WO1995015831A1 - Machine pour confiner un fluide primaire a l'aide d'un fluide secondaire en phase vapeur - Google Patents

Machine pour confiner un fluide primaire a l'aide d'un fluide secondaire en phase vapeur Download PDF

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WO1995015831A1
WO1995015831A1 PCT/FR1994/001388 FR9401388W WO9515831A1 WO 1995015831 A1 WO1995015831 A1 WO 1995015831A1 FR 9401388 W FR9401388 W FR 9401388W WO 9515831 A1 WO9515831 A1 WO 9515831A1
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Jean-Paul Garidel
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/012—Soldering with the use of hot gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0064—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by temperature changes

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of confinement, using a secondary fluid in the vapor phase, of a primary fluid suitable for ensuring treatment, in the general sense, of parts or various objects.
  • the primary fluid can be Perchlorethylene, Trichlorethylene, all types of solvents or a liquid of the fluorocarbon type.
  • the object of the invention finds an application, for example, in the field of cleaning or degreasing of parts or objects.
  • the object of the invention finds another particularly advantageous application in the technical field aimed at ensuring, on a support, the mounting of components in the general sense, of the type for example electronic, electrical, electromechanical or mechanical, using '' a filler material deposited punctually in relation to the fixing lugs of the components.
  • the invention can be implemented in the technique of assembling components by polymerization, in which the filler material is formed by a polymer or in the technique of reflow or soldering of components for which the material d 'contribution consists of an alloy.
  • a treatment machine comprising a tank containing a liquid of the fluorocarbon type intended to be brought to a boiling temperature by heating means, so as to produce, in an assembly or welding zone, a saturated and inert primary vapor whose temperature is slightly higher at the melting point of the filler material.
  • the assembly or soldering area is delimited substantially between the level of the liquid and a coil ensuring condensation of the primary vapor.
  • This assembly or welding zone is overcome or not by a preheating or cooling zone in which a secondary vapor prevails.
  • the tank has, in its upper part, a passage opening capable of being closed by a cover and intended to allow the introduction, inside the tank, of the support equipped with the components to be assembled.
  • a support is supported by an apparatus ensuring its displacement and its maintenance successively in the preheating, welding and cooling zones.
  • the support is brought into contact with the primary vapor in order to obtain a transfer of the latent heat of condensation of the vapor to the support and the associated components.
  • This calorific contribution rapidly and uniformly raises the temperature of the support and of the components up to that of the primary vapor, causing the fusion of the filler material and, consequently, depending on the technique used, soldering or polymerization of the components on the support.
  • patent application No. 90-07 603 describes such a machine, the operation of which is satisfactory in practice.
  • the secondary liquid used is generally of the CFC type, covered by the Montreal Convention, whose future ban is pronounced. Such a situation has led to the implementation, more particularly, of two types of machines operating either in single phase or in double phase.
  • a machine operating in single phase does not have a preheating or cooling zone consisting of secondary steam.
  • the coil ensuring the condensation of the primary value is eliminated, the condensation of the primary vapor being ensured by a refrigerated belt placed at the top of the tank.
  • the parts are generally preheated by infrared radiation.
  • This solution has drawbacks insofar as the cooling takes place in a non-inert ambient atmosphere capable of adversely affecting the metallurgical quality of the welds produced.
  • the other type of machine which operates in double vapor phase comprises a secondary vapor overcoming a primary vapor.
  • the ban on CFCs leads to the use of a substitute secondary liquid requiring the replacement of the condenser for condensing the primary steam with thermostated oil. If this two-phase technique makes it possible to ensure good metallurgical quality of the welds and to comply with environmental protection standards, it must be noted that controlling the temperature of the cooling oil proves to be particularly difficult to enforce.
  • the object of the invention therefore aims to satisfy this need, by proposing a machine for confining a primary fluid, adapted to comply with environmental protection standards and designed to be easy to obtain thermal regulation of the temperature of the primary steam inside the tank.
  • the machine for confining according to the invention, a primary fluid using a secondary fluid, the boiling temperature of which is lower than that of the primary fluid, comprises at least one treatment equipped, on the one hand, with heating means adapted to bring the primary fluid to a boil, so as to produce primary vapor in a zone of use surmounted by cooling means and, on the other hand, means of production, from the secondary fluid, of a secondary vapor in a preheating or cooling zone surmounting the zone of use.
  • the means for cooling the primary steam consist of a heat exchanger, between the primary steam and the secondary fluid, the exchanger being provided with outlets for discharging the secondary steam inside the tank, so that the exchanger ensures condensation of the primary vapor and a vaporization of the secondary fluid allowing thermal self-stabilization to be obtained inside the tank.
  • Another objective of the invention aims to implement a confinement machine allowing the relatively easy passage from a double phase operation to a single phase operation, and vice versa.
  • the reservoir is provided with a secondary fluid drain pipe provided with a controlled shutter and, on the other hand, with a return pipe to the tank of the primary fluid provided with a controlled shutter, the shutters of the drain, overflow and return pipes of the tank being controlled to allow the passage from a so-called dual phase operating mode, using the primary and secondary fluids, to a so-called simple operating mode phase for which only the primary fluid is used and vice versa.
