EP2782710A1 - Installation et procédé de travail par jets de fluide cryogénique avec amélioration de la cloche d'aspiration - Google Patents

Installation et procédé de travail par jets de fluide cryogénique avec amélioration de la cloche d'aspiration

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EP2782710A1
EP2782710A1 EP12787810.6A EP12787810A EP2782710A1 EP 2782710 A1 EP2782710 A1 EP 2782710A1 EP 12787810 A EP12787810 A EP 12787810A EP 2782710 A1 EP2782710 A1 EP 2782710A1
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EP
European Patent Office
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protective enclosure
heating
enclosure
heating device
fluid
Prior art date
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EP12787810.6A
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German (de)
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Jacques Quintard
Frédéric Richard
Charles Truchot
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B14/00—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material
    • B05B14/30—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material comprising enclosures close to, or in contact with, the object to be sprayed and surrounding or confining the discharged spray or jet but not the object to be sprayed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
    • B24C1/086—Descaling; Removing coating films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00—Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material
    • B24C9/003—Removing abrasive powder out of the blasting machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0421—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with rotating spray heads

Definitions

  • the invention relates to an installation and a method for pickling, scouring, surface treatment of coated or uncoated materials, such as metals, concrete, wood, polymers, plastics or any other type of material, by jet of cryogenic fluid at very high pressure.
  • the surface treatment of coated or uncoated materials, in particular stripping, peeling or the like, of concrete, paint, etc. can be operated by using cryogenic jets under very high pressure, as proposed by the US documents. -A-7,310,955 and US-A-7,316,363.
  • one or more jets of liquid nitrogen are typically used at a pressure of 300 to 4000 bars and at a cryogenic temperature of, for example, between -100 and -200 ° C., typically about -140 and -160 ° C. distributed by a nozzle holder (s) which is set in motion, typically a rotational or oscillatory movement.
  • the nitrogen gas delivered by the nozzles if it is released or released in the room where the surface treatment takes place, creates risks of anoxia for the operator especially, if it accumulates there and that the room is badly or not ventilated.
  • a suction bell is generally arranged around the surface treatment tool from which the jets of liquid nitrogen exit, said bell being generally equipped with a flexible flap serving to provide a cooling function. mechanical barrier and contact between the suction bell and the surface to be treated.
  • the bib can be provided or formed of a row of flexible bristles, an elastic band (rubber, leather, elastomer ...), one or more foam pads ...
  • the suction bell allows a partial seal between the tool and the surface to be treated and allows to suck all or part of the nitrogen delivered by the nozzles. This is particularly useful when it is desired to aspire the waste produced during the surface treatment, directly at the source to prevent them from polluting the place where the surface treatment operation takes place, for example stripping. surface, especially in the case of concrete crushing in radioactive environments.
  • the suction system used must be in a vacuum to avoid the release of nitrogen in the room / workplace and to be able to suck effectively the surface residues.
  • the suction capacity must be greater than the nitrogen flow at the tool. It follows that outside air is inevitably sucked in, which air contains moisture, ie water vapor, which then enters the suction system.
  • the aspirated humidity poses a major problem. Indeed, the moisture is adsorbed on the flexible flap, especially on the bristles or the like, and then turns into ice in contact with the low temperatures, typically below -100 ° C, the bell. This can be very inconvenient for manipulations.
  • the flexible elements constituting the flap such bristles, by their flexibility, normally have to provide a fundamental role of contact area between the suction bell and the surface to be treated.
  • this dry gas protective barrier requires integrating into the working installation a source of dry gas and a feed device conveying this dry gas to the protective enclosure, that is, that is to say that the gas must be conveyed by a gas pipe, or a network of pipes, preferably equipped with a device for controlling and / or regulating the flow of the gas.
  • the pressurized dry gas must be free of moisture.
  • the dry gas used is generally compressed by a dedicated compressor equipped with filters or any other means of gas purification. This results in a complexification of the working installation by jets of cryogenic fluid.
  • the nuclear or chemical industries require, in some cases, to work, that is to say to carry out the operation of pickling, peeling or the like of the treated material, in a local, in others terms a room or environment, depressurized.
  • the work installation includes aspirations of predetermined power, depending on the intended applications. Any addition of additional gas in said room, as described in WO-A-2010/10133784, can or even must, in order to maintain the ad hoc depressurization, a modification of the power of the existing aspirations, which is to be excluded .
  • the problem to be solved is therefore to propose an installation and a process for pickling, peeling, surface treatment of coated or uncoated materials, such as metals, concrete, wood, polymers, plastics or any other type of material, by jet or jets of cryogenic fluid at high pressure which are improved, that is to say which do not lead or much less frequently, to the aforementioned suction defects due to poor sealing of the bell suction, without excessive complexification of said installation.
  • the solution of the invention is then a working installation implementing at least one cryogenic fluid jet under high pressure, in particular liquid nitrogen at a cryogenic temperature between -100 and -200 ° C. and a pressure from 300 to 4000 bars, comprising:
  • a source of cryogenic temperature fluid fluidically connected to a mobile tool comprising one or more fluid distribution nozzles
  • a protective enclosure arranged around the mobile tool and fluidly connected to suction means, said protective enclosure comprising an open bottom end situated on the side of the fluid distribution nozzle or nozzles, so as to form a suction bell around the moving tool,
  • heating means adapted to and adapted to produce and transfer heat to at least the lower end of the enclosure and at least a portion of the periphery of said enclosure. protection, said heating means comprising at least one electric heating device arranged around at least a portion of the protective enclosure and open at the lower end of the protective enclosure.
  • the invention may include one or more of the following features:
  • the working installation further comprises a power supply device electrically connected to the heating device and allowing said device to produce heat.
  • the heating device comprises at least one heating cord wound at least one turn around the protective enclosure.
  • the heating device comprises at least one heating blanket covering all or part of the protective enclosure.
  • the heating device comprises at least one infrared radiation source arranged around the protective enclosure.
  • the heating device comprises at least one device for heating and blowing the ambient air towards the protective enclosure.
  • the heating device produces a heating power of between 1 and 500 W, preferably between 1 and 200 W, more preferably between 1 and 100 W.
  • the power supply device further comprises means for regulating and / or controlling the heating power of said heating device.
  • the protective enclosure comprises at its lower open end, a flap.
  • the flap is provided with flexible elements, for example one or more row of flexible bristles, one or more elastic bands (rubber, leather, elastomer ...), one or more foam rolls
  • the invention also relates to a method of surface treatment, pickling or peeling, a cryogenic fluid material at high pressure, in which an installation according to.
