Brevet FR2944219A1 — publié le 20101015

i "Machine à laver industrielle à vapeur comportant un moyen de récupération de chaleur" L'invention concerne une machine à laver industrielle à vapeur comportant des moyens de récupération de chaleur. L'invention concerne plus particulièrement un machine à laver industrielle à vapeur, du type qui comporte au moins une chaudière productrice de vapeur alimentant au moins un circuit comportant une enceinte de travail destinée à recevoir des objets à laver, ladite enceinte alimentant au moins un séparateur. io On connaît de nombreux exemples de machines à laver à vapeur. Il est connu de l'état de la technique de concevoir une machine à laver comportant une enceinte de travail fermée destinée à recevoir un objet, pour soumettre ledit objet sous 15 pression ambiante à un ou plusieurs jets de vapeur. Dans une machine à laver de ce type, la vapeur est ensuite dispersée dans l'atmosphère. Cette conception présente de nombreux inconvénients. Le premier d'entre eux est que cette technologie est extrêmement 20 consommatrice d'énergie. A titre d'exemple, on estime qu'il est nécessaire de bénéficier de 700 Watts heure pour évaporer un litre d'eau. Il est donc nécessaire de recycler au moins en partie la vapeur relâchée, sinon la totalité de la chaleur de la vapeur 25 relâchée pour réduire l'apport d'énergie fourni à l'eau contenue dans la chaudière, dans le but de provoquer son ébullition en utilisant un minimum d'énergie. Des moyens de recyclage de la chaleur contenue dans la vapeur sont d'ores et déjà connus de l'état de la technique en ce 30 qui concerne un domaine sensiblement différent qui est celui des machines permettant le lavage de textiles à l'eau. Le document US-B1-6585781 décrit et représente une machine à laver les textiles utilisant de l'eau pour le lavage, et 2 non de la vapeur, qui comporte en outre des moyens de séchage des textiles à l'aide de vapeur saturée. Un compresseur permet de réutiliser une partie de la chaleur de la vapeur de séchage aux fins de production de vapeur. Le document WO-A1-2007/144340 décrit quand à lui une machine à laver dont l'eau d'admission est réchauffée par une pompe à chaleur prélevant des calories dans le milieu ambiant. Malheureusement, ces moyens ne peuvent être appliqués à io une machine à laver industrielle dont le rôle principal est de dégraisser à la vapeur des pièces mécaniques. D'autre part, les machines à laver connues de l'état de la technique ne permettent pas le lavage de pièces délicates, telles que des pièces peintes, des tissus teints, ou des pièces en 15 matériaux plastiques qui ne supportent pas une température élevée. Il est donc nécessaire de pouvoir soumettre ces pièces à la vapeur et à une température réduite, ce qui doit être effectué dans une enceinte pouvant être soumise au vide. Une telle enceinte doit néanmoins pouvoir aussi 20 fonctionner sous pression atmosphérique. Dans ce but, l'invention propose une machine à laver du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le circuit comporte au moins un moyen de récupération de chaleur, agencé en aval du séparateur, qui est destiné à récupérer la chaleur de la 25 vapeur pour la réutiliser aux fins de production de vapeur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la machine à laver comporte un circuit unique et le moyen de récupération de chaleur est relié à un échangeur communiquant avec ladite chaudière, 30 - le moyen de récupération de chaleur est relié à un échangeur supplémentaire communiquant avec une cuve de réchauffage d'eau de prélavage débitant de l'eau de prélavage à l'intérieur de l'enceinte de travail, 3 - la machine à laver comporte au moins deux circuits et au moins un moyen de récupération de chaleur d'un circuit qui est relié à un échangeur de chaleur communiquant avec la chaudière d'un circuit voisin, - au moins un moyen de récupération de chaleur est relié à au moins un échangeur supplémentaire communiquant avec au moins une cuve de réchauffage d'eau de prélavage débitant de l'eau de prélavage à l'intérieur de l'enceinte de travail d'un circuit voisin, io - selon une configuration du moyen de récupération de chaleur, la machine comporte un séparateur qui est destiné à séparer le fluide issu de l'enceinte de travail en concentrat et en vapeur, ledit séparateur alimentant un dévésiculeur destiné à séparer des particules d'effluent de la vapeur