  • Fig. 1 is a section in elevation showing, on the left and right parts, two embodiments of a containment machine according to the invention, suitable for welding.
  • Fig. 2 is a partial perspective view showing characteristic details of the invention.
  • Fig. 3 is a simplified hydraulic diagram making it possible to explain a characteristic of the invention.
  • Fig. 1 illustrates an example of application of the invention to a vapor phase assembly machine making it possible to mount, on a support 1 in the sense general, components 2 of all types in combination or not, such as electronic, electrical, mechanical or electromechanical, organized in an appropriate manner to assume specific functions in relation to their intended application.
  • the support 1 constitutes a printed circuit intended to receive components 2 fixed with the aid of a filler material constituted by an alloy.
  • the assembly C constituted by the printed circuit 1 equipped with the various components 2, is called a card in the following description.
  • the machine comprises a protective frame 3 into which is inserted a treatment tank 4 closed at its upper part by a cover 5.
  • the treatment tank 4 is provided externally with a thermal insulation envelope 6.
  • the bottom of the tank is equipped with heating means 7 such as electrical resistors.
  • the resistors 7 are intended to bring to the boil a primary liquid L which, in the example illustrated, is of the fluorocarbon type, so that it can be produced a saturated and inert primary vapor whose temperature is slightly above the melting point of the alloy previously deposited on the circuit 1 in relation to the fixing lugs of the components 2.
  • the primary vapor is intended to reign in a zone of use, assembly or soldering Za delimited substantially by the level of the liquid and by cooling means 8 according to the invention, which are described more precisely in the following description.
  • the cooling means 8 are constituted by a heat exchanger 11 between the primary vapor and a secondary liquid 12 having a boiling temperature lower than that of the primary liquid.
  • the heat exchanger 11 is formed, at least in part, by the walls of a tank, a gutter or a reservoir 13 containing the secondary liquid 12.
  • the reservoir 13 extends at a given level from the bottom of the tank 4, over the entire periphery of the latter.
  • the tank 13 comprises at least one heat exchange surface 11, constituted by the wall of the tank placed on the inside of the tank.
  • the heat exchange surface can be increased by putting in the use of radiant fins 11 2 carried by the wall of the tank placed on the interior side and, optionally, also carried by the opposite wall of the tank, placed on the outside side of the tank.
  • the reservoir 13 has an internal wall 11, extending substantially in the extension of the internal wall of the tank.
  • the internal wall 11, of the reservoir protrudes from the plane containing the internal wall of the tank.
  • a portion 11 2 of the bottom wall of the tank extends in projection relative to the internal wall of the tank.
  • the reservoir is equipped with a cover 14 and communicates with the interior volume of the tank 4 by means of outlet orifices 15 formed in the internal wall 11,.
  • the orifices 15 ensure the passage of the secondary vapors coming from the vaporization of the secondary liquid 12.
  • the secondary vapors are intended to reign in a preheating or cooling zone Zr situated above the assembly zone Za.
  • the outlet orifices 15 have a total passage surface area less than the surface of the secondary liquid contained in the reservoir 13, so as to create an overpressure leading to an ejection of the secondary vapors and to a distribution of the vapors even at the center of the tank. This results in the creation of a secondary vapor blanket ensuring effective containment of the primary liquid.
  • the cover 14 is arranged to recover the condensed secondary vapors.
  • the cover 14 is provided with a rim 16 delimiting with the internal wall of the tank, a recovery channel communicating with the reservoir 13 via passage openings 17.
  • a gutter 18 it can be envisaged to provide the internal wall 11 with a gutter 18 also ensuring the recovery of the condensed secondary vapors.
  • the reservoir 13 is surmounted by a coil 19 for condensing the secondary steam.
  • the tank 4 is equipped, at its upper part, with a cooling belt 20 placed above the coil 19, so as to ensure practically complete condensation of the residual vapors and a limitation of the consumption of liquid.
  • the machine described above operates as follows.
  • the switching on of the heating means 7 leads to the vaporization of the primary liquid L.
  • Part of the primary vapor condenses on the surfaces of the heat exchanger 11.
  • the walls of the reservoir 13 thus ensure the transfer of calories to the liquid secondary, the vapor emitted of which is discharged into the preheating or cooling zone Zr by the outlet orifices 15.
  • an increase in the level of the primary vapor results in an increase in the effective area for heat exchange , which leads to a concomitant increase in the emission of secondary vapor.
  • Increasing the emission of secondary steam increases the thickness of the secondary steam blanket, which has the effect of lowering the level of primary steam.
  • the heat exchange surface of the exchanger automatically adjusts to the number of excess calories to be evacuated and produced by the heating means 7.
  • the heat exchange surface therefore varies between a zero value taken at the level from the bottom of the tank 13 and a maximum value corresponding to the level taken by the secondary liquid 12 inside the tank.
  • the heat exchange surface varies between a maximum value corresponding to the maximum height taken by the secondary liquid inside the tank 13 and a constant minimum value defined by the bottom wall 11 2 of the tank protruding of the inner wall of the tank.
  • the heat exchanger 11 must have an exchange surface whose dimensions are adapted to absorb the calories of the primary steam obtained with the maximum power of the heating means.