  • a temperature rise of a value strictly below 0 ° C. is produced at a value greater than or equal to 0 ° C. at at least the lower end of the protective enclosure and at least a portion from the periphery of said enclosure.
  • the cryogenic fluid dispensed by the nozzle (s) of the mobile tool is at a pressure of at least 300 bar, preferably between 1000 and 5000 bar, and at a temperature below 140 ° C.
  • the cryogenic fluid dispensed by the nozzle or nozzles of the moving tool is liquid nitrogen.
  • the invention furthermore relates to a method for avoiding or minimizing leakage between the treated substrate and the protective enclosure arranged around the mobile tool of a working installation implementing at least a cryogenic high temperature fluid jet delivered by one or more nozzles equipping a moving tool, in particular a working installation according to the invention, said lower end of the first protective enclosure being positioned facing a surface to be treated , characterized in that produces and transfers heat to at least the lower end of the protective enclosure and on at least a portion of the periphery of said protective enclosure.
  • FIG. 1 schematizes the operation of an embodiment of a working installation using cryogenic jets under very high pressure
  • FIGS. 2a (side view) and 2b (view from below) schematize an embodiment of a nozzle-carrying tool fitted to the installation of FIG. 1,
  • FIG. 3 schematizes an embodiment of a conventional suction system equipping the nozzle-carrying tool of the installation of FIG. 1, and
  • Figure 4 shows schematically an embodiment of a suction system according to the present invention equipping the tool nozzle holder equipping the installation of Figure 1.
  • FIG. 1 schematizes an embodiment of a conventional pickling, surface treatment or the like by jets of cryogenic liquid usually comprising a storage tank 1, such as a tank, of liquid nitrogen (hereinafter referred to as LN 2 ) which supplies, via a supply line 6 of liquid nitrogen under low pressure, that is to say at about 3 to 6 bar and at a temperature of -180 ° C., a compression device 2, with compressor and internal upstream heat exchanger for ultra high pressure (UHP) setting of liquid nitrogen.
  • a storage tank 1 such as a tank, of liquid nitrogen (hereinafter referred to as LN 2 ) which supplies, via a supply line 6 of liquid nitrogen under low pressure, that is to say at about 3 to 6 bar and at a temperature of -180 ° C.
  • LN 2 liquid nitrogen
  • UHP ultra high pressure
  • the compression device 2 thus allows compression of the LN 2 from the storage tank 1.
  • the LN 2 at the first pressure (UHP) is then conveyed via a conveying line (7) to an external downstream heat exchanger 3 where the LN2 UHP is cooled with liquid nitrogen at atmospheric pressure (at 9 ° C.). ), to typically obtain UHP liquid nitrogen.
  • LN2 at a pressure (UHP) typically greater than 300 bar, generally between 2000 bar and 5000 bar, advantageously between about 3000 and 4000 bar, and at a temperature below -140 ° C., typically between -140 ° C. ° C and -180 ° C, for example of the order of about -150 to -160 ° C, which is sent (in 8) to the tool 4 stripping or the like delivering one or more jets of liquid nitrogen UHP, usually several streams.
  • UHP pressure
  • the tank 1 of large capacity such as a truck tank or a storage tank of several thousand liters of liquid nitrogen, is generally located outside buildings, that is to say in the open air. It can be fixed or mobile.
  • the tank 1 of large capacity is connected in a conventional manner to the installation, that is to say by means of insulated piping comprising one or more control valves ...
  • the conveying of LN 2 between the various elements The system is also done via insulated pipes.
  • the overall gas flow is approximately 20 l / min or 15 m 3 / min.
  • the compression device 2, the external exchanger 3 and especially the tool 4 are in principle located in one or more buildings.
  • nitrogen gas continuously escapes at atmospheric pressure (about 1 bar) and about -196 ° C of the two exchangers, namely the upstream exchanger of the compression device 2 and the downstream exchanger 3.
  • This exhaust gas nitrogen is via an exhaust device, such as a vent or the like, arranged on each of said heat exchangers 2, 3.
  • a tool 4 equipped with nozzles 1 1 of the type used in UHP waterjet processes, but fed here by LN 2 UHP (at 8) and which is rotated or oscillated to obtain rotating or oscillating jets 12 of LN 2 UHP which are used to etch (or equivalent) the surface to treat as shown in Figures 2a (side view) and Figure 2b (bottom view).
  • the tool 4 nozzle holder is usually rotated by a set of gears, with or without transmission belt, moved by an electric or pneumatic motor via a first shaft or axis of rotary transmission connected to the motor, a gearbox, a housing or a transmission enclosure comprising an internal gearset transmission mechanism and a second rotary shaft or transmission axis connected thereto for its part.
  • mobile tool 4 with nozzles is usually rotated by a set of gears, with or without transmission belt, moved by an electric or pneumatic motor via a first shaft or axis of rotary transmission connected to the motor, a gearbox, a housing or a transmission enclosure comprising an internal gearset transmission mechanism and a second rotary shaft or transmission axis connected thereto for its part.
  • mobile tool 4 with nozzles is usually rotated by a set of gears, with or without transmission belt, moved by an electric or pneumatic motor via a first shaft or axis of rotary transmission connected to the motor, a gearbox, a housing or a transmission enclosure comprising an internal
  • a protective enclosure 20 forming a suction bell is generally arranged around the tool 4 nozzle holder which distributes the jets 12 of liquid nitrogen.
  • the bell 20 has an open bottom end which is positioned opposite the surface to be treated and through which the jets 12 of cryogenic liquid under pressure distributed by the nozzles 11.
  • the lower end of the protective enclosure 20 corresponds to the end located on the side of the nozzles 11 delivering the jets 12, that is to say the end of the enclosure 20 located next to the surface to be treated.
  • This protective enclosure 20 is generally equipped, at its lower end which comes into contact with or is in the immediate vicinity of the surface to be stripped, of a bib or skirt 21 flexible serving to provide a mechanical barrier function and sealing between the suction bell 20 and the surface to be treated.
  • This bib or skirt 21 may be provided with one (or more) rows of flexible bristles, one or more elastic bands (rubber, leather, elastomer ...), one or more foam pads ...
  • a conventional vacuum suction system comprising a suction pump, one or more filters or other purification or filtration devices, is in fluid communication with the interior of the protective enclosure 20 to suck efficiently the residues of surface and also avoid the release of nitrogen in the room where the surface treatment is carried out.
  • the suction bell 20 constitutes a vacuum enclosure including the tool 4, which makes it possible to recover and evacuate all or part of the nitrogen delivered by the nozzles 11, as well as the dusts generated by the process. stripping or the like.
