[0001] La présente invention est relative au domaine du nettoyage de pièces, objets ou articles
divers, au moyen d'un milieu solvant, généralement relativement chaud et comportant
une phase liquide et une phase vapeur avec lesquelles lesdites pièces sont amenées
en contact par déplacement relatif, plus généralement imposé aux pièces elles-mêmes
selon un cheminement continu à l'intérieur de la machine, entre un poste d'entrée
et un poste de sortie.
[0002] L'objet de l'invention vise, plus particulièrement, les machines à caractère industriel,
utilisées pour le décapage, le nettoyage et le dégraissage de pièces industrielles,
de toutes dimensions acceptables, adaptées, pour les besoins de la cause, sur un transporteur
traversant la machine.
[0003] L'invention vise, plus particulièrement, les machines du type ci-dessus utilisant,
en tant que milieu solvant, des composants chlorés, fluorochlorés, alcools et autres
solvants, utilisés avec génération de vapeur et système de condensation de vapeur.
[0004] Dans les machines du type ci-dessus, il est nécessaire de produire une forte génération
de vapeur du milieu solvant, pour bénéficier de deux avantages importants. Le premier
est de fournir un milieu vapeur exempt de salissures, permettant de réaliser un rinçage
final des pièces nettoyées dès leur sortie du bain liquide dans lequel elles ont été
plongées. Cette fonction de rinçage intervient par la condensation de la phase vapeur
sur les pièces sortant du bain de nettoyage. Le deuxième consiste en une fonction
de régénération du milieu solvant liquide sali, afin de pouvoir alimenter en condensats
propres le bain liquide dans lequel les pièces à nettoyer sont trempées.
[0005] A cette fin, les machines de nettoyage traditionnelles et, notamment, celle divulguée
par le document
DE-A-1 956 854, comportent un compartiment, dit de nettoyage, et un compartiment, dit de régénération
ou distillation, dans lequel le trop-plein du bain de nettoyage est déversé. Des moyens
de chauffage, associés à ce compartiment de régénération, permettent la production
d'une vapeur en continu qui possède les deux avantages ci-dessus.
[0006] Des machines du type ci-dessus doivent posséder des moyens de stockage et de chauffage
importants pour le compartiment de distillation, de façon à pouvoir produire une régénération
totale de la quantité de milieu solvant en un temps relativement court, généralement
voisin de une heure.
[0007] Lorsque les salissures et autres impuretés, extraites des pièces, produits, articles
ou objets traversant le bain du compartiment de nettoyage, s'accumulent en un pourcentage
de concentration trop important dans le compartiment de distillation, le point d'ébullition
du milieu solvant, à l'intérieur de ce dernier, augmente de façon sensible. Si la
puissance de chauffage spécifique à ce compartiment de distillation n'est pas accrue,
la quantité de vapeur produite diminue en même temps que cette vapeur devient de moins
en moins propre.
[0008] En pratique, il n'est pas envisageable de laisser augmenter au-delà d'une certaine
valeur la concentration des salissures et impuretés dans le compartiment de distillation
du milieu solvant. Il n'est pas non plus envisageable, pratiquement, d'accroître sensiblement
la puissance de chauffage d'un tel compartiment, surtout si le milieu solvant est
constitué à base de solvants chlorés qui contiennent des adjuvants de stabilisation
ne pouvant être soumis à une température excessive et critique, telle que 120° C pour
le trichloréthylène. En effet, il est connu qu'au-delà d'une telle température critique,
un surchauffage du milieu solvant produit la formation d'acides qui peuvent, alors,
détériorer l'ensemble de la machine et causer, à terme, des problèmes de sécurité.
[0009] Pour résoudre ce problème, il est habituel de vidanger le compartiment de distillation
d'une machine à nettoyer lorsque la concentration en impuretés dépasse un seuil critique,
par exemple voisin de 30 %. Cette opération de vidange est désagréable, insalubre,
ne peut être menée à bien en des temps brefs et interrompt le fonctionnement de la
machine.
[0010] En outre, le milieu solvant pollué doit être, soit détruit, soit transporté dans
une installation de récupération, dans laquelle il est procédé à une distillation
poussée pour régénérer le milieu solvant, afin de le reconstituer ultérieurement pour
un nouvel usage. Le transport et la distillation poussée entraînent un coût de traitement
très élevé.
