Brevet FR2977183A1 — publié le 20130104

Dispositif de projection de qlace sèche, notamment de qlace carbonique La présente invention concerne un dispositif de projection de glace sèche, notamment de glace carbonique. Elle trouvera ses applications, en particulier, dans le domaine du nettoyage des surfaces, notamment les surfaces de grande taille telles que les pièces de carrosserie de véhicule. Cet exemple n'est cependant pas limitatif et l'invention trouvera aussi ses applications, notamment, pour le nettoyage de pièces de plus petites tailles. Le nettoyage par projection de glace carbonique trouve son efficacité dans la combinaison de différents effets, un effet mécanique dû à l'énergie cinétique des particules de glace, un effet thermique dû à la température des particules et un effet de souffle dû à la sublimation de la glace au contact de la surface à nettoyer. Il présente de plus l'avantage de ne pas laisser de résidus. En effet, après sublimation, la glace carbonique, transformée en gaz, s'évacue d'elle-même. Différents procédés de nettoyage par projection de glace carbonique ont déjà été proposés. Il est ainsi connu de projeter des particules ou pellets de glace préalablement formés à l'aide d'une machine de tir. Ce procédé peut cependant s'avérer trop violent pour des surfaces fragiles. Il est aussi connu de former des particules de glace à partir de dioxyde de carbone à l'état liquide au contact d'un fluide moteur qui entraîne les particules au fur et à mesure de leur création et sert également à leur projection sur la surface à nettoyer. Pour mettre en oeuvre ce dernier procédé, on connaît des dispositifs comprenant une alimentation en fluide moteur, une alimentation en dioxyde de carbone liquide, une chambre de formation des particules de glace carbonique et une buse projetant, sous l'action du fluide moteur, les particules formées dans la chambre. Ladite buse comprend un convergent, un col et un divergent. Un tel dispositif est décrit dans le document EP-1 765 551. Dans les dispositifs connus, les buses présentent une longueur importante permettant la réalisation d'un flux de particules centrées au milieu du jet de fluide moteur. Cela présente l'avantage d'un nettoyage particulièrement efficace en concentrant la zone d'impact des particules mais présente des inconvénients. Tout d'abord, ces différents dispositifs sont fortement consommateur en fluide moteur. Ils sont en outre difficiles à manier. De plus, leur jet de glace carbonique présente une surface d'impact de dimensions limitées. L'invention vise à résoudre tout ou partie des problèmes suivants et propose à cet effet un dispositif de projection de particules de glace sèche, notamment pour le nettoyage de surfaces, comprenant une buse de projection, permettant le passage d'un fluide moteur entraînant lesdites particules, ladite buse présentant un orifice de sortie et comprenant un col et un divergent, ledit divergent s'étendant entre le col et l'orifice de sortie de la buse. Selon l'invention, ledit divergent présente au moins un premier étage s'étendant entre le col et un orifice de sortie dudit premier étage, le rapport entre la surface du col et la surface dudit orifice de sortie du premier étage du divergent étant supérieur à 0,2, notamment supérieur à 0,5, en particulier supérieur à 0,73. Ledit rapport sera, par exemple, inférieur à 0,9. Le déposant a en effet constaté, suite à de nombreux essais, qu'une telle buse permettait de limiter la consommation en fluide porteur tout en obtenant de très bons résultats de nettoyage, notamment en termes d'élimination d'empreintes grasses présentes sur les objets à nettoyer. L'invention trouvera plus généralement ses applications pour le nettoyage de pollutions fines, d'épaisseur inférieure à 3 mm, entre autres. Elle permet en outre de pouvoir faire appel à des buses de taille limitée, notamment à des buses présentant des divergents dont la longueur entre le col et l'orifice de sortie de la buse est inférieure à 50 mm. Pour éviter tout doute, on entend dans la suite le terme « section » comme signifiant la section de la buse selon un plan orthogonal à sa direction d'extension longitudinale, c'est-à-dire, la direction principale selon laquelle la buse conduit le fluide qui la traverse. Selon un