a pour objet un procédé pour maintenir une atmosphère propre à température régulée sur un poste de travail situé dans une zone contaminée, le poste de travail étant accessible à partir de la zone contaminée par au moins une ouverture, procédé dans lequel un rideau de gaz est généré au niveau de ladite ouverture sous forme d'un jet lent et d'un jet rapide, le jet lent comportant un dard de portée au moins égale à la largeur de L'ouverture, le jet rapide ayant un débit induit par sa face interne au contact du jet lent égal au débit d'injection du jet lent, et les deux jets couvrant toute la longueur de L'ouverture, procédé dans lequel, de façon caractéristique :: - le jet rapide est situé au niveau de L'ouverture côté poste de travail, - lesdits jets sont orientés sensiblement parallèlement à L'ouverture de façon que la face externe du jet rapide arrive en limite de L'ouverture, - et il est généré au niveau du poste de travail un courant de gaz propre à température contrôlée, émis de façon uniformément répartie dans tout le volume à maintenir propre, dans lequel se trouve le poste de travail, dirigé de façon à s'opposer à L'entrée des contaminants et à balayer le poste de travail, le débit dudit courant étant au moins égal au débit d'alimentation de la face externe du jet rapide. Le poste de travail est isolé de la zone contaminée par une ou plusieurs parois et un rideau de gaz au niveau de chaque ouverture sur la zone contaminée. Le volume ainsi délimité dans lequel se trouve le poste de travail constitue le volume à maintenir propre. Dans la pratique, autour du poste de travail, une enceinte munie de parois est disposée ; celle-ci communique sur l'extérieur pour permettre à l'opérateur d'accéder au poste par au moins une ouverture L'enceinte peut être de forme variée, comme cela sera illustré ci-après sur les figures (parallélépipède, cloche...). Le volume à maintenir propre (l'atmosphère de l'enceinte) est isolé de L'extérieur (zone contaminée), est maintenu propre et à température régulée au moyen - d'un rideau de gaz selon Le brevet FR 82/12382, le jet rapide est situé au niveau de L'ouverture côté zone propre, le jet lent est côté zone contaminée, - d'un courant de gaz propre circulant dans le volume à protéger (l'enceinte) et émis de façon à balayer uniformément tout ce volume. Les gaz pour former le rideau peuvent être injectés à partir de n'importe quel côté de L'ouverture. De préférence ils sont injectés à partir du plafond. Lesdits jets sont émis de façon que-la face externe du jet rapide arrive en limite du plan de L'ouverture. En effet, il ne faut pas que le rideau de gaz rencontre un obstacle Il doit être orienté de telle sorte qu'aucune paroi ni poste de travail ne se trouve sur son parcours (selon la Largeur). Il ne faut pas non plus que la face externe du jet rapide soit trop éloignée de L'ouverture, car on libérerait alors un espace non protégé entre le poste et le jet par lequel la contamination pourrait s'introduire. Lorsque le rideau de gaz est délimité en Longueur, les deux parois de L'ouverture qui sont perpendiculaires à l'écoulement des jets sont prolongées au-delà du plan de L'ouverture sur une distance au moins égale à l'épaisseur du rideau au niveau de sa portée effective (c'est-à-dire au niveau de son extrémité). Lorsque le rideau de gaz a une forme continue, par exemple une forme circulaire, il n'a évidemment pas besoin d'être délimité. La vitesse du jet lent est choisie de façon à limiter les turbulences en présence d'un obstacle. ElLe est généralement de L'ordre de 0,4 à 0,6 m/s, et plus largement Le débit du courant de gaz propre est au moins égal au débit induit par une face du jet rapide. Sa direction à L'émission est telle qu'il s'oppose à L'entrée et la diffusion des contaminants dans le volume à protéger et qu'il assure le balayage du poste de travail Dans la réalisation préférée de L'invention, le courant de gaz propre est dirigé perpendiculaire au plan de L'ouverture, donc à partir de La paroi de L'enceinte opposée à L'ouverture protégée par le rideau de gaz. On crée alors un flux laminaire