Brevet FR2989157A1 — publié le 20131011

Description de l'invention Etat du sachant : Les étuves de flux à soudure ont pour objet de traiter des flux de soudure, afin d'en évacuer l'hydrogène. Le flux de soudure a pour sa part les caractéristiques contraires d'être : - un très bon isolant thermique : ce qui provoque une rampe très longue de montée en température, et amplifie le temps de traitement à l'étuvage, - avide d'humidité : ce qui contraint à obtenir un traitement homogène sur toute le volume traité, et de garantir un maintien à la température de conservation en fin de cycle d'étuvage. En conséquence, il est très difficile d'obtenir une dessiccation homogène du fait de la caractéristique de la matière à traiter. Les phases de traitement des flux de soudure sont au nombre de trois : - la première consiste à monter le flux de matière à traiter à la température requise, - la seconde consiste à maintenir le flux en phase de chauffage à la température requise dans le but d'extraire tout hydrogène, - la troisième consiste à maintenir hors humidité le flux traité. Les étuves pour le flux de soudure sont caractérisées selon deux technologies : - Les étuves dites à entonnoir : caractérisées par le fait que l'on remplit l'étuve par le dessus, que la matière reste en masse à l'intérieur de l'étuve, que l'étuve se vide par le dessous, et que des éléments chauffants interviennent entre ces deux phases afin de dessécher le flux de soudure. Les limites de cette technologie d'étuve sont que : o Les flux sont traités en masse et une partie est éloignée des corps de chauffe, formant un volume mort (flux mal chauffé, donc moins déshydraté), o Lorsque le flux est évacué, il y a formation d'un cratère centrale, entrainant le coeur du volume de flux qui naturellement concentre l'humidité. Cette caractéristique handicape fortement les performances de ce type d'étuve (temps de montée en chauffe du produit plus important pour pallier au manque d'homogénéité de température, d'où des volumes de traitement limités). - Les étuves armoires : qui se caractérisent par le fait que ces armoires disposent de plateaux à faible rebord, dans lesquels vont reposer les flux en traitement. Bien que la matière traitée ait un rendu plus homogène que les étuves à entonnoir en raison de la meilleure répartition du flux dans le corps de chauffe, cette technologie présente de nombreux inconvénients : o Les temps de traitement restent voisins de l'étuve à entonnoir à puissance égale, o La récupération du flux nécessite une manutention dangereuse, en raison du risque important de brulure, o A volume égal de produit à traiter, la dimension de l'étuve est beaucoup plus importante. Sur l'ensemble des technologies connues : la limite de performance des étuves conduit à devoir respecter un cycle de traitement contraignant, caractérisé par une température d'étuvage variant entre 300° et 400°C, un temps d'étuvage variant de 1 à 4 heures à cette température d'étuvage, et d'une température de conservation supérieure à 100°Celsius. - La seconde limite de ces technologies d'étuve, est qu'il est impossible de traiter des volumes supérieurs à 200 litres, si l'on veut conserver des temps et des couts de traitement acceptables. Hors en milieu industriel le besoin hebdomadaire est en moyenne de 3000 litres, ce qui correspond à la production de trois étuves de 200 litres (soit un besoin de 600 litres journalier en moyenne). - La troisième limite est que les matières sont statiques durant le temps de traitement thermique. Sur les autres domaines d'emploi d'étuves de produits pulvérulents, grains, granulats ou analogues en secteur industriel et agro-alimentaire, nous retrouvons les mêmes technologies d'étuves à entonnoir et armoire, auxquelles se rajoutent des technologies de tunnels de chauffage et de systèmes de soufflerie (l'air évacuée d'humidité sert à la dessiccation de la matière). La limite de tous ces systèmes est de ne pas disposer d'appareils compacts pour traiter des volumes importants. Présentation de l'invention : Le présent procédé d'étuve est caractérisé en ce que les temps de traitement des matières est réduit, ce qui amplifie d'autant le volume pouvant être traité. Pour parvenir à ce résultat, le procédé consiste à faire écouler le produit à traiter à travers une cellule chauffante (constituée de cornières (2) chauffées par des résistances (6)), imbriquées les unes dans les autres de façon à ce que la matière soit chauffée de façon dynamique par couches minces. La vapeur d'eau est évacuée par les faces intérieures des plaques puis vers la cheminée centrale (8) via le trou d'évent (9), empêchant le produit qui s'écoule d'être saturé (un des problèmes des étuves classiques). Un système complexe de régulation (10) intervient sur : - une double régulation de temps: o temps de débit du produit à traiter, o temps de chauffage du produit à traiter. - une double régulation de la température : o sur les résistances, visant à ne pas dépasser la température maximale admissible du produit, o à la sortie de l'étuve, afin de garantir le bon étuvage du produit et de respecter les consignes fixées. Ce procédé permet d'optimiser le débit de produits étuvés à l'heure par le fait que : la montée en température est quasiment instantanée, du fait que les cornières (2) multiples augmentent les surfaces d'échange thermiques et qu'elles sont chauffées à très haute température, le temps de chauffage peut être réduit par le fait que l'ensemble du flux est traité en fines couches sur les cornières, et que l'humidité est extraite au fur et à mesure de l'écoulement du produit grâce aux trous d'évents (9) placés sous chaque cornière, - la phase de maintien en température du produit traité reste inchangée pour éviter la reprise d'humidité tant que le produit n'est pas utilisé, - la matière subie un traitement dynamique, en raison du brassage réalisé à l'intérieur de la cellule chauffante par un passage à travers plusieurs éléments de chauffage superposés, en opposition aux systèmes existants qui traitent la matière sans la retourner. De plus, par la disposition géométrique des éléments superposés (2), et notamment à leur angle (les cornières(2) sont pliées sur un angle maximum de 90° et posées en cône afin d'obtenir un angle maximum de 45° par rapport à la verticale) permettant d'obtenir un bon écoulement, la matière traitée est brassée grâce à un phénomène de gravité assurant le retournement sur lui-même du produit homogénéisant son traitement thermique et réduisant le temps de séchage. Ce procédé permet ainsi de réduire au minimum de moitié le temps de traitement des flux pour les rendre exploitable, ce qui correspond à 70% du besoin journalier en milieu industriel. Ce temps peut également se voir réduit par addition de cellules chauffantes supplémentaire, sans avoir à ajouter l'encombrement de l'étuve puisque la cellule chauffante est installée en dessous de l'entonnoir. Les composants du procédé sont les suivants : (1) un réservoir conique ou un autre système d'acheminement va recevoir en sortie l'ensemble de l'équipement ci-après désigné. Le principe du réservoir conique ou de tout autre système d'acheminement est de conduire la matière à traiter dans la cellule chauffante, - La cellule chauffante est constituée de rangées de cornières superposées (2) fixées au centre par des parois centrales (4) constituant la cheminée (8), et des parois terminales (3) et des flans (5) en périphérie : o Ces cornières (2) disposées parallèlement les unes aux autres avec une distance de séparation adaptée au produit à traiter à l'heure, et sur plusieurs rangs superposés décalés pour aligner les faces des cornières, divisent le produit traité en fines couches et le mélangent en le retournant (phénomène de brassage), o La cheminée centrale (8) est positionnée sur toute la largeur de la cellule de façon à récupérer la vapeur d'eau, empêchant ainsi d'enrichir en humidité la matière encours de traitement en amont, o Sous chaque cornière sont disposés des éléments chauffants (6) qui ont pour objet de dessécher la matière, o Sous chaque cornière, en partie supérieure de la paroi centrale, des évents (9) sont disposés de façon à évacuer l'humidité dans la cheminée centrale (8), permettant l'optimisation de la dessiccation, Un système complexe de régulation composé d'un programmeur (10) et de sondes thermiques permettent de gérer les temps d'exposition, et le débit en sortie (système d'écoulement 7) par asservissement des températures de la cellule et de sortie de la matière traitée. Plan A : Vue de face (1/5) Plan B : Vue de gauche (2/5) Plan C : Coupe A.A de la vue de