premier mode de réalisation, ledit divergent présente une section rectangulaire. Selon différents aspects de ce premier mode de réalisation, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - la longueur 1 de ladite section croit de façon linéaire au niveau du ou de chacun desdits étages du divergent en allant du col vers l'orifice de sortie de la buse, - ladite section présente une largeur h sensiblement constante au niveau du ou de chacun desdits étage du divergent, en allant du col vers l'orifice de sortie de la buse, - ladite section présente une largeur h sensiblement décroissante, au niveau du ou de chacun desdits étage du divergent, en allant du col vers l'orifice de sortie de la buse, - l'orifice de sortie de la buse se présente sous la forme d'une fente présentant une largeur inférieure à 1,5 mm et/ou une longueur comprise entre 20 et 50 mm, - le col présente une section rectangulaire. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ledit divergent présente une section circulaire. Le col pourra alors présenter une section circulaire. Pour éviter tout doute, le terme « angle de divergence » aura dans la suite la signification suivante. Pour les buses dont le divergent présente une section rectangulaire dans laquelle la longueur 1 croit linéairement, il s'agit de l'angle correspondant à la pente d'accroissement de ladite longueur 1 pour le ou chacun des étages du divergent. Pour les buses dont le divergent présente une section ronde, il s'agit de l'angle au sommet du cône portant le tronc de cône formant le ou chacun des étages du divergent. Selon une première variante, le divergent du dispositif conforme à l'invention présente un seul étage, ledit étage étant muni d'un angle de divergence a de l'ordre de 6°. On obtient alors une grande efficacité de nettoyage. Selon une seconde variante, ledit divergent présente un seul étage, ledit étage étant muni d'un angle de divergence a supérieur à 7°, notamment supérieur à 15°. On obtient alors un jet évasé avec une surface d'impact agrandie. Dans ces différentes variantes, la longueur L du divergent mesurée entre le col et l'orifice de sortie dudit étage, prévu confondu avec celui de la buse, la longueur IS de la section du divergent au niveau de ladite sortie de la buse et l'angle de divergence a suivent la loi suivante : (0,05 x IS) / tan (a) Dans une troisième variante de réalisation, le divergent présente un second étage, ledit premier étage présentant un angle de divergence de l'ordre de 6° et le second étage un angle de divergence supérieur à 7°, notamment supérieur à 15°. On combine alors un effet d'accélération des particules, favorable à l'efficacité du nettoyage, à un effet d'élargissement de la zone d'impact des particules. Selon un aspect de l'invention, ledit col est un col sonique. Par ailleurs, la buse 10 pourra présenter un convergent prévu en amont du col selon le sens de circulation du fluide moteur, chargés desdites particules, et dans lequel le convergent et le divergent sont raccordé directement l'un à l'autre au niveau du col. Il est également à noter que l'invention concerne un dispositif de projection de 15 particules de glace sèche, notamment pour le nettoyage de surfaces, comprenant une buse de projection, permettant le passage d'un fluide moteur entraînant lesdites particules, ladite buse présentant un orifice de sortie et comprenant un col, caractérisé en ce que l'orifice de sortie est au niveau du col. 20 Un telle buse présente des performances de nettoyage moindre que les précédentes mais reste intéressante en ce qu'elle permet aussi une diminution de la consommation de fluide porteur. L'invention concerne aussi une buse d'un dispositif de projection tel que décrit plus 25 haut. L'invention est détaillée dans la suite, accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique un exemple de dispositif de 30 projection conforme à l'invention, - la figure 2a illustre en vue de face un premier exemple de réalisation d'une buse du dispositif conforme à l'invention, - la figure 2b est une vue de côté d'après la figure 2a, - la figure 2c est vue de dessus d'après la figure 2a, 35 - la figure 3a illustre en vue de côté un second exemple de réalisation d'une buse du dispositif conforme à l'invention, - la figure 3b est une vue de face d'après la figure 3a, - la figure 3c est vue de dessus d'après la figure 3a,5 - la figure 4a illustre en vue de face un troisième exemple de réalisation d'une buse du dispositif conforme à l'invention, - la figure 4b est une vue de côté d'après la figure 4a, - la figure 4c est vue de dessus d'après la figure 4a. Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne un dispositif de projection de particules de glace sèche, par exemple de glace carbonique, notamment pour le nettoyage de surfaces. 10 Ledit dispositif comprend un pistolet 10 muni, notamment, d'une alimentation 1 en fluide moteur, d'une alimentation 2 en dioxyde de carbone liquide et d'une chambre 3 de formation des particules de glace carbonique. Il comprend également une buse 4, raccordée au pistolet 10, projetant, sous l'action du fluide moteur, les particules formées dans la chambre. 15 Ledit fluide moteur pénètre ainsi dans le dispositif par l'alimentation 1 en fluide moteur puis se charge des particules de glace générées dans la chambre 3, à l'échappement de ladite chambre. On forme de la sorte un flux de fluide moteur et de particules de glace qui traverse la buse 4 pour être projeté sur la pièce à 20 nettoyer. Autrement dit, la buse 4 permet le passage du fluide moteur, ce dernier entraînant lesdites particules. Ledit fluide moteur est, par exemple, de l'air comprimé. Comme illustré aux figures suivantes, ladite buse 4 présente un orifice 5 de sortie 25 et comprend un col 6 et un divergent 7. Ledit divergent 7 s'étend entre le col 6 et l'orifice de sortie 5 de la buse. Ladite buse 4 comprend en outre ici un convergent 8, placé en amont du col 6 dans le sens de circulation du flux. Elle pourra aussi présenter un raccord 9 au pistolet 30 10. Ledit raccord 9 est éventuellement muni d'une bague de fixation 10, prévue au niveau d'une partie filetée dudit raccord 10. Ladite buse présente un axe d'extension longitudinale 11, c'est-à-dire, un axe correspondant à la direction principale du flux qui la traverse. Ledit divergent 7 présente au moins un premier étage s'étendant entre le col 6 et un orifice de sortie 5, 12 dudit premier étage, situé à l'opposé du col 6 dans le sens 35 de circulation du flux. Le col 6 et ladite sortie 5, 12 du premier étage du divergent 7 sont, par exemple, orthogonaux à l'axe 11 d'extension longitudinale de la buse. Selon l'invention, le rapport entre la surface du col 6 et la surface dudit orifice 5, 12 de sortie du premier étage du divergent est supérieur à 0,2, notamment à 0,5, en particulier supérieur à 0,73. Il sera, par exemple, inférieur à 0,9. Le déposant a en effet constaté que ce paramètre est dimensionnant en ce qui concerne la qualité du nettoyage obtenu et la consommation de fluide porteur. Il permet en particulier une accélération adéquate des particules pour une consommation réduite en fluide moteur. Il pourra être compris, par exemple, entre 0,8 et 0,9. Comme illustré, ledit divergent 7 présente, par exemple, une section rectangulaire. La longueur 1 de ladite section croit de façon linéaire au niveau du ou de chacun desdits étages du divergent 7 en allant du col 6 vers l'orifice 5 de sortie de la buse 4. Selon un premier exemple de réalisation, correspondant aux figures 2a à 2c, ledit divergent 7 présente un étage unique et ladite section présente une largeur h sensiblement constante en allant du col 6 vers l'orifice 5 de sortie de la buse 4. Il s'agit, notamment d'une largeur h configurée à la taille des particules formées. On pourra ainsi utiliser une largeur h inférieure à 2 mm, par exemple de l'ordre de 1,2 ou 1,3 mm. Le col 6 présente ici une section rectangulaire dont l'une des dimensions correspond à la largeur h du divergent 7. Ledit divergent présente par ailleurs un angle de divergence a supérieur à 7°, permettant d'obtenir un élargissement du flux en sortie de buse. Il s'agit ici d'un angle d'environ 45°. En variante, il pourrait s'agir d'un angle d'environ 6° permettant de conserver un flux sensiblement droit en sortie de buse. De façon plus générale, ledit divergent 7 pourra présenter une longueur L de ladite buse 4, mesurée entre le col 6 et l'orifice 5 de sortie de ladite buse 4, une longueur IS de la section du divergent au niveau de ladite sortie 5 de la buse et un angle de divergence