  • the level of the primary steam depends on the power delivered by the heating means 7 and on the heat exchange surface of the exchanger 11.
  • it can be provided to equip the tank 13 with means of cooling of the secondary liquid 12.
  • these cooling means can be constituted by a coil placed in the tank or by a cooling jacket surrounding the tank.
  • the machine according to the invention also offers the advantage of being able to easily switch from double phase operation to single phase operation.
  • the reservoir 13 is provided with a pipe 24 for supplying the secondary liquid, provided with a controlled shutter 25 and connected to a pump 26 connected to a tank 27 reserved for the liquid secondary 12.
  • the outlet pipe of the tank 27, located upstream of the pump 26 is equipped with a controlled shutter 28.
  • the reservoir 13 is also provided with an overflow pipe 30 fixing the maximum level of the secondary liquid 12 inside the tank 13.
  • the overflow pipe 30 returns to the tank 27 and is fitted with a controlled shutter 31.
  • the reservoir 13 comprises a drain pipe 32 returning to the cover 27 and provided with a controlled shutter 33.
  • the tank 13 is also provided with a pipe 34 equipped with a controlled shutter 35 and ensuring communication between the reservoir 13 and the interior of the tank 4.
  • the shutters 33, 35 are closed, while the shutters 25, 28, 31 are in the open position, the pump 26 being controlled in operation to ensure the supply of the liquid. secondary inside the tank 13.
  • the heating elements 7 are stopped as well as the pump 26.
  • the shutter 33 of the drain pipe is open until the secondary liquid 12, contained in the tank, comes to be completely evacuated from the tank.
  • the shutters 25, 31 and 33 are closed and the shutter 35 of the pipe 34 returning to the tank is open.
  • the reservoir 13 collects the condensates of the primary steam which are conveyed through the pipe 34, inside the tank 4.
  • the heating means are stopped and the shutter 35 is closed.
  • the shutters 31, 28 and 25 are open and the pump 26 is started to allow the reservoir 13 to be filled with the secondary liquid.
  • the heating means 7 are then controlled in operating mode.
  • the machine according to the invention allows easy passage from a single vapor phase operation to a dual vapor phase operation and, conversely.
  • This machine also has the advantage of allowing purification of the primary liquid.
  • the drain pipe 32 must be provided with a bypass provided with a controlled shutter 36 and leading to a tank 37 reserved for the primary liquid L.
  • the outlet of the tank 37 is connected to the pump 26 and is located equipped with a controlled shutter 38.
  • the regeneration of the primary liquid consists, after emptying the reservoir 13 of the secondary liquid, in closing the shutters 25, 31, 35, 28 and in opening the shutters 33, 36, 38.
  • the heating elements 7 are put into service until the temperature measured at the upper level of the tank 4 reaches the boiling temperature of the primary liquid.
  • the tank 4 can be cleaned. Then, the shutters 33, 31, 36, 28 are closed, while the shutters 25, 35, 38 are open.
  • the pump 26 is controlled in operation, so as to transfer the purified primary liquid contained in the tank 37 into the tank 4 via the reservoir 13 and the return pipe 34.
  • the function of the injector 40 is to inject fine droplets of a cold liquid at the level of the card during cooling. The card is thus dried by lowering the boiling point of the condensed liquid thereon allowing faster cooling.
  • the evaporation of the liquid uses a large amount of heat contained in the card. It should be noted that the quantity of liquid injected makes it possible to adjust the cooling rate. Liquid injection cooling and its evaporation reduce the cooling time and, consequently, improve the metallurgical quality of the welds.
  • This cooling technique is also implemented more particularly in dual phase mode by supplying the injector 40 with secondary liquid. For the cooling operation, the shutters 25, 35, 36, 38 are closed while the shutters 31, 28 are open. The shutter 33 is opened intermittently, in order to maintain the secondary liquid in the reservoir 13 at a given level.
  • the invention relates to a machine more particularly suitable for brazing parts using a primary liquid L confined by a secondary vapor.
  • the object of the invention relates, in general, to a machine comprising one or more tanks and allowing the confinement, using a secondary fluid in the vapor phase, of a primary fluid vaporized or not, the nature of which is adapted to ensure treatment of parts or objects of various natures.
  • the primary fluid is suitable for cleaning or degreasing and can consist of all types of solvents including fluorocarbon liquids.
  • the boiling temperature of the secondary fluid must be lower than that of the primary fluid, the temperature difference must be sufficient to allow phase separation.
  • the secondary fluid has an inert, non-flammable, inexplosible and non-toxic nature.

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Abstract

L'invention concerne une machine de confinement d'un fluide primaire à l'aide d'un fluide secondaire dont la température d'ébullition est inférieure à celle du fluide primaire. La machine comporte, notamment, en tant que moyens de refroidissement de la vapeur primaire, un échangeur thermique (11) entre la vapeur primaire et le fluide secondaire (12), pourvu d'orifices d'évacuation (15) de la vapeur secondaire à l'intérieur de la cuve (4), de sorte que l'échangeur assure une condensation de la vapeur primaire et une vaporisation du fluide secondaire permettant d'obtenir une autostabilisation thermique à l'intérieur de la cuve.

