Brevet FR2239278A1 — publié le 19750228

La présente invention concerne un appareil pour deshumidifier des gaz comprimés, par refroidissement et notamment un appareil pour préparer un gaz comprimé, deshumidifié, servant à des applications très diverses telles que des opérations de revtement, l'industrie chimique, l'industrie mécanique, l'industrie alimentaire, l'industrie textile et ainsi que pour des essais et expériences. Il est connu que lorsqu'un gaz s'écoule suivant un courant en spirale, on obtient un gaz à hante température à l'extérieur du courant en spirale alors qu'il se forme un gaz à basse température au centre du courant. La présente invention a pour but de créer un appareil dans lequel le gaz comprimé à deshumidifier, est transforme en un gaz haute température et un gaz basse température, suivant le principe général énoncé ciessus, de façon que le gaz comprimé, s'assèche et à la suite de cela on le chauffe avec le gaz haute température, pour l'amener à la température extérieure ou température ambiante. Des appareils de ce type sont déjà coeinus. Ils demandent nan seulement deux échangeurs de chaleur et deux volumes c'est-àlire l'un contenant l'eau et ltautre servant au courant de gaz en spirale, mais également une-structure complexe pour relier les échangeurs de chaleur et les divers volumes. Ainsi, 9 an utilise généralement un montage dans lequel les deux échangeurs de chaleur sont distincts l'un de l'autre, ce qui rend impossible la réalisation d'un appareil compact.De plus, dans la mesure ou l'on utilise un cylindre pour le courant de gaz en spirale, comme élément constitutif de l'échangeur de chaleur pour chauffer les gaz comprimés, le montage des conduites de liaison des deux échangeurs de chaleur, séparés dans l'espace, est simplifié uniquement si l'un des échangeurs de chaleur est placé sur l'autre, l'entrée servant à l'introduction du gaz comprimé dans l'appareil et la sortie pour évacuer le gaz comprimé hors de de appareil, étant alignées l'use avec l'autre ou étant dispcsées parallelement l'une à l'autre. Ainsi, les appareils classiques, ne permettent que diffioilement d'utiliser un ensemble de conduites composé de conduites rigides et fixes. lia présente invention se propose de créer un appareil de deshumidification du type ci-des- sus, reméd-lans aux inconvénients des appareils connus, et dont la construction soit pSus efficace et plus compacte, avec une entrée de gaz comprimé et une sortie d'évacuation du gaz, sensiblement coaxiales sans créer des difficultés de construc tisons pour que l'appareil puisse se loger acilement dans une conduite. A cet effet, la présente invention concerne un appareil pour deshumidifier du gaz comprimé , appareil comprend une première conduite pour introduire le gaz comprimé, un premier échangeur de chaleur composé d'un carter, dlun premier organe tubulaire ainsi que d'un second organe tubulaire pour refroidir le gaz comprimé, le premier organe tubulaire étant placé dans le carter pour former avec celui-ci un premier passage de gaz, le second organe tubulaire étant placé dans le premier organe tubulaire pour former avec celui ci un second passage de gaz, le carter formant une chambre recevant l'humidité séparée du gaz refroidi, le premier passage de gaz communiquant avec la première conduite, un second échangeur de chaleur pour chauffer le gaz envoyé par la chambre du premier échangeur de chaleur, une seconde conduite pour évacuer le gaz chauffé dans le second échangeur de chaleur, un organe tubulaire ayant un volume cylindrique intérieur dans lequel est envoyé le gaz provenant de la chambre du premier échangeur de chaleur, suivant un écoulement en spirale, le gaz envoyé dans l'organe tubulaire étant transformé en un gaz à haute température et un gaz à basse température par suite du courant en spirale, le gaz basse température passant dans le second passage de gaz pour vouer le rôle de réfrigérant, installation caractérisée en ce que ltrgane v bulaire est placé dans le second organe tubulaire de façon que le troisième