Brevet FR2670405A1 — publié le 19920619

INSTALLATION DE NETTOYAGE PAR SOLVANT A CONSOMMATION REDUITE ET A RECYCLAGE, ET PROCEDE DE NETTOYAGE CORRESPONDANT La présente invention est relative au domaine technique général du nettoyage de pièces, objets ou articles divers au moyen d'un mi lieu solvant comportant généralement une phase Liquide et une phase vapeur. L'objet de L'invention s'applique, pLus particulièrement mais non exclusivement, aux installations à caractère industriel utilisées pour le décapage, le nettoyage et le dégraissage de toutes pièces industrielles issues d'une chaîne de fabrication et qui sont amenées en contact successivement avec la phase liquide et la phase vapeur du solvant. L'objet de L'invention est donc plus particulièrement destiné à être intégré dans une chaîne globale de fabrication mettant en oeuvre, par exemple, un cheminement continu des pièces ou articles à l'intérieur d'une installation de nettoyage, entre un poste d'entrée et un poste de sortie. L'invention concerne donc plus particulièrement une installation de nettoyage par un agent nettoyant, du type solvant, utilisant, en tant que mi lieu solvant, des composés fluorés, chlores, fluo-chlorés et leurs substituts, alcool et autres solvants, Ladite installation comportant les moyens nécessaires pour produire une forte génération de vapeur du mi lieu solvant et une condensation de ce dernier. Les solvants du type mentionné ci-dessus sont la source de problèmes importants pour l'industrie du nettoyage, dans La mesure où le maintien d'une bonne qualité de nettoyage des pièces nécessite un renouvellement important et continu du solvant, ce qui se traduit par un coût de nettoyage élevé, lié à la fréquence du renouvellement. Il doit donc être considéré que toute réduction de consommation des quantités de solvant utilisé conduit à une réduction du coût global de nettoyage et s'avère donc bénéfique. Ces solvants sont, en outre, la source d'une pollution de l'atmosphère et les solvants fluo-carbonés, par exemple, sont accusés de détruire la couche d'ozone de l'atmosphère. Le fonctionnement des installations classiques de nettoyage nécessite, en effet, des phases opératoires d'ouverture et de fermeture de portes d'accès à l'installation qui entraînent une fuite des vapeurs de solvant vers l'atmosphère, ce qui se traduit par une surconsommation de solvant et une pollution de l'atmosphère. Il doit donc être considéré que toute diminution des rejets de tels solvants a une incidence positive sur la pollution de l'atmosphère et que toute mesure visant à diminuer, voire à éliminer, les rejets de tels solvants doit être considérée positivement. Les installations de nettoyage traditionnelles connues à ce jour et telles que celles divulguées par le document DE-A-1 956 854-comportent l'équivalent d'une chambre de nettoyage dans laquelle Les articles sont soumis à L'action de L'agent nettoyant. Cette chambre de nettoyage inclut, de manière classique, un premier compartiment, dit de nettoyage, constitué d'un bac contenant L'agent de nettoyage ou le solvant sous forme liquide Dans ce compartiment, Les articles à nettoyer sont immergés et subissent donc un premier nettoyage au contact du bain liquide. La chambre de nettoyage comprend également, de manière classique, un second compartiment, dit de régénération ou de distillation, dans lequel le trop plein du bac de nettoyage se déverse sous L'action de l'immersion des articles à nettoyer.Le compartiment de régénération est muni de manière avantageuse, à sa partie inférieure, de résistances chauffantes aptes à fournir une phase vapeur de L'agent nettoyant permettant de réaliser un rinçage final des pièces nettoyées dès lueur sortie du bain liquide. De manière également classique, les installations de ce type comportent des gouttières de récupération de la condensation du solvant, disposées à la partie supérieure du compartiment de régénération. Généralement, au moins une partie de l'installation est ouverte à l'air extérieur, ce qui est généralement le cas pour le compartiment de distillation et une telle disposition entraîne, bien évidemment, une libération d'au moins une partie du solvant directement dans l'atmosphère.Par ailleurs, aucune précaution particulière n'est prise lors de l'introduction