Brevet FR2139701A1 — publié le 19730112

La présente invention concerne un sécheur de régénération pour le conditionnement de l'air. Plus particulièrement, la présente invention concerne un perfectionnement à un sécheur à récupération principalement pour le conditionnement de l'air comprimé sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, ce sécheur comprenant un rotor de séchage contenant une masse de matière absorbant l'humidité et se déplaçant entre deux passages reliés à un logement périphérique, l'air à conditionner passant dans le premier passage en vue d'être déshumidifié, tandis que l'air de régénération passe dans le second passage, en circulant, de préférence, dans un circuit fermé et en dessous de ladite masse déshydratante, un élément chauffant étant prévu dans ledit second passage, sur le côté de ce dernier débouchant dans le rotor, la teneur en humidité de l'air à conditionner étant réglée par un hygrostat.Le domaine d'application le plus important de l'invention est constitué par des sécheurs ou des déshumidificateurs pour de l'air comprimé sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, par exemple de 7 kg/cm2 et l'invention sera décrite ci-après en se référant à des sécheurs de ce type. En ce qui concerne la compression dans un compresseur, l'air contient une plus grande quantité d'humidité qui doit hêtre éliminée sous peine d'entrainer de sérieuses difficultés, par exemple en favorisant la corrosion des surfaces métalliques avec lesquelles il entre en contact ou sur lesquelles l'humidité se dépose sous forme d'eau ou de glace, par exemple dans les conduites d'alimentation ou les outils fonctionnant à l'air comprimé, ou encore en altérant les propriétés de travail desdits outils. Normalement, on effectue une première précipitation de l'humidité dans un condenseur au moyen d'eau ou d'air faisant office d'agent de refroidissement.Toutefois, dans de nombreux cas, cette opération de séchage n'est pas suffisante pour abaisser la teneur en humidité au degré requis et c'est la raison pour laquelle, lorsqu'on exige de l'air très sec, on intercale, derrière le refroidisseur préalable, un groupe ou un assemblage de séchage dans lequel la majeure partie de humidité résiduelle est éliminée. On obtient le séchage optimum et le plus uniforme avec un appareil du type à sorption dont l'agent de sorption est continuellement régénéré.Afin de régler économiquement l'air conditionné au degré de séchage désiré sans différentes conditions opératoires, on a proposé de régler également la régénération du sécheur au moyen d'un hygrostat disposé dans le parcours de l'air à conditionner lorsqu'il est déchargé du-sécheur et que sa teneur en humidité a été abaissée à une teneur en humidité relative d'un ou de quelques pour-cent. Toutefois, on a constaté que ce procédé présentait d'énormes inconvénients. Bes hygrostats conservent difficilement une saleté de fonctionnement constante à des valeurs d'humidité relative aussi faibles, leur étalonnage subit des fluctuations au fil du temps et ils nécessitent des réglages.En outre, eu égard aux charges partielles, il peut arriver que les parties de la masse absorbant l'humidité avec lesquelles l'air saturé d'humidité entre tout d'abord en contact à sa sortie du compresseur, se sursaturent sans que I'hygrostat émette une impulsion. Lorsque l'agent absorbant est un sel tel que le chlorure de lithium, par suite de cette suraturation, le sel peut absorber une telle quantité de liquide qu'il se dissout, dans la masse déshydratante, en une solution libre qui peut se déplacer dans le rotor et être même entrat ée par l'air en s'échappant du rotor, réduisant ainsi d'autant la capacité de ce dernier Un objet principal de l'invention consiste à supprimer les inconvénients précités.Suivant une caractéristique principale de l'invention, l'hygrostat réglant l'apport de chaleur à l'élément chauffant est disposé dans le second passage, là où ce dernier quitte le rotor. Au cours de son passage dans la zone de régénération du rotor, l'air de régénération absorbe progressivement de plus en plus d'humidité de sorte que, à sa sortie du rotor, sa teneur en humidité relative atteint, par exemple, 50 à 60 et jusqu'à environ 90 fiv. A des pourcentages aussi élevés, l'hygrostat est très sensible, de sorte qu'il peut exciter l'élément chauffant et intensifier ainsi la régénération, de façon à maintenir la teneur en humidité du rotor en dessous des valeurs critiques.En