dans le volume à protéger qui favorise la non-diffusion des contaminants. Dans un autre mode de réalisation, Le courant de gaz propre est émis dans le même sens que le rideau et sensiblement parallèlement. Sa température est choisie par l'industriel en fonction de ses besoins. Le courant de gaz propre - participe en combinaison avec le rideau de gaz à l'isolation du volume à protéger (de l'enceinte) contre les modifications thermiques et contre la pollution, - assure la régulation thermique du volume à protéger, - assure la propreté du poste de travail. En L'absence d'obstacle traversant le rideau de gaz, le dard du jet lent constitue une barrière contre les contaminants parce que les vecteurs vitesses sont parallèles et égaux. Il se produit toutefois une légère rétrodiffusion de gaz pollué due à La perturbation du jet par les parois qui limitent sa longueur. En présence d'un obstacle propre (par exemple le bras ganté d'un opérateur) traversant le rideau de gaz, le dard qui assure la fonction de barrière est perturbé. L'obstacle constitue alors une source locale de rétrodiffusion des contaminants. Cette diffusion est reprise en majeure partie par - Le jet rapide qui évacue immédiatement une grande partie des contaminants ; - le courant de gaz propre qui balaye les contaminants qui ont pu par diffusion turbulente s'échapper de la face externe du jet rapide et gagner L'enceinte. Les directions choisies indiquées précédemment pour L'émission dudit courant permettent d'arriver à ce résultat. L'existence du courant gazeux dans L'enceinte (ou le volume à protéger), régulé pour atteindre la température voulue dans L'enceinte, qui s'oppose au gradient de concentration, s'oppose également au gradient thermique. On prévoit de préférence une aspiration du gaz des jets au-delà de L'ouverture, de façon à contrôler la ventilation de La zone contaminée. L'invention a également pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé décrit. Il comprend - une enceinte disposée autour du poste de travail, comportant un plafond, un pLancher constitué par le poste de travail, deux parois latérales et au moins une ouverture sur l'extérieur ; et, dans le cas où L'ouverture est pratiquement plane, les deux parois de L'ouverture qui sont perpendiculaires à l'écoulement des jets sont prolongées au-delà du plan de L'ouverture d'une distance au moins égale à l'épaisseur des jets au niveau de leur portée effective, - deux buses disposées côte à côte, sur un côté de L'ouverture pour L'injection du gaz sous forme de jets, la longueur des buses étant égale à celle de L'ouverture, la dimension de la fente de chaque buse étant déterminée en fonction de la vitesse et de la portée du jet à obtenir, et l'orientation des buses étant déterminée de façon que les jets arrivent en limite de L'ouverture, - au moins un moyen pour L'injection du courant de gaz propre, ledit moyen étant choisi et disposé de façon que le gaz soit uniformément réparti dans le volume de L'enceinte à protéger et de façon que le courant de gaz propre arrive approximativement dans une direction perpendiculaire ou parallèle au plan de L'ouverture, - des tuyauteries et moyens pour l'alimentation en gaz desdites buses et dudit moyen pour L'injection du courant de gaz propre. L'enceinte comporte deux parois latérales pour limiter La longueur du rideau de gaz et éviter les turbulences des jets. Elles sont donc prolongées au-delà du poste de travail d'une distance au moins égale à l'épaisseur du rideau au niveau du poste de travail. Selon un premier mode de réalisation, dans lequel L'enceinte comporte une ouverture et une paroi latérale opposée à cette ouverture, le moyen pour L'injection du courant de gaz propre est constitué par ladite paroi latérale perforée (jouant le rôle d'une paroi diffusante) et alimentée en gaz (par un caisson dans lequel arrive le gaz en légère surpression par exemple, qui couvre toute la surface de la paroi). Dans ce cas, le courant de gaz propre arrive approximativement dans une direction perpendiculaire aux jets issus des buses. Selon un second mode de réalisation, le