Brevet FR2480134A1 — publié le 19811016

La présente invention a pour objet un sécheur de gaz comprimé,par adsorption notamrnent d 'aircomprimé,du genre compre- nantdeuxrécipients remplisd'undessiccant adsorbant lthumidité du gaz, et un réseau de canalisations d'alimentation en gaz comprimé à sécher et en air chaud de régénération du dessiecant après séchage. Ce réseau comporte une entrée et une sortie pour le gaz à sécher, ainsi qu'une entrée et une sortie pour air chaud de régénération, et des vannes convenablement disposées de façon à assurer la commutation des circulations du gaz à sécher et de l'air de régénération dans les deux récipients. On fait ainsi alterner successivement pour chacun de ceux-ci une phase de séchage du gaz et une phase de régénération du dessieeant, ce dernier pouvant être par exemple de l'alumine activée, l'un des récipients effectuant le séchage tandis que l'autre reçoit l'air chaud de régénération et vice-versa dans le cycle suivant. L'air ainsi déshydraté est ensuite envoyé à l'uti- lisation choisie, par exemple dans un vérin pneumatique, dans des électro-vannes etc.. Le cycle de régénération comprend généralement lui-meme deux phases : dans une première phase de chauffage, l'air préchauffé balaie le dessiccant pendant une durée prédéterminée, par exemple deux heures, et chasse à l'exté- rieur du récipient la vapeur d'eau adsorbée par le dessieearit dans une seconde phase de refroidissement, on injecte l'air non chauffé dans le sens inverse du sens de circulation de l'air chaud de régénération, après commutation du sens de circulation par une vanne prévue à cet effet. Cette phase de refroidissement peut avoir sensiblement la même durée que la phase de chauffage, par exemple deux heures. La structure de ces sécheurs permet de leur donner une grande capacité volumique, telle qu'ils puissent contenir jusqu'à plusieurs centaines de kilos de dessieeart. On connaît également des senneurs de petite ou moyenne capacité, dans lesquels le chauffage régénérateur du dessiccant est assure par des résistances électriques qui traversent axialement les récipients (ceux-ci étant cylindri ques), dardais que l'évacuation de la vapeur d'eau retenue par le dessiccant est obtenue par invention de gaz comprimé à l'intérieur des récipients dans la masse de dessiccant, ce gaz comprimé étant prélevé sur le réseau d'utilisation. Ces différents appareillages ont leurs cycles de régénération et de séchage asservis à des programmateurs qui déclenchent le chauffage de régénération pendant une durée préétablie et invariable, et ce quel que soit le débit de gaz comprimé traversant le sécheur. Il en résulte une dépense d'énergie considérable dont une partie importante est en réalité superflue et par conséquent gaspillez, puisqu'elle continu à etre fournie après la fin effective de la régéné- ration du dessiccant dans de nombreux cas. Ce gaspillage d'énergie est psrticullèrement impor- tant dans les sécheurs de grande capacité. En outre, pour les sécheurs de faible capacité, e'est-à-dire du type à injection de chaleur par résistance électrique, le prélèvement d'air comprimé sec sur le réseau normal d'utilisation afin de chasser la vapeur d'eau adsorbée par le dessiccant diminue d'autant le débit d'air sec délivré à la sortie du sécheur, et nuit par conséquent à une utilisation optimale de l'appa- reil. l'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant un sécheur ne consommant que strictement la quantité d'énergie nécessaire pour désorber le poids de vapeur d'eau effectivement adsorbé par le dessiccant. A cet effet, conformément à l'invention, la sortie de la canalisation d'évaeuation de l'air chaud de régénération est munie d'un dispositif thermostatique réglé à une valeur prédéterminée de la température de l'air à la sortie, et ce dispositif thermostatique est relié à un système régulateur placé sur la canalisation d'alimentation en air chaud de régénération en amont des récipients, de façon que ce régulateur coupe le chauffage de l'air lorsque la température prédéterminée affichée au dispositif thermostatique est atteinte, une brusque montée de la température à cette valeur prédéterminée indiquant que la régénération du dessiccant est pratiquement terminée. En