  • the pressure P1 prevailing in the protective enclosure 20 is preferably lower than the atmospheric pressure P0 prevailing outside the enclosure 20, that is to say in the room where the tool 4 is installed. greater than the pressure P0, there is no suction.
  • the present invention proposes to incorporate in the conventional suction system of Figure 3 heating means adapted to and designed to produce and transfer heat at the suction bell 20, so as to to minimize the cooling resulting from the flow of fluid at cryogenic temperature in said bell 20, in particular the cooling of its lower end, that is to say the flap provided with one or more rows of flexible bristles or the like.
  • the means in other words a heating device of the invention comprise at least one heating device 22 of electric type arranged around at least a portion of the protective enclosure 20 and open at the level of the lower end of the protective enclosure 20.
  • the heating means of the invention comprise a power supply device 23 electrically connected to the heating device 22 whose heating power is between 1 and 500 W, typically less than 200 W, advantageously between 1 and 100 W.
  • FIG. 4 illustrates an embodiment of the invention in which an electric heating device 22 is incorporated in the suction system equipping the nozzle-carrying tool 4 of the installation of FIG. 1.
  • the heating device 22 is arranged around the protective enclosure 20 forming a suction bell and in particular near the row of bristles / flap 21. It is therefore outside the suction bell.
  • the heating device 22 is electrically connected to a power supply device 23 which allows the heating device 22 to produce and transfer heat to the protective enclosure 20. The result is heating, that is, say, a rise in temperature, of said enclosure 20. Said otherwise the calories supplied to the protective enclosure 20 by the heating device 22 oppose the frigories provided by the cryogenic fluid flowing within said enclosure 20.
  • the present invention makes it possible to minimize or even to avoid the problems of leakage of the bell 20 and of bad suction mentioned above.
  • the heating device 22 is arranged around at least a part of the periphery of the protective enclosure 20.
  • the heating device 22 may be arranged around the entire periphery of the protective enclosure 20, that is, in all cases, the heating device 22 is open at the lower end of the enclosure 20 of protection in order to allow the bell 20 to fulfill its functions of suction and protection of the area where the surface treatment or the like takes place, without disturbing the surface treatment, pickling or peeling process using the installation of the invention.
  • the heating device 22 can cover all or part of the height of the enclosure 20. According to the invention, the heating device 22 is arranged so that the heat it produces is transferred to at least the end lower the protective enclosure 20. Preferably, the heating device 22 is arranged at the lower part of the protective enclosure 20, that is to say near the lower end of the enclosure of protection 20 located opposite the surface to be treated and carrying the flap or flexible protective skirt 21 in contact with the surface to be treated, since it is at this level that mainly penetrates the air loaded with harmful moisture.
  • the heating device 22 is advantageously located near the flap 21 but without covering it, so that the flap 21 retains its flexibility and not to risk burning the flexible elements constituting the flap 21.
  • the heating device 22 is arranged around the protective enclosure 20, in contact or without contact with said enclosure 20.
  • the heat transfer from the heating device 22 to the protective enclosure 20 takes place by conduction.
  • the heat transfer of the heating device 22 to the protective enclosure 20 takes place by radiation or by convection.
  • the heating device 22 is arranged near the protective enclosure 20, that is to say at a distance enabling an effective transfer of heat between the heating device 22 and the protective enclosure 20, which distance is adjusted according to the desired degree of heating at the level of the protective enclosure 20.
  • the heating means 22, 23 may comprise one or more heating devices 22 covering all or part of the periphery of the enclosure 20 and all or part of the height of the protective enclosure 20.
  • the heating means 22, 23 may comprise one or more heating devices 22 covering continuously, that is to say without interruption, all or part of the periphery of the protective enclosure 20.
  • the heating means 22, 23 may also comprise a plurality of heating devices 22 arranged in contact with each other. other or at regular or irregular intervals along all or part of the periphery of the protective enclosure 20. It is the same along the height of the protective enclosure 20, where one or more heating elements can be arranged in one or more rows, said rows being arranged in contact with one another or at regular or irregular intervals along all or part of the height of the protective enclosure 20.
  • the term electric heating device means any device capable of converting into heat the electrical energy supplied by a power supply device.
  • the heating device 22 may comprise at least one heating electric cord wound at least one turn around the protective enclosure 20.
  • heating cord is meant a ribbon consisting of one or more electrical wires, which produce Joule effect heat, surrounded by an elastomer and a metal braid, if necessary, with a length of the order of 0.5 to 3 m, a width of 10 to 20 mm and a power of from 20 to 80 W / m according to the models. Examples can be found in the documents from Flexelec and describing the Flextape heating tape (RS, RS / J ).
  • the heating device 22 may comprise at least one heating blanket covering all or part of the protective enclosure 20.
  • This type of cover proposed for example by the company Industrial Diesel, is widely used in the industry to maintain in temperature tanks, electric batteries stored outside heated buildings in the Nordic countries.
  • the heating device 22 may comprise at least one device for blowing hot air.
  • ambient air that is to say air located outside the protective enclosure 20, ie from the room where the surface treatment operation is carried out, is sucked, heated and blown by the device 22 to the protective enclosure 20.
  • the heating device 22 may also comprise at least one infrared radiation source arranged around the protective enclosure 20.
  • the heating power of the heating device 22 is preferably between 1 and 500 W, preferably between 1 and 200 W, advantageously between 1 and 200 W. and 100 W.
  • powers up to 200 W should be sufficient to solve the problem of ice pickup in most situations, but it goes without saying that higher powers can also be implemented, for example up to 500 W.
  • the power supply device 23 may comprise means for regulating and / or controlling the heating power of the heating device 22, thus making it possible to adapt the heating power as a function of the quantity of ice formed at the level of the heating device 22. of the flap 21, which depends in particular on the hygrometry rate of the intake air and the flow of cryogenic fluid circulating in the protective enclosure 20.
  • the heating power of the heating device 22 is adjusted so as to produce a rise in temperature of a value strictly below 0 ° C at a value greater than or equal to 0 ° C at at least the lower end of the protective enclosure 20 and at least a portion of the periphery of said protective enclosure 20 .
  • the present invention thus makes it possible to minimize, or even prevent, the setting in ice and hardening of the constituent elements of the flap 21 in contact with the lower end of the protective enclosure 20, thus improving the contact between the enclosure of protection 20 and the treated substrate, and therefore the efficiency of the suction system equipping the tool nozzle holder 4 of the work installation.