a suivant la loi suivante : (0,05 x IS) / tan (a) En particulier, L pourra avoir comme limite supérieure : (0,1 x IS) / tan (a). Selon un second exemple de réalisation, correspondant aux figures 3a à 3c, ledit divergent 7 présente un étage unique et ladite section présente une largeur h sensiblement décroissante, notamment de façon linéaire, en allant du col 6 vers l'orifice 5 de sortie de la buse 4. Le col 6 présente ici également une section rectangulaire dont l'une des dimensions correspond à la largeur h du divergent 7 au niveau de sa zone de raccordement avec le col 6. Ledit divergent 7 présente par ailleurs un angle de divergence a supérieur à 7°, permettant d'obtenir un élargissement du flux en sortie de buse. Il s'agit ici d'un angle d'environ 70°. Dans les deux cas précédents, on constate que l'orifice de sortie 5 de la buse se présente sous la forme d'une fente. Celle-ci pourra présenter une hauteur inférieure à 2 mm, notamment de l'ordre de 1,2 ou 1,3 mm et/ou une longueur comprise entre 10 et 50 mm, notamment entre 20 et 50 mm. Selon un troisième mode de réalisation, correspondant aux figures 4a à 4c, ledit divergent 7 présente un premier étage 20 et un second étage 21. Ledit premier étage 20 présente un angle de divergence de l'ordre de 6° et le second étage 21 un angle de divergence supérieur à 7°, par exemple entre 30 et 60°, ici environ 45°. 25 Sans prétendre à être une explication complète des phénomènes en cause, le premier étage 20 permet une accélération des particules avec une consommation de fluide moteur minimum tandis que le deuxième permet l'élargissement du flux, ceci en limitant la surconsommation de fluide moteur, les particules bénéficiant de 30 l'énergie cinétique acquise dans le premier étage. Chacun des étages est ici de section rectangulaire, du type de celui du mode de réalisation des figures 2, c'est-à-dire, à largeur h constante et longueur 1 croissant linéairement. Les valeurs de la largeur h pourront aussi être identiques à celle du 35 mode de réalisation des figures 2. Elles sont identiques d'un étage à l'autre. Le col 6 présente ici une section rectangulaire dont l'une des dimensions correspond à la largeur h du premier étage du divergent 7. L'orifice d'entrée du 20 second étage du divergent 7 correspond à l'orifice de sortie 12 du premier étage dudit divergent 7. L'orifice de sortie 5 de la buse pourra à nouveau se présenter sous la forme d'une fente. Celle-ci pourra présenter une hauteur inférieure à 2 mm, notamment de l'ordre de 1,2 ou 1,3 mm et/ou une longueur comprise entre 40 et 60 mm. La formule donnée plus haut est également valable, au moins pour le premier étage 20. En ce qui concerne le second étage 21, il présentera avantageusement un rapport entre la surface de son orifice de sortie 5 et la surface de son orifice d'entrée, correspondant à l'orifice de sortie 12 du premier étage 20, supérieur à 0,7. Il sera en particulier compris entre 0,8 et 0,9. Selon un autre exemple de réalisation, non illustré, ledit divergent présente une section circulaire. Autrement dit, le divergent est de forme tronconique. Ledit col pourra alors présenter une section circulaire. L'angle de divergence pourra être de l'ordre de 6° ou supérieur à 7°, avec les mêmes effets que ceux décrits plus haut. A titre d'exemple, les divergents 7 des buses 4 conformes à l'invention présentent une longueur, mesurée entre le col et l'orifice de sortie de la buse, inférieure à 200 mm, notamment à 50 mm. Il pourra s'agir, notamment, d'une longueur inférieur à 10 mm pour des buses à un étage et présentant un angle de divergence supérieur à 7° ou une longueur inférieure à 40 mm pour des buses à deux étages telles que décrites plus haut. Cela étant, ledit col 6 est un col sonique et on fournira en entrée de la buse 4 une pression absolue comprise, par exemple, entre 4 et 16 bars absolus, notamment entre 4 et 6 bars absolus. Comme illustré aux figures 4a à 4c, le convergent 8 et le divergent 7 sont raccordés directement l'un à l'autre au niveau du col 6. Autrement dit, le col 6 est un simple plan. En variante, comme illustré aux figures 2a à 2c et 3a à 3c, le col 6 pourra présenter une longueur non nulle. Bien sûr, ces différentes solutions ne sont pas attachées aux modes particuliers de réalisation dans