Brevet FR2678527A1 — publié le 19930108

APPAREIL DE STOCKAGE ET DE PROJECTION DE BILLES DE GLACE La présente invention a trait d'une façon générale au traitement de surfaces par impact de particules solides que l'on projette sous pression sur la surface à traiter Elle concerne de façon plus particulière un tel traitement effectué à l'aide de billes de glace. On connaît à ce jour différentes méthodes pour nettoyer des surfaces par projection de particules sous pression On a utilisé par exemple à cet effet des projections de jet de sable ou d'autres matériaux similaires, tel que le corindon, la grenaille de fer ou Les billes de polyéthylène. Toutes ces méthodes qui sont efficaces en ce qui concerne l'action de nettoyage présentent l'inconvénient de laisser un résidu solide plus ou moins contaminé ou pollué qui occupe un volume important et nécessite par conséquent des moyens20 spécifiques d'évacuation. C'est pourquoi on a déjà songé à utiliser des particules d'un liquide congelé, comme par exemple de l'eau sous forme de billes de glace, car l'intérêt de ces particules est qu'elles fondent et que le25 liquide résultant s'évapore en ne laissant que très peu de résidu solide. Toutefois, l'utilisation de billes de glace pour la projection aux fins de décapage ou de nettoyage de surfaces N ' est pas sans poser certains problèmes30 car il a fallu jusqu'à maintenant produire ces billes de glace à l'endroit même o on les utilise ou tout au moins à une courte distance du lieu de production. En effet, transporter de telles billes dans des tuyauteries augmente de façon importante l'énergie35 nécessaire à leur propulsion, ce qui est cause de pertes de charge dans les tuyauteries et par conséquent d'un renforcement du coût du traitement Enfin, Les systèmes imaginés jusqu'à ce jour, parmi lesque Ls par exemple ceux qui font L'objet du document 5 FR-A-88 05692 du 28 Avril 1988, sont d'un réglage et d'une mise en oeuvre particulièrement déLicat. La présente invention a précisément pour objet un appareil qui permet le stockage et Le transport de billes de glace depuis leur lieu de10 production jusqu'au lieu d'utilisation ainsi que leur projection sur une surface à traiter, à partir du réservoir de stockage. Cet appareil de stockage et de projection est caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison: un réservoir de révolution à triple paroi (interne, médiane et externe) pour le stockage des billes de glace, l'espace compris entre la paroi interne et la paroi médiane constituant une enceinte pour un gaz liquide réfrigérant, l'espace compris entre la paroi médiane et la paroi externe étant sous vide et rempli d'un isolant thermique, ce réservoir se terminant vers le bas par une partie conique puis cylindrique ouverte à la partie inférieure pour communiquer avec une chambre d'injection des billes, et étant fermé, à La partie supérieure, par un couvercle isolant muni d'un orifice de remplissage et sur Lequel sont fixés: a) un moteur apte à mettre en rotation une tige axiale équipée, dans la partie conique, de pales de brassage, dans la partie cylindrique d'une vis d'Archimède, et, entre les deux, d'un moyen d'obturation du passage des billes entre la partie conique et la partie cylindrique; b) un vérin apte à commander une translation de la tige axiale selon sa longueur pour dép Lacer Le moyen d'obturation entre une position basse de fermeture du passage des bil Les et une position haute d'ouverture de ce même passage; un pistolet de projection des billes par air comprimé, dont l'entrée des billes est reliée à La sortie de La chambre d'injection; une source d'air comprimé déLivrant cet air à deux pression, l'une basse et l'autre haute, l'air comprimé à basse pression étant délivré par une première canalisation à l'entrée de La chambre d'injection et l'air comprimé à haute pression étant déLivré par une seconde canalisation à L'entrée du pistolet; sur Le pisto Let, une gachette à double contact dont Le premier commande L'injection de L'air comprimé à basse et haute pression et dont le second, actionnable postérieurement au premier, commande le vérin de soulèvement de la tige axiale et la mise en rotation du moteur. L'apparei L de stockage tel qu'i L vient d'être décrit comporte en effet tous Les moyens nécessaires à la réalisation de l'objectif consistant à pouvoir projeter des billes de glace sur une surface à traiter, éloignée de la source de production de ces même billes. En effet, le réservoir à triple paroi permet une conservation des billes à l'abri de la chaleur; il est adapté intérieurement de moyens d'agitation de ces mêmes billes (pales et vis d'Archimède) qui permettent d'en empêcher l'agglomération par collage et d'en réaliser La progression vers la partie inférieure du même réservoir tout en maintenant la possibilité d'une obturation de ce même passage au niveau de la transition entre la partie conique et la partie cylindrique Le réservoir de stockage à triple paroi est d'une dimension compatible avec le fait qu'il peut être rendu mobile, par exemple à l'aide d'un système de roulettes, et transporté facilement entre le lieu de production o on le remplit de billes de glace et le lieu de