effet, il a été observé par des mesures appropriées à la sortie de l'air de régénération, que la température de celui-ci subissait une montée brutale au moment où le lit de dessiccant était pratiquement régénéré à 90 %. On a également constaté que si l'on arrête le chauffagé à ce moment, l'appareil fournit des performances suffisantes pour la plupart des cas d'utilisation industrielle.Dans ces conditions, l'installation d'un dispositif thermostatique approprié à la sortie de l'air de régénération, réglé à la température prédéterminée ci-dessus correspondant à la régénérat#ion effective à 90 ffi environ du dessiccant,est particulièrement intéressante puisqu'elle permet, en reliant ce dispositif thermostatique à un système régulateur par une liaison de commande, de couper le chauffage de l'air de régénération et par conséquent de réaliser une importante économie sur l'énergie consommée, Suivant une forme de réalisation perfectionnée, l'invention prévoit que, entre le dispositif thermostatique et un contacteur du chauffage, est disposée une minuterie de temporisation, réglée pour retarder l'arrêt du chauffage par le régulateur pendant un temps déterminé. En effet, on peut couper le chauffage aussitôt que la température précitée est atteinte, mais on peut également prolonger celui-ci pendant une durée préétablie après étalonnage, correspondant à la régénération à pratiquement 100 %. On obtient alors une excellente adéquation de la quantité d'énergie effeetivement consommée à la quantité de vapeur d'eau devant être désorbée, en évitant tout gaspillage d'énergie, ce qui améliore considérablement l'économie d'exploitation des sécheurs. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, on a représenté un mode de réalisation du sécheur selon l'invention. - La figure 1 est une vue schématique d'une forme de réalisation du sécheur de gaz comprimé selon l'invention. - La figure 2 est un diagramme thermique représentant l'évolution de la température de l'air de régénération à la sortie du sécheur, pendant un cycle de régénération. Le sécheur représenté à la figure 1 comprend deux capacités constituées par deux récipients cylindriques 1, 2 -remplis chacun par un dessiccant D retenant par adsorption l'humidité du gaz traversant ces récipients. 'De façon connue en soi, ceux-ci sont alimentés en gaz ou en air comprimé à dessécher et en air chaud de régénération par un réseau de canalisations constitué comme suit. L'air ou le gaz comprimé à sécher pénètre dans le sécheur par une canalisation d'entrée 4 qui traverse une vanne de commutation 5 et aboutit dans la partie supérieure du récipient 1. La partie inférieure de celui-ci est reliée à la sortie 6 vers l'utilisation par une canalisation 7 avec interposition d'une vanne 8 analogue à la vanne 5. le circuit d'air de régénération comprend une tuyauterie 9 qui traverse la partie supérieure du second récipient 2 et aboutit dans la vanne 5, puis sort de celle-ci en formant une canalisation il qui débouche dans la partie supérieure du récipient 2. la partie inférieure de ce dernier est reliée par une canalisation 12 à la vanne 8, à la sortie de laquelle elle se prolonge vers un contacteur de chauffage 13. La vanne 5 permet donc dans l'une de ses positions, d'alimenter le récipient 1 en air ou en gaz comprimé humide à sécher, dont le trajet jusquSà la sortie 6 est indiqué par les flèches portées sur la figure 1, et d'autre part cette vanne 5 assure dans cette position l'injection d'air chaud par les canalisations 9 et 11 dans le récipient 3, puis vers la sortie de cet air de régénération par la vanne 8 vers le contacteur 13. Le trajet de cet air de régénération est symbolisé par les flèches portées en trait plein sur les canalisations 9, 11 et dans le récipient 2. Conformément à l'invention, la sortie de la canalisation 12 d'évacuation de l'air chaud de régénération est munie d'un dispositif thermostatique 14 réglé à une valeur prédéterminée de la température de l'air à la sortie. Complé mentalrement, ce dispositif thermostatique 14 est relié à un système régulateur 15 placé sur la canalisation 9 d'ali- mentation en air chaud de régénération en amont des récipients 1 et 2. En outre, suivant une particularité importarte.de