[0011] Pour tenter de minimiser ce coût, il est connu d'adjoindre, à une machine de nettoyage
du type ci-dessus, une distilleuse annexe qui est, en quelque sorte, constituée sous
la forme d'un compartiment de distillation de même structure que celui de la machine,
mais pourvu de moyens de chauffage propres et de moyens de condensation spécifiques
pour produire, à partir de la vapeur générée, un condensat qui est recyclé dans la
machine principale.
[0012] La distilleuse annexe peut être alimentée en continu et permet de surconcentrer les
impuretés et salissures, par exemple jusqu'à 70 %.
[0013] On conçoit que, lorsque le niveau de concentration maximal est atteint, il convient,
une nouvelle fois, de procéder à la vidange complète de la distilleuse annexe qui
se trouve dans un état d'arrêt de fonctionnement.
[0014] La solution, consistant à recourir à l'existence d'une distilleuse annexe, n'est
pas satisfaisante pour les différentes raisons suivantes.
[0015] Il est clair qu'une telle distilleuse annexe exige, pour son fonctionnement, des
moyens de chauffage, des moyens de refroidissement, des moyens de séparation d'eau,
des moyens de recirculation, qui viennent très notablement grever le prix d'installation,
de fonctionnement et d'entretien.
[0016] Il est important, également, de noter que la recirculation du milieu solvant liquide,
à partir de la distilleuse annexe, s'effectue par transfert des condensats, c'est-à-dire
d'une phase liquide en direction de la machine de nettoyage principale. Ces condensats
recyclés ne possèdent pas la même température que ceux de la machine principale et
leur incorporation, au milieu solvant en cours d'utilisation, vient perturber notablement
l'équilibre thermique de fonctionnement de la machine principale. Il est alors nécessaire
de prévoir l'implantation de moyens de régulation en température qui accroissent notablement
le prix de l'ensemble de l'installation en exigeant, en outre, la présence fréquente
d'un personnel de surveillance qualifié pour apporter les variations de réglage nécessaires,
en fonction de la modification des conditions de déroulement du procédé de nettoyage
et du processus de régénération.
[0017] Etant donné que la récupération, à partir de la distilleuse annexe, s'effectue par
les condensats récupérés, ceux-ci doivent, obligatoirement, passer par un séparateur
d'eau avant d'être recyclés dans la machine principale. Un tel séparateur représente
une source de pertes du milieu solvant et des additifs qui entrent dans sa composition.
Le solvant récupéré n'est donc plus progressivement de nature à assumer convenablement
la tâche qui lui est impartie.
[0018] Il importe, également, de noter qu'une distilleuse annexe, du type ci-dessus, possède,
en partie supérieure, un interface air-vapeur surmontant la zone de condensation et
qui est toujours générateur d'une perte de solvant par diffusion dans l'air. De plus,
un risque de pollution de l'atmosphère environnante existe dans le cas où les conditions
de condensation ne sont pas optimales.
[0019] Un autre inconvénient d'une distilleuse annexe ouverte en partie supérieure est qu'elle
permet à un personnel non spécialement qualifié de déverser, à l'intérieur de la distilleuse
annexe, des produits divers ne présentant pas obligatoirement toute la compatibilité
requise avec le milieu solvant en cours de traitement, en particulier, un solvant
chloré proche de celui en cours de traitement, mais non identique.
[0020] Il importe, également, de retenir qu'une installation de nettoyage ainsi constituée,
implique de faire circuler, pour le fonctionnement de la machine principale, une quantité
de milieu solvant notablement supérieure à celle ordinairement requise, puisqu'il
convient de pouvoir entretenir des fonctions de condensation, de distillation et de
recirculation dans deux machines distinctes, mais fonctionnant, en quelque sorte,
en série.
[0021] Il n'est pas inutile, non plus, de noter que la présence d'une distilleuse annexe
implique une occupation au sol accrue et limite, en conséquence, l'implantation d'unités
de production réellement génératrices de gains économiques.