projection sur la surface à nettoyer De plus, le pistolet de projection avec sa gachette à deux contacts permet à l'opérateur de commander directement et de façon successive l'arrivée d'air comprimé pour propulser les billes et l'ouverture des moyens d'obturation ainsi que la rotation de la tige axiale qui entraine à la fois les pales de brassage et la vis d'Archimède. Selon l'invention, le moyen d'obturation de la partie basse du réservoir de stockage peut être réalisé par tout moyen connu tel que par exemple un disque ou un cône d'obturation du passage. Cet appareil présente l'avantage de fonctionner pour la partie stockage, à pression atmosphérique et pour la partie transfert-propulsion à une pression qui compense les pertes de charge dans les canalisations (inférieure à 2 bars) Ceci permet de résoudre d'importants problèmes technologiques et d'offrir une maniabilité de l'ensemble tuyauteries/pistolet très appréciable pour l'utilisateur L'implantation des commandes du vérin et du moteur pneumatiques permet d'insérer l'appareil dans tous les ateliers o il y a présence d'humidité sans poser de problèmess pour la sécurité Des connexions à montages rapides par colliers permettent le changement dans un temps très court de l'ensemble lance/pistolet dans le cas d'utilisation à débits très élevés L'appareil monté sur roulettes est mobile et ne possède qu'un seul raccord haute pression pour sa mise en fonctionnement;il ne présente pas, malgré sa originalité, plus de contraintes qu'une sableuse traditionnelle. De toute façon l'inventon sera mieux comprise en se référant à la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre qui sera donné à titre illustratif et non limitatif en se référant aux figures 1 et 2 sur lesquelles: la figure 1 est une vue schématique d'ensemble du dispositif dans lequel le réservoir à triple paroi est représenté en section élévation axiale; - la figure 2 est un schéma montrant la constitution du pistolet de projection. L'appareil de stockage et de projection de billes de glace comprend essentiellement, tel qu'on le voit sur la figure 1, un réservoir de révolution à triple paroi 2, un pistolet de projection 4 et une source d'air comprimé 6. Dans l'exemple décrit, le réservoir à triple paroi 2 a une forme cylindro-conique et est réalisé en tôle d'acier inoxydable de 1 mm d'épaisseur avec une capacité volumique du réservoir intérieur de l'ordre de 200 litres pour le stockage des billes25 de glace La surface intérieure est polie comme un miroir pour éviter les transferts thermiques et elle est maintenue à très basse température par l'introduction à l'aide du tube plongeur 8 en acier inoxydable d'un liquide cryogénique, par exemple de30 l'azote liquide, à l'intérieur de l'espace compris entre la paroi interne 10 et la paroi médiane 12. Cet espace débouche à l'extérieur par un évent 14 situé à la partie supérieure du réservoir et qui le met en communication avec l'atmosphère extérieure.35 Le deuxième espace compris entre la paroi médiane 12 et la paroi externe 16 est destiné à jouer un rôle d'isolant de l'ensemble vis-à-vis de la température ambiante par le fait qu'il est maintenu sous vide et rempli d'un isolant tel que par exemple 5 de la mousse de polyuréthane Le réservoir intérieur constitué par la paroi 10 est prolongé par une partie conique 18 puis par une partie cylindrique 20 ayant une longueur de 150 mm et un diamètre de l'ordre 50 mm.10 A la partie supérieure, le réservoir 2 est fermé par un couvercle 22 à double paroi et également rempli d'isolant Ce couvercle 22 est-percé de deux orifices dont l'un 24 sert au remplissage du réservoir par les billes de glace 26 et l'autre 28 d'un diamètre15 de l'ordre de 25 mm, laisse passer une tige axiale reliée à un moteur 32 ainsi qu'à un vérin 34 apte à commander la translation de la tige axiale 30 selon sa longueur Conformément à l'invention, l'ensemble du moteur 32 et du vérin 34 est solidaire du couvercle20 et peut être retiré avec celui-ci par simple soulèvement. La tige axiale 30 porte dans tout le domaine conique 18 des pales de brassage 36 et, dans la partie cylindrique 20, une vis d'Archimède 38 dont le25 fonctionnement sera expliqué plus loin. Entre les deux, c'est-à-dire à l'entrée de la partie cylindrique 20 se trouve un moyen d'obturation 40 qui selon l'état de translation vers le haut ou vers le bas de la tige axiale 30 permet30 l'ouverture ou la fermeture du passage des billes de glace de la partie supérieure du réservoir 1 vers la vis d'Archimède 20 Ce moyen d'obturation peut être d'une nature quelconque connue et par exemple une simple plaque circulaire en acier inoxydable ou un cône d'obturation. Dans l'exemple décrit, l'appareil de stockage est monté sur des roulettes 42 qui en assurent le transport facile. Le prolongement de la paroi interne 10, après la zone cylindrique 20 débouche à l'extérieur du réservoir 2 dans une chambre d'injection 44 à partir de laquelle les billes de glace sont envoyées par air comprimé dans le pistolet de projection 4. Selon l'invention, ; une alimentation générale d'air comprimé 6 est prévue au voisinage de l'appareil et comporte à partir d'une alimentation générale 46 deux