outre, à des valeurs d'humidité relative aussi élevées, l'hygrostat conserve son étalonnage pendant de très longues périodes ; c'est pourquoi, on ne doit procédér qu'à des nterruptions très espacées en vue de régler ledit hygrostat. De plus, suivant 1'invention, la consommation d'énergie telle que le courant électrique, nécessaire pour l'élément chauffant est maintenue dans des limites avantageuses du point de vue économique. Etant donné que la circulation de l'air de régénération dans le circuit fermé est continue, le degré de saturation du rotor est également contrôlé continuellement et l'élément chauffant est ainsi mis en circuit uniquement lorsque l'hygrostat indique que la quantité d'humidité dans le rotor a partiellement dépassé les valeurs permises. D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après, en se référant aux dessins annexés qui font partie de la présente spécification et qui illustrent une forme de réalisation de l'invention. Dans ces dessins la figure 1 est une vue schématique d'un appareil de séchage suivant l'invention ; et la figure 2 est une vue axiale du rotor faisant partie dudit appareil de séchage. Dans les dessins annexés, le chiffre de référence 10 désigne un compresseur d'un type connu en soi, par exemple un compresseur à deux étages dans lequel l'air atmosphérique est comprimé, par exemple, sous une pression de 7 atmosphères au-delà de la pression atmosphérique. La compression élève considérablement la température de l'air, par exemple à 1200C et plus. L'air comprimé chaud est amené dans un condenseur 12 dont l'agent de refroidissement peut être l'eau, tandis qu'il est ensuite refroidi à peu près à la température de l'atmosphère ambiante, par exemple à environ 5 - 400C suivant la saison. L'air comprimé a alors une teneur en humidité relative d'environ 100 410 ou même plus si l'on tient également compte des particules d'eau flottant dans. l'air. L'air est ensuite amené, via une conduite 14, dans le plus grand secteur ou zone de séchage 16 du rotor cylindrique 18 d'un appareil de séchage. Le rotor contient une masse absorbant l'humidité par suite de l'imprégnation avec un sel hygroscopique tel que le chlorure de lithium. Le rotor peut être construit de la manière décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique NO 3 231 409 et 3 307 617 ; par exemple, il peut être constitué de couches alternées de minces feuilles planes 20 et de minces feuilles ondulées 22 en une matière fibreuse telle que l'amiante, imprégnée du sel hygroscopique. Ces minces feuilles forment un très grand nombre de passages étroits s'étendant bout è bout parallèlement à l'axe 24 du rotor. L'espacement entre deux feuilles planes adjacentes 20 peut être inférieur à 3 mm. La zone ou secteur de séchage 16 peut occuper plus de la moitié de la circonférence du rotor, par exemple les trois quarts. Dans la zone ou le secteur restant 26, passe l'air de régénération qui, de préférence, est prélevé de l'air comprimé après que ce dernier ait traversé la zone de séchage 1 6 et y ait été séché à une très faible teneur en humidité absolue et en humidité relative. La teneur en humidité relative peut s'élever tout au plus à un ou quelques pour-cent. A partir de la conduite de sortie 28 qui communique avec l'endroit où est consommé l'air conditionné ou comprimé, s'étend un embranchement 30 pour l'air de régénération qui, via un élément chauffant 32, s'écoule dans le secteur 26 du rotor 18 en contrecourant avec l'air à conditionner de l'autre côté du rotor. L'air de régénération quitte le secteur 26 par une conduite 34 dans laquelle est logé un ventilateur 36 et qui est reliée à la conduite 14.Dans la conduite 34, peut être prévu un condenseur 37 pouvant être identique au condenseur 12 et qui est refroidi, par exemple, par l'eau disponible. On supposera que le rotor 18 tourne dans le sens indiqué par la flèche 38 à la figure 2. Sa vitesse de rotation est faible, par exemple quelques tours/minute seulement. La teneur en humidité relative de l'air à conditionner, qui est initialement de 100 %, est, au cours de son passage dans le dispositif, abaissée progressivement à une faible valeur prédéterminée, par exemple 1 à 5 ou 10 %. La masse imprégnée des feuilles du rotor absorbe cette humidité et la transfère au secteur 26 dans lequel passe l'air de régénération. la teneur en humidité relative de cet air s'élève de telle sorte qu'à as sortie du rotor, elle peut atteindre 50 à 90 % suivant