et de L'extraction des pièces et articles à nettoyer, puisque ces derniers sont introduits ou retirés par l'intermédiaire d'une simple porte dont L'ouverture permet, bien évidemment, le rejet dans l'atmosphère d'une partie du solvant sous forme de vapeur. De telles installations souffrent, en conséquence, d'inconvénients majeurs liés, d'une part, à une consommation excessive de solvant par les multiples sources de fuites et de rejets du solvant en phase vapeur conduisant à une consommation excessive en agents nettoyants et, d'autre part, à une pollution constante de l'atmosphère.Il doit également être noté que le fonctionnement optimal de ce type d'installation requiert une opération périodique de vidange de l'ensemble des compartiments, elle-même source de pollution et d'autant plus fréquente que les fuites ou rejets dans l'atmosphère sont importants. Il doit enfin être noté que les fuites et rejets dans l'atmosphère du solvant ont une influence sur la qualité même et le rendement de L'opération de nettoyage, dans la mesure ou progressivement le mi lieu interne de la chambre de nettoyage s'appauvrit relativement en solvant, alors même que la puissance de chauffage du compartiment de distillation est constante, ce qui induit un fonctionnement inadapté de l'installation et des performances de nettoyage hétérogènes et incomplètes. L'objet de L'invention vise donc à porter remède aux inconvénients des machines traditionnelles évoqués ci-dessus et à fournir une installation et un procédé de nettoyage d'articles divers à l'aide d'un agent nettoyant, du type solvant, apte à réduire fortement les rejets de solvant vers le mi lieu extérieur, tout en permettant un fonctionnement constant de l'installation au fur et à mesure des cycles de nettoyage. Un autre objet de L'invention consiste à fournir une installation de nettoyage et un procédé afférent apte à assurer un degré élevé de nettoyage des articles dont les conditions sont sensiblement constantes dans Le temps par maintien, à des niveaux constants pendant plusieurs cycles de nettoyage, des conditions de pression et des flux de vapeur à l'intérieur de la chambre de nettoyage, Les buts assignés à L'invention sont atteints à L'aide d'une installation de nettoyage comprenant : - une chambre de nettoyage dans laquelle Les articles sont soumis à L'action de L'agent nettoyant, caractérisée en ce que l'installation comprend, en outre :: une enveloppe étanche délimitant et isolant hermétiquement l'installation du mi lieu extérieur, au moins un sas d'entrée et de sortie des articles interposés entre le mi lieu extérieur et l'enveloppe, des moyens de pressurisation et de dépressurisation reliant l'enceinte, le sas et le mi lieu extérieur. Les buts assignés à L'invention sont également atteints par un procédé de nettoyage de surface d'articles divers à L'aide d'un agent nettoyant, du type solvant à chaud à phase liquide et vapeur, dans lequel on soumet les articles à L'action de L'agent nettoyant dans une chambre de nettoyage, caractérisé en ce qu'il consiste - à maintenir en permanence la chambre de nettoyage isolée du mi lieu extérieur et à une pression sensiblement constante, - à introduire les articles dans un sas de communication avec la chambre, puis à isoler hermétiquement Ledit sas de la chambre et du mi lieu extérieur, - à faire le vide dans le sas puis à égaliser les pressions entre le sas et la chambre de nettoyage, - à introduire les articles dans la chambre tout en maintenant le sas isolé hermétiquement du mi lieu extérieur et à assurer le nettoyage des articles par les phases liquides et vapeur du solvant, - à réintroduire Les articles nettoyés dans le sas de communication, puis à isoler hermétiquement Ledit sas de La chambre et du mi lieu extérieur, - à dépressuriser le sas en recyclant la phase vapeur de L'agent nettoyant contenue dans le sas vers la chambre de nettoyage, - à égaliser les pressions entre le mi lieu extérieur et le sas, puis à extraire les articles du sas, - à recommencer le cycle précédent avec d'autres articles. Diverses autres caractéristiques ressortent de La description faite ci-dessous en référence au dessin annexé qui montre, à titre d'exemples non limitatifs, une forme de réalisation de L'objet de L'invention. La fig. 1 représente une