Brevet FR2658594A1 — publié le 19910823

APPAREIL DE CHAUFFAGE PAR CONDENSATION La présente invention concerne un appareil du type pour traitement par lot, destiné au chauffage de pièces en phase vapeur ou par condensation. On sait que le transfert de chaleur par con- densation est très efficace pour chauffer divers arti- cles en vue d'un durcissement, d'un soudage, d'un bra- sage et autres traitements Un appareil typique de chauffage par condensation comprend une chambre, con- tenant unliquide de transfert de chaleur, et un disposi- tif chauffant placé près du fond de la chambre pour faire bouillir le liquide et établir une zone de vapeur satu- rée directement au-dessus du liquide Lorsqu'une pièce plus froide que le liquide bouillant est introduite dans la zone de vapeur, la vapeur l'entoure et se condense sur les surfaces extérieures de la pièce à traiter Pen- dant ce changement de phase, la chaleur latente emmaga- sinée dans la vapeur est transférée à la pièce, procu- rant une énergie thermique afin d'effectuer le durcisse- ment, le soudage, le brasage ou une autre opération dési- rée. L'appareil de chauffage par condensation pour des opérations du type par lot comporte souvent une chambre ouverte à la partie supérieure pour recevoir l'article ou la pièce à traiter L'appareil usuel com- prend des enroulements de refroidissement s'étendant ho- rizontalement sur le périmètre de la chambre, à un en- droit situé directement au-dessus de la limite supérieure désirée de la zone de vapeur et au-dessous du sommet de la chambreafin d'établir et de maintenir une couche d'air froid En pratique, la plus grande partie de la vapeur reste dans la zone de vapeur à la partie inférieu- rieure de la chambre, au-dessous de la couche d'air froid, et elle ne S 'élèvepas et ne s'échappe pas par l'ouverture supérieure, puisque le liquide de transfert de chaleur qui est normalement choisi produit une vapeur sensible- ment plus dense que l'air. Si, pour une raison quelconque, la zone de vapeur est perturbée, une partie de la vapeur qui fran- chit le plan horizontal des enroulements de refroidisse- ment périmétriques tend à se condenser sur les parois la- térales de la chambre et descend ensuite vers le liquide au fond de la chambre En outre, la couche d'air froid tend à réduire la quantité de vapeur qui pourrait sans cela s'échapper, bien que de tels phénomènes soient plus efficaces dans les régions adjacentes aux parois laté- rales, près des enroulements de refroidissement Toute- fois, il est important de réduire la quantité de vapeur s'échappant de la chambre, dans toute la mesure du pos- sible, afin de réduire le coût de renouvellement du li- quide de transfert de chaleur. Divers facteurs peuvent affecter les taux de con- sommation du liquide, notamment le réglage de puissance du dispositif chauffant, la vitesse des courants d'air dans l'ambiance au voisinage de la chambre à sommet ou- vert, la configuration de la pièce à chauffer, et la quantité de condensation adhérant à la pièce lorsqu'on sort cette dernière de la zone de vapeur Toutefois, on ne peut pas facilement modifier ces facteurs Par exemple, la chambre de l'appareil de chauffage par condensation en cuvée est normalement de dimension fixe et elle peut être beaucoup plus grande qu'une dimension qui permet- trait dechauffer correctement des pièces plus petites ou seulement un petit nombre de pièces, ce qui entraîne un mauvais rendement du fait de la possibilité d'échap- pement de vapeurs dans une partie centrale de la chambre éloignée des enroulements de refroidissement. On s'est récemment intéressé davantage à l'uti- lisation d'un appareil de chauffage par condensation pour durcir des revêtements de polysiloxane sur des lentilles oculaires en matière plastique, telles que celles qui sont fabriquées en matières de type polycarbonate Jus- qu'à présent, les opticiens détaillants n'ont pas propo- sé typiquement un service "dans l'heure" pour une pres- cription de correcteurs oculaires qui comprennent un revêtement résistant à l'abrasion durci thermiquement, car de tels revêtements sont généralement durcis dans un four à air pendant une durée de 2 à 4 heures L'appa- reil de chauffage par condensation de vapeur est utile pour de tels commerçants puisque le temps de durcissement des revêtements de polysiloxane sur les lentilles peut être sensiblement réduit à une durée de l'ordre de 4 à minutes environ. La présente invention a pour objet un appareil de chauffage par condensation adapté aux utilisations mentionnées