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WO 2013/001205 PCT/FR2012/051375
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BUSE DE PROJECTION DE GLACE SECHE, NOTAMMENT DE GLACE CARBONIQUE
La présente invention concerne un dispositif de projection de glace sèche,
notamment de glace carbonique.
Elle trouvera ses applications, en particulier, dans le domaine du nettoyage
des
surfaces, notamment les surfaces de grande taille telles que les pièces de
carrosserie de véhicule. Cet exemple n'est cependant pas limitatif et
l'invention
trouvera aussi ses applications, notamment, pour le nettoyage de pièces de
plus
petites tailles.
Le nettoyage par projection de glace carbonique trouve son efficacité dans la
combinaison de différents effets, un effet mécanique dû à l'énergie cinétique
des
particules de glace, un effet thermique dû à la température des particules et
un
effet de souffle dû à la sublimation de la glace au contact de la surface à
nettoyer. Il
présente de plus l'avantage de ne pas laisser de résidus. En effet, après
sublimation, la glace carbonique, transformée en gaz, s'évacue d'elle-même.
Différents procédés de nettoyage par projection de glace carbonique ont déjà
été
proposés. Il est ainsi connu de projeter des particules ou pellets de glace
préalablement formés à l'aide d'une machine de tir. Ce procédé peut cependant
s'avérer trop violent pour des surfaces fragiles.
Il est aussi connu de former des particules de glace à partir de dioxyde de
carbone
à l'état liquide au contact d'un fluide moteur qui entraîne les particules au
fur et à
mesure de leur création et sert également à leur projection sur la surface à
nettoyer.
Pour mettre en uvre ce dernier procédé, on connaît des dispositifs comprenant
une alimentation en fluide moteur, une alimentation en dioxyde de carbone
liquide,
une chambre de formation des particules de glace carbonique et une buse
projetant, sous l'action du fluide moteur, les particules formées dans la
chambre.
Ladite buse comprend un convergent, un col et un divergent. Un tel dispositif
est
décrit dans le document EP-1 765 551.
Dans les dispositifs connus, les buses présentent une longueur importante
permettant la réalisation d'un flux de particules centrées au milieu du jet de
fluide
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moteur. Cela présente l'avantage d'un nettoyage particulièrement efficace en
concentrant la zone d'impact des particules mais présente des inconvénients.
Tout d'abord, ces différents dispositifs sont fortement consommateur en fluide
.. moteur. Ils sont en outre difficiles à manier. De plus, leur jet de glace
carbonique
présente une surface d'impact de dimensions limitées.
L'invention vise à résoudre tout ou partie des problèmes suivants et propose à
cet
effet un dispositif de projection de particules de glace sèche, notamment pour
le
nettoyage de surfaces, comprenant une buse de projection, permettant le
passage
d'un fluide moteur entraînant lesdites particules, ladite buse présentant un
orifice
de sortie et comprenant un col et un divergent, ledit divergent s'étendant
entre le
col et l'orifice de sortie de la buse.
Selon l'invention, ledit divergent présente au moins un premier étage
s'étendant
entre le col et un orifice de sortie dudit premier étage, le rapport entre la
surface du
col et la surface dudit orifice de sortie du premier étage du divergent étant
supérieur à 0,2, notamment supérieur à 0,5, en particulier supérieur à 0,73.
Ledit
rapport sera, par exemple, inférieur à 0,9.
Le déposant a en effet constaté, suite à de nombreux essais, qu'une telle buse
permettait de limiter la consommation en fluide porteur tout en obtenant de
très
bons résultats de nettoyage, notamment en termes d'élimination d'empreintes
grasses présentes sur les objets à nettoyer. L'invention trouvera plus
généralement
ses applications pour le nettoyage de pollutions fines, d'épaisseur inférieure
à 3
mm, entre autres. Elle permet en outre de pouvoir faire appel à des buses de
taille
limitée, notamment à des buses présentant des divergents dont la longueur
entre le
col et l'orifice de sortie de la buse est inférieure à 50 mm.
Pour éviter tout doute, on entend dans la suite le terme section comme
signifiant la section de la buse selon un plan orthogonal à sa direction
d'extension
longitudinale, c'est-à-dire, la direction principale selon laquelle la buse
conduit le
fluide qui la traverse.
Selon un premier mode de réalisation, ledit divergent présente une section
rectangulaire.
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Selon différents aspects de ce premier mode de réalisation, qui pourront être
pris ensemble
ou séparément :
- la longueur I de ladite section croit de façon linéaire au niveau du ou
de chacun desdits
étages du divergent en allant du col vers l'orifice de sortie de la buse,
- ladite section présente une largeur h sensiblement constante au niveau du ou
de chacun
desdits étage du divergent, en allant du col vers l'orifice de sortie de la
buse,
- ladite section présente une largeur h sensiblement décroissante, au
niveau du ou de
chacun desdits étage du divergent, en allant du col vers l'orifice de sortie
de la buse,
- l'orifice de sortie de la buse se présente sous la forme d'une fente
présentant une largeur
inférieure à 1,5 mm et/ou une longueur comprise entre 20 et 50 mm,
- le col présente une section rectangulaire.
