Brevet FR2912329A1 — publié le 20080815

La présente invention concerne une installation ou cabine de peinture. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION On sait que l'air qui balaie une cabine de pein- ture doit être maintenu à une température constante, par exemple 22-23 C et posséder un degré hygrométrique contrôlé de l'ordre de 60 à 65%. Il existe deux techniques principales pour préparer cet air. L'une d'elles consiste à souffler 100% d'air pro-venant de l'atmosphère extérieure, réchauffé ou refroidi en même temps qu'humidifié ou desséché en fonction des conditions climatiques ambiantes. L'air sortant est lavé et traité pour en séparer des particules de peinture et des solvants dont il s'est chargé. Il est ensuite largué dans l'atmosphère. Cette technique, en boucle ouverte, se rencontre notamment dans des installations comprenant, par exemple, une cabine est destinée à une peinture manuelle tandis qu'une autre cabine adjacente est destinée à une peinture par robots, les deux cabines disposant d'un même laveur/épurateur d'air. Selon une seconde technique, on procède au recyclage de l'air ou d'une majeure partie de celui-ci en le traitant après l'unité de son lavage et de sa séparation d'avec les éléments dont il s'est chargé. Ce traitement consiste à réduire le taux d'hygrométrie à la valeur appropriée mentionnée ci-dessus et à ajuster sa température. Cette seconde méthode, en boucle fermée, présente l'avantage d'une meilleure maîtrise de la qualité de l'air de balayage d'une cabine. En effet, les conditions climatiques n'ont plus d'influence sur l'état de cet air. Un autre avantage de la méthode employant l'air recyclé, réside dans la stabilité de l'équilibre aéraulique de la cabine qui est aisé à maîtriser et permet d'obtenir un dépôt de peinture optimisé. 2 On notera enfin que la seconde méthode est moins consommatrice d'énergie que la première. Une installation en faisant application est illustrée par le document EP 755 722. Le document DE 10 2004 063654 illustre une ten- tative d'amélioration de cette technologie avec pour objectif de réduire encore la consommation d'énergie nécessaire au conditionnement de l'air de balayage. Il s'agit dans ce document de refroidir l'eau de lavage de l'air à la sortie de la cabine ce qui permet d'en abaisser la te- peur en vapeur d'eau et donc d'économiser l'énergie qu'il aurait fallu dépenser pour obtenir le même résultat après un lavage classique. OBJET DE L'INVENTION Par la présente invention, on se propose de con- ditionner l'air recyclé entre la sortie du lavage et l'entrée d'une cabine par des moyens simples à mettre en oeuvre et peu consommateurs d'énergie. RESUME DE L'INVENTION L'invention a donc pour premier objet un système de production et de conditionnement d'air recyclé de balayage pour installation de peinture comportant une canalisation d'entrée, un premier échangeur de chaleur destiné à refroidir l'air provenant de la canalisation d'entrée, un deuxième échangeur de chaleur destiné à éle- ver la température de l'air issu du premier échangeur et un ventilateur d'extraction de l'air ainsi conditionné dans lequel les premier et deuxième échangeurs sont respectivement l'évaporateur et le condenseur d'une pompe à chaleur. On comprend qu'avec un tel système, les calories extraites de l'air dans l'évaporateur sont utilisées pour réchauffer cet air à l'étage suivant du condenseur, air débarrassé d'une partie de son humidité lors de son refroidissement antérieur. 