issue du 15 séparateur, et le moyen de récupération de chaleur comporte un compresseur mécanique de vapeur, alimenté par le dévésiculeur, qui alimente en vapeur un échangeur dans les éléments d'échanges duquel circulent l'eau de la chaudière, - chaque échangeur comporte un moyen de récupération 20 de l'eau de condensation issue du refroidissement de la vapeur et un moyen d'alimentation du réservoir de la chaudière associée avec ladite eau, notamment un réservoir tampon relié à l'échangeur qui est susceptible d'alimenter le réservoir de la chaudière associée par l'intermédiaire d'une pompe et d'un clapet 25 anti-retour, - selon une autre configuration du moyen de récupération de chaleur, ledit moyen de récupération de chaleur comporte une pompe à chaleur dont un fluide caloporteur reçoit de la chaleur du séparateur et restitue ladite chaleur à un échangeur dans les 30 éléments d'échanges duquel circule l'eau de la chaudière, - selon une configuration de l'échangeur, la chaudière comporte un réservoir muni d'une résistance et une cuve 4 d'ébullition, et les éléments d'échange de l'échangeur sont interposés entre le réservoir et la cuve d'ébullition, - selon une autre configuration de l'échangeur, la chaudière comporte un réservoir muni d'une résistance formant cuve d'ébullition, et le réservoir est relié par l'intermédiaire d'une pompe de circulation forcée à une entrée de l'échangeur externe dont une sortie est reliée audit réservoir, - selon une variante de l'invention, chaque enceinte de travail est étanche et reliée à une pompe à vide, pour effectuer le io lavage des objets sensiblement sous vide d'air. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : 15 - la figure 1 est une vue schématique d'une machine à laver selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'une machine à laver selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique d'une machine à 20 laver selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique d'une machine à laver selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique d'une première variante de la machine à laver selon le deuxième mode de 25 réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue schématique d'une seconde variante de la machine à laver selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue schématique d'une troisième 30 variante de la machine à laver selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté aux figures 1 à 3 une machine 10 à laver 5 industrielle à vapeur. De manière connue, la machine 10 comporte au moins une chaudière 12 productrice de vapeur alimentée en eau par une entrée 14, et alimentant au moins un circuit comportant une enceinte de travail 16 dans laquelle des objets à laver (non io représentés) sont soumis à la vapeur. Les objets sont par exemple des pièces mécaniques que la vapeur permet de dégraisser. L'enceinte 16 alimente au moins un séparateur 18 qui est destiné à séparer le fluide issu de l'enceinte 16 de travail en 15 vapeur et en eau. Le séparateur 18 est destiné à séparer le fluide issu de l'enceinte de travail en concentrat, sortant par une sortie 26, et en vapeur chargée d'effluents qui est alors dirigée vers un dévésiculeur 28, destiné à séparer des particules d'effluent de la vapeur issue du séparateur 20 Conformément à l'invention, le circuit comporte au moins un moyen 20 de récupération de chaleur, agencé en aval du séparateur 18, et en particulier en sortie du dévésiculeur 28, qui est destiné à récupérer la chaleur de la vapeur pour la réutiliser aux fins de production de vapeur. 25 Selon un premier mode de réalisation de l'invention qui a été représenté à la figure 1, le moyen 20 de récupération comporte de manière triviale un compresseur 20, qui est destiné à réinjecter directement la vapeur dans un conduit 21 débouchant dans l'enceinte 16 de travail. 