Plus particulièrement, l'invention vise un dispositif de projection de
particules de glace
sèche, comprenant une buse de projection, permettant le passage d'un fluide
moteur
entraînant lesdites particules, ladite buse présentant un orifice de sortie et
comprenant un
col et un divergent, ledit divergent s'étendant entre le col et l'orifice de
sortie de la buse,
caractérisé en ce que ledit divergent présente au moins un premier étage
s'étendant entre
le col et un orifice de sortie dudit premier étage où le rapport entre la
surface du col et la
surface dudit orifice de sortie du premier étage du divergent est supérieur à
0,2 et où ledit
divergent présente une section rectangulaire ayant une largeur h sensiblement
décroissante en allant du col vers l'orifice de sortie de la buse.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ledit divergent présente
une section
circulaire. Le col pourra alors présenter une section circulaire.
Pour éviter tout doute, le terme angle de divergence aura dans la suite la
signification
suivante. Pour les buses dont le divergent présente une section rectangulaire
dans laquelle
la longueur I croit linéairement, il s'agit de l'angle correspondant à la
pente d'accroissement
de ladite longueur I pour le ou chacun des étages du divergent. Pour les buses
dont le
divergent présente une section ronde, il s'agit de l'angle au sommet du cône
portant le tronc
de cône formant le ou chacun des étages du divergent.
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3a
Selon une première variante, le divergent du dispositif conforme à l'invention
présente un
seul étage, ledit étage étant muni d'un angle de divergence a de l'ordre de 6
. On obtient
alors une grande efficacité de nettoyage.
Selon une seconde variante, ledit divergent présente un seul étage, ledit
étage étant muni
d'un angle de divergence a supérieur à 7 , notamment supérieur à 15 . On
obtient alors un
jet évasé avec une surface d'impact agrandie.
Dans ces différentes variantes, la longueur L du divergent mesurée entre le
col et l'orifice
de sortie dudit étage, prévu confondu avec celui de la buse, la longueur Is de
la section du
divergent au niveau de ladite sortie de la buse et l'angle de divergence a
suivent la loi
suivante :
(0,05 x Is) / tan (a) 5 L 5 (0,4 x Is) / tan (CO.
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Dans une troisième variante de réalisation, le divergent présente un second
étage,
ledit premier étage présentant un angle de divergence de l'ordre de 6 et le
second
étage un angle de divergence supérieur à 7 , notamment supérieur à 15 .
On combine alors un effet d'accélération des particules, favorable à
l'efficacité du
nettoyage, à un effet d'élargissement de la zone d'impact des particules.
Selon un aspect de l'invention, ledit col est un col sonique. Par ailleurs, la
buse
pourra présenter un convergent prévu en amont du col selon le sens de
circulation
du fluide moteur, chargés desdites particules, et dans lequel le convergent et
le
divergent sont raccordé directement l'un à l'autre au niveau du col.
Il est également à noter que l'invention concerne un dispositif de projection
de
particules de glace sèche, notamment pour le nettoyage de surfaces, comprenant
une buse de projection, permettant le passage d'un fluide moteur entraînant
lesdites particules, ladite buse présentant un orifice de sortie et comprenant
un col,
caractérisé en ce que l'orifice de sortie est au niveau du col.
Un telle buse présente des performances de nettoyage moindre que les
précédentes mais reste intéressante en ce qu'elle permet aussi une diminution
de
la consommation de fluide porteur.
L'invention concerne aussi une buse d'un dispositif de projection tel que
décrit plus
haut.
L'invention est détaillée dans la suite, accompagnée des dessins en annexe
parmi
lesquels :
- la figure 1 illustre de façon schématique un exemple de dispositif de
projection conforme à l'invention,
- la figure 2a illustre en vue de face un premier exemple de réalisation d'une
buse du dispositif conforme à l'invention,
- la figure 2b est une vue de côté d'après la figure 2a,
- la figure 2c est vue de dessus d'après la figure 2a,
- la figure 3a illustre en vue de côté un second exemple de réalisation
d'une
buse du dispositif conforme à l'invention,
- la figure 3b est une vue de face d'après la figure 3a,
- la figure 3c est vue de dessus d'après la figure 3a,
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- la figure 4a illustre en vue de face un troisième exemple de réalisation
d'une
buse du dispositif conforme à l'invention,
- la figure 4b est une vue de côté d'après la figure 4a,
- la figure 4c est vue de dessus d'après la figure 4a.