passage de gaz communique avec la seconde conduite composée de l'organe tubulaire et du second organe tubulaire, le second. échangeur de chaleur étant constitué par le troisième passage de gaz, l'organe tubulaire et le volume cylindrique intérieur, de façon que le gaz refroidi du troisième passage soit chauffé par le gaz à haute température dans le volume cylindrique intérieur, ainsi qu'un orifice d'entrée pour la première conduite, sensiblement coaxiale avec la sortie de la seconde conduite. Ainsi selon ltinvention le second échangeur de chaleur est prévu agnS le v@@ume intérieur du premier échangeur de chaleur1 à savoir, dans le volume non utilisé ou qui a servi plutôt de passage pour envoyer le gaz comprimé selon 1 art antérieur t cela permet de réaliser un appareil extrtmement compact par rapport à un appareil classique. De plus, comme lXentrée de la première conduite est coaxiale à la sortie de la seconde conduite, l'appareil peut se monter dans une conduite rectili- gne. En fait, l'appareil peut se monter très facilement dans des conduites fixes composées de tuyaux rigides La disposition des passages d técoulement du premier échangeur de chaleur ainsi que du second échangeur de chaleur logé dans le premier échangeur, peut titre simplifiée considérablement en faisant passer le gaz à travers le premier échangeur de chaleur à contre-courant par rapport au gaz traversant le second échangeur de chaleur S cela permet de disposer coaxialement l'entrée et la sortie sans créer de difficulté. La présente invention crée ainsi un appareil de dashumidification de gaz comprimé, compact, et qui peut se monter facilement dans tee conduite,-cet appareil ayant un rendement amélioré pour le refroidissement et ltextraction de l'humidité du gaz ainsi que pour le chauffage du gaz refroidi à l'aide du gaz basse température et du gaz haute température que lton forme par un écoulement en spirale. L'appareil selon l'invention est simple et il se compose de parties faciles à fabriquer et à monter. Enfin, l'appareil est com pact, présente un rendement élevé quant à lextraction de l'hu- midité et permet au personnel de service de surveiller par examen vistelf le déroulement des opérations. Suivant un autre mode de réalisation, le carter, le premier et le second organes tubulaires ainsi que l'organe tubulaire sont cylindriques et sensiblement coaxiaux les uns aux autres. Suivant un autre mode de réalisation, les gaz envoyés de la chambre dans l'ôrgane tubulaire et le troisième passage de gaz, communiquent avec un filtre évitant le passage de 1 thumidité. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels o - la figure 1 est une coupe verticale selon l'axe de l'appareil. - la figure 2 est une coupe verticale selon la ligne Il-Il de la figure 1. Selon les dessins, la réf é- rence 1 se rapporte à un carter cylindrique réalisé par moulage à froid, en un matériau tel que du nylon transparent ou translucide, à grande résistance à la pression et aux acides. La partie supérieure 3 du carter 1 comporte une extrémité ouverte dont le bord forme une bride 5 en saillie radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe 4 du carter i. la partie inférieure 2 du carter i a une forme hémisphérique pour constituer une chambre 9 destinée à recevoir de l'eau. La partie inférieure 8 du carter i comporte un perçage circulaire 6 centré sur l'axe 4. Une vanne 7 est montée dans l'alésage circulaire 6, de sorte qu'un volant 8 per.met à 1' au ,- d e la chambre 9, df s'échapper de l'appareil par la sortie 10. US premier organe tubulaire 11 est placé dans le carter 1 pour former un premier passage de gaz 19 entre le carter 1 et le premier organe tubulaire 11. Un second organe tubulaire 12 est prévu dans le premier organe tubulaire il pour former un second passage de gaz 44 entre le premier organe tubulaire Il et ce second organe tubulaire 12. Un organe tubulaire 13 est prévu dans le second organe tubulaire 12 pour former un troisième passage de gaz 30 avec le second organe tubulaire 12. Le carter io le premier et le