[0022] En raison de la masse relativement importante de milieu solvant devant être traitée
et de la délocalisation par rapport à la machine principale, la distilleuse annexe
implique, nécessairement, la mise à disposition de moyens de chauffage importants
qui sont une source de consommation non négligeable accroissant, dans des proportions
importantes, le coût de fonctionnement de la machine principale. De plus, la distillation
n'est pas suffisamment poussée et les rejets en solvants pollués s'avèrent importants.
[0023] La présente invention vise à proposer une nouvelle machine de nettoyage dont la structure
générale est du type de celle des machines classiques, mais qui possède des perfectionnements
à même de résoudre le problème posé par la nécessité de procéder à une phase de régénération
poussée du milieu solvant pour extraire de ce dernier les impuretés et salissures
qui s'accumulent au fur et à mesure du fonctionnement de la machine.
[0024] Un autre objet de l'invention est de réaliser ou d'équiper une machine de nettoyage,
en vue de parvenir à une régénération élevée, grâce à une épuration continue, sans
interruption de fonctionnement dans le temps, ni pertes de rendement dues à un encrassement
de la machine.
[0025] Un objet de l'invention est de proposer des perfectionnements pouvant être apportés
aux machines existantes pour un prix de revient propre et un coût d'installation faibles.
[0026] Un autre objet de l'invention est de proposer des perfectionnements pouvant faire
l'objet d'une adaptation aisée sur des machines existantes ou, encore, d'une implantation
initiale lors de la conception de nouvelles machines de nettoyage.
[0027] Un objet supplémentaire de l'invention est de rendre possible une épuration du milieu
solvant, sans dégradation de sa composition et, plus particulièrement, de celle des
additifs prévus pour lui conférer des caractéristiques de stabilité, de résistance
à la chaleur, de solubilité, de vaporisation, de condensation et de non agression
chimique.
[0028] Un autre objet encore de l'invention est de proposer des perfectionnements à même
de résoudre le problème évoqué précédemment et offrant, de surcroît, à l'utilisateur,
une garantie certaine contre tout risque d'introduction ou d'incorporation de produits,
solvants ou non, incompatibles avec la charge de milieu solvant utilisée pour son
fonctionnement.
[0029] Pour atteindre les objectifs ci-dessus, l'épurateur selon l'invention est caractérisé
en ce qu'il comporte une capacité épuratrice :
- munie à sa base d'un évaporateur associé à des moyens de chauffage et prolongé par
un conduit bas d'évacuation des impuretés séparées,
- destinée à être raccordée au compartiment de distillation d'une machine à nettoyer
par un moyen de transfert contrôlé s'ouvrant en-dessous du niveau de la phase liquide
contenue dans ledit compartiment,
- et destinée à déboucher, par sa partie sensiblement supérieure, dans le compartiment
de distillation, au-dessus de la phase liquide contenue par ce dernier, mais à l'intérieur
de la phase vapeur.
[0030] Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en
référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des
formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe transversale d'une machine de nettoyage conforme à l'invention.
La fig. 2 est une coupe transversale partielle illustrant une variante de réalisation.
La fig. 3 est une coupe transversale partielle prise selon la ligne III-III de la fig. 2.
Les fig. 4 et 5 sont des vues schématiques mettant en évidence différentes possibilités de réalisation
de l'un des éléments constitutifs de la machine.
La fig. 6 est une coupe transversale illustrant une autre variante de réalisation de la machine.
[0031] L'invention concerne des perfectionnements apportés à une machine
1 à nettoyer des pièces, produits, articles ou objets divers par l'intermédiaire d'un
milieu solvant chaud. De façon générale et habituelle, une machine
1 comprend une cuve
2 délimitant un premier compartiment
3, dit de nettoyage, et un second compartiment
4, dit de distillation, s'étendant, de préférence, parallèlement au premier.
[0032] Le compartiment
3 de nettoyage sert à l'immersion des pièces ou objets à nettoyer et contient une quantité
donnée
5 d'un milieu solvant en phase liquide qui est entretenu par le fonctionnement de la
machine à une température compatible avec sa composition. Le milieu solvant est choisi
pour favoriser l'action de nettoyage, dégraissage, décrassage. Généralement, il est
également prévu de coupler le fond du compartiment
3 avec des générateurs
6 d'ultrasons et des moyens de chauffage.