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Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne un dispositif de projection
de
particules de glace sèche, par exemple de glace carbonique, notamment pour le
nettoyage de surfaces.
Ledit dispositif comprend un pistolet 10 muni, notamment, d'une alimentation 1
en
fluide moteur, d'une alimentation 2 en dioxyde de carbone liquide et d'une
chambre
3 de formation des particules de glace carbonique. Il comprend également une
buse 4, raccordée au pistolet 10, projetant, sous l'action du fluide moteur,
les
particules formées dans la chambre.
Ledit fluide moteur pénètre ainsi dans le dispositif par l'alimentation 1 en
fluide
moteur puis se charge des particules de glace générées dans la chambre 3, à
l'échappement de ladite chambre. On forme de la sorte un flux de fluide moteur
et
de particules de glace qui traverse la buse 4 pour être projeté sur la pièce à
nettoyer. Autrement dit, la buse 4 permet le passage du fluide moteur, ce
dernier
entraînant lesdites particules. Ledit fluide moteur est, par exemple, de l'air
comprimé.
Comme illustré aux figures suivantes, ladite buse 4 présente un orifice 5 de
sortie
et comprend un col 6 et un divergent 7. Ledit divergent 7 s'étend entre le col
6 et
l'orifice de sortie 5 de la buse.
Ladite buse 4 comprend en outre ici un convergent 8, placé en amont du col 6
dans
le sens de circulation du flux. Elle pourra aussi présenter un raccord 9 au
pistolet
10. Ledit raccord 9 est éventuellement muni d'une bague de fixation 10, prévue
au
niveau d'une partie filetée dudit raccord 10.
Ladite buse présente un axe d'extension longitudinale 11, c'est-à-dire, un axe
correspondant à la direction principale du flux qui la traverse.
Ledit divergent 7 présente au moins un premier étage s'étendant entre le col 6
et
un orifice de sortie 5, 12 dudit premier étage, situé à l'opposé du col 6 dans
le sens
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de circulation du flux. Le col 6 et ladite sortie 5, 12 du premier étage du
divergent 7
sont, par exemple, orthogonaux à l'axe 11 d'extension longitudinale de la
buse.
Selon l'invention, le rapport entre la surface du col 6 et la surface dudit
orifice 5, 12
de sortie du premier étage du divergent est supérieur à 0,2, notamment à 0,5,
en
particulier supérieur à 0,73. Il sera, par exemple, inférieur à 0,9. Le
déposant a en
effet constaté que ce paramètre est dimensionnant en ce qui concerne la
qualité du
nettoyage obtenu et la consommation de fluide porteur. Il permet en
particulier une
accélération adéquate des particules pour une consommation réduite en fluide
moteur. Il pourra être compris, par exemple, entre 0,8 et 0,9.
Comme illustré, ledit divergent 7 présente, par exemple, une section
rectangulaire.
La longueur I de ladite section croit de façon linéaire au niveau du ou de
chacun
desdits étages du divergent 7 en allant du col 6 vers l'orifice 5 de sortie de
la buse
4.
Selon un premier exemple de réalisation, correspondant aux figures 2a à 2c,
ledit
divergent 7 présente un étage unique et ladite section présente une largeur h
sensiblement constante en allant du col 6 vers l'orifice 5 de sortie de la
buse 4. Il
s'agit, notamment d'une largeur h configurée à la taille des particules
formées. On
pourra ainsi utiliser une largeur h inférieure à 2 mm, par exemple de l'ordre
de 1,2
ou 1,3 mm.
Le col 6 présente ici une section rectangulaire dont l'une des dimensions
correspond à la largeur h du divergent 7.
Ledit divergent présente par ailleurs un angle de divergence a supérieur à 70,
permettant d'obtenir un élargissement du flux en sortie de buse. Il s'agit ici
d'un
angle d'environ 450. En variante, il pourrait s'agir d'un angle d'environ 6
permettant de conserver un flux sensiblement droit en sortie de buse.
De façon plus générale, ledit divergent 7 pourra présenter une longueur L de
ladite
buse 4, mesurée entre le col 6 et l'orifice 5 de sortie de ladite buse 4, une
longueur
Is de la section du divergent au niveau de ladite sortie 5 de la buse et un
angle de
divergence a suivant la loi suivante :
(0,05 x Is) / tan (a) L < (0,4 x Is) / tan (a).
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En particulier, L pourra avoir comme limite supérieure : (0,1 x Is) / tan (a).
Selon un second exemple de réalisation, correspondant aux figures 3a à 3c,
ledit
divergent 7 présente un étage unique et ladite section présente une largeur h
sensiblement décroissante, notamment de façon linéaire, en allant du col 6
vers
l'orifice 5 de sortie de la buse 4.