vue schématique d'une installation de nettoyage conforme à L'invention. L'installation montrée de manière schématique à la fig. 1 comporte, de manière classique, un compartiment 1 dit de nettoyage incluant un bac 2 contenant un agent de nettoyage 3 en phase liquide, du type solvant fluoré ou autre. Le compartiment 1 de nettoyage sert à l'immersion des pièces ou objets à nettoyer et contient une quantité donnée de L'agent nettoyant 3 sous forme liquide, cette quantité étant entretenue par le fonctionnement de la machine à une température compatible avec sa composition. De manière classique, il est généralement prévu de coupler le fond du bac 2 avec des générateurs d'ultrasons et des moyens de chauffage. Le compartiment de nettoyage 1 communique avec un second compartiment 4 dit de régénération par l'intermédiaire d'un seuil déversoir de trop plein 5. Le compartiment de régénération ou distillation 4 est donc situé généralement en position adjacente au compartiment de nettoyage 1 et s'étend également généralement parallèlement à ce dernier. Le compartiment 4 est associé, de préférence par sa partie inférieure, avec des moyens de chauffage 6, constitués, par exemple, par une série de résistances pourvues de moyens de régulation pilotés par un capteur de température influencé par la phase liquide de L'agent nettoyant contenu dans le bac 2.Le compartiment 4 est donc apte à recevoir une certaine quantité de L'agent nettoyant sous forme Liquide pour constituer un volume d'agent nettoyant 7 destiné à se transformer en phase vapeur dans La partie supérieure des compartiments 1 et 4 formant ainsi une zone de condensation 8. Des serpentins de refroidissement 11 bordent et délimitent la zone de condensation 8 et servent, en association avec une série de gouttières de récupération 12, à assurer le recyclage de L'agent nettoyant condensé vers le compartiment 1. Il doit être considéré que l'ensemble des compartiments 1 et 4, ainsi que les éléments techniques précédemment décrits, constituent, de manière générale, la chambre de nettoyage de l'installation. Dans l'exemple représenté à la fig. 1, la chambre de nettoyage est disposée à l'intérieur d'une enveloppe étanche 13 délimitant et isolant hermétiquement l'installation du mi lieu extérieur. Cette enveloppe étanche 13 est de toute forme appropriée et peut être constituée de tous matériaux appropriés compatibles avec une utilisation dans des installations en contact avec des mi lieux de nettoyage du type solvant et peut être mono ou multi-couches et à base de matériaux plastiques et/ou métalliques. Dans l'exemple montré à la fig 1, la partie inférieure de L'enveloppe étanche 13 sert également à délimiter les compartiments 1 et 4. Dans une variante de réalisation, l'enveloppe étanche 13 peut entourer à distance les compartiments 1 et 4 , comme cela est montré en pointillés. L'enveloppe étanche 13 est pourvue d'au moins une ouverture d'accès constituée par une porte 14 montée mobile selon la flèche f1 et apte à assurer une fermeture entièrement hermétique de l'intérieur de L'enceinte délimitée par l'enveloppe étanche 13. Le volume interne de L'enceinte étanche 13 est relié au mi lieu extérieur par L'intermédiaire d'au moins un sas de communication 15 disposé en regard et raccordé à L'ouverture et à la porte 14 de l'installation. Le sas de communication 15 comporte également une ouverture vers le mi lieu extérieur, susceptible d'être fermée hermétiquement par une porte 16 montée mobile sur une paroi du sas de communication 15.Les directions d'ouverture et de fermeture d'une telle porte 16 sont matérialisées par La flèche f2 et par une ligne en pointillé montrant L'une des positions d'ouverture possible de ladite porte 16. Grâce à une telle disposition, le sas de communication 15 fait office de sas d'entrée et de sortie des articles à nettoyer et est interposé entre le mi lieu extérieur et le volume interne de l'enveloppe étanche 13. L'nstallation selon L'invention comporte également des moyens de préssurisation et de dépréssurisation 20 mettant en relation les volumes internes de L'enveLoppe étanche 13 et du sas 15, ainsi que le mi lieu extérieur assimilable à l'atmosphère en général. Les moyens de préssurisation et dépréssurisation 20 incluent une pompe à vide 21 raccordée à