Brevet FR2537013A1 — publié le 19840608

La présente invention concerne un dispositif pour le séchage d'air comprimé, en particulier dans des réseaux à air comprimé tels qu'équipements de freinage pneumatique, avec deux sécheurs d'air, fonctionnant alternativement en phase de séchage et en phase de régénération, et un étrangleur alimentant le sécheur d'air se trouvant en phase de régénération avec un débit partiel d'air sec prélevé à la sortie du sécheur d'air fonctionnant en phase de séchage. Dans un tel dispositif de séchage d'air, également appelé sécheur d'air à deux pots, l'air comprimé refoulé par un compresseur est alternativement dirigé vers l'un ou l'autre sécheur d'air (phase de séchage). L'air comprimé circulant dans le sécheur d'air traverse d'abord un filtre denté, puis est débarrassé de son humidité par le desséchant. L'action du desséchant diminue quand sa teneur en humidite augmente. Une commande temporelle commute par suite, au bout d'un intervalle de temps donné, l'air comprimé est refoulé par le compresseur sur le second sécheur d'air, tandis que le sécheur d'air précédemment alimenté et contenant désormais un desséchant humide est d'une part mis à l'atmosphère et d'autre part alimenté par l'étrangleur par un volume partiel de l'air sec quittant l'autre sécheur (phase de régénération).Cet air régénéré sec extrait de nouveau l'humidité du desséchant et la conduit à l'air libre par l'orifice de sortie mis à l'atmosphère. Lorsque le desséchant est de nouveau déshumidifé, le sécheur d'air est régénéré et peut être de nouveau commuté en phase de séchage, l'autre sécheur passant alors dans# la phase de régénération. Un dispositif connu pour le séchage d'air comprimé du type-pré- cité comporte un étrangleur classique, qui présente un étranglement constant et dérive ainsi toujours un volume constant de l'air comprimé sec s'écoulant d'un sécheur, puis le transmet au second sécheur à régénérer. Le volume d'air délivré par unité de temps par le compresseur et dirigé dans un sécheur fluctue toutefois dans de vastes limites. Le débit d'air varie d'environ 500 % à partir de la vitesse à vide du compresseur.Le sécheur absorbant beaucoup plus d'humidité par unité de temps à un débit d'air élevé, et devant donc être régénéré plus rapidement que dans le cas d'un faible débit d'air, la commutation des sécheurs doit être adaptée, ce qui signifie qu'un temps de régénération beaucoup plus court est disponible pour régénérer les sécheurs dans le cas de vitesses de rotation élevées du compresseur et par suite de grands débits d'air.Dans le dispositif de séchage d'air comportant l'étrangleur classique, la dérivation d'un volume d'air de régénération toujours constant sur le volume total d'air sec signifie, aux faibles vitesses de rotation du compresseur, la perte d'une grande partie de l'air refoulé, qui serait inutile pour la régénération du sécheur pendant le long temps disponible, mais conduit à un retard notable dans l'établissement de la pression de service du réseau pneumatique. Aux vitesses de rotation élevées du compresseur et par suite aux grands débits d'air, la dérivation du même volume d'air de régénération signifie par contre un débit d'air de régénération faible par rapport au débit total et insuffisant pour régénérer complètement un sécheur pendant le court temps disponible. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'étran- gleur présente un étranglement variable en fonction du débit total d'air traversant le sécheur d'air en phase de séchage. Le dispositif selon l'invention présente l'avantage suivant : par suite de l'adaptation du volume d'air de régénération, dérivé sur le débit total d'air sec pendant un intervalle de temps pour la régénération du second sécheur, évite d'une part aux faibles-vitesses de rotation du compresseur une consommation élevée d'air comprimé, inutile pour la régénération, et supprime d'autre part toute baisse de performance des sécheurs d'air par suite d'une régénération défectueuse du desséchant pendant les courts intervalles de temps disponibles aux vitesses de rotation élevées du compresseur et par suite dans le cas d'un fort débit d'air. A