30 Avantageusement, une pompe à vide 25 agencée en aval du compresseur 20 permet de faire le vide dans l'enceinte 16 de travail pour réaliser un lavage puis un séchage sous vide. Selon un deuxième mode et un troisième mode de réalisation qui ont été représentés respectivement aux figures 2 et 3, la machine à laver 10 comporte un circuit unique et le moyen de récupération 20 de chaleur est associé à un échangeur 22 ou 76 communiquant avec la chaudière 12. Plus particulièrement, selon le deuxième mode de réalisation qui a été représenté d'une manière générale à la figure 2 et en particulier aux figures 5 à 7, le moyen 20 de récupération de chaleur comporte un compresseur 20 mécanique de vapeur, io qui alimente en vapeur un échangeur 22 dans les éléments d'échanges 24 duquel circulent l'eau de la chaudière 12. Dans ce mode de réalisation avec compresseur, le séparateur 18 est destiné à séparer le fluide issu de l'enceinte de travail en concentrat, sortant par une sortie 26, et en vapeur 15 chargée d'effluents qui est alors dirigée vers un dévésiculeur 28, destiné à séparer des particules d'effluent de la vapeur issue du séparateur. Le compresseur 20 est donc branché en sortie du dévésiculeur 28. La machine 10 peut comporter une vanne 23 et une pompe 20 à vide 25 associée qui permettent de faire le vide dans l'enceinte 16 de travail pour réaliser un lavage puis un séchage sous vide. Toutefois cette caractéristique n'est pas limitative de l'invention. Comme l'illustre plus précisément la figure 5 qui représente une première variante de réalisation de l'invention, la 25 machine à laver 10 comporte par exemple à l'intérieur de l'enceinte 16 de travail un panier 29 destiné à recevoir les pièces ou objets 31 à laver. Ce panier peut notamment être reçu dans un tambour rotatif 30, monté sur galets 32, qui est destiné à permettre une exposition uniforme des objets à la vapeur qui est 30 débitée dans l'enceinte de travail par une buse 34 alimentée par la chaudière 22. 7 Dans cette configuration, l'enceinte, le séparateur 18 et le dévésiculeur 28 sont regroupés en un seul ensemble, mais cette caractéristique n'est pas essentielle de l'invention. La sortie 26 des concentrats est agencée dans une partie inférieure de l'enceinte 16, et elle comporte une vanne 36 d'extraction et une pompe 38 d'extraction. Le compresseur 20 agencé en sortie du dévésiculeur 28 est de manière connue un compresseur à lobes de type "roots". Il débite la vapeur surpressée dans l'échangeur 22. io Dans la première variante du deuxième mode de réalisation de l'invention qui a été représenté à la figure 5, la chaudière 12 comporte un réservoir 40 muni d'une résistance 42 et une cuve d'ébullition 44 dans laquelle se forme la vapeur et qui alimente la buse 34. Dans ce cas, de préférence, les éléments 15 d'échange 24 de l'échangeur 22 sont interposés entre le réservoir 40 et la cuve d'ébullition 44. Le réservoir 40 est par exemple relié à un niveau d'eau 41. Avantageusement, l'échangeur 22 comporte un moyen de récupération de l'eau de condensation issue du refroidissement 20 de la vapeur et un moyen d'alimentation du réservoir 40 de la chaudière 12 associée avec ladite eau. Ainsi, par exemple, l'échangeur 22 comporte un réservoir 46 tampon qui est relié à l'échangeur 22 et qui est susceptible d'alimenter le réservoir 40 de la chaudière 12 associée par 25 l'intermédiaire d'une pompe 48 et d'un clapet anti-retour 50. Ce réservoir peut aussi alimenter un circuit 47 de refroidissement comportant une vanne 49 et une buse d'aspersion 51 qui est destinée à débiter de l'eau en amont du compresseur 20, pour le refroidir rapidement en cas d'intervention. 30 Une deuxième variante du deuxième mode de réalisation, qui a été représentée à la figure 6, reprend sensiblement la configuration de la première variante, à cette différence que la chaudière comporte un réservoir 40 muni d'une résistance 42 8 formant cuve d'ébullition, et à la différence que le réservoir 40 est relié par l'intermédiaire d'une pompe 52 de circulation forcée à une entrée 56 de l'échangeur externe 22, dit échangeur à circulation forcée, dont une sortie 58 est reliée audit réservoir 40. Cette configuration permet d'accélérer le réchauffage de l'eau du réservoir de la chaudière 12 pour améliorer la récupération de la chaleur issue de la vapeur. Selon une troisième variante du deuxième mode de réalisation qui a été représenté à la figure 7, le compresseur 20 io est relié à un échangeur supplémentaire 60 communiquant avec une cuve 62 de réchauffage d'eau de prélavage, munie d'une résistance 66 et débitant de l'eau de prélavage par l'intermédiaire d'une buse 64 à l'intérieur de l'enceinte 16 de travail. Dans cette configuration, le moyen de récupération de 15 chaleur que constitue le compresseur 20 permet à la fois de rationaliser le chauffage d'une eau de prélavage et de produire de la vapeur à moindre coût. Selon un troisième mode de réalisation qui a été représenté