gauche (3/5) Plan D : Coupe B.B de la vue de face (4/5) Plan E : Détail C de la coupe A.A de la cellule chauffante (5/5) REVENDICATIONS1. Etuve à capacité illimitée destinée au séchage accéléré de produits pulvérulents, grains, granulats ou analogues constitué d'un réservoir conique (1) ou de tout autre système d'acheminement, au bout duquel est placé une cellule chauffante constituée d'un ensemble de cornières (2) fixées sur des parois terminales (3) et centrales d'évacuation (4) des vapeurs reliées entre elles par des flancs (5), d'éléments chauffants (6), d'un système d'écoulement de la matière traitée en fin de cycle (7) et d'un système de régulation du temps et de la température (10) ; caractérisée en ce que : les cornières superposées (2) divisent en de nombreuses couches minces le produit à traiter et permettent ainsi le retournement de la matière, sous chaque cornière et entre elles sont disposés des éléments de dessiccation (6) assurant l'extraction instantanée de l'humidité, sous chaque cornière la vapeur d'eau est recueillie puis évacuée par un couloir central (8) sans risque d'enrichir en humidité la partie du produit située en amont, l'étuve dispose d'un système de régulation permettant d'assujettir automatiquement la température de sortie au débit selon l'usage attendu. 2. Etuve selon la revendication 1 caractérisée en ce que la cellule chauffante dispose de parois terminales (3) servant à fixer les éléments chauffants tandis que les parois centrales(4) servent à la fois à supporter les éléments chauffants(6) et évacuer l'humidité en constituant une cheminée centrale (8). 3. Etuve selon la revendication 1 caractérisée en ce que les cornières (2) de la cellule chauffante sont pliées à 90° maximum et posées en cône afin d'obtenir un angle maximum de 45° pour chacune de leur face par rapport à la verticale, permettant un dépôt de matière à traiter et un écoulement de cette dernière par gravité ; la fonction des cornières (2) est également d'augmenter la surface d'échange thermique et de répartir finement la matière à traiter afin de gagner en temps de séchage. 4. Etuve selon la revendication 1 caractérisée en ce que les cornières (2) de la cellule chauffante sont disposées parallèlement les unes aux autres, et sur plusieurs rangs superposés avec un nombre et une distance de séparation adaptés à la quantité de la matière travaillée à l'heure ; les rangs sont décalés de façon à aligner les faces des cornières, permettant ainsi que la matière subisse un traitement thermique dynamique, en raison du brassage réalisé à l'intérieur de la cellule chauffante par retournement de la matière. 5. Etuve selon la revendication 1, caractérisée en ce que en dessous de chaque face de chaque cornière est disposé au moins un élément chauffant (6), soit au moins deux corps de chauffe par cornière, qui permet de chauffer la matière par l'intermédiaire des flancs de cornière et ainsi la dessiccation de la matière, ces mêmes éléments chauffants agissent par rayonnement pour chauffer la matière en partie inférieure, entre chaque cornière est également disposé un élément chauffant (6) qui va agir par rayonnement et contact sur la partie supérieure de la couche de matière à traiter, permettant ainsi une parfaite régularité de température. 6. Etuve selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cornière (2) fait barrage à la remontée de la vapeur d'eau, puisque celle-ci est entrainée vers le sommet de la cornière de façon naturelle, ainsi celle-ci passe par le trou d'évent (9) placé sous le sommet de chaque cornière (2) dans les parois centrales (4) constituant la cheminée d'évacuation des vapeurs (8) ; ainsi les points d'évacuation sont multipliés et répartis de façon à assurer une siccité parfaite de la matière en traitement, ce qui occasionne des temps de séchage plus rapides. 7. Etuve selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de régulation dispose d'une double régulation : Durant le temps de traitement la régulation a pour objet d'adapter le temps de traitement au regard de la température des éléments chauffants, ce qui va avoir pour incidence d'ouvrir la trappe de libération du produit traité (7) ; Durant la phase de libération du produit traité, réguler le temps d'ouverture au regard de la température de sortie du produit traité.