[0033] Le compartiment de nettoyage
3 peut communiquer, par un seuil déversoir de trop-plein
7, avec le compartiment
4 qui est destiné à contenir, également, une quantité de milieu solvant
5 en phase liquide. Le compartiment
4 est associé à des moyens de chauffage
8 qui sont, par exemple, constitués par une ou plusieurs résistances pourvues de moyens
de régulation pilotés par un capteur de température influencé par la phase liquide
du milieu solvant sali contenu dans le compartiment
4.
[0034] Les compartiments
3 et
4 s'ouvrent, par leur partie supérieure, à l'intérieur de la cuve
2 et en-dessous d'une zone de condensation
9 qui est verticalement délimitée, notamment au moyen d'un ou plusieurs serpentins
de refroidissement
10 bordant la paroi périphérique supérieure de la cuve
2. D'une façon connue, la zone de condensation
9 est surmontée par une zone de garde
10 s'établissant jusqu'au niveau de la section supérieure ouverte
12 de la cuve
2.
[0035] La zone de condensation
9 comporte au moins une gouttière
13 de récupération des condensats se formant sur le serpentin
10, à partir de la vapeur générée dans le compartiment
4. La gouttière
13 est raccordée, par une canalisation de transfert 14, à un séparateur d'eau
15 comportant une évacuation
16 et une conduite
17 de recirculation des condensats en phase liquide dans le compartiment de nettoyage
3.
[0036] Selon l'invention, la machine décrite ci-dessus est pourvue d'une capacité épuratrice
18 dont la partie basse est occupée par un évaporateur
19. La capacité
18 est pourvue de moyens de chauffage propres
20 et se trouve raccordée, au compartiment de distillation
4, par un moyen de transfert
21 consistant, dans le cas présent, en une canalisation s'ouvrant, d'une part, en-dessous
du niveau de la phase liquide du milieu solvant
5 occupant le compartiment
4 et, d'autre part, au-dessus de l'évaporateur
19. La capacité épuratrice
18 possède un conduit bas d'évacuation
22 et se trouve raccordée au compartiment
4 par une communication supérieure
23 s'ouvrant au-dessus du niveau de la phase liquide
5.
[0037] Dans la réalisation illustrée par la
fig. 1, la capacité
18 représente un module annexe situé extérieurement à la cuve
2 et se trouve raccordé à cette dernière par une canalisation
21 et par une tubulure haute
23.
[0038] Selon une disposition de l'invention, le moyen de transfert
21 est pourvu de moyens
24 de contrôle du débit du milieu solvant s'établissant entre le compartiment
4 et la capacité
18. De même, le moyen
21 communique avec un générateur
25 faisant partie de l'évaporateur
19 et capable de produire une couche mince sur une paroi
26 d'écoulement aboutissant au conduit d'évacuation
22. La paroi
26 présente, au moins, une inclinaison, par rapport à l'horizontale, qui peut être constante
ou non et même verticale.
[0039] La capacité selon l'invention fonctionne de la façon suivante.
[0040] Le trop-plein du milieu solvant pollué, occupant le compartiment
3, s'évacue par déversement dans le compartiment de distillation
4 pour entretenir la quantité de phase liquide à l'intérieur de ce dernier. Les moyens
de chauffage
8 génèrent, à partir de cette phase liquide, une phase vapeur qui est amenée à occuper
la partie supérieure de la cuve
2 où elle se trouve en contact avec le serpentin
10. La condensation qui en résulte est récupérée par la gouttière
13 et les condensats évacués sont dirigés vers le séparateur
15 pour être dépourvus de la fraction d'eau qu'ils ont incorporée lors de la phase de
condensation. Les condensats, issus du séparateur
15, sont recyclés dans le compartiment
3.