  • the present invention is applicable in any treatment operation by jets of cryogenic fluid, such as liquid nitrogen, in particular surface treatment, pickling or peeling, a material, such as metals, concrete, stone, plastics, wood etc.
  • cryogenic fluid such as liquid nitrogen
  • pickling or peeling a material, such as metals, concrete, stone, plastics, wood etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)

Abstract

L'invention porte sur une installation de travail mettant en œuvre au moins un jet de fluide à température cryogénique sous haute pression, tel de l'azote liquide, ladite installation comprenant une source (1) de fluide à température cryogénique reliée fiuidiquement à un outil mobile (4) comportant une ou plusieurs buses (11) de distribution de fluide, et une enceinte de protection (20) agencée autour de l'outil mobile (4) et raccordée fiuidiquement à des moyens d'aspiration (25), ladite enceinte de protection (20) comprenant une extrémité inférieure ouverte, située du côté de la ou des buses (11) de distribution de fluide, de manière à former une cloche d'aspiration autour de l'outil mobile (4). Selon l'invention, l'installation comporte en outre des moyens de chauffage (22, 23) aptes à et conçus pour produire et transférer de la chaleur vers au moins l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection (20) et sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte de protection (20), lesdits moyens de chauffage (22, 23) comprenant au moins un dispositif chauffant (22) électrique agencé autour d'au moins une partie de l'enceinte de protection (20) et ouvert au niveau de l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection (20). Procédé de travail par fluide cryogénique à haute pression dans lequel on met en œuvre une installation selon l'invention.

Description

Installation et procédé de travail par jets de fluide cryogénique avec amélioration de la cloche d'aspiration
L'invention porte sur une installation et un procédé de décapage, d'écroutage, de traitement de surface de matériaux revêtus ou non, tels les métaux, le béton, le bois, les polymères, les plastiques ou tout autre type de matériau, par jet de fluide cryogénique à très haute pression.
Le traitement de surface de matériaux revêtus ou non, en particulier le décapage, l'écroutage ou analogue, de béton, de peinture... peut être opéré par mise en œuvre de jets cryogéniques sous très haute pression, comme proposé par les documents US-A-7,310,955 et US- A-7,316,363.
Pour ce faire, on utilise typiquement un ou des jets d'azote liquide à une pression de 300 à 4000 bars et à température cryogénique comprise par exemple entre -100 et -200°C, typiquement environ -140 et -160°C qui sont distribués par un outil porte-buse(s) qui est mis en mouvement, typiquement un mouvement de rotation ou d'oscillation.
Or, l'azote gazeux délivré par les buses, s'il est relâché ou libéré dans le local où a lieu le traitement de surface, crée des risques d'anoxie pour l'opérateur notamment, s'il s'y accumule et que la pièce est mal ou pas ventilée.
Pour cette raison, une cloche d'aspiration est en général agencée autour de l'outil de traitement de surface d'où sortent les jets d'azote liquide, ladite cloche étant en général équipée d'une bavette flexible servant à assurer une fonction de barrière mécanique et de contact entre la cloche d'aspiration et la surface à traiter.
La bavette peut être munie ou formée d'une rangée de poils flexibles, d'une bande élastique (caoutchouc, cuir, élastomère...), d'un ou plusieurs boudins de mousse...
La cloche d'aspiration permet de réaliser une étanchéité partielle entre l'outil et la surface à traiter et permet d'aspirer tout ou partie de l'azote délivré par les buses. Ceci est particulièrement utile lorsqu'on souhaite aspirer les déchets produits lors du traitement de surface, directement à la source pour éviter que ceux-ci ne viennent polluer le lieu dans lequel s'effectue l'opération de traitement de surface, par exemple un décapage surfacique, notamment dans le cas de l'écroutage du béton dans les milieux radioactifs.
Le système d'aspiration mis en œuvre doit être en dépression afin d'éviter le relargage de l'azote dans la pièce/lieu du travail et de pouvoir aspirer efficacement les résidus de surface.
L'azote éjecté par l'outil porte-buses ainsi que les poussières et les déchets, tels des morceaux de béton ou similaire, sont aspirés par la cloche. Pour assurer une efficacité maximale à l'aspiration, la capacité d'aspiration doit être supérieure au débit d'azote au niveau de l'outil. Il s'ensuit que de l'air extérieur est inévitablement aspiré, lequel air contient de l'humidité, c'est-à- dire de la vapeur d'eau, qui s'introduit alors dans le système d'aspiration. Or, l'humidité aspirée pose un problème majeur. En effet, l'humidité vient s'adsorber sur la bavette flexible, notamment sur les poils ou analogue, et se transforme alors en glace au contact des basses températures, typiquement inférieures à -100°C, de la cloche. Ceci peut s'avérer très gênant pour les manipulations.
Plus précisément, les éléments souples constitutifs de la bavette, tels des poils, de par leur souplesse, ont normalement à assurer un rôle fondamental de zone de contact entre la cloche d'aspiration et la surface à traiter.
Or, si ces éléments prennent en masse et qu'ils deviennent durs, le contact entre la cloche et le substrat devient très mauvais car très peu « étanche », du fait de la perte de flexibilité de la bavette et des rangées de poils la constituant. Il s'ensuit alors une aspiration de mauvaise qualité, c'est-à-dire que des gravats, poussières ou autres déchets vont « polluer » la pièce où a lieu le traitement. Ceci est rédhibitoire, notamment dans les industries où les résidus de surface doivent être impérativement aspirés, telles les industries nucléaires ou chimiques par exemple.
Une solution pour minimiser ce problème est décrite dans le document WO-A- 2010/10133784, qui propose d'incorporer une deuxième enceinte protectrice venant recouvrir la cloche d'aspiration, de manière à former un double capotage autour de l'outil porte-buse. Cette deuxième enceinte protectrice est reliée fluidiquement à des moyens d'alimentation en gaz sec pour alimenter l'intérieur de ladite deuxième enceinte de manière à former une barrière protectrice de gaz sec empêchant l'introduction des impuretés atmosphériques, en particulier de la vapeur d'eau responsable de la prise en glace des éléments constitutifs de la bavette, au sein de la cloche d'aspiration.
Toutefois, cette solution présente certains inconvénients.
Tout d'abord, cette solution n'est pas vraiment idéale car d'encombrement supérieur à une cloche d'aspiration classique et plus complexe à mettre en œuvre, comme expliqué par la suite.