tous les débits d'air et par suite à toutes les vitesses de rotation du compresseur, un pourcentage toujours constant d'air de régénération est dérivé sur le volume débité, assurant ainsi une régénération à consommation et puissance optimisées. Un pourcentage d'environ 15 % d'air de régénération s'est révélé tre partîcu- fièrement avantageux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente le schéma d'un dispositif de séchage d'air comprimé, interconnecté avec un compresseur d'air, un régulateur de pression et une soupape de protection à quatre circuits pour le raccordement à un réseau #neumatique; et la figure 2 est la coupe longitudinale d'un étrangleur à étranglement variable du dispositif de séchage d'air comprimé selon figure 1. La figure 1 représente schématiquement un dispositif pour le séchage de l'air comprimé destiné à un équipement de freinage pneumatique d'un véhicule utilitaire. L'entrée du dispositif de séchage d'air comprimé 10 est reliée par un régulateur de pression 11 à un compresseur 12 et sa sortie est reliée à une soupape de protection à quatre circuits 13 connue. Cette dernière sert au raccordement de l'équipement de freinage pneumatique, c'est-à-dire des deux circuits de frein principal, du circuit du frein de stationnement et de remorque, et d'un circuit d'auxiliaires. Le dispositif de séchage d'air comprimé 10 comporte deux sécheurs d'air 14 et 15, dont chacun est réuni avec un filtre à air en amont 16, 18 et un filtre à air en aval 17, 19 en un pot de desséchant 20, 21. L'entrée de chaque sécheur d'air 14, 15 est reliée, par le filtre à air 16, 18, à un orifice de travail d'un distributeur électromagnétique 4/2 22, dont le troisième orifice de travail constitue l'entrée du dispositif de séchage d'air comprimé 10 et est par suite relié à la sortie du régulateur de pression 11, et dont le quatrième orifice de travail est relié à l'atmosphère.Dans la position de base représentée à la figure 1 du distributeur électromagnétique 4/2 22, appelé distributeur 22 ci-après, le sécheur d'air 14 supérieur est relié au compresseur 12 et se trouve ainsi en phase de séchage, dans laquelle il extrait l'humidité de l'air refoulé par le compresseur 12 et le traversant. Le sécheur d'air inférieur 15 est relié à ltatmosphère. Lors de la commutation du distributeur 22, effectué à intervalles par un organe électronique 23 de commutation temporelle, les connexions des quatre orifices de travail sont permutées et le sécheur d'air 15 inférieur est relié au compresseur 12 et le sécheur d'air 14 supérieur à la sortie de purge. La sortie des deux sécheurs d'air 14, 15 est reliée à un clapet de retenue à double effet 24, réalisé dans ce cas sous forme d'un double clapet de non-retour, et dont la sortie est reliée par un clapet de non-retour 25 à l'entrée de la soupape de protection à quatre circuits 13. L'entrée d'un étrangleur 26 à étranglement variable est reliée à la sortie du clapet de retenue à double effet 24, et sa sortie 28 est reliée par un clapet de non-retour 30 ou 31 aux deux entrées du clapet de retenue à double effet 24 ou aux sor ties des sécheurs d'air 14, 15, avec interposition des filtres à air 17, 19. Le sens de passage des clapets de non-retour 30, 31 ne permet qu'un sens d'écoulement de l'air comprimé entre la sortie de l'étrangleur 26 et les deux entrées du clapet de retenue à double effet 24. Dans la position du distributeur 22 représentée sur la figure 1 et dans laquelle le sécheur supérieur 14 est alimenté par l'air comprimé du compresseur 12, l'air comprimé sec sortant du sécheur 14 s'écoule par le clapet de retenue à double effet 24 et le clapet de non-retour 25 vers la soupape de protection à quatre circuits 13, puis - quand la pression d'ouverture de cette dernière est atteinte dans l'équipement de freinage pneumatique. Un volume partiel d'air déterminé par l'étranglement de l'étrangleur 26, appelé air de régénération, s'écoule de la sortie du clapet-de retenue à double effet 24 dans l'étrangleur 26, le clapet de non-retour 31 , le filtre à air 19 et le sécheur d'air 15. Cet air de régénération sec extrait l'humidité du desséchant humide, puis s'écoule dans