de manière schématique à la figure 3, le moyen de 20 récupération de chaleur 20 comporte une pompe à chaleur dont un fluide caloporteur reçoit de la chaleur du séparateur et restitue ladite chaleur à un échangeur 76 dans les éléments d'échanges duquel circulent l'eau de la chaudière 12. Plus précisément, la pompe à chaleur comporte un premier 25 échangeur 72 de condensation qui est agencé en sortie du séparateur 18. Cet échangeur reçoit les calories de la vapeur sortant du séparateur et les communique à un fluide caloporteur contenu dans un circuit aller 73 de la pompe à chaleur. Ce fluide est compressé par un compresseur 74 de la pompe à chaleur qui 30 est relié à un second échangeur de transfert 76 de la pompe à chaleur, qui transfère les calories à l'eau de la chaudière 12. Le fluide caloporteur est ensuite réacheminé au premier échangeur 72 par l'intermédiaire d'un circuit retour 75. On remarquera que, dans cette configuration, le premier échangeur 72 de condensation peut jouer le rôle du dévésiculeur et permettre l'évacuation des condensats par l'intermédiaire de la sortie 26. Une pompe à vide 25 associée permet de faire le vide dans l'enceinte 16 de travail pour réaliser un lavage puis un séchage sous vide. Enfin, dans un quatrième mode de réalisation qui a été représenté à la figure 4, la machine à laver 10 comporte au moins io deux circuits analogues au second mode de réalisation de la figure 2. Les éléments de chacun de ces circuits, analogues à celui de la figure 3, sont identifiés par les mêmes références indicées en "a" et "b". Ainsi, au moins un moyen 20a de récupération de chaleur communique avec la chaudière 12b d'un 15 circuit voisin. On remarquera que, dans cette configuration, le moyen 20 de récupération de chaleur a été représenté comme comportant un pompe à chaleur, mais pourrait parfaitement être constitué d'un compresseur analogue au deuxième mode de réalisation de 20 l'invention associé à un échangeur simple. Par ailleurs, on a représenté à la figure 4 une machine à laver ne comportant que deux circuits, mais il sera compris que la machine peut comporter une pluralité de circuits en cascade comportant chacun un moyen de récupération de chaleur 20 25 alimentant la chaudière 12 du circuit voisin à pression et à températures inférieures. De même, selon une variante (non représentée) de l'invention, au moins un moyen 20 de récupération de chaleur peut être relié à au moins un échangeur supplémentaire 30 communiquant avec au moins une cuve de réchauffage d'eau de prélavage débitant de l'eau de prélavage à l'intérieur de l'enceinte de travail d'un circuit voisin, d'une manière analogue à la 2944219 i0 troisième variante de réalisation du deuxième mode de réalisation. Il sera compris que, dans les troisième et quatrième modes de réalisation de l'invention dans lesquels le moyen de 5 récupération de chaleur 20 est une pompe à chaleur, chaque échangeur de condensation 72 peut comporter un moyen de récupération de l'eau de condensation issue du refroidissement de la vapeur et un moyen d'alimentation du réservoir 12 de la chaudière 12 associée avec ladite eau, notamment un réservoir io tampon relié à l'échangeur qui est susceptible d'alimenter le réservoir de la chaudière associée par l'intermédiaire d'une pompe et d'un clapet anti-retour, similairement au deuxième mode de réalisation de l'invention. De même, il sera compris que, dans les troisième et 15 quatrième modes de réalisation de l'invention dans lesquels le moyen de récupération de chaleur 20 est une pompe à chaleur, les éléments d'échange de l'échangeur de transfert 76 peuvent être interposés entre un réservoir de chaudière 12 et une cuve d'ébullition, ou bien le réservoir 12 peut être relié par 20 l'intermédiaire d'une pompe de circulation forcée à une entrée de l'échangeur externe de transfert 76 dont une sortie est reliée audit réservoir, selon une configuration analogue à la deuxième variante du deuxième mode de réalisation de l'invention. Enfin, dans tous les modes de réalisation de l'invention, 25 chaque enceinte 16 de travail peut être reliée directement ou indirectement à une pompe à vide 25, et est dans susceptible d'être fermée de manière étanche, pour effectuer le lavage des objets sensiblement sous vide d'air. Cette configuration permet le lavage à la vapeur de pièces 30 délicates, telles que des pièces peintes, des tissus teints, ou