Ainsi, la mise en œuvre de cette barrière protectrice de gaz sec nécessite d'intégrer à l'installation de travail une source de gaz sec et un dispositif d'alimentation convoyant ce gaz sec jusqu'à l'enceinte protectrice, c'est-à-dire que le gaz doit être véhiculé par une canalisation de gaz, ou un réseau de canalisations, de préférence équipée d'un dispositif de contrôle et/ou réglage de débit du gaz. De plus, pour empêcher l'introduction de l'humidité dans la cloche d'aspiration, le gaz sec sous pression utilisé doit être débarrassé de toute humidité. Pour cela, le gaz sec utilisé est en général comprimé par un compresseur dédié équipé de filtres ou de tout autre moyen de purification de gaz. Il en résulte une complexification de l'installation de travail par jets de fluide cryogénique.
Par ailleurs, les industries nucléaires ou chimiques imposent, dans certains cas, de travailler, c'est-à-dire de procéder à l'opération de décapage, d'écroutage ou analogue du matériau traité, dans un local, en d'autres termes une pièce ou un environnement, dépressurisé. Pour ce faire, l'installation de travail comprend des aspirations de puissance prédéterminée, en fonction des applications visées. Tout ajout de gaz supplémentaire dans ledit local, tel que décrit dans WO-A-2010/10133784, peut, voire doit, imposer, afin de conserver la dépressurisation ad hoc, une modification de la puissance des aspirations existantes, ce qui est à exclure.
Le problème à résoudre est dès lors de proposer une installation et un procédé de décapage, d'écroutage, de traitement de surface de matériaux revêtus ou non, tels les métaux, le béton, le bois, les polymères, les plastiques ou tout autre type de matériau, par jet ou jets de fluide cryogénique à très haute pression qui soient améliorés, c'est-à-dire qui ne conduisent pas ou alors nettement moins fréquemment, aux défauts d'aspiration susnommées dus à une mauvaise étanchéité de la cloche d'aspiration et ce, sans complexifîer de manière excessive ladite installation.
La solution de l'invention est alors une installation de travail mettant en œuvre au moins un jet de fluide à température cryogénique sous haute pression, en particulier de l'azote liquide à température cryogénique comprise entre -100 et -200°C et une pression de 300 à 4000 bars, comprenant :
- une source de fluide à température cryogénique reliée fiuidiquement à un outil mobile comportant une ou plusieurs buses de distribution de fluide, et
- une enceinte de protection agencée autour de l'outil mobile et raccordée fiuidiquement à des moyens d'aspiration, ladite enceinte de protection comprenant une extrémité inférieure ouverte, située du côté de la ou des buses de distribution de fluide, de manière à former une cloche d'aspiration autour de l'outil mobile,
caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de chauffage aptes à et conçus pour produire et transférer de la chaleur vers au moins l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection et sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte de protection, lesdits moyens de chauffage comprenant au moins un dispositif chauffant électrique agencé autour d'au moins une partie de l'enceinte de protection et ouvert au niveau de l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection.
Par ailleurs, selon le mode de réalisation considéré, l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'installation de travail comporte en outre un dispositif d'alimentation électrique relié électriquement au dispositif chauffant et permettant audit dispositif de produire de la chaleur.
- le dispositif chauffant comprend au moins un cordon chauffant enroulé d'au moins un tour autour de l'enceinte de protection.
- le dispositif chauffant comprend au moins une couverture chauffante recouvrant tout ou partie de l'enceinte de protection. - le dispositif chauffant comprend au moins une source de rayonnement infrarouge agencée autour de l'enceinte de protection.
- le dispositif chauffant comprend au moins un dispositif de chauffage et de soufflage de l'air ambiant vers l'enceinte de protection.
- le dispositif chauffant produit une puissance de chauffage comprise entre 1 et 500 W, de préférence entre 1 et 200 W, de préférence encore entre 1 et 100 W.
- le dispositif d'alimentation électrique comprend en outre des moyens de régulation et/ou de contrôle de la puissance de chauffage dudit dispositif chauffant.
- l'enceinte de protection comprend en son extrémité inférieure ouverte, une bavette. - la bavette est munie d'éléments souples, par exemple une ou plusieurs rangée de poils flexibles, une ou plusieurs bandes élastiques (en caoutchouc, cuir, élastomère...), un ou plusieurs boudins de mousse
L'invention porte également sur un procédé de traitement de surface, de décapage ou d'écroutage, d'un matériau par fluide cryogénique à haute pression, dans lequel on met en œuvre une installation selon.
Avantageusement, on produit une élévation en température d'une valeur strictement inférieure à 0 °C à une valeur supérieure ou égale à 0 °C au niveau d'au moins l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection et sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte de protection.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le fluide cryogénique distribué par la ou les buses de l'outil mobile est à une pression d'au moins 300 bar, de préférence entre 1000 et 5000 bar, et à une température inférieure à -140°C.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le fluide cryogénique distribué par la ou les buses de l'outil mobile est de l'azote liquide.
Selon un autre aspect, l'invention concerne par ailleurs un procédé pour éviter ou pour minimiser la perte en étanchéité entre le substrat traité et l'enceinte de protection agencée autour de l'outil mobile d'une installation de travail mettant en œuvre au moins un jet de fluide à température cryogénique sous haute pression délivré par une ou plusieurs buses équipant un outil mobile, notamment une installation de travail selon l'invention, ladite extrémité inférieure de la première enceinte de protection étant positionnée en regard d'une surface à traiter, caractérisé en ce qu'on produit et transfère de la chaleur vers au moins l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection et sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte de protection.
L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description faite en référence aux Figures annexées parmi lesquelles :
- la Figure 1 schématise le fonctionnement d'un mode de réalisation d'une installation de travail mettant en œuvre des jets cryogéniques sous très haute pression, - les Figures 2a (vue de côté) et 2b (vue de dessous) schématisent un mode de réalisation d'outil porte-buses équipant l'installation de la Figure 1,
- la Figure 3 schématise un mode de réalisation d'un système d'aspiration classique équipant l'outil porte-buses de l'installation de la Figure 1, et
- la Figure 4 schématise un mode de réalisation d'un système d'aspiration selon la présente invention équipant l'outil porte-buses équipant l'installation de la Figure 1.
La Figue 1 schématise un mode de réalisation d'une installation classique de décapage, de traitement de surface ou analogue par jets de liquide cryogénique comportant habituellement un réservoir de stockage 1, telle une citerne, d'azote liquide (ci-après appelé LN2) qui alimente, via une ligne d'amenée 6 d'azote liquide sous basse pression, c'est-à-dire à environ de 3 à 6 bars et à une température de -180°C environ, un dispositif de compression 2, avec compresseur et échangeur thermique amont interne permettant une mise à ultra haute pression (UHP) de l'azote liquide.
