FR2982786A1 - Installation et procede de travail par jets de fluide cryogenique avec amelioration de la cloche d'aspiration - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur une installation de travail mettant en oeuvre 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 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). 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). Procédé de travail par fluide cryogénique à haute pression dans lequel on met en oeuvre une installation selon l'invention.

Description

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 oeuvre 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 oeuvre 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-A2010/10133784, 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 oeuvre, comme expliqué par la suite. Ainsi, la mise en oeuvre 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 complexifier de manière excessive ladite installation.

La solution de l'invention est alors une installation de travail mettant en oeuvre 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 fluidiquement 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 fluidiquement 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. Par ailleurs, selon le mode de réalisation considéré, l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de chauffage comprennent 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. - 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 10 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 oeuvre une installation selon l'invention et 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 15 de protection. 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. 20 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. 25 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 oeuvre 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 30 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 : 35 - la Figure 1 schématise le fonctionnement d'un mode de réalisation d'une installation de travail mettant en oeuvre 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, 20 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 25 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 30 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 35 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 11 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 boitier 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. 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 P1 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 P1 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. 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 TO 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 TO de 0 °C et de l'énergie de liquéfaction de la glace à 0 °C selon l'expression : E=M.Cm.(T1-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 oeuvre, 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 (13)

1. REVENDICATIONS1. Installation de travail mettant en oeuvre 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).
2. 2. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens de chauffage (22, 23) comprennent 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).
3. 3. 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.
4. 4. 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).
5. 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif chauffant (22) comprend au moins une couverture chauffante recouvrant tout ou partie de l'enceinte de protection (20).
6. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif chauffant (22) comprend au moins une source de rayonnement infrarouge agencée autour de l'enceinte de protection (20).35
7. 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, 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).
8. 8. 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.
9. 9. 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).
10. 10. Procédé de traitement de surface, de décapage ou d'écroutage, d'un matériau par fluide cryogénique à haute pression, dans lequel on met en oeuvre une installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on produit et transfère 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).
11. 11. Procédé selon la revendication 10, 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).
12. 12. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, 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.
13. 13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le fluide cryogénique distribué par la ou les buses (11) de l'outil mobile (4) est de l'azote liquide.