ci-dessus. La présente invention procure un appareil de chauffage par condensation comprenant un caisson dans lequel est définie une chambre de réception d'un liquide de transfert de chaleur, la chambre comportant un fond, des parois latérales verticales et une partie supérieure ouverte Un dispositif chauffant est associé à la chambre pour engendrer une vapeur par chauffage du liquide de transfert de chaleur dans la chambre jusqu'à son point d'ébullition Une structure de refroidissement est placée près des parois latérales de la chambre, à un niveau situé entre le fond et le sommet, pour condenser la va- peur qui s'élève vers le sommet de la chambre Une caracté- ristique importante est qu'un écran ou chicane verticale est reliée au caisson et elle est placée dans la chambre pour réduire la perte par convexion de la vapeur s'éle- vant jusqu'au sommet La chicane présente une extrémité inférieure, située à un niveau sensiblement égal au ni- veau de la structure de refroidissement, et elle s'étend vers le haut, vers le sommet de la chambre. La chicane dans la chambre agit pour réduire le risque que des courants d'air d'ambiance puissent entrer et perturber la zone de vapeur lorsque les cou- rants franchissent l'ouverture supérieure de la chambre. En outre, la chicane tend à stabiliser le mouvement de l'air dans lachambre au-dessus de la zone de vapeur, de sorte que les courants d'air localisés provoqués par la montée ou la descente des pièces dans ou hors de la zone de vapeur sont limités à la partie de la chambre déli- mitée par la chicane et les parois latérales de la cham- bre, et de sorte que l'air dans les autres parties de la chambre et les régions inférieures correspondantes de la zone de vapeur ne sont pas perturbés par la manipula- tion des pièces Avantageusement, la chicane reste froide au toucher puisque le bas de la chicane s'arrête au-dessus du haut de la zone de vapeur. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description ci-après de ses modes préférés de réa- lisation, non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective, du côté avant supérieur droit, d'un appareil de chauffage par condensation conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en perspective à plus grande échelle, du côté avant supérieur gauche, d'une chambre de l'appareil représenté sur la figure 1, illustrant un dispositif de chicane suivant l'invention; la figure 3 est une vue en plan partielle de l'appareil illustré sur la figure 1, représentant un ra- telier amovible logé dans une partie de la chambre pour supporter deux lentilles oculaires; la figure 4 est une coupe partielle en éléva- tion de l'appareil représenté sur la figure 1, illus- trant la chambre et le dispositif de chicane des figures 2 et 3; la figure 5 est une vue de face partielle à plus grande échelle du ratelier et des lentillesrepré- sentés sur la figure 3; la figure 6 est une vue de côté partielle du ratelier et des lentillesreprésentés sur la figure 5; et la figure 7 est une vue en perspective, du côté avant supérieur droit, du ratelier et des lentilles représentés sur les figures 5 et 6. On décrit maintenant le mode préféré de réali- sation de l'invention Un appareil de chauffage par con- densation 10, représenté sur la figure 1, comprend un caisson 12 comportant une chambre intérieure 14 qui est également représentée sur les figures 2 à 4 Un tapis chauffant en élastomère 16, dans lequel sont noyés des éléments de chauffage à résistance, est fixé par collage ou vulcanisation sous la chambre 14 pour engendrer une vapeur par chauffage d'un liquide de transfert de cha- leur 18 (figure 4) dans la chambre 14 à son point d'é- bullition La mise en service du dispositif chauffant 16 est effectuée par un système de commande électrique qui comprend un panneau d'opérateur 20 à l'avant du caisson 12. La chambre 14 est rectangulaire à la fois en plan et en élévation et elle est délimitée par un fond horizontal 22 (figure 4), deux parois latérales verti- cales, parallèles et mutuellement espacées 24, une paroi latérale verticale avant 26 (figure 3) et une paroi laté- rale verticale arrière 28 Les parois latérales 26,28 sont parallèles l'une à l'autre et perpendiculaires aux parois latérales d'extrémité 24 ainsi qu'au fond 22. La chambre 14 comporte une partie supérieure ouverte 30 (figure 4) qui peut être recouverte, entre les opéra- tions de cuisson, par un couvercle plat 32 (figure 1). Une charnière à piano 35 relie le couvercle 32 au caisson 12 et, comme représenté sur la figure 1, le