un réseau de canalisation débouchant par une canalisation 22 dans le volume interne de l'enveloppe étanche 13 et par une canalisation 23 dans les sas de communication 15. Une vanne de commande à deux positions 22 est, par ailleurs, disposée sur la canalisation 22 entre la pompe à vide 21 et le volume interne de l'enveloppe étanche 13. La pompe à vide 21 est, par ailleurs, liée au mi lieu éxtérieur par L'intermédiaire d'une canalisation 25 munie elle-même d'une vanne de commande à deux positions 26.De préférence, les moyens de préssurisation et de dépréssurisation 20 comportent un circuit annexe dérivé reliant le sas de communication 15 avec le volume interne de l'enveloppe étanche 13, ledit circuit comportant une canalisation de dérivation 27 branchée sur la canalisation 22 et débouchant par une branche 28 dans le sas 15. Le circuit dérivé ainsi réalisé comporte également une vanne de commande à deux positions 29. Le sas de communication 15 est également relié à la pression ambiante, en l'occurrence le mi lieu extérieur, par l'intermédiaire d'une canalisation 31 raccordée à la jonction des canalisations 27 et 28 et munie d'une vanne de commande à deux positions 32.IL est bien évident que d'autres types de branchement sont possibles sans sortir du cadre de L'invention, dès l'instant que les fonctions essentielles dévolues aux moyens de préssurisation et de dépréssurisation sont assurées, à savoir permettre une égalisation de pression entre Le sas de communication et le volume interne de l'enveloppe étanche 13 et assurer, par l'intermédiaire de la pompe à vide, un recyclage des fluides contenus dans le sas de communication vers le volume interne de l'enveloppe étanche 13, tout en permettant une égalisation des pressions entre le mi lieu extérieur et le sas de communication 15. Avantageusement, on prévoit de monter, à l'intérieur de l'enveloppe étanche 13, un système de réfrigération 34 situé de préférence au-dessus de la zone de condensation 8, en vue de minimiser la quantité de solvant susceptible de s'échapper dans l'atmosphère lors de L'ouverture du sas 15. A titre d'exemple non limitatif, le système de réfrigération 34 doit être prévu pour fonctionner à des températures de L'ordre de - 40 à - 60 C. Le système de réfrigération 34 est de tout type connu et de puissance adaptée au volume global de l'installation. De la même façon, pour éviter les variation de pression susceptibles de survenir à l'intérieur de l'enveloppe étanche 13, lors de L'ouverture ou de la fermeture du sas de communication 15, il est prévu d'associer à l'enveloppe étanche 13 un moyen de régulation de pression 35. Avantageusement, ce moyen de régulation de pression 35 comporte un système de régulation volumétrique solidaire de L'enceinte et raccordé à cette dernière, en partie supérieure, par un trou traversant 36. De préférence, on utilisera un volume déformable souple, de type soufflet ou bien encore tout dispositif équivalent du type à cloche.Un tel système permet de maintenir une pression constante à L'intérieur de l'enveloppe étanche 13 par simple compression ou étirement, selon les flèches f3 et f4. Le volume du système de régulation volumétrique est, bien évidemment, choisi en fonction du volume total de l'installation et il peut varier, par exemple, entre des valeurs s'étendant de 2 à 1000 litres et, de préférence, comprises entre 2 et 100 litres. L'installation est complétée par un ensemble de dispositif apte à assurer, à l'intérieur de L'enveLoppe étanche 13, le cheminement des pièces et articles à nettoyer. De tels dispositifs ne font pas partie de L'invention et comportent, par exemple, une série d'éléments de préhension, d'élévation, de déplacement, cesdits éléments étant piLotés par un organe central de commande. Ils sont bien connus de L'homme de métier et ne seront, en conséquence, pas décrits plus en détail. Le fonctionnement de l'installation selon L'invention est le suivant. Il doit être considéré que l'installation est plus particulièrement destinée à fonctionner selon un cycle permanent d'entrée et de sortie de pièces à nettoyer, ces dernières étant groupées dans une série de paniers P destinés à suivre un cycle complet de nettoyage. Le cycle de chaque panier P est identique à chacun des autres paniers et on considèrera, dans