systèmes manodétendeurs-vannes d'obturation dont le premier 48 délivre de l'air à basse pression, par exemple de 1 à 3 bars, et dont le second 50 délivre15 de l'air comprimé à haute pression, par exemple de 3 à 20 bars. Les billes qui sortent de la chambre d'injection 44 sont véhiculées par la canalisation de transfert 52 jusqu'au pistolet 4 Ce dernier reçoit20 de l'air comprimé à haute pression en provenance du système 50 par la canalisation 54 Par ailleurs, de l'air comprimé à basse pression provenant du système 48 est envoyée par la canalisation 56 à l'entrée de la chambre d'injection 44 située à l'opposé du départ de la canalisation 52 Dans l'exemple décrit, cette chambre d'injection 44 a la forme d'un T à trois ouvertures dont l'ouverture supérieure reçoit les billes transmises par la vis d'Archimède 38 dont l'ouverture latérale arrière reçoit l'air comprimé30 à basse pression par la conduite 56 et dont l'ouverture d'injection 58 débouche directement dans la canalisation 52 de transfert des particules vers le pistolet 4. Selon l'une des caractéristiques très intéressantes de la présente invention, la commande de l'ensemble de l'appareil peut intervenir à l'aide d'une gâchette à double contact 60 située sur le pistolet En effet, lorsque l'utilisateur presse sur cette gâchette, l'établissement du premier contact5 qui intervient par le circuit de commande pneumatique 62 met sous pression haute ou basse les canalisations 54 et 56 servant au transport et à la projection des billes de glace Lorsque le deuxième contact est actionné, postérieurement au premier, la commande10 64 également schématisée en pointillé sur la figure 1 agit à la fois sur le vérin 34 qui soulevant la tige axiale 30 libère l'ouverture 40 et la progression des billes vers le bas du réservoir 2 Ce même circuit de commande 64 met en route le moteur pneumatique15 32 et par conséquent la rotation de la tige axiale Il s'ensuit un brassage des billes de verre par les pales 36 qui empêchent tout phénomène de voûte dans le réservoir et une rotation de la vis d'Archimède 38 qui fait progresser ces billes de glace20 vers la chambre d'injection 44 puis par la canalisation 52 vers le pistolet 4. Sur la figure 2, on représenté à plus grande échelle le pistolet 4 dont on voit le corps 66, la chambre d'injection 68 terminée par la buse 70 située dans L'axe du canon 72 L'air comprimé à haute pression arrive dans la chambre 68 par la canalisation 54 et les particules arrivent par le tube d'arrivée 52. On voit également sur la figure 2, la gâchette 60 ainsi que le double contact pneumatique 76 destiné30 à actionner respectivement, comme il vient d'être expliqué, le circuit pneumatique puis l'ensemble du moteur 32 et du vérin 34. Un appareil de stockage, conforme à celui qui vient d'être décrit, a été utilisé pour effectuer le décapage de peintures, l'ébavurage de matière plastique ainsi que le nettoyage et Le dégraissage de pièces de moteurs d'avions, La décontamination nucléaire de matériaux divers etc REVENDICATIONS 1 Appareil de stockage et de projection de billes de glace caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison: 5 un réservoir de révolution à triple paroi ( 2) (interne, médiane et externe) pour le stockage des billes de glace, l'espace compris entre la paroi interne ( 10) et la paroi médiane ( 12) constituant une enceinte pour un gaz liquide réfrigérant, l'espace compris entre la paroi médiane ( 12) et la paroi externe ( 16) étant sous vide et rempli d'un isolant thermique, ce réservoir se terminant vers le bas par une partie conique ( 18) puis cylindrique ( 20) ouverte à la partie inférieure pour communiquer avec une chambre d'injection ( 44) des billes, et étant fermé, à la partie supérieure, par un couvercle isolant ( 22) muni d'un orifice de remplissage ( 24) et sur lequel sont fixés: a) un moteur ( 32) apte à mettre en rotation une tige axiale ( 30) équipée, dans la partie conique ( 18), de pales de brassage ( 36), dans la partie cylindrique ( 20) d'une vis d'Archimède ( 38), et, entre les deux, d'un moyen d'obturation du passage des billes ( 40) entre la partie conique et la partie cylindrique; b) un vérin ( 34) apte à commander une translation de la tige axiale ( 30) selon sa longueur pour déplacer le moyen d'obturation ( 40) entre une position basse de fermeture du passage des billes et une position haute d'ouverture de ce même passage; un pistolet ( 4) de projection des billes par air comprimé, dont l'entrée des billes ( 52) est reliée à la sortie ( 58) de la chambre d'injection; une source d'air comprimé ( 6) délivrant cet air à deux pression, L'une basse et l'autre haute, l'air comprimé à basse pression étant délivré par une première canalisation ( 56) à l'entrée de la chambre d'injection et l'air comprimé à haute pression étant délivré par une seconde canalisation ( 54) à l'entrée du pistolet; sur le pistolet, une gachette à double contact ( 60) dont le premier commande l'injection de l'air comprimé à basse et haute pression et dont le second, actionnable postérieurement au premier, commande le vérin ( 3 4) de soulèvement de la tige axiale ( 30) et la mise en rotation du moteur ( 32). RI n R 7 A _AM l