Le dispositif de compression 2 permet donc de réaliser la compression du LN2 provenant du réservoir de stockage 1.
Le LN2 à la première pression (UHP) est alors véhiculé via une ligne de convoyage (7), jusqu'à un échangeur thermique aval 3 externe où le LN2 UHP subit un refroidissement avec de l'azote liquide à pression atmosphérique (en 9), pour obtenir typiquement de l'azote liquide UHP.
Il en résulte du LN2 à une pression (UHP) typiquement supérieure à 300 bar, généralement comprise entre 2000 bar et 5000 bar, avantageusement comprise entre environ 3000 et 4000 bar, et à une température inférieure à -140°C, typiquement entre -140°C et -180°C, par exemple de l'ordre d'environ -150 à -160°C, qui est envoyé (en 8) vers l'outil 4 de décapage ou analogue délivrant un ou plusieurs jets d'azote liquide UHP, en général plusieurs jets.
Le réservoir 1 de grande capacité, telle une citerne de camion ou un réservoir de stockage de plusieurs milliers de litres d'azote liquide, est généralement situé à l'extérieur des bâtiments, c'est-à-dire à l'air libre. Il peut être fixe ou mobile.
Le réservoir 1 de grande capacité est relié de manière classique à l'installation, c'est-à-dire au moyen de tuyauteries calorifugées comprenant une ou des vannes de contrôle... En outre, le convoyage du LN2 entre les différents éléments du système se fait également via des canalisations calorifugées. Le débit global gazeux est approximativement de 20 1/min soit 15 m3/min.
En général, le dispositif de compression 2, l'échangeur externe 3 et surtout l'outil 4 sont en principe situés dans un ou des bâtiments.
Au cours du fonctionnement du procédé de traitement thermique ou analogue, il s'échappe continuellement de l'azote gazeux à pression atmosphérique (environ 1 bar) et à environ -196°C des deux échangeurs, à savoir de l'échangeur amont du dispositif de compression 2 et de l'échangeur aval 3.
Cet échappement d'azote gazeux se fait via un dispositif d'échappement, tel un évent ou analogue, agencé sur chacun desdits échangeurs thermiques 2, 3.
Par ailleurs, pour augmenter la taille de la surface traitée, c'est-à-dire décapée ou analogue, on utilise typiquement un outil 4 équipé de buses 1 1 du type de celles utilisées dans les procédés à jet d'eau UHP, mais alimentées ici par du LN2 UHP (en 8) et que l'on met en rotation ou en oscillation de manière à obtenir des jets rotatifs ou oscillants 12 de LN2 UHP qui sont utilisés pour décaper (ou de façon équivalente) la surface à traiter, comme illustré sur les Figures 2a (vue de côté) et Figure 2b (vue de dessous).
De façon connue en soi, l'outil 4 porte-buses est habituellement mis en rotation par un jeu de pignons, avec ou sans courroie de transmission, mu par un moteur électrique ou pneumatique par l'intermédiaire d'un premier arbre ou axe de transmission rotatif relié au moteur, d'une boite, d'un boîtier ou d'une enceinte de transmission comprenant un mécanisme de transmission à jeu de pignons interne et d'un deuxième arbre ou axe de transmission ici rotatif relié quant à lui à l'outil 4 mobile muni des buses.
Comme illustré en Figure 3, afin d'aspirer les résidus de décapage et de limiter les risques d'anoxie pour l'opérateur engendrés par de l'azote gazeux amené par la ligne d'amenée 8 et ensuite délivré par les buses 11 qui serait relâché et qui s'accumulerait dans le local où a lieu le traitement de surface, une enceinte protectrice 20 formant une cloche d'aspiration est en général agencée autour de l'outil 4 porte-buses qui distribue les jets 12 d'azote liquide. La cloche 20 comporte une extrémité inférieure ouverte qui vient se positionner en regard de la surface à traiter et par laquelle sortent les jets 12 de liquide cryogénique sous pression distribués par les buses 11.
Dans le cadre de l'invention, l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection 20 correspond à l'extrémité située du côté des buses 11 délivrant les jets 12, c'est-à-dire l'extrémité de l'enceinte 20 située en regard de la surface à traiter.
Cette enceinte protectrice 20 est en général équipée, à son extrémité inférieure qui vient en contact avec ou est à proximité immédiate de la surface à décaper, d'une bavette ou jupe 21 flexible servant à assurer une fonction de barrière mécanique et d'étanchéité entre la cloche d'aspiration 20 et la surface à traiter. Cette bavette ou jupe 21 peut être dotée d'une (ou plusieurs) rangées de poils flexibles, d'une ou plusieurs bandes élastiques (caoutchouc, cuir, élastomère...), d'un ou plusieurs boudins de mousse...
Un système d'aspiration 25 par dépression classique, comprenant une pompe aspirante, un ou plusieurs filtres ou d'autres dispositifs de purification ou de filtration, est en communication fluidique avec l'intérieur de l'enceinte protectrice 20 permet d'aspirer efficacement les résidus de surface et d'éviter par ailleurs le relargage d'azote dans la pièce où s'effectue le traitement de surface.
Dit autrement, la cloche d'aspiration 20 constitue une enceinte en dépression englobant l'outil 4, ce qui permet de récupérer et d'évacuer tout ou partie de l'azote délivré par les buses 11, ainsi que les poussières générées par le procédé de décapage ou analogue. La pression PI régnant dans l'enceinte de protection 20 est préférentiellement inférieure à la pression atmosphérique PO régnant hors de l'enceinte 20, c'est-à-dire dans le local où est installé l'outil 4. Si la pression PI est supérieure à la pression P0, il n'y a pas d'aspiration.
Ainsi, de l'air ambiant et de l'humidité peuvent être aspirés et conduire progressivement à une mauvaise étanchéité de la cloche d'aspiration 20.
Pour résoudre ce problème, la présente invention propose d'incorporer au système d'aspiration classique de la Figure 3 des moyens de chauffage aptes à et conçus pour produire et transférer de la chaleur au niveau de la cloche d'aspiration 20, de manière à en minimiser le refroidissement résultant de la circulation de fluide à température cryogénique dans ladite cloche 20, en particulier le refroidissement de son extrémité inférieure, c'est-à-dire de la bavette munie d'une ou plusieurs rangées de poils flexibles ou analogue.