l'invention, une minuterie de temporisation 16 est intercalée entre le dispositif thermostatique 14 et le contacteur de chauffage 13. Le fonctionnement du sécheur qui vient d'être décrit est le suivant les vannes 5 et 8 étant positionnées par exemple de façon à introduire le gaz comprimé humide à sécher dans le récipient 1, tandis que le dessiccant 3 ccntenu dans le récipient 2 subit un cycle de régénération, l'air humide circule dans les canalisations 4 et 7 jusqutà la sortie 6, et l'air chaud de régénération est injecté dans la masse du dessiccant remplissant le récipient 2, après avoir traversé la vanne 5. Après avoir chassé l'humidité adsorbéepar le dessiccant du récipient 2, l'air de régénération est évacué par la canalisation 12 et la vanne 8. les trajets suivis par le gaz comprimé humide à sécher e par l'air de régénération sont symbolises par les flèches discontinues sur la figure 1. L'air chaud Introduit par la souffla#ts. 17 dans le récipient 2 est à une température initiale ET2, par exemple 1500C environ. Cet air se refroidit au fur et à mesure qu'il progresse dans la masse du dessiccant eeniena dans le récipient 2, et sa température à la sortie d ce dernier est abaissée à une valeur TH1 qui peut être de 50 degrés C environ. Comme on le voit sur le diagramme de la figure 2, la température de l'air à la sortie du récipient 2, mesurée par le dispositif thermostatique 14,croît d'abord très lentement à partir de TH1 au furetàmesureque cet air désorbe l'humidité retenue sur le dessiccant 3.Puis, à partir d'un temps ti, le dispositif thermostatique 14 enregistre une brusque montée en température Indiquant que la régénération du dessiccant est obtenue à 90 ffi environ. A ce moment, le thermostat 14 déclenche la minuterie 16, de façon que celle- ci coupe le chauffage au bout d'un temps supplémentaire prédéterminé, à l'instant t2. On voit sur la courbe de la figure 2 que la température de l'air de régénération se situe alors à un palier, signifiant que la régénération est complètement terminée. Le chauffage de l'air de régénération est donc coupé automatiquement par la minuterie 16 qui commande le système régulateur 15, lequel arrête le système de chauffage. La phase de refroidissement du dessiccant régénéré peut alors commencer, et être prévue pendant une durée préréglée, jusqu'à un temps t3 correspondant à une température prédéterminée. Cette dernière est choisie sur la base de différents critères circonstanciels en fonction du caractère plus ou moins poussé du refroidissement que l'on veut assurer, des variations de la température ambiante entre l'été et l'hiver, en fonction de l'utilisation de l'air comprimé prévu à la sortie du sécheur etc.... Cet asservissement de la durée du refroidissement à une température prédéterminée,en principe supérieure à la température H1 initiale de l'air à la sortie de la masse de dessiccant 3, peut également être assuré par la minuterie 16 en coopération avec le système régulateur 15, ces éléments étant connus en soi. lorsque la phase de refroidissement est terminée à l'instant t3, le programmateur du sécheur inverse automatiquement les vannes 5 et 8, de sorte que l'air ou le gaz comprimé humide est dirigé par la canalisation 11 dans le dessiocant régénéré du récipient 2, d'où il est évacué par la sortie 6. Corrélativement, l'air de régénération injecté par la soufflante 17 dans la canalisation 9, emprunte la tuyauterie 4 pour régénérer le dessiccant D contenu dans le récipient 1, d'où il est évacué par la tuyauterie 7, la vanne 8 et le dispositif thermostatique 14. le trajet emprunté par le gaz à sécher et l'air de régénération après inversion des vannes 5, 8 est indiqué en trait mixte sur la figure 1. les avantages du sécheur selon l'invention sont les suivants Tout d'abord, comme indiqué précédemment, l'agencement d'un système thermostatique 14 associé à un régtila- teur 15 permet de réduire l'énergie de chauffage effectivement consommée à la quantité exactement nécessaire pour chasser la quantité de vapeur d'eau effectivement adsorbée par le dessiccant. On réalise donc une économie énergétique consIdérable par rapport atxsystèmes programmateurs connus qui déclenchent des cycles de régénération et de refroidissement de durée