[0041] Soit de façon continue, soit lorsque la pollution de la phase liquide du milieu solvant
occupant le compartiment
4 croît au-delà d'une concentration inacceptable, un transfert est assuré, par l'intermédiaire
de la canalisation
21, de manière à alimenter le générateur
25 pour permettre un fonctionnement convenable de l'évaporateur
19. Par les moyens de chauffage
20, le milieu fluide, établi en couche mince sur la paroi
26, s'évapore en abandonnant les salissures ou impuretés qui sont évacuées par le conduit
22. La phase vapeur, produite dans la capacité épuratrice
18, est renvoyée, par la communication
23, dans le compartiment de distillation
4, mais dans la partie de ce dernier occupée par la phase vapeur générée à partir de
la quantité de milieu fluide sali occupant un tel compartiment. Cette phase vapeur
additionnelle vient compléter celle principale du compartiment de distillation
4 et suit, ensuite, le même cycle de condensation-recirculation.
[0042] Les perfectionnements selon l'invention font intervenir une capacité de recyclage
de faible volume qui n'implique pas d'augmenter la charge de milieu solvant nécessaire
au fonctionnement de la machine.
[0043] Le recyclage de la vapeur, produite à l'intérieur de la capacité
18, s'effectue dans la phase vapeur issue du compartiment de distillation
4 et ne vient donc pas perturber l'équilibre thermique de fonctionnement de la machine
1.
[0044] Etant donné que l'alimentation de la capacité
18 s'effectue à faible débit à partir du milieu liquide occupant le compartiment de
distillation
4, il n'est pas nécessaire d'adjoindre, à la capacité
18, des moyens de chauffage particulièrement élevés. S'agissant de la même masse globale
de milieu solvant, les moyens de chauffage
20 peuvent être considérés en puissance comme faisant partie de la puissance maximale
qu'il serait normalement nécessaire de mettre en oeuvre pour faire fonctionner la
machine à partir du seul compartiment de distillation
4. De toutes façons, au cas où cela serait nécessaire, en raison du fait que les autres
éléments de la machine auraient été calculés au plus juste, il serait possible de
diminuer la puissance des moyens de chauffage
8 de la quantité correspondante à celle des moyens
20 pour retrouver un fonctionnement de la machine identique à celui qui existait avant
l'adjonction de l'épurateur
19.
[0045] Le bilan thermique, particulièrement avantageux, tient aussi au fait que l'épurateur
19 est, de préférence, du type à couche mince, permettant la formation d'une phase vapeur
par entretien d'une température constante, régulée à partir d'un moyen de chauffage
20 de puissance relativement faible. L'épurateur
19 est aussi, de préférence, du type à vapeur d'eau pour éviter tout point chaud. Un
tel évaporateur à couche mince facilite l'évaporation du milieu solvant et augmente
le pourcentage de concentration d'impuretés, au-delà de 80 %.
[0046] Outre les avantages ci-dessus, il convient de considérer que les perfectionnements
selon l'invention n'exigent pas la présence d'une machine annexe, importante en volume
et en surface au sol occupée, ni le branchement et le raccordement à des sources de
puissance propres venant compliquer l'installation globale.
[0047] Il est important de noter, également, l'absence d'exigence d'un séparateur d'eau
propre, étant donné que la vapeur, générée dans la capacité
18, est renvoyée dans la zone vapeur du compartiment de distillation
4.
[0048] Outre les avantages ci-dessus, il apparaît clairement que le milieu solvant n'est
soumis à aucune élévation de température au-delà de celle critique de fonctionnement
et peut donc être recyclé de nombreuses fois sans risque de dégradation de sa composition.
[0049] La présence de la capacité
18 complètement fermée interdit, par ailleurs, que, par une manipulation maladroite,
malencontreuse ou inattentionnée, une charge de produit quelconque, incompatible avec
la nature du milieu solvant nécessaire à la machine, soit introduite dans cette dernière.
[0050] Par ailleurs, la présence de la capacité
18 n'augmente pas l'interface air-vapeur de l'ensemble de la machine et ne fait pas
croître la consommation de solvant par diffusion dans l'air, ni les risques de pollution
atmosphérique.
[0051] Pour obtenir un fonctionnement régulier de la capacité
18 il est important, au sens de l'invention, d'assurer une alimentation contrôlée du
générateur
25. A cette fin, les moyens
24 peuvent consister en un limiteur de débit réglable, interposé sur la canalisation
21. Le limiteur de débit réglable pourrait aussi être remplacé par une pompe à débit
variable immergée dans le compartiment
4.