des pièces en matériau plastiques qui ne supportent pas une température élevée. Un tel lavage serait rendu impossible à pression atmosphérique car la température de la vapeur est de Il 100° Celsius, mais cette température peut être abaissée dès lors que l'enceinte est soumise à une pression inférieure à 1 bar. L'invention propose donc une machine industrielle à laver particulièrement innovante et économique.5 REVENDICATIONS1. Machine (10) à laver industrielle à vapeur, du type qui comporte au moins une chaudière (12) productrice de vapeur alimentant au moins un circuit comportant une enceinte (16) de travail dans laquelle des objets à laver sont soumis à la vapeur, ladite enceinte alimentant au moins un séparateur (18) caractérisée en ce que le circuit comporte au moins un moyen (20) de récupération de chaleur, agencé en aval du séparateur (18), qui est destiné à récupérer la chaleur de la vapeur pour la réutiliser aux fins de production de vapeur. 2. Machine à laver (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit unique et en ce que le moyen (20) de récupération de chaleur est relié à un échangeur (22, 76) communiquant avec ladite chaudière (12). 3. Machine (10) à laver selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le moyen (20) de récupération de chaleur est relié à un échangeur (60) supplémentaire communiquant avec une cuve (62) de réchauffage d'eau de prélavage débitant de l'eau de prélavage à l'intérieur de l'enceinte (16) de travail. 4. Machine (10) à laver selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux circuits et en ce qu'au moins un moyen (20a) de récupération de chaleur d'un circuit est relié à un échangeur (76a) de chaleur communiquant avec la chaudière (12b) d'un circuit voisin. 5. Machine (10) à laver selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'au moins un moyen de récupération de chaleur est relié à au moins un échangeur supplémentaire communiquant avec au moins une cuve de réchauffage d'eau de prélavage débitant de l'eau de prélavage à l'intérieur de l'enceinte de travail d'un circuit voisin. 6. Machine (10) à laver selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un séparateur (18) qui est destiné à séparer le fluide issu de 13 l'enceinte de travail (16) en concentrat et en vapeur, ledit séparateur (18) alimentant un dévésiculeur (28) destiné à séparer des particules d'effluent de la vapeur issue du séparateur (18), et en ce que le moyen de récupération de chaleur (20) comporte un compresseur mécanique de vapeur, alimenté par le dévésiculeur (28), qui alimente en vapeur un échangeur (22) dans les éléments d'échanges (24) duquel circulent l'eau de la chaudière (12). 7. Machine à laver (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque échangeur (22) comporte un moyen de récupération de l'eau de condensation issue du refroidissement de la vapeur et un moyen d'alimentation du réservoir (40) de la chaudière (12) associée avec ladite eau, notamment un réservoir tampon (46) relié à l'échangeur (20) qui est susceptible d'alimenter le réservoir (40) de la chaudière (12) associée par l'intermédiaire d'une pompe (48) et d'un clapet (50) anti-retour. 8. Machine à laver (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le moyen de récupération (20) de chaleur comporte une pompe à chaleur dont un fluide caloporteur reçoit de la chaleur du séparateur (18) et restitue ladite chaleur dans un échangeur (76) dans les éléments d'échanges duquel circulent l'eau de la chaudière (12). 9. Machine à laver (10) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la chaudière (12) comporte un réservoir (40) muni d'une résistance (42) et une cuve d'ébullition (44), et en ce que les éléments d'échange (24) de l'échangeur (22) sont interposés entre le réservoir (40) et la cuve d'ébullition (44). 10. Machine à laver (10) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la chaudière (12) comporte un réservoir (40) muni d'une résistance (42) formant cuve d'ébullition, et en ce que le réservoir (40) est relié par l'intermédiaire d'une pompe de circulation forcée à une entrée (56) de l'échangeur externe (24) dont une sortie (58) est reliée audit réservoir (40). 14 11. Machine à laver (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque enceinte (16) de travail est étanche et reliée à une pompe à vide (25), pour effectuer le lavage des objets sensiblement sous vide d'air.