Brevet FR2125381A1 — publié le 19720929

î 2125381 Cette invention concérne une installation de conditionnement d'air. Elle a pour objet plus spécifiquement un dispositif de commande perfectionnée, grâce auquel la pressurisation et le conditionnement d'air d'une enceinte, particulièrement la ca-5 bine d'un avion, peuvent être réglés de façon automatique. Jusqu'ici, l'on ne pouvait utiliser à fond le potentiel de refroidissement de telles installations, car il était nécessaire d'empêcher la formation de givre à l'intérieur des conduits d'air et du séparateur air/eau de l'installation, et, de 10 ce fait, il était nécessaire de maintenir au-dessus de 0°C la température à l'intérieur des conduits d'air, chaque fois que la présence de vapeur d'eau était possible. C'est un but de l'invention de réaliser une installation de conditionnement d'air comportant Tin dispositif de commande 15 automatique grâce auquel la température de l'air à l'intérieur de l'installation peut descendre, dans certains cas, en dessous du point de givrage. La présente invention propose un système de conditionnement d'air, notamment pour des cabines d'avion, comportant: des 20 moyens de refroidissement d'une capacité suffisante pour réduire la température de l'air amené par un conduit d'admission dans le volume à conditionner en dessous de la température à laquelle le givrage survient dans ce conduit si l'air contient de l'eau; xm passage pour amener de l'air chaud dans ce conduit; 25 une vanne réglant l'écoulement dans le passage d'air chaud; un détecteur d'eau ou un instrument avertisseur de givrage situé dans ce conduit d'admission pour émettre un signal indiquant que l'air circulant dans le conduit contient de l'eau risquant de provoquer un givrage à des températures inférieures à la. 30 température de formation de givre; et un dispositif de commande de cette vanne qui permet à la température de l'air dans le conduit de descendre en dessous de la température de formation de givre si l'air ne contient pas d'eau, mais qui actionne la vanne, si nécessaire, pour empêcher la température de cet air 35 de descendre à une valeur pour laquelle il se produit du givre, si le détecteur d'eau ou l'avertisseur de givrage indique la présence d'eau. Les moyens de détection de l'eau libre, Dasés sur la théorie de l'hygrométrie du point de rosée, sont bien connus; on 72 04626 2 2125381 peut citer, par exemple, l'enregistreur de Regnault, qui utilise un photodétecteur pour déterminer la formation de rosée sur une surface réfléchissante, ou les instruments employés pour observer l'état de la stratosphère, dans lesquels la résistance électrique 5 d'une matière (par exemple du chlorure de lithium) varie avec la teneur en eau. Des détecteurs du type électrique décrits ci-dessus sont appropriés dans le présent,cas, du fait qu'èl est essentiel que le temps de réponse soit faible si l'on désire maintenir l'efficacité de la commande, lors des variations ra-10 pides de l'environnement que l'on observe sur certaine types d'avions» Dans une réalisation, le dispositif de commande reçoit des signaux d'un détecteur d'eau libre à réponse rapide et d'un détecteur dé température associés dans un conduit d'admission, le 15 signal émanant du détecteur de température servant à rendre inopérant le détecteur d'eau si la température de l'air dans le conduit se trouve au-dessus d'une valeur critique et commutant le détecteur d'eau pour le mettre en service si la température de l'air tombe à cette vafeur critique. 20 Si le système automatique tombe en panne, il est prévu •que la commande de protection contre le givrage fonctionne manuellement. Ceci est considéré comme une commande de secours et ses principes correspondent au système décrit dans la demande de brevet n° 72.03757 déposée en France le 4.2.1972 au nom de la 25 Demanderesse, pour Installation de conditionnement et de pressurisa-, tion d'air pour cabines d'avions. Pour rétablir la température dans le conduit, l'on emploie de façon appropriée, comme source de chaleur, un prélèvement au compresseur d'un turbomoteur à gaz de l'avion, l'admissionjïe l'air 30 chaud dans le conduit d'admission d'air étant réglé par une vanne dont le temps de réponse est de l'rrdre d'une seconde, une vanne électropneumatique étant parfaitement appropriée. On doit noter que, bien qu'à certains égards il soit souhaitable d'utiliser dès vannes à ouverture rapide, il existe 35 des cas dans lesquels une réponse lente (de, l'ordre de 20 à 60 secondes) donne satisfaction ou s'avère préférable pour la régulation de la température de la cabine, bien que cette réponse soit trop lente pour protéger de façon efficace contre le givrage On décrira plus loin, une réalisation de l'invention satisfaisant 40 les exigences