[0052] La
fig. 2 montre une variante de réalisation selon laquelle la capacité
18, toujours disposée par adaptation extérieure à la cuve
2, comprend un évaporateur
19 qui est constitué par un corps de révolution réalisé, par exemple, sous la forme
d'une enveloppe cylindrique tubulaire formant la paroi
26 par sa surface intérieure, tel que cela apparaît à la
fig. 3. La paroi
26 est associée à un générateur
25 qui distribue le liquide à épurer le long de la paroi. Ce générateur peut être constitué
sous la forme d'un mobile comportant, au moins, un racleur
28 entraîné en rotation, par exemple dans le sens de la flèche
f₁, par un organe moteur approprié. Cette disposition assure un auto-nettoyage de la
capacité
18 par raclage permanent et continu de la couche mince, en l'occurence la paroi
26, et évite une diminution dans le temps du rendement de la capacité
18 et, partant, de l'ensemble de la machine.
[0053] La
fig. 4 montre que l'évaporateur
19 peut aussi être constitué par un corps
29 de forme cylindrique sur la paroi périphérique extérieure duquel est amené à frotter
un racleur
30 appartenant à un mobile mû en rotation coaxialement au cylindre
29.
[0054] La
fig. 5 montre une autre variante de réalisation dans laquelle l'évaporateur comprend un
corps
31 présentant une surface
32 de révolution, par exemple en segment cylindrique, par rapport auquel peut être déplacé
un racleur
33 susceptible d'être animé d'un mouvement angulaire alternatif selon la flèche
f₂ par tout moyen moteur approprié.
[0055] La
fig. 6 illustre les détails d'une amélioration apportée aux variantes montrées aux
fig. 2 à 5. La modification consiste à monter, sensiblement à la partie supérieure du générateur
25, une coiffe
50 solidaire de ce dernier et entraînée en rotation par un axe
51 relié à un moyen d'entraînement motorisé. La coiffe
50 est, avantageusement, un corps de révolution, de forme tronconique, sa grande base
disposée vers le générateur
25, son enveloppe périphérique
52 étant sensiblement plane. La paroi
26, délimitant l'évaporateur et constituant, par sa face interne, la couche mince, définit,
à la périphérie de la coiffe
50, une chambre
53, dite de pré-évaporation, reliée par une communication
23 à la phase vapeur
9 et par des moyens de transfert
21 à la phase liquide
5. Les moyens de transfert
21 sont agencés de manière à déboucher à la partie supérieure de la coiffe
50, près de son enveloppe périphérique
52.
[0056] Grâce à ce montage, on obtient, lors de la rotation du générateur
25 associé à la coiffe
50, un étalement parfait du milieu solvant sali
5 sur l'enveloppe
52 pour constituer un film augmentant sensiblement l'évaporation du milieu fluide recyclé
et, corrélativement, la séparation des salissures dans la chambre
53. La fraction du milieu solvant non séparée s'écoule ensuite le long de la paroi
26 et les impuretés et salissures sont évacuées par le conduit bas
22. L'auto-nettoyage de la couche mince est assuré par des éléments racleurs
28 disposés à la périphérie et sur toute la hauteur du générateur
25. Il est, également, possible de prévoir, sur la coiffe
50 et dans sa partie inférieure ou sur les parois de la chambre
53, des moyens de raclage, en vue d'assurer, également, un auto-nettoyage de la chambre
53.
[0057] Il est avantageux, dans un tel cas, que le transfert, entre le compartiment
4 et l'évaporateur
19, fasse intervenir un moyen de contrôle constitué par une pompe à débit variable
41 immergée dans la phase liquide du compartiment
4 et dont la sortie s'ouvre au-dessus de l'évaporateur
19 par le générateur
25.
[0058] L'exemple selon la
fig. 6 correspond, plus particulièrement, à une conception nouvelle d'une machine de nettoyage,
alors que les exemples précédents s'accommodent particulièrement d'une fabrication
séparée et d'une possible adaptation sur des machines déjà construites et en utilisation
effective.
[0059] L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications
peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.