couvercle 32 s'étend au-delà du périmètre du sommet 30 de la chambre lorsque le couvercle 32 est fermé et repose sur un pan- neau horizontal supérieur plat 34 du caisson 12 Le cou- vercle 32 comporte unepoignée 36 pour déplacer le cou- vercle 32 entre une position ouverte et une position fermée. Une structure de refroidissement 38 (figure 4) comprend un canal 40 à section en U qui s'étend autour de la périphérie de la chambre 14 dans un plan horizontal qui est sensiblement à mi-distance entre le fond 22 et le sommet 30 Le profilé en U 40 est fixé à la face extérieure des parois latérales 24, 26, 28 de sorte que les faces de ces parois tournées vers la chambre 14 sont lisses et continues Le canal 40 est raccordé à une source de fluide de refroidissement ou à une alimentation d'eau courante par une tuyauterie qui comprend une élec- trovanne raccordée au système de commande. De préférence, le liquide de transfert de cha- leur 18 est un fluide fluoré inerte, stable et non in- flammable, ayant unpoint d'ébullition compris entre 800 C environ et 1400 C environ afin de durcir des ré- sines thermodurcissables de protection, par exemple du polysiloxane sur des lentilles en verre ou en matière plastique telle que du polycarbonate ou du polyuréthane (bien que l'appareil 10 puisse également être utilisé pour le séchage, le recuit et le durcissement d'autres matières) Les fluides fluorés appropriés sont de préfé- rence des composés organiques perfluorés ayant 7 à 10 atomes de carbone, tels que perfluoroalcane, perfluoro- alkyl amines, perfluoroalkyl éthers et perfluoroamino- éthers Comme fluides perfluorés appropriés spécifiques, on peut citer perfluoroheptane, perfluorononane, per- fluorotripropylamine, perfluorodibutyl éther, perfluoro- 4-isopropylmorpholine et des matières voisines et leurs mélanges. Comme illustré sur la figure 4, la mise en service du dispositif chauffant 16 fait bouillir le li- quide 18 pour établir une zone 42 de vapeur saturée chaude qui est plus dense que l'air Le sommet de la zone de vapeur 42, pour la plus grande partie, est dé- fini par le niveau de la structure de refroidissement horizontale 38, et une zone d'air atmosphérique plus froid s'établit donc au-dessus de la zone 42 Toutefois, si la zone de vapeur 42 est perturbée par des courants d'air ou par le mouvement des pièces à traiter entrant et sortant de la zone 42, la structure de refroidisse- ment 38 provoque la condensation d'une partie de la va- peur, qui s'élève au-delà de la structure 38, sur les parois latérales 24, 26,28 près du canal 40, la vapeur condensée descendant ensuite vers le liquide 18 dans le fond 22 de la chambre 14. Le système de commande déclenche la circula- tion d'eau dans le canal 40, en circuit ouvert, lors- que l'appareil 10 est activé, et une minuterie du sys- tème de commande permet à l'eau de circuler pendant quel- ques minutes après l'arrêt de l'appareil 10, avant la fermeture de l'électrovanne Le système de commande as- sure ainsi qu'une zone de vapeur ne se forme pas tant que le système de refroidissement n'est pas en service, afin d'éviter la perte de quantités importantes de va- peur. Un dispositif de chicane 44, représenté sur les figures 2 à 4, comprend une cloison verticale 46 qui interconnecte les parois latérales d'extrémité 24, à un endroit espacé de la paroi latérale avant 26 et de la pa- roi latéralearrière 28 La cloison 46 est perpendiculaire aux parois latérales 24 et se termine à son extrémité supérieure en affleurement avec le panneau supérieur 34 du caisson 12 Une extrémité inférieure de la cloison 46 se termine à un niveau sensiblement égal au niveau de la structure de refroidissement 38 Plus particuliè- rement, l'extrémité inférieure de la cloison 46 est horizontale et au même niveau que le dessus du canal 40 et elle est légèrement espacée au- dessus du haut de la zone de vapeur 42 (qui est sensiblement horizontale et au niveau du milieu du canal 40 dans la direction verticale). Le dispositif de chicane 44 comprend égale- ment une paroi ou chicane 48 amovible, en forme de L, comportant une partie verticale 50 et une partie horizon- tale 52 Avec référence à la figure 4, la chicane 48 présente une extrémité inférieure 54 qui se termine au même niveau que l'extrémité inférieure de la cloison 46 et au même niveau qu'un plan de référence horizontal pas- sant par la structure de refroidissement périmétrique 38. La partie verticale 50 s'étend vers le haut, vers le sommet 30, et elle est parallèle aux deux parois latéra- les d'extrémité 24 et