la température à laquelle l'air est chauffé par l'élément chauffant 32.La teneur en humidité relative de l'air quittant le secteur de régénération varie également le long de la zone transversale de telle sorte qu'elle s'élève progressivement de la partie de cette dernière où le rotor sel trouve lors de sa rotation du secteur de régénération au secteur de séchage, à la partie de cette zone tranbversale~où le rôt or pénètre dans le secteur de régéné ration en venant du secteur de séchage.Suivant l'invention, dans la conduite 34, est disposé un hygrostat 40 lequel, via un dispositif de commande 42 et des conducteurs 44, règle l'apport de chaleur à l'élément chauffant 32 de telle sorte que, lorsque l'air de régénération quitte l'appareil, sa teneur en humidité relative ne dépasse pas une valeur prédéterminée qui, à son tour, détermine la teneur en humidité de la zone de séchage 16 du rotor 18. De préférence, l'hygrostat 40 réagit au passage de l'air quittant le rotor à l'endroit indiqué par la croix 46 à la figure 2, où la masse du rotor a la plus forte teneur en humidité juste après son déplacement dans le secteur 16 et en dessous dudit passage, pendant toute la durée au cours de laquelle l'air a été absorbé de l'admission pour fournir l'air comprimé, l'air de régénération qui s'échappe ayant la plus forte teneur en humidité relative, ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus. Lorsqu'on désire obtenir un fonctionnement encore plus économique, on peut réduire la quantité d'air de régénération, tout en rendant superflu l'apport de chaleur, par exemple en réduisant le nombre de révolutions du ventilateur 36, diminuant ainsi la consommation d'énergie nécessaire pour la mise en circulation de l'air de régénération.C'est la raison pour laquelle la croix 46 se trouve près de la cloison 48 séparant les deux secteurs. La mise en circulation de l'air de régénération dans le circuit fermé constitué de deux secteurs ou zones 16, 26 du rotor, ainsi que des conduites 14, 28, 30 et 34 qui y sont reliées, peut en être effectuée au moyen d'un éjecteur/utilisant la perte de charge créée dans le circuit de circulation. Le circuit de circulation fermé pour l'air de régénération ne doit pas nécessairement passer par le secteur de séchage 16 du rotor, mais il peut être disposé latéralement, le séchage requis de l'air de régénération étant alors assuré par un condenseur de refroidissement particulier. L'invention peut également être avantageusement appliquée au séchage de l'air sous pression atmosphérique normale, en particulier dans les cas où un refroidissement préalable est effectué dans un assemblage de refroidisseur et où l'air à conditionner pénètre dans le sécheur tandis qu'il a une très haute teneur en humidité relative. Dans ce cas, au lieu d'être recyclé avec l'air conditionné, l'air de régénération peut être déchargé dans l'atmesphère ambiante via le condenseur. Bien que l'on ait décrit et illustré une forme de réalisation plus ou moins spécifique de l'invention, il est entendu que cette description est donnée uniquement à titre d'illustration et que l'invention n'y est nullement limitée, le cadre de cette dernière étant défini dans les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dans un sécheur de régénération destiné principalement au conditionnement de l'air comprimé sous une pression supérieure à la pression atmosphérique et comprenant un rotor de séchage (18) contenant une masse absorbant l'humidité et pouvant se déplacer entre deux passages reliés à un logement périphérique, l'air à conditionner passant,dans le premier cas de ces passages (16) en vue d'être déshumidifié, tandis que l'air de régénération passe dans le second passage (26) en vue de déshydrater ladite masse, un élément chauffant (32) étant prévu dans ce second passage, sur le côté de ce dernier qui débouche dans le rctor, tandis que la teneur en humidité de l'air à conditionner est réglée par un hygrostat (40), le perfectionnement caractérisé en ce que l'hygrostat (40) réglant l'apport de chaleur à l'élément chauffant est disposé dans le second passage là où ce dernier quitte le rotor. 2. Sécheur à récupération suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un élément destiné à faire circuler l'air de régénération dans un circuit fermé dont une partie est constituée par ledit premier passage, de façon que la déshumidification de l'air de régénération soit effectuée partie lement dans ledit rotor.