second organes tubulaires 11 12 ainsi que organe tubulaire 13* sont des éléments cylindriques sensiblement coaxiaux l'un à l'autre. Le long du bord de l'extrémité supérieure du premier organe tubulaire 11 on a une bride 14 en saillie radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe 4 et portée par la bride 5 du carter 1i La bride 14 est fixée à la bride 5 par un moyen de fixation 16, un organe d' étanchéité annulaire 15 étant placé entre les brides. Le premier élément tubulaire 11 est réalisé en un métal à très forte conductibilité thermi que ; cet organe 1 comporte une spirale de guidage extérieure 18 sur sa surface périphérique extérieure ainsi qu'une spirale de guidage intérieure 17 sur sa surface périphérique intérieure. La spirale de guidage extérieure 58 est en contact avec la surface périphérique intérieure du carter 1 sur toute la longueur de cette spirale 18 alors que la spirale de guidage intérieure 17 est en contact avec la surface périphérique extérieure de la seconde spirale 12 sur toute la longueur de la spirale de guidage intérieure 17. Le premier organe tubulaire 11 comporte à son extrémité inférieure, une bride 24 intérieure, tournée vers l'organe tubulaire et comportant un perçage 32 centré sur stase 4 ainsi que des canaux 43. Un organe 25 à canaux, est adapté hermétiquement au fond de la bride 24, l'organe d'étan- chéité' annulaire 28 étant placé entre eux s l'ensemble est adapté hermétiquement à l'extrémité inférieure du premier organe tubulaire Il, avec interposition d'un élément d'étanchéi- té annulaire 27. L'organe à canaux 25 est fixé au premier organe tubulaire il par des goujons 26. Un filtre 29, recouvrant l'organe à canaux 25 en étant fixé à celui-ci, constitue une cloison entre la chambre 9 contenant l'eau et ltorgane à canaux 25. Le filtre 29 est réalisé en un matériau à grande perméabilité au gaz mais de faible perméåbilitéX à L' eau. Dans l'organe à canaux 25, il y a des canaux 33 établissant la liaison entre la chambre 9 et le troisième passage de gaz 30, un canal 34 pour établir la communication entre la chambre 9 et le volume cylindrique intérieur 36 de l'organe tubulaire. 13, des canaux d'injection 35 et des canaux 41, 42 faisant communiquer le volume cylindri- que intérieur 36 avec le second passage à gaz 44. Le second organe tubulaire 12 réalisé en un matériau thermiquement isolant, comporte une partie supérieure fixée à l'organe 20, en saillie vers le haut par rapport à la bride 14 du premier organe tubulaire 11, ainsi qu'une partie inférieure fixée à la bride 24 du premier organe tubulaire 11. Des organes d' étanchéité annulaires 47 sont pla cés entre la partie supérieure et l'organe 20 ainsi qu'entre la partie inférieure et la bride 24. L'organe tubulaire 13 est réalisé en un matériau conducteur de chaleur et sa partie supérieure est fixée à la partie supérieure du second organe tubulaire 12, la partie inférieure étant fixée au canal 25. L'organe 20 qui se trouve au-dessus de la bride 14 comporte une première conduite 22 ainsi qu'une seconde conduite 23. les deux conduites 22, 23 sont sensiblement coaxiales l'une à vautre, suivant lea e 21 sensiblement perpendiculaire à l'axe 4 du carter 1. La première conduite 22 communique avec la partie supérieure du premier passage à gaz 19 par le canal 46 ; la seconde conduite, 23 communique avec la partie supérieure du troisième passage à gaz 30 par le oans1 31. L'extrémité supérieure du second passage à gaz 44 communique avec la troisième conduite 38 comportant un premier silencieux 45 . Â l'extrémité supérieure de l'organe tubulaire 13, on a un bottier 37 muni de quatre conduites 39 comportant un ensemble de petits perçages. Un second silencieux 40 logé dans le boftier 37 communique par la quatrième conduite 39 avec le volume intérieur cylindrique 36 de l'organe tubulaire 15. La référence 48 se rapporte à une console de fixation de l'appareil sur une paroi ou analogue. L'appareil décrit ci-dessiis fonctionne comme suit s Du gaz comprimé envoyé par un compresseur non représenté, dans la