Le col 6 présente ici également une section rectangulaire dont l'une des
dimensions correspond à la largeur h du divergent 7 au niveau de sa zone de
raccordement avec le col 6.
Ledit divergent 7 présente par ailleurs un angle de divergence a supérieur à
70,
permettant d'obtenir un élargissement du flux en sortie de buse. Il s'agit ici
d'un
angle d'environ 70 .
Dans les deux cas précédents, on constate que l'orifice de sortie 5 de la buse
se
présente sous la forme d'une fente. Celle-ci pourra présenter une hauteur
inférieure à 2 mm, notamment de l'ordre de 1,2 ou 1,3 mm et/ou une longueur
comprise entre 10 et 50 mm, notamment entre 20 et 50 mm.
Selon un troisième mode de réalisation, correspondant aux figures 4a à 4c,
ledit
divergent 7 présente un premier étage 20 et un second étage 21. Ledit premier
étage 20 présente un angle de divergence de l'ordre de 6 et le second étage
21
un angle de divergence supérieur à 7 , par exemple entre 30 et 60 , ici
environ 45 .
Sans prétendre à être une explication complète des phénomènes en cause, le
premier étage 20 permet une accélération des particules avec une consommation
de fluide moteur minimum tandis que le deuxième permet l'élargissement du
flux,
ceci en limitant la surconsommation de fluide moteur, les particules
bénéficiant de
l'énergie cinétique acquise dans le premier étage.
Chacun des étages est ici de section rectangulaire, du type de celui du mode
de
réalisation des figures 2, c'est-à-dire, à largeur h constante et longueur I
croissant
linéairement. Les valeurs de la largeur h pourront aussi être identiques à
celle du
mode de réalisation des figures 2. Elles sont identiques d'un étage à l'autre.
Le col 6 présente ici une section rectangulaire dont l'une des dimensions
correspond à la largeur h du premier étage du divergent 7. L'orifice d'entrée
du
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second étage du divergent 7 correspond à l'orifice de sortie 12 du premier
étage
dudit divergent 7. L'orifice de sortie 5 de la buse pourra à nouveau se
présenter
sous la forme d'une fente. Celle-ci pourra présenter une hauteur inférieure à
2 mm,
notamment de l'ordre de 1,2 ou 1,3 mm et/ou une longueur comprise entre 40 et
60
mm.
La formule donnée plus haut est également valable, au moins pour le premier
étage 20. En ce qui concerne le second étage 21, il présentera avantageusement
un rapport entre la surface de son orifice de sortie 5 et la surface de son
orifice
d'entrée, correspondant à l'orifice de sortie 12 du premier étage 20,
supérieur à
0,7. Il sera en particulier compris entre 0,8 et 0,9.
Selon un autre exemple de réalisation, non illustré, ledit divergent présente
une
section circulaire. Autrement dit, le divergent est de forme tronconique.
Ledit col
pourra alors présenter une section circulaire. L'angle de divergence pourra
être de
l'ordre de 6 ou supérieur à 70, avec les mêmes effets que ceux décrits plus
haut.
A titre d'exemple, les divergents 7 des buses 4 conformes à l'invention
présentent
une longueur, mesurée entre le col et l'orifice de sortie de la buse,
inférieure à 200
mm, notamment à 50 mm. Il pourra s'agir, notamment, d'une longueur inférieur à
10 mm pour des buses à un étage et présentant un angle de divergence supérieur
à 7 ou une longueur inférieure à 40 mm pour des buses à deux étages telles
que
décrites plus haut.
Cela étant, ledit col 6 est un col sonique et on fournira en entrée de la buse
4 une
pression absolue comprise, par exemple, entre 4 et 16 bars absolus, notamment
entre 4 et 6 bars absolus.
Comme illustré aux figures 4a à 4c, le convergent 8 et le divergent 7 sont
raccordés directement l'un à l'autre au niveau du col 6. Autrement dit, le col
6 est
un simple plan. En variante, comme illustré aux figures 2a à 2c et 3a à 3c, le
col 6
pourra présenter une longueur non nulle. Bien sûr, ces différentes solutions
ne sont
pas attachées aux modes particuliers de réalisation dans lesquels ils sont
illustrés.
Par ailleurs, le convergent 8 pourra présenter deux étages, comme dans le mode
de réalisation des figures 4a à 4c, où sa section décroit d'abord dans une
première
direction sur une première portion 30 puis dans une autre direction,
orthogonale à
la première direction, dans une seconde portion 31.
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Dans une autre variante, non illustrée, la buse ne comprend pas de divergent.
Son
orifice de sortie se trouve donc au niveau de son col. L'accélération obtenue
sera
ainsi limitée à celle offerte par le col sonique, ce qui pourra cependant
suffire et
même être plus favorable, notamment pour le nettoyage de surfaces peu sale
et/ou
particulièrement fragile.