dans ces.deux cas. 72 04626 3 2125381 Des dispositions selon l'invention vont maintenant être décrites, à titre d'exemple, en se reportant au dessin joint, sur lequel : la fig. 1 est un schéma d'une installation de conditionne-5 ment d'air d'avion; et la fig. 2 représente une variante du système de la fig.l. la fig. 1 représente une installation de conditionnement d'air d'avion, dans laquelle une vanne de régulation de température à réponse rapide 1, qui commande une dérivation d'air 10 chaud 12 contournant une unité de refroidissement d'air 8, est actionnée par un vérin électropneumatique 2, asservi à un dispositif de commande électronique 3, lequel est, à son tour alimenté par des signaux émis par un détecteur de température 4 situé à l'intérieur d'un conduit d'admission d'air dans la cabine 15 13, par un détecteur d'eau libre 5 situé à côté du détecteur 4, par un détecteur de température 6 situé dans la cabine de l'avion, et par un sélecteur de température de cabine 7 situé de même à l'intérieur de la cabine de l'avion. L'alimentation en air chaud pour l'unité de refroidissement d'air et pour la dé-20 rivation 12 est prélevée dans la zone de la turbine d'un turboréacteur de l'avion. L'unité de refroidissement d'air 8 comporte un compresseur 14 entraîné par une turbine d'expansion 15, un radiateur intermédiaire 9 étant monté entre le compresseur et la turbine, 25 et elle envoie de l'air à basse température au conduit 13 dans lequel sont placés les détecteurs 4 et 5. Cet air traverse ensuite un extracteur d'eau 16 avant d'être amené dans la cabine des passagers, dans laquelle se trouve le détecteur 6. Le sélecteur de température de cabine 7 est réglé à une 30 valeur de température de cabine donnée, et il envoie un signal au dispositif de commande 3, ce qui constitue ainsi une valeur de comparaison avec la température réelle provenant du détecteur 6. Si la température détectée par le détecteur 6 s'élève au-dessus de la valeur réglée par le sélecteur 7» le dispositif 35 de commande 3 actionne le vérin 2 pour fermer la vanne 1, ce qui réduit ainsi la circulation dans la dérivation contournant l'unité 8. Le détecteur de température 4 commande le détecteur d'eau libre 5, mettant celui-ci en service lorsque la température 72 04626 4 2125381 dans le conduit 13 devient inférieure à 1°C. Hn commande automatique, lorsqu'il est nécessaire de maintenir le réglage d'une température de cabine choisie, et lorsque la température du conduit est supérieure à 1°C, un équilibre 5 s'établit basé sur la température de cabine choisie, la- température de cabine mesurée et la température mesurée dans le conduit, quelle que soit l'eau libre dans le système. Si la température dans le conduit tombe en dessous de 1°C, éventuellement dans le cas où il est nécessaire de réduire 10 rapidement la température pour maintenir une température de cabine choisie, comme dans ce cas la température du détecteur de conduit 4 tombe en dessous de 1°C, le détecteur 4 émet un signal pour mettre en service le détecteur d'eau libre 5, ces deux détecteurs appliquant ensuite ensemble un régime à la vanne 15 de commande 1 ; et par suite, s'il existe de l'eau libre dans le courant d'air, la limite inférieure de température est maintenue à la plus basse des deux valeurs suivantes : 1°C ou le point de rosée. Cependant, si le détecteur 5 ne détecte pas d'eau libre, le courant d'air dans le conduit 13 peut descendre C en dessous de cette température limite. En commande de secours, l'on exerce une commande thermostatique directe en fonction d 'une température d'admission dans la cabine manuellement choisie. En d'autres termes, si la commande automatique de température de cabine tombe en panne, on peut 5 alors disposer d'une commande de secours, le réglage de la température étant alors effectué par un membre de l'équipage. Ce mode de fonctionnement est décrit daçis la demande de brevet n° 72. 03757 déposée en France le 4.2.1972. Su»r la fig. 2 l'installation de la fig. 1 est modifiée 3C du fait qu'on utilise une vanne de réglage de température à commande relativement lente 1a, en association avec.une vanne de réglage antigivrage à réponse rapide 1Ça, située dans un conduit 17 qui contourne la vanne de réglage 1a. La vanne à réponse lente 1a répond au détecteur de cabine 6 et 7, comme précédemment, et à 35 un détecteur de température 18 dans le conduit 13. La vanne à répon se rapide répond au détecteur de températurë7et au détecteur d'eau libre 5. La commande des vannes 1a et 10a peut s'effectuer par l'action de dispositifs électroniques séparés correspondants 3a et 3b, ou bien il peut n'y avoir 72 04626 5 2125381 qu'un seul dispositif de commande combiné avec deux sorties de commande. Comme précédemment, le signal de température émis par le détecteur 4 est utilisé pour actionner un interrupteur qui met 5 en service dans le circuit de commande le détecteur d'eau libre 5 lorsque la température dans le conduit 13 tombe à 1°C ou au point de rosée, la commande anti-givrage étant mis hors service lorsque la température du conduit est supérieure à cette limite, quel que soit le mode de commande. 