première conduite 222 traverse le premier passage de gaz 19, la chambre 9 contenant de l'eau, le filtre 29, les canaux 33, le perçage 32, le troisième passage à gaz 50 le canal 31. Ces divers éléments sont traversés dans cet organe par le gaz comprimé qui passe alors dans la seconde conduite 23 d'ail le gaz deshumidifié est envoyé à une buse de pulvérisation ou analogue, nécessitant un gaz sec. Une partie du gaz comprimé qui traverse le filtre 29 passe par les canaux d'injection 35 et arrive dans le canal 34 sous la forme d'une veine gazeuse en spirale. Le gaz remonte du canal 34 dans le volume cylindrique intérieur 36 tout en s'écoulant suivant un tracé en spirale. Le tracé en spirale donne un gaz basse température à l'intérieur du courant en spirale et un gaz à haute température à l'extérieur de ce courant en spirale. Le gaz à basse température qui se trouve dans l'espace cylindrique intérieur 36 descend au centre du courant en spirale et arrive dans le second passage à gaz, en spirale 44 par les canaux 41 et 42 réalisés dans l'organe 25 ainsi que par les canaux 43 de la bride 24. Par le premier organe tubulaire li, le gaz basse température envoyé au second passage à gaz 44 échange de la chaleur avec le gaz comprimé envoyé dans le premier passage à gaz 19, de sorte que le gaz comprimé se refroidit et se deshumidifie. Le gaz ainsi déshumidifié est envoyé de façon prédominante dans la seconde conduite 33, et une faible fraction de celui est envoyée à l'intérieur du volume 36 comme déJà décrit, alors que -l'humidité enlevée du gaz, reste dans la chambre à eau 9. Après l'échange thermique, le gaz basse température s'échappe de l'appareil par la trai- sième conduite 38 et le premier silencieux 45. le gaz à haute température à l'intérieur du volume 36 descend le long de la surface périphérique intérieure de 1'organe tubulaire 13 tout en subissant un échange de chaleur à travers l'organe tubulaire 13, le gaz frais, deshumidifié, d'échappant par le troisième passage à gaz 30. Ainsi.;e gaz frais deshumidifié, est chauffé approximativement à-ta température extérieure et est évacué. Après l'échange de chaleur, le gaz à haute température traverse la quatrième conduite 39 et un second silencieux 40 du bottier 37, puis sort de ltappa- reil. On peut modifier le moyen d'échange thermique pour refroidir le gaz comprimé avec le gaz basse teepérature, dans le premier organe tubulaire 11 ainsi que le moyen d'échange thermique pour le chauffage du gaz comprimé deshunidifié et frais, avec le gaz haute température, suivant les divers écoulements que l'on veut réaliser. Selon 1 'invention, le premier moyen est appelé'premier échangeur de chaleur' et le dernier moyen second échangeur de chaleur". Le premier échangeur de chaleur se compose du carter 1, aa premier organe tubulaire 1 I ainsi que du seCond organe tubulaire 12. Le second échangeur de chaleur se compose du troisième passage de gaz 30, l'organe tubulaire 13 et de l'espace cylindrique intérieur 36. Le carter 1 est de préférence moulé en une matière synthétique telle que du nylon transparent ou translucide bien qu'il puisse aussi titre réalisé en métal ou en une autre résine synthétique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentée à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d 'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Appareil pour deshumili- fier du gaz comprimé, appareil eDsprenadt ' 1 une première conduite pour introduire le gaz comprimé, un premier échangeur de chaleur composé drun carter, d'un premier organe tubulaire ainsi que d'un second organe tubulaire pour refroidir le gaz comprimé, le premier organe tubulaire étant placé dans le carter pour former avec celui-ci un premier passage de gaz, le second organe tubulaire étant place dans le premier organe tubulaire pour former avec celui-ci un second passage de gaz, le carter formant une chambre recevant hu, midité séparée du gaz refroidi, le premier passage de gaz communiquant avec la première conduite, un second échangeur de chaleur pour chauffer le