1l faut en effet rappeler que l'air admis dans le système par la canalisation d'entrée provient directement de l'unité de lavage située généra- 3 lement sous la cabine de peinture avec donc un taux d'hygrométrie voisin de 100%. Son refroidissement de quelques degrés (de 19 à 16 C par exemple) a permis la condensation d'une quantité de vapeur d'eau suffisante pour que cet air, réchauffé ensuite de 16 à 22-23 C, ne présente plus que 60 à 65% d'humidité. L'unité de traite-ment de l'invention permet d'obtenir entre 30 et 35% d'économie d'énergie pour réaliser ces opérations. On mentionnera deux applications principales de ce système de production d'air de balayage de l'invention. La première concerne la production de la (presque) totalité de l'air de balayage d'une cabine dans laquelle la peinture est appliquée par des robots. Le deuxième cas est l'amélioration du balayage d'une instal- lation existante qui comporte deux cabines (au moins) l'une d'application manuelle de peinture et l'autre d'application par robots. De manière avantageuse, le circuit du fluide caloporteur de la pompe à chaleur comporte un condenseur secondaire placé en dérivation du circuit principal entre l'entrée de l'évaporateur et la sortie d'un compresseur que comporte de manière connue la pompe à chaleur. Ce circuit permet un délestage pour, par exemple, les périodes d'été où, malgré le caractère recyclé de l'air de ba- layage, ce dernier est soumis à un apport de calories donc une élévation de température. Ce circuit secondaire constitue par ailleurs un moyen de pilotage simple du fonctionnement du système par le fait que la sortie du condenseur secondaire est raccordée au circuit principal à l'entrée de l'évaporateur par une vanne qui constitue un organe de régulation du fonctionnement de la pompe à chaleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci- après d'un exemple de sa réalisation. 4 BREVE DESCRIPTION Du DESSIN Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels . - la figure 1 est: un schéma fonctionnel du sys- tème selon l'invention, - la figure 2 illustre le reconditionnement d'une installation existante avec un système selon l'invention pour créer une boucle de recyclage semi-ouverte. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le système représenté à la figure 1 comporte un caisson 1 de traitement d'un flux F d'air de balayage d'une cabine de peinture non représentée entrant dans le caisson par la canalisation 2. Sur le trajet de ce flux, le caisson présente un filtre 3 et un premier échangeur 4 destiné à refroidir le flux de quelques degrés (environ 3 C, de 19 à 16 C) pour provoquer une condensation de la vapeur d'eau qu'il contient à saturation en sortant du dispositif de lavage situé classiquement au bas de la cabine. On notera à cet égard que le système de l'invention peut comporter un laveur complémentaire, en amont du filtre 3, pour diminuer les cycles d'entretien de ce der-nier. Le flux d'air rencontre ensuite un réchauffeur 5 par lequel sa température est augmentée jusqu'à 22-23 C,ce qui correspond à ce qui est recherché pour l'admission dans la cabine de l'air de balayage. Par cet échauffement, le degré hygrométrique de l'air tombe à 60-65%, taux également requis pour l'air entrant dans la cabine. Un ventilateur extracteur 6 anime le flux d'air au travers du caisson pour le recycler dans la cabine par le conduit de sortie 7 du caisson. Selon l'invention, l'échangeur 4 est l'étage d'évaporation 8 d'une installation de pompe à chaleur comportant un compresseur 9 et un condenseur 10 qui constitue le réchauffeur 5 du caisson. Ainsi, les calories extraites de l'air en recyclage à l'étage 8 de la pompe sont restituée à cet air dans l'étage 10 de celle-ci, ce de manière connue. Le fluide caloporteur circule dans un circuit principal 11a, de l'évaporateur 8 au compresseur 9, llb, du compresseur 9 à un point de piquage 12, 11c de ce point de piquage 12 au condenseur 10, 11d du conden- 5 Beur 10 à une vanne trois voies pilotée 13, et 11e de cette vanne à l'entrée de l'évaporateur 8. Le circuit du fluide caloporteur possède une dérivation 14, entre le point de piquage 12 et la vanne 13 qui alimente un refroidisseur 15 (par exemple un aéro-réfrigérant), agis- sant comme un condenseur secondaire, permettant en agissant sur le débit détourné du fluide par la vanne 13, de réguler le cycle refroidissement réchauffement du flux d'air F. Bien entendu, des capteurs de l'hygrométrie et de la