10 S'il n'y a pas d'eau libre, la vanne 10a est fermée, et la température dans le conduit peut descendre en dessous de 1°C, si ceci est nécessaire, du fait des variations dans les conditions opérationnelles de l'avion, sous la seule commande de la vanne la. Mais, s'il est détecté de l'eau libre, le dispositif 15 de commande 3b entre alors en fonctionnement pour ouvrir la vanne anti-givrage 10a, et amener une quantité additionnelle d'air chaud contournant la vanne la pour maintenir la température du conduit à line valeur supérieure à 1°C, ou au point de rosée, selon la température la plus basse, s'opposant ainsi 20 aux tentatives du dispositif de commande 3a et de la vanne la pour établir une température plus basse. Bien que l'on ait utilisé dans le système précédent un détecteur d'eau libre, on peut lui substituer un dispositif avertisseur de givrage, somme il—eat dacrvi; dans la dsmaaàe—de. 25 brevet-attglaxs'Ti0 14 312/?©7 auquol caa l'on pou&—saggari mer . l'interrupteur fonctionnant à 1°C». 72 04626 6 2125381 REVENDICATIONS 1. Installation de conditionnement d'air, notamment pour des cabines d'avions, comportant des moyens de refroidissement d'une capacité suffisante pour réduire la température de l'air amené par un conduit d'admission dans le volume à conditionner 5 en dessous de la température pour laquelle survient un givrage dans ce conduit si l'air contient de l'eau, un passage pour amener de l'air chaud dans ce conduit, une vanne réglant l'écoulement dans le passage d'air chaud, un détecteur d'eau ou un dispositif avertisseur de givrage situé dans le conduit d'ad-10 mission pour émettre un signal indiquant que l'air arrivant par ce conduit contient de l'eau risquant de provoquer un givrage à des températures inférieures à la température de début de givrage, caractérisé en ce qu'un dispositif de commande de cette vanne permet à la température de l'air dans le conduit de 15 descendre en dessous de la température de début de givrage si l'air ne contient pas d'eau, mais actionne la vanne, si nécessaire, pour empêcher cette température d'air de descendre à la température de début de givrage si le détecteur d'eau ou le dispositif avertisseur de givrage indiquent la présence d'eau. 20 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de commande reçoit des signaux d'un détecteur d'eau libre à réponse rapide et d'un détecteur de température, associés dans le conduit d'admission, le signal émanant du détecteur de température servant à rendre inopérant le dé-25 tecteur d'eau si la température de l'air dans le conduit se trouve au dessus d'une valeur critique, et mettant en service le détecteur d'eau si la température de l'air descend à cette valeur critique. 3. Installation selon la revendication 1 ou la revendica-30 tion 2, caractérisée en ce que la vanne est du type à réponse rapide, par exemple est une vanne électropneumatique. 4-. Installation selon l'une des revendications précédentes , caractérisée en ce que la vanne est située dans un conduit de dérivation contournant le dispositif de refroidissement. 35 5» Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le détecteur de température et le détecteur d'eau libre sont situés en amont de l'extracteur d'eau. 72 04626 7 2125381 6. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de commande reçoit également des signaux de température réelle et de température recherchée émanant du volume à conditionner et qu'il règle la 5 vanne de manière à chercher à maintenir la valeur recherchée de la température, le détecteur d'eau ou le dispositif avertisseur de givrage envoyant des signaux rendant ce dispositif inopérant pour empêcher la formation de givre. 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 5» 10 caractérisée en ce que la vanne reste fermée, à moins que le détecteur d'eau ou le dispositif avertisseur de givrage indiquent l'imminence des conditions de givrage, et en ce qu'une deuxième vanne, qui peut être une vanne à réponse lente, est montée en parallèle avec la première vanne et qu'est réglée en 15 réponse à des signaux de température réelle et de température recherchée provenant du volume à conditionner, de manière à rechercher à maintenir la valeur de température recherchée. 8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il est prévu à la fois un mode de 20 fonctionnement automatique et un mode de fonctionnement à commande manuelle.