espacée de celles-ci. La partie horizontale 52 de la chicane 48 est plus large que la partie verticale adjacente 50 et elle repose avantageusement sur le sommet horizontal plat de la cloison 46 et sur les bords d'extrémité du panneau 34 adjacentsà la chambre 14 La chicane 48 peut être fa- briquée par pliage d'une tôle d'acier inoxydable ou d'aluminium, de dimension appropriée On peut facilement enlever la chicane 48 de la chambre 14, lorsqu'on le désire, et la remettre en place dans la chambre 14 pour l'utilisation Le contact à plat de la partie horizontale 52 avec le sommet de la cloison 46 et les parties adja- centes du panneau 34 assure que la partie 50 prend tou- jours une orientation verticale et que son extrémité 54 est espacée audessus du niveau supérieur de la zone de vapeur 42. Un râtelier 56, représenté sur les figures 3 et 5 à 6, sert à descendre des pièces à traiter, telles que des lentilles oculaires 58 (figure 8), dans la zone de vapeur 42 Le râtelier 56 est fabriqué à partir d'un fil métallique qui est formé de manière à présenter qua- tre pieds 60 et deux supports 62 inclinés de façon op- posée, comportant chacun un arrêtoir ou butée 64 Norma- lement, la courbure de chaque lentille 58 est telle que le support 62 est en contact avec la lentille respec- tive 58 seulement en quatre points de la périphérie, afin de ne pas abîmer le revêtement de la lentille. De préférence, le support 62 s'étend vers le haut, à partir des butées respectives 64, suivant un an- gle qui est compris entre 450 et 75 environ par rapport à l'horizontale, et plus avantageusement suivant un an- gle qui est de 600 environ par rapport à l'horizontale. On a observé que l'inclinaison des supports 62 de la ma- nière ci-dessus aide à éviter une accumulation anormale de la condensation sur la face arrière ou concave de la lentille, qui pourrait sans cela s'écouler et nuire à l'uniformité du revêtement sur la lentille En outre, l'inclinaison des lentilles évite de trop perturber la zone de vapeur 42 lorsque le râtelier 56 est entré ou sorti de la chambre 14. Si l'opérateur désire utiliser seulement une petite partie de la chambre 14, il ouvre le couvercle 32 et place un couvercle 66 (figures 2 à 4) sur une par- tie arrière du sommet 30 de la chambre 14 de sorte que le couvercle 66 repose sur le haut de la cloison 46 et sur les parties adjacentes du panneau 34 bordant la chambre 14 Si la partie ouverte résultante de la cham- bre 14 est encore plus grande que l'espace désiré pour le durcissement, l'opérateur place la chicane 48 dans la position représentée sur les figures 2 à 4 De cette façon, un quart environ seulement de l'ouverture supé- rieure 30 de la chambre 14 est exposé à l'atmosphère lorsque le couvercle 32 estouvert, ce qui empêche sensi- blement l'échappement de vapeur de la zone 42 dans les ré- gions de la chambre 14 situées directement au-dessous du couvercle 66 et de la partie horizontale 52 de la chicane 48. En utilisation,l'opérateur démarre l'appa- reil 10 au moyen du panneau de commande 20 qui provo- que l'excitation du dispositif de chauffage 16 et déclen- che également la circulation d'eau dans le canal de re- froidissement 40 Le couvercle 32 est maintenu fermé jusqu'au moment o le liquide 18 esten ébullition con- tinue et la zone de vapeur 42 est établie Ensuite, on place les lentilles revêtues 58 sur les supports 62 de sorte qu'elles viennent s'appuyer contre les butées res- pectives 64, et on descend le râtelier 56 à travers la partie découverte du sommet 30, de la manière illustrée sur la figure 3 Les pieds 60 guident le râtelier 56 pen- dant sa descente, jusqu'à ce que les pieds 60 touchent le fond 22 de la chambre Dans cette position du râtelier 56, les lentilles 58 se trouvent entièrement dans la zone de vapeur 42 et la vapeur saturée chauffe rapidement les lentilles 58 et leurs revêtements jusqu'à ce que ces revêtements soient complètement durcis Avantageusement, la configuration générale du râtelier 56 concorde étroi- tement avec la configuration de la chambre 14, de sorte que le râtelier 56 ne peut pas basculer dans la chambre 14 à un degré tel que les lentilles 58 risquent de tom- ber des supports 62 Bien que cela ne soit pas représenté, un autre râtelier, plus grand que le râtelier 56, peut être prévu pour l'utilisation lorsque la chicane 48 est retirée de la chambre 14 Un tel râtelier plus grand pour- rait contenir plusieurs paires de lentilles et pourrait avoir une dimension concordant étroitement avec la zone ouverte de la chambre 14 entre la