l'exemple de fonctionnement qui est donné, qu'un premier panier P1 est déjà en position de rinçage au-dessus du compartiment 4, après avoir, au préalable, transité dans le compartiment 1 de nettoyage où il est représenté en ligne pointillé et possède la référence P' . Le procédé peut cependant, bien évidemment, être mis en oeuvre selon un cycLe de nettoyage pour un seul panier. Il doit être considéré que, dans tous les cas, L'intérieur du volume défini par l'enveloppe étanche 13 et, plus particulièrement la chambre de nettoyage, est maintenu en permanence isolé du mi lieu extérieur à une pression de fonctionnement sensiblement équivalente ou en tout cas la plus proche de la pression atmosphérique. Préalablement à l'introduction d'un nouveau panier P contenant les pièces à nettoyer dans le sas 15, il convient, bien évidemment, d'égaliser les pressions entre le mi lieu extérieur et Le sas 15. Cette opération est effectuée par L'ouverture de la vanne 32, toutes les autres vannes étant fermées.Une fois cette opération réalisée, la porte 14 étant maintenue hermétiquement fermée, la porte 16 est ouverte et le panier P2 contenant Les articles est introduit dans le sas de communication 15, la porte 16 étant ensuite refermée, de manière à isoler hermétiquement Le sas 15 de la chambre de nettoyage et du mi lieu extérieur. It convient ensuite d'égaliser les pressions entre le sas 15 et la chambre de nettoyage, non sans avoir auparavant effectué le vide dans le sas 15, jusqu a un niveau de pression aussi faible que possible compris, par exemple, entre 10 et 20 millibar. Cette operation est effectuée par fermeture de la vanne 32, ouverture de La vanne 26 et mise en marche de la pompe 21 qui assure donc la mise sous vide du sas 15, et le rejet vers l'atmosphère de l'air ambiant qui était présent dans le sas 15. Lorsque le vide est réalisé, la pompe 21 est arrêtée, la vanne 26 fermée et la vanne 29 ouverte pour égaliser les pressions entre Les sas 15 et L'intérieur de l'enveloppe étanche 13. La porte 14 peut alors être ouverte et le panier P2 est dirigé vers la chambre de nettoyage où il va subir les différentes étapes de nettoyage comportant l'immersion dans la bac 2, puis le rinçage dans la zone de condensation 8, au-dessus du compartiment 4. Pendant l'introduction et le nettoyage des articles, le sas 15 est isolé hermétiquement du mi lieu extérieur. Pendant que Le panier P2 débute son cycle de nettoyage, le panier P1 qui a terminé son cycle de nettoyage est dirigé vers la sas de communication 15, puis introduit dans ce dernier. La porte 14 est ensuite fermée, de manière à isoler hermétiquement le sas 15 de la chambre de nettoyage et du mi lieu extérieur, la porte 16 étant également fermée hermétiquement. Le procédé selon L'invention consiste ensuite à recycler les vapeurs de L'agent nettoyant contennu dans le sas 15 vers la chambre de nettoyage, de manière à éviter toute fuite et pollution vers le mi lieu extérieur.Cette étape est assurée en ouvrant la vanne 24 et en fermant toutes les autres vannes, puis en mettant en marche la pompe à vide 21, laquelle va assurer, par dépressurisation du sas, la ré-introduction et le transfert de l'air pollué et des vapeurs de L'agent nettoyant vers l'intérieur de l'enveloppe étanche 13. La pompe à vide 21 est ensuite arrêtée et la vanne 24 fermée, puis la vanne 32 est ouverte, afin d'assurer L'égaLisation des pressions entre le sas 15 et le mi lieu extérieur. La porte 16 est alors ouverte et le panier P2 contenant les pièces nettoyées peut être extrait et dirigé vers Le poste suivant de la chaîne industrielle, tandis qu'un nouveau panier sera introduit dans le sas 15 selon le cycle opératoire précédemment décrit. La machine de nettoyage et le procédé de nettoyage précédemment décrits mettent en oeuvre une série de moyens techniques de conception simple permettant d'extraire, à chaque fois, l'air pollué par les vapeurs de solvant contenues dans le sas 15 et de le renvoyer et recycler vers l'intérieur même de l'instalLation, minimisant ainsi les pertes en solvant et évitant toute pollution du mi lieu extérieur. Un tel recyclage a, bien évidemment, une action également positive sur le maintien des conditions opératoires homogènes liées à la température, à la pression et la concentration