Description

MACHINE POUR CONFINER UN FLUIDE PRIMAIRE A L'AIDE D'UN FLUIDE SECONDAIRE EN PHASE VAPEUR
DOMAINE TECHNIQUE :
La présente invention concerne le domaine technique du confinement, à l'aide d'un fluide secondaire en phase vapeur, d'un fluide primaire adapté pour assurer un traitement, au sens général, à des pièces ou à des objets divers.
Le maintien du fluide primaire dans un espace limité s'avère nécessaire lorsque le fluide est de nature dangereuse et/ou présente un prix d'achat élevé. A titre d'exemple non limitatif, le fluide primaire peut être du Perchloroéthylène, du Trichloroéthylène, tous types de solvants ou un liquide du type fluorocarboné.
L'objet de l'invention trouve une application, par exemple, dans le domaine du nettoyage ou du dégraissage de pièces ou d'objets. L'objet de l'invention trouve une autre application particulièrement avantageuse dans le domaine technique visant à assurer, sur un support, le montage de composants au sens général, du type par exemple électronique, électrique, électromécanique ou mécanique, à l'aide d'un matériau d'apport déposé ponctuellement en relation des pattes de fixation des composants. Plus précisément, l'invention peut être mise en oeuvre dans la technique d'assemblage de composants par polymérisation, dans laquelle le matériau d'apport est formé par un polymère ou dans la technique de refusion ou de soudure de composants pour laquelle le matériau d'apport est constitué par un alliage.
TECHNIQUE ANTERIEURE :
Selon ces techniques, il est connu, d'une manière habituelle, de mettre en oeuvre une machine de traitement comportant une cuve contenant un liquide du type fluorocarboné destiné à être porté à une température d'ébullition par des moyens de chauffage, de manière à produire, dans une zone d'assemblage ou de soudure, une vapeur primaire saturée et inerte dont la température est légèrement supérieure au point de fusion du matériau d'apport. La zone d'assemblage ou de soudure est délimitée sensiblement entre le niveau du liquide et un serpentin assurant une condensation de la vapeur primaire. Cette zone d'assemblage ou de soudure est surmontée ou non par une zone de préchauffage ou de refroidissement dans laquelle règne une vapeur secondaire.
La cuve comporte, dans sa partie haute, une ouverture de passage susceptible d'être fermée par un couvercle et destinée à autoriser l'introduction, à l'intérieur de la cuve, du support équipé des composants à assembler. Un tel support est pris en charge par un appareil assurant son déplacement et son maintien successivement dans les zones de préchauffage, de soudure et de refroidissement. Ainsi, après un maintien du support dans la zone de préchauffage, pendant un temps déterminé, le support est mis en contact avec la vapeur primaire pour obtenir un transfert de la chaleur latente de condensation de la vapeur vers le support et les composants associés. Cet apport calorifique élève rapidement et uniformément la température du support et des composants jusqu'à celle de la vapeur primaire entraînant la fusion du matériau d'apport et, par suite, suivant la technique utilisée, le soudage par brasure ou la polymérisation des composants sur le support.
A titre d'exemple, la demande de brevet n° 90-07 603 décrit une telle machine dont le fonctionnement donne satisfaction en pratique. Toutefois, il est à noter que le liquide secondaire utilisé est généralement du type CFC, visé par la convention de Montréal, dont l'interdiction future est prononcée. Une telle situation à conduit à la mise en oeuvre, plus particulièrement, de deux types de machines fonctionnant soit en simple phase, soit en double phase.
Une machine fonctionnant en simple phase ne comporte pas une zone de préchauffage ou de refroidissement constituée par une vapeur secondaire. De plus, le serpentin assurant la condensation de la valeur primaire est supprimé, la condensation de la vapeur primaire étant assurée par une ceinture réfrigérée placée à la partie haute de la cuve. Le préchauffage des pièces est généralement assuré par un rayonnement infrarouge. Cette solution présente des inconvénients, dans la mesure où le refroidissement s'effectue dans une atmosphère ambiante non inerte susceptible de nuire à la qualité métallurgique des soudures réalisées. L'autre type de machine qui fonctionne en double phase vapeur comporte une vapeur secondaire surmontant une vapeur primaire. L'interdiction des CFC conduit à l'emploi d'un liquide secondaire de substitution nécessitant le remplacement du réfrigérant de condensation de la vapeur primaire par de l'huile thermostatee. Si cette technique en double phase permet d'assurer une bonne qualité métallurgique des soudures et de respecter les normes de protection de l'environnement, il doit être constaté que le contrôle de la température de l'huile de refroidissement s'avère particulièrement délicat à mettre en oeuvre.