température du flux F à l'entrée de la cabine de peinture sont associés à des automates d'asservissement de la position de la vanne 13. Le refroidisseur 15 peut être traversé par de l'air pouvant constituer une source d'air frais additionnel qu'il peut être utile d'injecter dans le flux F d'air recyclé pour compenser les pertes inévitables d'air lors de la mise en oeuvre de l'installation. On notera également qu'une installation de peinture conforme à l'invention conserve, à l'instar d'une installation à recyclage normale, une insensibilité à la variation des conditions aérauliques d'écoulement de l'air due à l'encrassement des filtres ou du dispositif de lavage. Convenablement dimensionné, le système selon l'invention est de conduite très simplifiée et permet d'économiser environ 30ô d'énergie par rapport aux dispositifs connus les plus performants. A la figure 2, on a représenté une installation de peinture 20 comprenant au moins une cabine 21 dans laquelle la peinture est appliquée par des robots et au moins une cabine 22 dans laquelle la peinture est appliquée manuellement. L'air de balayage qui a traversé les cabine est 6 passé dans un laveur/épurateur 23 duquel il est rejeté dans l'atmosphère par un conduit 24. L'air de balayage est admis dans la ou les cabines à application manuelle 22 à partir de l'atmosphère, au travers d'unités de conditionnement 25 et 26, comprenant de manière connue un brûleur et un humidificateur afin de corriger ces paramètres en fonction de leur valeur dans l'air atmosphérique et des valeurs souhaitées dans la cabine. L'air de balayage de la cabine 21 provient quant à lui d'une dériva- tion 27 du conduit 24 de rejet de l'air lavé/épuré. La dérivation 27 aboutit à l'entrée d'un système 28 conforme à celui de la figure 1, c'est-à-dire à l'entrée 2 de celui-ci, tandis que sa sortie 7 est reliée à l'entrée de la cabine 21. Cette installation illustre le résultat d'une modification simple d'une installation existante dans laquelle, avant modification, le balayage de la cabine des robots était assuré de manière classique comme celui de la cabine 22. La transformation est en effet peu importante tandis que l'économie d'énergie réalisée est significative. REVENDICATIONS 1. Système (1) de production et de conditionne-ment d'air recyclé de balayage pour installation de pein- ture comportant une canalisation d'entrée (2), un premier échangeur de chaleur (4) destiné à refroidir l'air (F) provenant de la canalisation d'entrée (2), un deuxième échangeur (5) de chaleur destiné à élever la température de l'air (F) issu du premier échangeur (4) et un ventila- teur (6) d'extraction de l'air ainsi conditionné, caractérisé en ce que les premier et deuxième échangeurs (4, 5) sont respectivement l'évaporateur (8) et le condenseur (10) d'une pompe à chaleur. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit du fluide caloporteur de la pompe à chaleur comporte un condenseur secondaire (15) placé en dérivation du circuit principal entre l'entrée de l'évaporateur (10) et la sortie d'un compresseur (9) que comporte de manière connue la pompe à chaleur. 3. Système selon la revendication 2 caractérisé en ce que la sortie du condenseur secondaire (15) est raccordée au circuit principal (11) à l'entrée de l'évaporateur (8) par une vanne (13) de régulation du fonctionnement de la pompe à chaleur. 4. Installation de peinture comprenant au moins une cabine (21) dans laquelle la peinture est appliquée par des robots et au moins une cabine (22) dans laquelle la peinture est appliquée manuellement, l'air de balayage de chacune d'elles étant passé au travers d'un la- veur/épurateur (23), caractérisée en ce qu'à la sortie (24) du laveur/épurateur (23), une fraction de l'air est circulé (27) dans un système (28) de conditionnement conforme à l'une quelconque des revendications précédentes et en ce que cet air ainsi traité est conduit à l'entrée de la cabine (21) d'application de la peinture à l'aide de robots.