en agent nettoyant. Il doit également être noté que le moyen de régulation de pression 35 permet de maintenir les points d'ébullition des solvants à des valeurs constantes, ce qui constitue un facteur supplémentaire de fonctionnement en conditions opératoires homogènes. Un tel moyen technique permet également d'éviter les risques de rupture ou de fuite mécanique de l'enveloppe étanche 13. Enfin, le système de réfrigération 34 évite une vaporisation trop forte du solvant, source d'une augmentation de pression préjudiciable à un fonctionnement correct de L'opération de dégraissage. Il statère également particulièrement avantageux de positionner en relation de proximité le système de réfrigération 34 avec le moyen de régulation de pression 35, de manière à favoriser une accumulation prioritaire dans le soufflet étanche de l'air froid chargé de solvant. L'invention n'est pas Limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. On peut, en particulier, prévoir plusieurs sas de communication 15. REVENDICATIONS : 1 - Installation de nettoyage par un agent nettoyant, de type solvant, d'articles divers comprenant - une chambre de nettoyage (1, 4) dans laquelle les articles sont soumis à L'action de L'agent nettoyant, caractérisée en ce que l'installation comprend, en outre une enveloppe étanche (13) délimitant et isolant hermétiquement l'installation du mi lieu extérieur, au moins un sas d'entrée et de sortie (15) des articles interposés entre le mi lieu extérieur et l'enveloppe (13), des moyens de pressurisation et de dépressurisation (20) reliant L'enceinte (13), le sas (15) et le mi lieu extérieur. 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation comprend, en outre, des moyens de régulation de la pression interne (34, 35) de l'enveloppe étanche (13). 3 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de régulation de pression comportent un ensemble réfrigérant (34) disposé dans la chambre de nettoyage (1, 4) en relation de proximité et, de préférence au-dessus d'un compartiment de régénération (4) de L'agent nettoyant apte à fournir une phase vapeur dudit agent. 4 - Installation selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens de régulation de pression comportent un système de régulation volumétrique (35), du type soufflet ou à cloche, solidaire de L'enceinte (13). 5 - Installation selon L'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de pressurisation et de dépressurisation (20) comportent une pompe à vide (21) raccordée à un réseau de canalisations (22, 23, 25, 27, 28, 31), reliant par L'intermédiaire de vannes de commande (24, 26, 29, 32) à deux positions, la pompe (21) avec le mi lieu extérieur, L'enceinte (13) et le sas (15). 6 - Procédé de nettoyage de surface d'articles divers à L'aide d'un agent nettoyant, du type solvant à chaud à phase Liquide et vapeur, dans lequel on soumet les articles à L'action de L'agent nettoyant dans une chambre de nettoyage, caractérisé en ce qu'il consiste - à maintenir en permanence la chambre de nettoyage isolée du mi lieu extérieur et à une pression sensiblement constante, - à introduire les articles dans un sas de communication avec la chambre, puis à isoler hermétiquement ledit sas de la chambre et du mi lieu extérieur, - à faire le vide dans le sas, puis à égaliser les pressions entre le sas et la chambre de nettoyage, - à introduire les articles dans la chambre tout en maintenant le sas isolé hermétiquement du mi lieu extérieur et à assurer le nettoyage des articles par les phases Liquides et vapeur du solvant, - à réintroduire les articles nettoyés dans Le sas de communication, puis à isoler hermétiquement ledit sas de la chambre et du mi lieu extérieur, - à dépressuriser le sas en recyclant la phase vapeur de L'agent nettoyant contenue dans le sas vers la chambre de nettoyage, - à égaliser les pressions entre le mi lieu extérieur et le sas, puis à extraire les articles du sas, - à recommencer le cycle précédent avec d'autres articles. 7 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir la chambre de netttoyage à une pression voisine de la pression atmosphérique. 8 - Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il consiste à dépressuriser le sas, de manière à atteindre une pression comprise entre 10 et 20 millibars.