Il apparaît donc le besoin de pouvoir disposer d'une machine assurant le confinement efficace, à l'aide d'un fluide secondaire en phase vapeur de nature non dangereuse, d'un fluide primaire dont le contrôle de la température s'avère, par ailleurs, particulièrement facile à mener à bien.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'objet de l'invention vise donc à satisfaire ce besoin, en proposant une machine de confinement d'un fluide primaire, adaptée pour respecter les normes de protection de l'environnement et conçue pour présenter une facilité à obtenir une régulation thermique de la température de la vapeur primaire à l'intérieur de la cuve. Pour atteindre cet objectif, la machine de confinement, selon l'invention, d'un fluide primaire à l'aide d'un fluide secondaire, dont la température d'ébullition est inférieure à celle du fluide primaire, comporte au moins une cuve de traitement équipée, d'une part, de moyens de chauffage adaptés pour porter à ébullition le fluide primaire, de manière à produire une vapeur primaire dans une zone d'utilisation surmontée par des moyens de refroidissement et, d'autre part, des moyens de production, à partir du fluide secondaire, d'une vapeur secondaire dans une zone de préchauffage ou de refroidissement surmontant la zone d'utilisation.
Selon l'invention, les moyens de refroidissement de la vapeur primaire sont constitués par un échangeur thermique, entre la vapeur primaire et le fluide secondaire, l'échangeur étant pourvu d'orifices d'évacuation de la vapeur secondaire à l'intérieur de la cuve, de sorte que l'échangeur assure une condensation de la vapeur primaire et une vaporisation du fluide secondaire permettant d'obtenir une autostabilisation thermique à l'intérieur de la cuve.
Un autre objectif de l'invention vise à mettre en oeuvre une machine de confinement permettant le passage relativement facile d'un fonctionnement en double phase à un fonctionnement en simple phase, et réciproquement.
A cet effet, le réservoir est pourvu d'une canalisation de vidange du fluide secondaire muni d'un obturateur commandé et, d'autre part, d'une canalisation de retour à la cuve du fluide primaire munie d'un obturateur commandé, les obturateurs des canalisations de vidange, de trop-plein et de retour de la cuve étant commandés pour permettre le passage d'un mode de fonctionnement dit en double phase, mettant en oeuvre les fluides primaire et secondaire, à un mode de fonctionnement dit en simple phase pour lequel uniquement est utilisé le fluide primaire et, réciproquement.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci- dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS :
La fig. 1 est une coupe en élévation montrant, sur les parties gauche et droite, deux exemples de réalisation d'une machine de confinement conforme à l'invention, adaptée à la soudure.
La fig. 2 est une vue partielle en perspective montrant des détails caractéristiques de l'invention. La fig. 3 est un schéma hydraulique simplifié permettant d'expliquer une caractéristique de l'invention.
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION :
La fig. 1 illustre un exemple d'application de l'invention à une machine d'assemblage en phase vapeur permettant de monter, sur un support 1 au sens général, des composants 2 de tous types en combinaison ou non, tels qu'électroniques, électriques, mécaniques ou électromécaniques, organisés de manière appropriée pour assumer des fonctions spécifiques en relation de leur application visée. Dans l'exemple décrit ci-dessus, qui vise la technique de refusion en phase vapeur, le support 1 constitue un circuit imprimé destiné à recevoir des composants 2 fixés à l'aide d'un matériau d'apport constitué par un alliage. L'ensemble C, constitué par le circuit imprimé 1 équipé par les différents composants 2, est appelé carte dans la suite de la description.
La machine comporte un bâti de protection 3 dans lequel est inséré une cuve de traitement 4 fermée à sa partie supérieure par un couvercle 5. La cuve de traitement 4 est pourvue extérieurement d'une enveloppe d'isolation thermique 6. Le fond de la cuve est équipé de moyens de chauffage 7 tels que des résistances électriques. Les résistances 7 sont destinées à porter à ébullition un liquide primaire L qui, dans l'exemple illustré, est du type fluorocarboné, de sorte qu'il peut être produit une vapeur primaire saturée et inerte dont la température est légèrement supérieure au point de fusion de l'alliage préalablement déposé sur le circuit 1 en relation des pattes de fixation des composants 2. La vapeur primaire est destinée à régner dans une zone d'utilisation, d'assemblage ou de soudure Za délimitée sensiblement par le niveau du liquide et par des moyens de refroidissement 8 conformes à l'invention, qui sont décrits plus précisément dans la suite de la description.
Les moyens de refroidissement 8 sont constitués par un échangeur thermique 11 entre la vapeur primaire et un liquide secondaire 12 possédant une température d'ébullition inférieure à celle du liquide primaire. L'échangeur thermique 11 est constitué, au moins en partie, par les parois d'un bac, d'une gouttière ou d'un réservoir 13 contenant le liquide secondaire 12.
Tel que cela ressort plus précisément des fig. 1 et 2, le réservoir 13 s'étend à un niveau donné du fond de la cuve 4, sur toute la périphérie de cette dernière. Le réservoir 13 comporte au moins une surface d'échange thermique 11, constituée par la paroi du réservoir placée du côté intérieur de la cuve. Tel qu'illustré à la fig. 2, la surface d'échange thermique peut être accrue par la mise en oeuvre d'ailettes radiantes 112 portées par la paroi du réservoir placée du côté intérieur et, éventuellement, portées également par la paroi opposée du réservoir, placée du côté extérieur de la cuve.
Selon une première forme de réalisation illustrée sur la partie droite de la fig. 1, le réservoir 13 présente une paroi interne 11, s'étendant sensiblement dans le prolongement de la paroi interne de la cuve.