Plus précisément, les moyens, en d'autres termes un dispositif, de chauffage de l'invention comprennent au moins un dispositif chauffant 22 de type électrique agencé autour d'au moins une partie de l'enceinte de protection 20 et ouvert au niveau de l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection 20. En outre, les moyens de chauffage de l'invention comprennent un dispositif d'alimentation électrique 23 relié électriquement au dispositif chauffant 22 dont la puissance de chauffage est comprise entre 1 et 500 W, typiquement moins de 200 W, avantageusement entre 1 et 100 W.
La Figure 4 illustre un mode de réalisation de l'invention dans lequel un dispositif chauffant 22 électrique est incorporé au système d'aspiration équipant l'outil porte-buses 4 de l'installation de la Figure 1. Conformément à l'invention, le dispositif chauffant 22 est agencé autour de l'enceinte de protection 20 formant une cloche d'aspiration et en particulier, à proximité de la rangée de poils/bavette 21. Il se situe donc à l'extérieur de la cloche d'aspiration. Le dispositif chauffant 22 est relié électriquement à un dispositif d'alimentation électrique 23 qui permet au dispositif chauffant 22 de produire et de transférer de la chaleur à l'enceinte de protection 20. Il s'ensuit un échauffement, c'est-à-dire une montée en température, de ladite enceinte 20. Dit autrement les calories fournies à l'enceinte de protection 20 par le dispositif chauffant 22 s'opposent aux frigories fournies par le fluide cryogénique circulant au sein de ladite enceinte 20. De cette façon, on minimise le refroidissement de l'enceinte de protection 20 et, par conséquent, la transformation en glace de l'humidité provenant de l'air extérieur aspiré et piégé au niveau des éléments constitutifs de la bavette 21 ayant lieu habituellement au contact des basses températures de la cloche 20. Ainsi, la présente invention permet de minimiser, voire d'éviter les problèmes de pertes en étanchéité de la cloche 20 et de mauvaise aspiration susmentionnées.
Le dispositif chauffant 22 est agencé autour d'au moins une partie de la périphérie de l'enceinte de protection 20. Avantageusement, le dispositif chauffant 22 peut être agencé autour de toute la périphérie de l'enceinte de protection 20, c'est-à-dire sur toute sa circonférence, de manière à produire un échauffement plus uniforme de l'enceinte de protection 20. Dans tous les cas, le dispositif chauffant 22 est ouvert au niveau de l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection 20 de manière à permettre à la cloche 20 de remplir ses fonctions d'aspiration et de protection de la zone où a lieu le traitement de surface ou analogue, sans perturber le procédé de traitement de surface, de décapage ou d'écroutage mettant en œuvre l'installation de l'invention.
Le dispositif chauffant 22 peut venir couvrir tout ou partie de la hauteur de l'enceinte 20. Conformément à l'invention, le dispositif chauffant 22 est agencé de façon à ce que la chaleur qu'il produit soit transférée vers au moins l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection 20. Préférentiellement, le dispositif chauffant 22 est agencé au niveau de la partie basse de l'enceinte de protection 20, c'est-à-dire à proximité de l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection 20 située en regard de la surface à traitée et portant la bavette ou jupe protectrice flexible 21 en contact avec la surface à traiter, puisque c'est à ce niveau que pénètre principalement l'air chargé en humidité néfaste. Le dispositif chauffant 22 se situe avantageusement à proximité de la bavette 21 mais sans la recouvrir, de façon à ce que la bavette 21 conserve sa flexibilité et pour ne pas risquer de brûler les éléments flexibles constitutifs de la bavette 21.
Selon le mode de réalisation de l'invention, le dispositif chauffant 22 est agencé autour de l'enceinte de protection 20, en contact ou sans contact avec ladite enceinte 20. Lorsque le dispositif chauffant 22 est en contact avec l'enceinte de protection 20, le transfert de chaleur du dispositif chauffant 22 vers l'enceinte de protection 20 a lieu par conduction. Lorsqu'il n'y a pas de contact entre le dispositif chauffant 22 et la paroi de l'enceinte de protection 20, le transfert de chaleur du dispositif chauffant 22 vers l'enceinte de protection 20 a lieu par rayonnement ou par convection. Bien entendu, dans le cas où il n'y a pas de contact entre le dispositif chauffant 22 et l'enceinte de protection 20, le dispositif chauffant 22 est agencé à proximité de l'enceinte de protection 20, c'est-à-dire à une distance permettant un transfert efficace de chaleur entre le dispositif chauffant 22 et l'enceinte de protection 20, laquelle distance est ajustée selon le degré d' échauffement souhaité au niveau de l'enceinte de protection 20.
Comme mentionné précédemment, les moyens de chauffage 22, 23 peuvent comprendre un ou plusieurs dispositifs chauffants 22 couvrant tout ou partie de la périphérie de l'enceinte 20 et tout ou partie de la hauteur de l'enceinte de protection 20. Par exemple, les moyens de chauffage 22, 23 peuvent comprendre un ou plusieurs dispositifs chauffants 22 couvrant de manière continue, c'est-à-dire sans interruption, tout ou partie de la périphérie de l'enceinte de protection 20. Les moyens de chauffage 22, 23 peuvent également comprendre une pluralité de dispositifs chauffants 22 agencés en contact les uns avec les autres ou à intervalles réguliers ou irréguliers le long de tout ou partie de la périphérie de l'enceinte de protection 20. Il en est de même le long de la hauteur de l'enceinte de protection 20, où un ou plusieurs éléments chauffants peuvent être agencés sur une ou plusieurs rangées, lesdites rangées étant agencées en contact les unes avec les autres ou à intervalles réguliers ou irréguliers le long de tout ou partie de la hauteur de l'enceinte de protection 20.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par dispositif chauffant de type électrique tout dispositif apte à convertir en chaleur l'énergie électrique fournie par un dispositif d'alimentation électrique.
Par exemple, le dispositif chauffant 22 peut comprendre au moins un cordon électrique chauffant enroulé d'au moins un tour autour de l'enceinte de protection 20. Par cordon chauffant, on entend un ruban constitué d'un ou plusieurs fils électriques, qui produisent de la chaleur par effet Joule, entouré d'un élastomère et d'une tresse métallique le cas échéant, d'une longueur de l'ordre de 0.5 à 3 m, d'une largeur de 10 à 20 mm et d'une puissance de 20 à 80 W/m selon les modèles. Des exemples peuvent être trouvés dans les documents émanant de la société Flexelec et décrivant les rubans chauffants de la marque Flextape (RS, RS/J...).