lesquels ils sont illustrés. Par ailleurs, le convergent 8 pourra présenter deux étages, comme dans le mode de réalisation des figures 4a à 4c, où sa section décroit d'abord dans une première direction sur une première portion 30 puis dans une autre direction, orthogonale à la première direction, dans une seconde portion 31. Dans une autre variante, non illustrée, la buse ne comprend pas de divergent. Son orifice de sortie se trouve donc au niveau de son col. L'accélération obtenue sera ainsi limitée à celle offerte par le col sonique, ce qui pourra cependant suffire et même être plus favorable, notamment pour le nettoyage de surfaces peu sale et/ou particulièrement fragile. REVENDICATIONS1) Dispositif de projection de particules de glace sèche, notamment pour le nettoyage de surfaces, comprenant une buse (4) de projection, permettant le passage d'un fluide moteur entraînant lesdites particules, ladite buse (4) présentant un orifice de sortie (5) et comprenant un col (6) et un divergent (7), ledit divergent (7) s'étendant entre le col (6) et l'orifice de sortie de la buse (5), caractérisé en ce que ledit divergent (7) présente au moins un premier étage s'étendant entre le col (6) et un orifice de sortie dudit premier étage (5, 12) et le rapport entre la surface du col (6) et la surface dudit orifice de sortie (5, 12) du premier étage du divergent est supérieur à 0,2. 2) Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit divergent (7) présente une section rectangulaire. 3) Dispositif selon la revendication 2 dans lequel la longueur 1 de ladite section croit de façon linéaire au niveau du ou de chacun desdits étages du divergent (7), en allant du col (6) vers l'orifice (5) de sortie de la buse. 20 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 dans lequel ladite section présente une largeur h sensiblement constante au niveau du ou de chacun desdits étage du divergent (7), en allant du col (6) vers l'orifice (5) de sortie de la buse. 25 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 dans lequel ladite section présente une largeur h sensiblement décroissante au niveau du ou de chacun desdits étage du divergent (7), en allant du col (6) vers l'orifice (5) de sortie de la buse. 30 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 dans lequel le col (6) présente une section rectangulaire. 7) Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit divergent (7) présente une section circulaire. 8) Dispositif selon la revendication 7 dans lequel ledit col (6) présente une section circulaire. 35 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit divergent (7) présente un seul étage, ledit étage étant muni d'un angle de divergence a de l'ordre de 6°. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel ledit divergent (7) présente un seul étage, ledit étage étant muni d'un angle de divergence a supérieur à 7°. 11) Dispositif selon la revendication 4 dans lequel ledit divergent (7) présente un seul étage et dans lequel la longueur L dudit étage, mesurée entre le col (6) et l'orifice de sortie dudit étage (5), prévu confondu avec celui de la buse, la longueur IS de la section du divergent (7) au niveau de ladite sortie (5) de la buse et l'angle de divergence a au col suivent la loi suivante : (0,05 x IS) / tan (a) L (0,4 x IS) / tan (a). 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel ledit divergent (7) présente un second étage, ledit premier étage (20) présentant un angle de divergence de l'ordre de 6° et le second étage (21) un angle de divergence supérieur à 7°. 13) Dispositif de projection de particules de glace sèche, notamment pour le nettoyage de surfaces, comprenant une buse de projection, permettant le passage d'un fluide moteur entraînant lesdites particules, ladite buse présentant un orifice de sortie et comprenant un col, caractérisé en ce que l'orifice de sortie est au niveau du col. 14) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit col (6) est un col sonique. 15) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la buse (4) présente un convergent (8), prévu en amont du col selon le sens de circulation du fluide moteur, chargés desdites particules, et dans lequel le convergent (8) et le divergent (7) sont raccordé directement l'un à l'autre au niveau du col (6).