Selon une deuxième forme de réalisation illustrée sur la partie gauche de la fig. 1 , la paroi interne 11, du réservoir dépasse du plan contenant la paroi interne de la cuve. A cet effet, une partie 112 de la paroi de fond du réservoir, dont la fonction apparaîtra dans la suite de la description, s'étend en saillie par rapport à la paroi interne de la cuve.
Le réservoir est équipé d'un couvercle 14 et communique avec le volume intérieur de la cuve 4 par l'intermédiaire d'orifices de sortie 15 ménagés dans la paroi interne 11,. Les orifices 15 assurent le passage des vapeurs secondaires provenant de la vaporisation du liquide secondaire 12. Les vapeurs secondaires sont destinée à régner dans une zone de préchauffage ou de refroidissement Zr située au- dessus de la zone d'assemblage Za. Avantageusement, les orifices de sortie 15 présentent une surface totale de passage inférieure à la surface du liquide secondaire contenu dans le réservoir 13, de manière à créer une surpression conduisant à une éjection des vapeurs secondaires et à une distribution des vapeurs même au centre de la cuve. Il s'ensuit la création d'un matelas de vapeur secondaire assurant un confinement efficace du liquide primaire.
De préférence, le couvercle 14 est aménagé pour récupérer les vapeurs secondaires condensées. Par exemple, le couvercle 14 est pourvu d'un rebord 16 délimitant avec la paroi interne de la cuve, un canal de récupération communiquant avec le réservoir 13 par l'intermédiaire d'ouvertures de passage 17. Dans une forme de réalisation illustrée à la fig. 2, il peut être envisagé de munir la paroi interne 11, d'une gouttière 18 assurant aussi la récupération des vapeurs secondaires condensées.
Le réservoir 13 est surmonté par un serpentin 19 de condensation de la vapeur secondaire. D'une manière classique, la cuve 4 est équipée, à sa partie supérieure, d'une ceinture de refroidissement 20 placée au-dessus du serpentin 19, de manière à assurer une condensation pratiquement complète des vapeurs résiduelles et une limitation de la consommation de liquide.
La machine décrite ci-dessus fonctionne de la manière suivante. La mise en marche des moyens de chauffage 7 conduit à la vaporisation du liquide primaire L. Une partie de la vapeur primaire vient se condenser sur les surfaces de l'échangeur thermique 11. Les parois du réservoir 13 assurent ainsi le transfert des calories au liquide secondaire, dont la vapeur émise est évacuée dans la zone de préchauffage ou de refroidissement Zr par les orifices de sortie 15. Il est à noter qu'une augmentation du niveau de la vapeur primaire entraîne une augmentation de la surface efficace pour l'échange thermique, ce qui conduit à un accroissement concomitant de l'émission de la vapeur secondaire. L'augmentation de l'émission de la vapeur secondaire permet d'accroître l'épaisseur du matelas de vapeur secondaire, ce qui a pour effet d'abaisser le niveau de la vapeur primaire. L'abaissement de ce niveau a pour effet de diminuer la surface efficace pour l'échange thermique, de sorte que l'émission de la vapeur secondaire décroît. La diminution de l'épaisseur du matelas de la vapeur secondaire entraîne une augmentation du niveau de la vapeur primaire et, par suite, une augmentation de la surface d'échange. Le processus tel que décrit ci-dessus se reproduit jusqu'à une stabilisation thermique. Il s'ensuit que la machine selon l'invention permet d'obtenir une autorégulation ou une autostabilisation thermique à l'intérieur de la cuve, tout en assurant un confinement efficace de la vapeur primaire à l'intérieur de la cuve par l'intermédiaire du matelas de vapeur secondaire.
Il doit être compris que la surface d'échange thermique de l'échangeur s'ajuste automatiquement au nombre de calories excédentaires à évacuer et produites par les moyens de chauffage 7. La surface d'échange thermique varie donc entre une valeur nulle prise au niveau du fond du réservoir 13 et une valeur maximale correspondant au niveau pris par le liquide secondaire 12 à l'intérieur du réservoir. Il est à noter que, dans l'exemple de réalisation illustré sur la partie gauche de la fig. 1, la surface d'échange thermique varie entre une valeur maximale correspondant à la hauteur maximale prise par le liquide secondaire à l'intérieur du réservoir 13 et une valeur minimale constante définie par la paroi de fond 112 du réservoir dépassant de la paroi interne de la cuve. D'une manière générale, il doit être considéré que l'échangeur thermique 11 doit présenter une surface d'échange dont les dimensions sont adaptées pour absorber les calories de la vapeur primaire obtenues avec la puissance maximale des moyens de chauffage. A cet égard, il est prévu, en cas de défaillance, la mise en oeuvre d'une sonde de température 22 montée sur le réservoir 13 et reliée à des moyens adaptés pour arrêter le fonctionnement des éléments chauffants 7, lorsque la température de la sonde atteint une valeur correspondant sensiblement à celle d'ébullition de la vapeur primaire.