cloison 46 et les pa- rois latérales appropriées 24, 26, 28. il Une minuterie du tableau de commande 20 alerte l'opérateur lorsqu'un temps suffisant pour durcir le revêtement des lentilles 58 s'est écoulé A ce moment, l'opérateur retire le râtelier 56 de la chambre 14 et ferme le couvercle 32 ou bien il place d'autres lentil- les sur le râtelier 56, pour insertion et durcissement dans la zone de vapeur 42 S'il désire traiter simulta- nément plus d'une paire de lentilles à tout instant don- né, l'opérateur peut enlever la chicane 48, de sorte que la chambre 14 peut recevoir deux râteliers En variante, l'opérateur peut également enlever le couvercle 66 afin de placer quatre râteliers semblables au râtelier 56 dans la chambre 14. Le dispositif de chicane 44 réduit la quantité de vapeur qui serait sans cela perdue à partir de la zone 42, de sorte qu'il faut moins de liquide pour remet- tre périodiquement à niveau le liquide 18 dans la chambre 14 La cloison verticale 46 et la partie verticale 50 de la chicane 48 agissent pour réduire la probabilité que des courants d'air, balayant la partie supérieure 30 de la chambre 14, perturbent la zone 42 En outre, puisque l'ouverture supérieure du sommet 30 de la chambre est de forme étroitement similaire à la section transversale horizontale du râtelier 56 (voir par exemple la figure 3), il n'y a qu'une perturbation minime de la zone de va- peur 42 lorsqu'on introduit le râtelier 56 dans la cham- bre 14 ou qu'on le retire de la chambre. On voit, sur la figure 4, que le dispositif de chicane 44 s'arrête un peu avant la zone de vapeur 42, de sorte qu'un petit espace est normalement présent entre le niveau supérieur de la zone 42 et le niveau inférieur de la cloison 46 et de la chicane 48 Par conséquent, la cloison 46 et la chicane 48 restent froides au toucher et une blessure de l'opérateur par le dispositif 44 est normalement évitée Cette construction facilite aussi l'en- lèvement ou l'insertion aisées de la chicane 48 comme désiré. REVENDICATIONS 1. Appareil de chauffage par condensation ( 10), comprenant: un caisson ( 12) comportant une chambre ( 14) pour recevoir un liquide de transfert de chaleur ( 18), ladite chambre ayant un fond ( 22),des parois latérales verticales ( 24,26,28) et une partie supérieure ouverte ( 30); un dispositif de chauffage ( 16) adjacent à ladite chambre pour engendrer une vapeur par chauffage du liquide de transfert de chaleur, contenu dans ladite chambre, à son point d'ébullition; et une structure de refroidissement ( 38) placée en contact avec lesdites parois latérales de ladite cham- bre, à un certain niveau entre ledit fond et ladite par- tie supérieure, pour condenser la vapeur qui s'élève vers ladite partie supérieure; caractérisé en ce qu'il comprend en outre une chicane verticale ( 46) reliée audit caisson et située dansladite chambre pour réduire la perte par convexion de la vapeur s'élevant jusqu'à ladite partie supérieure, ladite chicane présentant une extrémité in- férieure située sensiblement au même niveau que ledit certain niveau de ladite structure de refroidissement et s'étendant vers le haut, vers ladite partie supérieure. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chicane comprend une partie horizontale ( 52) pour couvrir une partie de ladite ou- verture supérieure ( 30). 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ladite chicane ( 48) est sensible- ment en forme de L et ladite partie horizontale ( 52) re- pose sur ledit caisson ( 12) au niveau de ladite partie supérieure ( 30) de ladite chambre ( 14). 4. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chicane est reliée de façon amovible audit caisson. 5. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un râtelier ( 56) pré- sentant une configuration générale, en section horizon- tale, qui est sensiblement égale à une partie de ladite chambre ( 14) définie entre ladite chicane ( 44) et les dites parois latérales. 6 Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit râtelier est prévu pour sup- porter des lentilles oculaires ( 58) en relation espacée desdites parois latérales de ladite chambre. 7 Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de chauffage com- prend un tapis chauffant flexible ( 16) fixé au fond ( 22) de la chambre. 8 Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un système de commande ( 20) comportant des moyens pour démarrer la circulation de fluide de refroidissement dans ladite structure de refroidissement lorsque ledit dispositif de chauffage est en service.