gaz envoyé par la chambre du premier échangeur de chaleur, une seconde conduite pour évacuer le gaz chauffé dans le second échangeur de chaleur, un organe tubulaire ayant un volume cylindrique intérieur dans lequel est envoyé le gaz provenant de la chambre du premier échangeur de chaleur, suivant un écoulement en spirale, le gaz envoyé dans l'organe tubulaire étant transformé en un gaz à haute température et un gaz à basse température par suite du courant en spirale, le gaz basse température passant dans le second passage de gaz pour jouer le roule de réfrigérant, appareil caractérisé en ce que l'organe tubulaire est placé dans le second organe tubulaire de façon que le troisième passage de gaz communique avec la seconde conduite composée de organe tubulaire et du second organe tubulaire, le second échangeur de chaleur étant constitué par le troisième passage de gaz, l'organe tubulaire et le volume cylindrique intérieur, de façon que le gaz refroidi du troisième passage soit chauffé par le gaz à haute température dans le volume cylindrique Sn- térieur, ainsi qu'un orifice d'entrée pour la première conduite, sensiblement coaxiale avec la sortie de la seconde conduite. 20) Appareill @ selon la revendication 19 caractérisé en ce que le carter, le premier et le second organes tubulaires ainsi que l'organe tubulaire sont cylindr4ques et sensiblement coaxiaux les uns aux autres. 50) @ pareil selon la revendication ig caractérisé en ce que le premier organe tubulaire comporte une spirale de guidage extérieure sur sa surface extérieure ainsi qutufle spirale de guidage intérieure sur sa surface SntéPieureS la spirale de guidage extérieure tant en contact avec la surface intérieure du carter sur toute la longueur de la spirale, la spirale de guidage intérieure étant en contact avec la surface extérieure du second organe tubulaire, sur toute la longueur de la spirale de guidage intérieure. 4 ) Appareil selon la revendication 19 caractérisé en ce que les gaz envoyés de la cham- bre dans llergane tubulaire et le troisième passage de gaz, communiquent avec un filtre évitant le passage de l'humidité. 50) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second passage de gaz communique avec la troisième conduite comportant un premier silencieux pour la sortie du gaz basse température, organe tubulaire étant relié à la quatrième conduite ayant un silen- cieux pour évacuer le gaz haute température. 60) Appareil selon la revendication 1 D caractérisé en ce que le premier échangeur de chaleur est muni d'une vanne pour évacuer l'humidité contenue dans cette chambre. 70) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter est en nylon trans- Parent. 8 ) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe tubulaire présente un axe perpendiculaire à l'axe de l'appareil pour que le courant en spirale soit ascendant. 90) Appareil selon la revendication 2, caractéri8é en ce que le premier organe' tubulaire comporte une spirale de guidage extérieure à sa surface exté- rieure et une spirale de guidage intérieure à sa surface intérieure, la spirale de guidage extérieure étant en contact avec la surface intérieure du carter sur toute la longueur de la spirale de guidage extérieure, la spirale de guidage intérieure étant en contact avec la surface extérieure du second organe tubulaire, sur toute la longueur de la spirale, les gaz envoyés de la chambre dans organe tubulaire et le troisième passage de gaz, traversant un filtre évitant le passage de l'humidité, un second passage de gaz communiquant avec une troisième conduite ayant un premier silencieux pcur évacuer le gaz basse température, ''organe tubulaire communiquant avec une tr@i- sième conduite ayant un second silencieux pour évacuer le gaz à haute température, le premier échangeur de chaleur ayant une vanne pour évacuer l'humidité contenue dans la chant bre, le carter étant réalisé en nylon transparent et l'organe tubulaire ayant un axe perpendiculaire à l'axe du carter pour que l'écoulement en spirale soit ascendant le long de l'axe vertical.