moyen pour L'injection du courant de gaz propre est constitué par la paroi sur laquelle sont fixées les buses, ladite paroi étant perforée et alimentée en gaz pour jouer le rôle de paroi diffusante. Dans ce cas, le courant de gaz propre est pratiquement parallèle aux jets issus des buses. Selon un troisième mode de réalisation, dans lequel L'enceinte comporte une ouverture sur tout son pourtour (autrement dit, L'enceinte ne comporte pas de parois latérales), le moyen pour L'injection du courant de gaz propre est constitué par plusieurs buses situées au sommet du plafond et orientées de façon à distribuer le gaz le long des parois du plafond et dans L'enceinte. Dans ce cas, il existe un courant de gaz propre sensiblement parallèle aux jets issus des buses (ce courant circulant le long des parois du plafond) et un courant de gaz propre arrivant pratiquement perpendiculairement aux jets des buses (c'est le courant issu de L'injection dans l'enceinte). Il est bien entendu que les termes ^'parallèle" et "perpendiculaire" employés pour les directions des jets et courants de gaz sont très approximatifs. Les buses sont évidemment associées à des caissons de répartition munis de tout dispositif permettant l'équirépartition du débit sur toute la section des buses. De préférence, le dispositif selon L'invention comporte également une bouche d'aspiration des gaz située au-dessous du poste de travail, de façon à contrôler la ventilation de la zone contaminée. L'invention sera illustrée par les figures ci-après Les figures 1 à 3 représentent trois modes de réalisation de l'invention : - figure 1 : poste de travail pour le conditionnement de produits peu mobiles ; - figures 2A et 2B : poste de travail pour la mise en bouteilles de liquides alimentaires, les bouteilles étant mobiles ; - figure 3 : ligne de convoyage pour bouteilles propres. Selon la figure 1, le poste de travail 1 est un plan de travail horizontal, autour duquel on a bâti une enceinte parallélépipédique ayant un plafond 2 et trois parois latérales (seules deux sont représentées, repérées 3 et 4), la paroi 4 étant opposée à L'ouverture 5, la paroi 3 étant pro Longée au-delà des buses 7 et 8 d'une distance au moins égale à l'épaisseur du rideau de gaz au niveau du poste de travail. Cette paroi est transparente sur la figure 1. Cette enceinte repose sur le sol par l'intermédiaire du support 6. Sur le côté plafond de L'ouverture, on a disposé deux buses 7 et 8 pour L'injection de gaz (ici d'air) amené par des tuyauteries (non représentées). Les débits et les vitesses (dimension des fentes) sont réglés de façon à obtenir un jet dit lent du côté de l'extérieur et un jet dit rapide côté enceinte. Les buses 7 et 8 peuvent être inclinées si besoin pour que les jets arrivent en limite du plan de travail 1, sans être au contact de ce plan et sans en être trop éloigné (pour éviter que la contamination de l'extérieur n'atteigne L'enceinte à partir du dessous du plan de travail). Pour créer le courant de gaz propre à L'aide d'une paroi diffusante, la paroi 4 opposée à L'ouverture 5 est munie sur toute sa surface de perforations, de préférence uniformément réparties. Derrière cette paroi se trouve un moyen permettant une répartition uniforme du gaz sur la surface de la paroi, tel que par exemple un caisson 9 couvrant toute la surface de la paroi, et dans lequel est amené le gaz qui traverse ensuite la paroi par les perforations et diffuse dans L'enceinte. Une bouche d'aspiration des gaz 10 est disposée en bas du support 6 pour créer une circulation contrôlée de l'air. Une telle enceinte munie des moyens de L'invention est particulièrement adaptée au traitement des produits à conditionner qui sont amenés par l'opérateur ou circulent à vitesse lente sur un convoyeur. Les figures 2A et 2B montrent un poste de travail 11 constitué par un plan horizontal qui est, dans ce cas particulier, un plateau tournant autour d'un arbre central. Ce type de poste se rencontre dans les ateliers d'embouteillage où les bouteilles sont amenées automatiquement sur le plateau, sont remplies à un poste et sont