Le niveau de la vapeur primaire dépend de la puissance délivrée par les moyens de chauffage 7 et de la surface d'échange thermique de l'échangeur 11. D'une manière supplémentaire, il peut être prévu d'équiper le réservoir 13 de moyens de refroidissement du liquide secondaire 12. A titre d'exemple, ces moyens de refroidissement peuvent être constitués par un serpentin placé dans le réservoir ou par une enveloppe de refroidissement entourant le réservoir. La machine selon l'invention offre également l'avantage de pouvoir passer facilement d'un fonctionnement double phase à un fonctionnement simple phase. Tel que cela ressort plus précisément de la fig.3, le réservoir 13 est pourvu d'une canalisation 24 d'amenée du liquide secondaire, munie d'un obturateur commandé 25 et reliée à une pompe 26 connectée à une bâche 27 réservée au liquide secondaire 12. La canalisation de sortie de la bâche 27, située en amont de la pompe 26 est équipée d'un obturateur commandé 28.
Le réservoir 13 est également pourvu d'une canalisation de trop-plein 30 fixant le niveau maximal du liquide secondaire 12 à l'intérieur du réservoir 13. La canalisation de trop-plein 30 retourne à la bâche 27 et se trouve équipée d'un obturateur commandé 31. Le réservoir 13 comporte une canalisation de vidange 32 retournant à la bâche 27 et munie d'un obturateur commandé 33. Le réservoir 13 est également pourvu d'une canalisation 34 équipée d'un obturateur commandé 35 et assurant une communication entre le réservoir 13 et l'intérieur de la cuve 4.
Lors du fonctionnement en double phase, les obturateurs 33, 35 sont fermés, tandis que les obturateurs 25, 28, 31 sont en position d'ouverture, la pompe 26 étant commandée en fonctionnement pour assurer l'amenée du liquide secondaire à l'intérieur du réservoir 13.
Lors du passage d'un fonctionnement en double phase vapeur à un fonctionnement simple phase, les éléments chauffants 7 sont arrêtés ainsi que la pompe 26. L'obturateur 33 de la canalisation de vidange est ouvert jusqu'à ce que le liquide secondaire 12, contenu dans le réservoir, vienne à être évacué totalement du réservoir. Les obturateurs 25, 31 et 33 sont fermés et l'obturateur 35 de la canalisation 34 de retour à la cuve est ouvert. Lors du fonctionnement en simple phase, le réservoir 13 récupère les condensats de la vapeur primaire qui sont acheminés par la canalisation 34, à l'intérieur de la cuve 4. Afin de passer d'un fonctionnement simple phase à un fonctionnement double phase, les moyens de chauffage sont arrêtés et l'obturateur 35 est fermé. Les obturateurs 31, 28 et 25 sont ouverts et la pompe 26 est mise en marche pour permettre le remplissage du réservoir 13 par le liquide secondaire. Les moyens de chauffage 7 sont ensuite commandés en mode de fonctionnement. Tel que cela ressort de la description qui précède, la machine selon l'invention permet le passage aisé d'un fonctionnement simple phase vapeur à un fonctionnement double phase vapeur et, réciproquement. Cette machine présente également l'avantage de permettre une purification du liquide primaire. Pour cette opération, la canalisation de vidange 32 doit être pourvue d'une dérivation munie d'un obturateur commandé 36 et aboutissant à une bâche 37 réservée au liquide primaire L. La sortie de la bâche 37 est reliée à la pompe 26 et se trouve équipée d'un obturateur commandé 38. La régénération du liquide primaire consiste, après avoir vidé le réservoir 13 du liquide secondaire, à fermer les obturateurs 25, 31, 35, 28 et à ouvrir les obturateurs 33, 36, 38. Les éléments chauffants 7 sont mis en service jusqu'à ce que la température mesurée au niveau supérieur de la cuve 4 atteigne la température d'ébullition du liquide primaire. Après l'arrêt des moyens de chauffage 7, la cuve 4 peut être nettoyée. Ensuite, les obturateurs 33, 31, 36, 28 sont fermés, tandis que les obturateurs 25, 35, 38 sont ouverts. La pompe 26 est commandée en fonctionnement, de manière à transférer le liquide primaire purifié contenu dans la bâche 37 dans la cuve 4 via le réservoir 13 et la canalisation de retour 34. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, il peut être prévu que le réservoir 13 se trouve surmonté par au moins un point d'injection de liquide 40. Tel que cela apparaît à la fig. 3, le point d'injection 40 est relié à la sortie de la pompe 26. L'injecteur 40 a pour fonction d'injecter de fines gouttelettes d'un liquide froid au niveau de la carte en cours de refroidissement. La carte est ainsi séchée par abaissement du point d'ébullition du liquide condensé sur celle-ci permettant d'obtenir un refroidissement plus rapide. L'evaporation du liquide utilise une grande quantité de chaleur contenue dans la carte. Il est à noter que la quantité de liquide injecté permet de régler la vitesse de refroidissement. Le refroidissement par injection de liquide et son évaporation permettent de réduire le temps de refroidissement et, par suite, d'améliorer la qualité métallurgique des soudures. Cette technique de refroidissement est mise en oeuvre aussi plus particulièrement en mode double phase en alimentant l'injecteur 40 par du liquide secondaire. Pour l'opération de refroidissement, les obturateurs 25, 35, 36, 38 sont fermés tandis que les obturateurs 31, 28 sont ouverts. L'obturateur 33 est ouvert par intermittence, afin de maintenir le liquide secondaire dans le réservoir 13 à un niveau donné.
POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLE :
Dans la description qui précède, l'invention concerne une machine adaptée plus particulièrement pour le brasage de pièces à l'aide d'un liquide primaire L confiné par une vapeur secondaire. Il doit être considéré que l'objet de l'invention concerne, d'une manière générale, une machine comportant une ou plusieurs cuves et permettant le confinement, à l'aide d'un fluide secondaire en phase vapeur, d'un fluide primaire vaporisé ou non, dont la nature est adaptée à assurer un traitement à des pièces ou à des objets de diverses natures. A titre d'exemple, le fluide primaire est adapté pour assurer un nettoyage ou un dégraissage et peut être constitué de tous types de solvants y compris les liquides fluorocarbonés. Bien entendu, la température d'ébullition du fluide secondaire doit être inférieure à celle du fluide primaire, la différence de température devant être suffisante pour permettre la séparation des phases. Par ailleurs, le fluide secondaire possède un caractère inerte, ininflammable, inexplosible et non toxique.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS :
1 - Machine de confinement d'un fluide primaire à l'aide d'un fluide secondaire dont la température d'ébullition est inférieure à celle du fluide primaire, la machine comportant au moins une cuve de traitement (4) équipée, d'une part, de moyens de chauffage (7) adaptés pour porter à ébullition le fluide primaire (L), de manière à produire une vapeur primaire dans une zone d'utilisation (Za) surmontée par des moyens de refroidissement (8) et, d'autre part, des moyens de production à partir du fluide secondaire (12), d'une vapeur secondaire dans une zone de préchauffage ou de refroidissement (Zr) surmontant la zone d'utilisation (Za), caractérisée en ce que les moyens de refroidissement (8) de la vapeur primaire sont constitués par un echangeur thermique (11) entre la vapeur primaire et le fluide secondaire (12), l'échangeur étant pourvu d'orifices d'évacuation (15) de la vapeur secondaire à l'intérieur de la cuve (4), de sorte que l'échangeur assure une condensation de la vapeur primaire et une vaporisation du fluide secondaire permettant d'obtenir une autostabilisation thermique à l'intérieur de la cuve.
2 - Machine selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'échangeur thermique (11) est constitué, au moins en partie, par les parois d'un réservoir (13) contenant le fluide secondaire (12).
3 - Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le réservoir (13) comporte un fond (112) s'étendant en saillie par rapport à la paroi de la cuve, de manière à constituer une surface définissant un échange thermique constant.
4 - Machine selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le réservoir (13) est pourvu d'une canalisation (24) d'amenée du fluide secondaire (12) dont le niveau, à l'intérieur du réservoir (13), est maintenu à une valeur constante à l'aide d'une canalisation de trop-plein (30) pourvue d'un obturateur commandé (31), la surface d'échange thermique étant susceptible de varier entre le fond du réservoir (13) et le niveau maximal du fluide fixé par la canalisation de trop- plein. 5 - Machine selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le réservoir (13) présente une surface d'échange thermique dont les dimensions sont adaptées pour absorber les calories de la vapeur primaire obtenues avec la puissance maximale des moyens de chauffage (7).
6 - Machine selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le réservoir (13) est équipé d'un couvercle (14) de récupération des vapeurs secondaires.
7 - Machine selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le réservoir (13) est pourvu d'une gouttière (18) de récupération des vapeurs secondaires s'étendant du côté intérieur de la cuve.
8 - Machine selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le réservoir (13) est équipé de moyens de refroidissement du fluide secondaire.
9 - Machine selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que le réservoir (13) est muni d'une sonde de température (22) reliée à des moyens adaptés pour arrêter le fonctionnement des éléments chauffants (7) du fluide primaire, lorsque la température de la sonde atteint une valeur correspondant sensiblement à celle d'ébullition de la vapeur primaire.
10 - Machine selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que le réservoir (13) est pourvu, d'une part, d'une canalisation (32) de vidange du fluide secondaire muni d'un obturateur commandé (33) et, d'autre part, d'une canalisation de retour (34) à la cuve (4) du fluide primaire munie d'un obturateur commandé (35), les obturateurs (33, 31, 35) des canalisations de vidange (32), de trop-plein (30) et de retour à la cuve (34) étant commandés pour permettre le passage d'un mode de fonctionnement dit en double phase, mettant en oeuvre les fluides primaire et secondaire, à un mode de fonctionnement dit en simple phase pour lequel uniquement est utilisé le fluide primaire et, réciproquement. 11 - Machine selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le réservoir (13) est surmonté par au moins un point d'injection (40) de fluide secondaire.
12 - Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que la canalisation de vidange (32) est pourvue de moyens de dérivation commandés (31, 36) permettant d'assurer le retour du fluide primaire à sa bâche (37), lorsque le fluide primaire est vaporisé dans la cuve et les condensats récupérés par le réservoir (13), afin d'obtenir la régénération du fluide primaire.
13 - Machine selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les orifices de sortie (15) de la vapeur secondaire présentent une surface totale inférieure à la surface du fluide secondaire pour assurer une surpression et une éjection de la vapeur.
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