De façon alternative, le dispositif chauffant 22 peut comprendre au moins une couverture chauffante recouvrant tout ou partie de l'enceinte de protection 20. Ce type de couverture, proposé par exemple par la société Industrial Diesel, est utilisé couramment dans l'industrie pour maintenir en température des cuves, des batteries électriques stockées à l'extérieur des bâtiments chauffés dans les pays nordiques.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif chauffant 22 peut comprendre au moins un dispositif de soufflage d'air chaud. Dans ce cas, de l'air ambiant, c'est- à-dire de l'air situé en-dehors de l'enceinte de protection 20, i.e. en provenance du local où est réalisée l'opération de traitement de surface, est aspiré, chauffé et soufflé par le dispositif 22 vers l'enceinte de protection 20.
Le dispositif chauffant 22 peut également comprendre au moins une source de rayonnement infrarouge agencée autour de l'enceinte de protection 20.
Afin d'obtenir un échauffement efficace d'au moins la partie basse de l'enceinte de protection 20, la puissance de chauffage du dispositif chauffant 22 est préférentiellement comprise entre 1 et 500 W, de préférence entre 1 et 200 W, avantageusement entre 1 et 100 W.
Ces puissances ont été déterminées suite à des essais menés avec une installation de travail par jets de fluide cryogénique. Dans les conditions de ces essais, il a été constaté qu'il se formait en moyenne une masse M de 200 g de glace par heure de fonctionnement au niveau de la bavette de la cloche d'aspiration, cette quantité variant sensiblement selon le taux d'hygrométrie de l'air aspiré. En faisant l'hypothèse d'une température initiale T0 de la glace de -3 °C et connaissant la chaleur massique Cm de la glace dans le domaine de température considéré étant de 2.06 J/g.K et la chaleur latente CL de fusion de la glace à pression atmosphérique étant de 333 J/g, on peut calculer l'énergie nécessaire pour faire fondre les 200 g de glace prise en masse au niveau de la bavette de l'enceinte de protection comme la somme de l'énergie nécessaire pour chauffer la glace de -3 °C à la température T0 de 0 °C et de l'énergie de liquéfaction de la glace à
0 °C selon l'expression :
E = M. Cm .(Tl - TO) + M.CL
ce qui donne une énergie de 67836 J, et donc une puissance de 18.8 W.
Au vu de cela, les puissances allant jusqu'à 200 W devraient suffire à résoudre le problème de prise en glace dans la plupart des situations, mais il va de soi que des puissances supérieures peuvent aussi être mises en œuvre, par exemple jusqu'à 500 W.
En outre, le dispositif d'alimentation électrique 23 peut comprendre des moyens de régulation et/ou de contrôle de la puissance de chauffage du dispositif chauffant 22, permettant ainsi d'adapter la puissance de chauffage en fonction de la quantité de glace formée au niveau de la bavette 21, qui dépend notamment du taux d'hygrométrie de l'air aspiré et du débit de fluide cryogénique circulant dans l'enceinte de protection 20.
Conformément à l'invention, dont l'objet est de minimiser, voire d'éviter la prise en glace des éléments constitutifs de la bavette 21 , la puissance de chauffage du dispositif chauffant 22 est ajustée de façon à produire une élévation en température d'une valeur strictement inférieure à 0 °C à une valeur supérieure ou égale à 0 °C au niveau d'au moins l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection 20 et sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte de protection 20.
La présente invention permet ainsi de minimiser, voire d'éviter la prise en glace et le durcissement des éléments constitutifs de la bavette 21 au contact de l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection 20, améliorant ainsi le contact entre l'enceinte de protection 20 et le substrat traité, et par conséquent l'efficacité du système d'aspiration équipant l'outil porte-buses 4 de l'installation de travail.
La présente invention est applicable dans toute opération de traitement par jets de fluide cryogénique, tel de l'azote liquide, en particulier de traitement de surface, de décapage ou d'écroutage, d'un matériau, tel les métaux, le béton, la pierre, les plastiques, le bois etc.

Claims

Revendications
1. Installation de travail mettant en œuvre au moins un jet de fluide à température cryogénique sous haute pression comprenant :
- une source (1) de fluide à température cryogénique reliée fluidiquement à un outil mobile (4) comportant une ou plusieurs buses (11) de distribution de fluide, et
- une enceinte de protection (20) agencée autour de l'outil mobile (4) et raccordée fluidiquement à des moyens d'aspiration (25), ladite enceinte de protection (20) comprenant une extrémité inférieure ouverte, située du côté de la ou des buses (11) de distribution de fluide, de manière à former une cloche d'aspiration autour de l'outil mobile (4),
caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de chauffage (22, 23) aptes à et conçus pour produire et transférer de la chaleur vers au moins l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection (20) et sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte de protection (20), lesdits moyens de chauffage (22, 23) comprenant au moins un dispositif chauffant (22) électrique agencé autour d'au moins une partie de l'enceinte de protection (20) et ouvert au niveau de l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection (20).
2. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comporte en outre un dispositif d'alimentation électrique (23) relié électriquement au dispositif chauffant (22) et permettant audit dispositif (22) de produire de la chaleur.
3. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif chauffant (22) comprend au moins un cordon chauffant enroulé d'au moins un tour autour de l'enceinte de protection (20).
4. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le dispositif chauffant (22) comprend au moins une couverture chauffante recouvrant tout ou partie de l'enceinte de protection (20).
5. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le dispositif chauffant (22) comprend au moins une source de rayonnement infrarouge agencée autour de l'enceinte de protection (20).
6. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le dispositif chauffant (22) comprend au moins un dispositif de chauffage et de soufflage de l'air ambiant vers l'enceinte de protection (20).
7. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif chauffant (22) produit une puissance de chauffage comprise 1 et 500 W, typiquement entre 1 et 200 W, avantageusement entre 1 et 100 W.
8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation électrique (23) comprend en outre des moyens de régulation et/ou de contrôle de la puissance de chauffage dudit dispositif chauffant (22).
9. Procédé de traitement de surface, de décapage ou d'écroutage, d'un matériau par fluide cryogénique à haute pression, caractérisé en ce que l'on met en œuvre une installation selon l'une des revendications 1 à 8.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on produit une élévation en température d'une valeur strictement inférieure à 0 °C à une valeur supérieure ou égale à 0 °C au niveau d'au moins l'extrémité inférieure de l'enceinte de protection (20) et sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte de protection (20).
11. Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le fluide cryogénique distribué par la ou les buses (11) de l'outil mobile (4) est à une pression d'au moins
300 bar, de préférence entre 1000 et 5000 bar, et à une température inférieure à -140°C.
12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le fluide cryogénique distribué par la ou les buses (11) de l'outil mobile (4) est de l'azote liquide.
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