dirigées hors du plateau vers d'autres postes. Au-dessus du plateau 11, on a disposé une enceinte 12 en forme de cloche, supportée au sol par des montants 13. Avantageusement cette enceinte peut être montée ou descendue à volonté. Au niveau du plan d'ouverture de L'enceinte et sur toute sa périphérie, deux buses adjacentes 14 et 15 sont montées pour créer le rideau de gaz (ici d'air). Les vitesses et débits étant réglés pour former ledit rideau, le jet dit lent étant émis par La buse 14, le jet dit rapide par la buse 15. Au sommet du plafond (ou de la cloche 12), plusieurs buses 16 ont été placées pour créer un courant de gaz propre 17 qui suit les parois de la cloche et un courant gazeux de balayage 18 qui est émis en direction du centre du plateau tournant, qui se répartit dans L'enceinte et qui est réaspiré par le jet rapide. Il a ainsi une courbure telle qu'il arrive sensiblement perpendiculairement au rideau de gaz. Une bouche d'aspiration 19 est placée au sol en dessous des buses 14, 15. La figure 3 montre une ligne de convoyage 20 protégée de l'extérieur, ligne sur laquelle circulent des bouteilles à maintenir propres. L'enceinte est formée d'un plancher 20 - le convoyeur et d'un plafond 21 constitué ici par les caissons alimentés en gaz et contenant les buses d'injection. Les parois latérales de L'enceinte sont reportées en bouts du convoyeur et non représentées. A partir des caissons 22 symétriques, des jets rapides symétriques sont émis sur au moins toute la longueur de la Ligne de convoyage et sur au moins toute sa largeur d'ouverture, la distance entre les caissons et le convoyeur constituant L'ouverture de L'enceinte. La face externe des jets rapides (côté bouteille) arrive en limite de la ligne de convoyage 20 constituant le poste de travail et arrive le plus près possible des bouteilles. A partir des caissons 23 symétriques, des jets lents sont émis sur au moins toute la Longueur de la Ligne de convoyage et sur au moins toute sa largeur, Le dard de chacun des jets étant réglé pour que sa portée soit égale à la largeur de L'ouverture. Le courant de gaz propre à vitesse lente est émis à partir du caisson central 24. Il couvre tout le volume de L'enceinte et est émis parallélement aux deux rideaux de gaz. Les figures ci-dessus décrites n'apportent pas de limitation à L'invention, dont le domaine d'application n'est pas limité à l'industrie agroalimentaire. A titre d'exempLe, on a isolé un poste de travail situé dans une enceinte telle que représentée sur la figure 1, avec longueur de L'ouverture = 1,20 m largeur de L'ouverture = 0,80 m profondeur de L'enceinte = 0,70 m On a dimensionné fente de jet rapide = 6 mm fente de jet lent = 200 mm o inclinées de 12 par rapport à la verticale, et vers l'ex- térieur débit jet rapide = 100 m3/h débit jet lent = 440 m3/h vitesse du dard du jet lent = 0,4 m/s vitesse jet rapide = 4 m/s 7 débit courant de gaz propre = 470 m3/h vitesse courant de gaz propre = 0,15 m/s température de L'enceinte = + 30C REVENDICATIONS 1. Procédé pour maintenir une atmosphère propre à tempéra ture régulée sur un poste de travail (1) situé dans une zone contaminée, le poste de travail (1) étant accessible à partir de la zone contaminée par au moins une ouverture (5), procédé dans lequel un rideau de gaz est génére au niveau de ladite ouverture (5) sous forme d'un jet lent et d'un jet rapide, le jet lent comportant un dard de portée égale à la largeur de L'ouverture (5), le jet rapide ayant un débit induit par sa face interne au contact du jet lent égal au débit d'injection du jet lent, et les deux jets couvrant toute la Longueur de L'ouverture (5), procédé caractérisé en ce que - le jet rapide est situé au niveau de L'ouverture (5) côté poste de travail (1), - lesdits jets sont orientés sensiblement parallèlement à L'ouverture (5) de façon que la face externe de jet rapide arrive en limite de L'ouverture (5), - on génère au niveau du poste de travail (1) un courant de gaz propre à température contrôlée, émis de façon uniformément répartie dans tout le volume à maintenir propre dans Lequel se trouve le poste de travail (1) , dirigé de façon a s'opposer à L'entrée des contaminants et à balayer le poste de travail (1), le débit dudit courant étant au moins égal au débit d'alimentation de la face externe du jet rapide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse du jet lent est comprise entre 0,4 et 0,6 m/s. 3. Procédé selon L'une des revendications 1 ou 2, caractéri sé en ce que le courant de gaz propre est émis avec une direction perpendiculaire au plan de L'ouverture, et du volume à maintenir propre vers la zone contaminée. 