invariable,~uel que soit le débit de gaz comprimé à la sortie et les conditions thermiques environnantes. Un second avantage important réside dans le fait que l'invention permet la suppression d'une vanne motorisée par rapport auxsécheurshabituels auto-refroidisseuis ,dans lesquels il est en effet nécessaire de prévoir une vanne pour inverser le sens de circulation de l'air de refroidissement par rapport à celui de l'air de régénération. La réalisation du sécheur selon l'invention est donc mcins onéreuse que celle des sécheurs connus. il est par ailleurs possible de réaliser un sécheur selon l'invention non seulement de grande capacité, mais aussi de faible capacité, un tel sécheur de faible volume pouvant alors avantageusement remplacer les petits sécheurs connus à résistance électrique intérieure noyée dans le dessiccant pour régénérer celui-ci. Dans ces conditions, le coflt de fabrication de ces sécheurs de petite capacité est considérablement réduit. De plus, également pour les sécheurs de faible capacité ou e capacité moyenne, l'invention permet de remplacer l'air de régénération, emprunté au réseau d'air comprimé pour évacuer la vapeur d'eau césorbée après avoir été chauffée par les résistances noyées dans le dessiccant, par de l'air souffléCeci représente une importante économie d'énergie, car cet air soufflé est fourni à un coût très inférieur à l'air comprimé du réseau. l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et peut comporter des variantes d'exécution. Ainsi, il serait possible de supprimer la minuterie 16, le thermostat 14 commandant alors l'arrêt du chauffage au temps tl, lorsque le dessiccant est régénéré à 90 . Bien que la régénération ne soit pas alors totale,on a constaté que ce degré de régénération était suffisant pour assurer un séchage convenable de l'air dans la plupart des cas d'utilisations industrielles de l'air comprimé sortant du sécheur. De plus, il est évident que le thermostat peut etre réglé à une température quelconque pendant la brusque variation de température en fin de régénération, de meme que la minuterie 16 peut être réglée à une durée variable pour couper le chauffage. REV-l.DlCATIONS 1 - Sécheur de gaz corié, comprenant deux récipients remplis d'un dessicant@@adsorbant l'humidité du gaz, et un réseau de canalisations d'alimentation en gaz comprimé à sécher et en air chaud de régénération du dessioeant agrès séchage, ce réseau eom ortant une entrée et une sortie pour le gaz à sécher et étant agencé de façon à faire alterner successivement pour chaque récipient une phase de séchage du gaz et une phase de régénération du dessiccsnt, l'un des récipients effectuant le séchage tandis que l'autre reçoit l'air chaud de régénération, caractérisé en ce que la sortie de la canalisation d'évacuation de l'air chaud de régénération est munie d'un dispositif thermostatique réglé à une valeur prédéterminée de la température de l'air à la sortie, et en ce que ce dispositif thermostatique est relié à un système régulateur placé sur la canalisation d'alimentation en air chaud de régénération, en amont des récipients, de façon que ce système régulateur coupe le chauffage de l'air lorsque la température prédéterminée affichée au dispositif thermostatique est atteinte, une brusque montée de la température à cette valeur prédéterminée indiquant que la régénération du dessieeantest pratiquement terminée. 2 - Sécheur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, entre le dispositif thermostatique et un contacteur du chauffage, est disposée une minuterie de temporisation, réglée pour retarder l'arrêt du chauffage par le régulateur pendant un temps déterminé. 3 - Sécheur selon la revendication 2, dans lequel la phase de chauffage d'un cycle de régénération est suivie d'une phase de refroidissement du dessiccant régénéré et échauffé, caracterise en ce que le système régulateur est également asservi à une terspérature déterminée à laquelle le refroidissement du dessiecantpar l'air est arreté, le sécheur étant programmé pour que la régénération dans ce récipient soit automatiquement suivie d'un cycle de séchage et vice-versa dans l'autre récipient après commutation des circuits de circulation du gaz et de l'air chaud de régénération.