4. Procédé selon L'une des revendications 1 ou 2, caractéri sé en ce que le courant de gaz propre est émis avec une direction approximativement parallèle au plan de L'ouverture (5) et dans le même sens que les jets. 5. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon L'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant une enceinte disposée autour -du poste de travail (1) à protéger, Ladite enceinte comportant au moins un plafond (2), un pLancher constitué par Le poste de travail (1), deux parois latérales (3) et au moins une ouverture (5) sur l'extérieur, Ledit dispositif comportant égaLement deux buses (7,8) disposées côte à côte, sur un côté de L'ouverture (5), pour L'injection du gaz sous forme de jets, la longueur des buses (7,8) étant égale à celle de L'ouverture (5), la dimension de la fente de chaque buse (7,8) étant déterminée en fonction de la vitesse et de la portée du jet, lesdites buses (7,8) étant munies de moyens pour leur alimentation en gaz, dispositif caractérisé en ce que l'orientation des buses (7,8) est déterminée de façon que le jet rapide arrive en limite de L'ouverture (5), les deux parois (3) de L'enceinte perpendiculaires à L'écoulement des jets sont prolongées au-delà de L'ouverture (5) d'une distance au moins égale à l'épaisseur des jets au niveau de leur portée effective, et que ledit dispositif comporte également au moins un moyen (9) pour L'injection de courant de gaz propre, ledit moyen (9) étant choisi et disposé de façon que le gaz soit uniformément réparti dans le volume à protéger et de façon que le courant de gaz propre arrive approximativement dans une direction perpendiculaire ou parallèle au plan de L'ouverture (5). 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel L'enceinte comporte une paroi de fond (4) opposée à L'ouverture (5), caractérisé en ce que ladite paroi (4) constitue une paroi diffusante pour le courant de gaz propre. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi (4) sur laquelle sont fixées les buses (7,8) constitue une paroi diffusante pour le courant de gaz propre. 8. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon L'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant une enceinte (12) en forme de cloche disposée autour du poste de travail (11) à protéger, ledit dispositif comportant également, au niveau du plan d'ouverture de ladite enceinte (12) et sur toute sa périphérie, deux buses (14,15) adjacentes pour L'injection du gaz sous forme de jets, la dimension de la fente de chaque buse (14,15) étant déterminée en fonction de La vitesse et de la portée du jet, lesdites buses (14,15) étant munies de moyens pour leur alimentation en gaz, dispositif caractérisé en ce que l'orientation desdites buses (14,15) est déterminée de façon que le jet rapide arrive en limite de L'ouverture et en ce que ledit dispositif comporte également au moins un moyen (16) pour L'injection de courant de gaz propre, ledit moyen (16) étant choisi et disposé de façon que Le gaz soit uniformément réparti dans Le volume à protéger et de façon que le courant de gaz propre arrive approximativement dans une direction perpendiculaire ou parallèle au plan de L'ouverture. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que L'enceinte (12) en forme de cloche, comporte en son sommet des buses (16) pour L'injection de gaz propre, le long des parois de la cloche et dans le volume de la cloche. 10. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une bouche d'aspiration (10,19) des gaz située en-dessous du poste de travail (1,11).