l'atmosphère par l'intermédiaire du filtre à air 18 et du distributeur 22.Le sécheur d'air 15 se trouve dans sa phase de régénération. Lorsque le distributeur 22 commute et le sécheur 15 inférieur est alimenté par l'air comprimé du compresseur 12, l'air de régénération dérivé par l'étrangleur 26 à la sortie du clapet de retenue à double effet 24 s'écoule par le clapet de non-retour 30 vers le sécheur 14 supérieur, qui se trouve désormais dans la phase de régénération. La figure 2 représente schématiquement la coupe longitudinale de l'étrangleur 26 à étranglement variable. La variation de l'étranglement s'effectue en fonction du volume total d'air circulant dans le sécheur 14 ou 15 qui se trouve en en phase de séchage. L'étranglement est réalisé de facon que le rapport du volume total d'air traversant ce sécheur 14 ou 15 pendant la phase de séchage au volume partiel d'air dérivé par l'étrangleur 26, ou volume d'air de régénération, soit toujours sensiblement constant. Ce rapport est fixé à 100/15 dans l'exemple de réalisation décrit. L'étranglement variable de l'étrangleur 26 est commandé par la différence de pression dynamique à l'entrée et à la sortie du sécheur d'air 14 ou 15 se trouvant en phase de séchage. L'étrangleur 26 comporte pour ce faire un corps 32 avec une chambre de commande 33 et une chambre de sortie 34, reliées par un alésage 35 du corps. Un piston de commande 36 coulisse axialement dans l'alésage 35. Le piston de commande 36 porte à sa périphérie une gorge axiale 37, cunéiforme en coupe longitudinale et dont la section diminue vers l'extrémité libre du piston 36 pénétrant dans la chambre de sortie 34. Le piston de commande 36 est entouré par un joint d'étanchéité 38, maintenu dans une gorge annulaire 39 de l'alésage 35 du corps 32 et assurant l'étanchéité entre la chambre de commande 33 et la chambre de sortie 34. Le piston de commande 36, sa gorge axiale 37 et le joint d'étanchéité 38 constituent l'étranglement variable de l'étrangleur 26. Un organe de commande 40, solidaire du piston de commande 36, est guidé en translation dans la chambre de commande 33. L'organe de commande 40 porte, dans une gorge annulaire extérieure 41, un joint d'étanchéité 42 qui divise la chambre de commande 33 en deux chambres partielles 331 et 332 de volume variable. Dans la chambre partielle 331, située à gauche sur la figure 2, débouche une première entrée de commande 29, reliée à l'entrée du dispositif de séchage d'air comprimé 10 et par suite à la sortie du régulateur de pression 11. Dans la chambre partielle 332, située à droite sur la figure 2, débouche l'entrée d'étrangleur 27, qui constitue simultanément une seconde entrée de commande.L'organe de commande 40 se déplace entre les deux entrées de commande 29 et 27, en faisant pénétrer plus ou moins le piston de commande 36 dans l'alésage 35, selon la diffé- rence- des pressions dynamiques à l'entrée et à la sortie du sécheur 14 ou 15 fonctionnant en phase de séchage, ces pressions chargeant les faces de commande en regard de l'organe de commande 40 par l'intermédiaire des deux entrées de commande 29 et 27. Plus le piston de commande 36 pénètre dans l'alésage 35 du corps en direction de la chambre de sortie 34, plus la section de la gorge axiale cunéiforme 37 augmente pour le passage de l'air de régénération de la chambre partielle droite 32 dans la chambre de sortie 34.La press#ion dynamique en amont des sécheurs d'air 14, 15 étant proportionnelle au volume d'air refoulé par le compresseur 12, la section de passage du piston de commande 36 augmente avec la vitesse de rotation et par suite le débit du compresseur 12, de sorte qu'un volume plus important d'air de régénération est dirigé vers le sécheur 15 ou 14 se trouvant en phase de régénération. Comme le montre aussi la figure 1, l'organe électronique de commutation temporelle peut être influencé par l'état du régulateur de pression 11. Un contact électrique de commutation 43 à commande pneumatique est pour ce faire inséré sous forme de contact interrupteur dans un circuit aboutissant à ltorgane de commutation temporelle 23. Ce contact 43 est ouvert ou fermé selon l'état du régulateur de pression 11. L'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation précédemment décrit. C'est ainsi que l'organe de commande 40, réalisé sous forme d'un piston coulissant dans l'étrangleur 26, peut être remplacé par une membrane encastré dans le corps de l'étrangleur et dont la partie centrale est solidaire du piston de commande 36. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'etre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif pour le séchage d'air comprimé, en particulier dans des réseaux à air comprimé tels qu'équipements de freinage pneumatiques, avec deux sécheurs d'air, fonctionnant alternativement en phase de séchage et en phase de régénération, et un étrangleur alimentant le sécheur d'air se trouvant en phase de régénération avec un débit partiel d'air sec prélevé à la sortie du sécheur d'air fonctionnant en phase de séchage, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'étrangleur (26) présente un étranglement variable en fonc tiofl du débit total d'air traversant le sécheur d'air (14 ou 15) en phase de séchage. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que ltétran- glement variable est réalisé de façon que le rapport du volume total d'air circulant dans un sécheur (14 pu 15) pendant la phase de séchage au volume partiel d'air dérivé par l'étrangleur (26) soit toujours sensiblement constant et de préférence égal à 100/15. 3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étranglement variable est commandé par la différence des pressions dynamiques à l'entrée et à la sortie du sécheur d'air (14 ou 15) fonctionnant en phase de séchage. 4. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étranglement variable est constitué par un piston de commande (36) coulissant axialement dans un alésage (35) du corps et portant extérieurement une gorge axiale (37) cunéiforme en coupe longitudinale, et un joint d'étanchéité (38) entourant le piston de commande (36); le piston de commande (36) est solidaire d'un organe de commande (40), guidé en translation entre deux entrées de commande (29, 27) présentant un écartement axial; et la chambre de commande (33) est soumise à la pression dynamique régnant à l'entrée du sécheur d'air par la première entrée de commande (29) et à la pression dynamique régnant à la sortie du sécheur d'air à la seconde entrée de commande (27). 5. Dispositif selon revendication 4, caractérisé en ce que la seconde entrée de commande (27) est constituée par l'entrée de l'étrangleur (26). 6. Dispositif selon une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la section de la gorge axiale cunéiforme (37) diminue de organe de commande (40) vers ltextrémité libre du piston de commande (36); et la première entrée de commande (49) débouche dans la chambre de commande (33) du coté opposé au piston de commande (36), et la seconde entrée de commande (27) débouche dans la chambre de commande (33) du côté de l'organe de commande (40) en regard du piston de commande (36). 7. Dispositif selon une des revèndications 5 ou 6, caractérisé par la réalisation de l'organe de commande (40) sous forme d'un piston coulissant. 8. Dispositif selon une des revendications 5 ou 6s caractérisé par la réalisation de l'organe de commande (40j sous forme d'une membrane maintenue sur la périphérie de la chambre de commande (33). 9. Dispositif selon une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'étrangleur (26) présente une chambre de sortie (34), séparée de la chambre de commande (33) par le joint d'étanchéité (38) et dont la sortie (28) est reliée au sécheur d'air (15 ou 14) se trouvant en phase de régénération. 10. Dispositif selon une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'entrée de chaque sécheur d'air (14, 15) est reliée à un orifice de travail d'un distributeur électromagnétique 4/2 (22), dont le troisième orifice de travail constitue l'entrée du dispositif à relier au compresseur (12) et dont le quatrième orifice de travail est mis à l'atmosphère; la sortie de chaque sécheur d'air (14, 15) est reliée à une entrée d'un clapet de retenue à double effet (24); et la première entrée de commande (29) de l'étrangleur (26) est reliée au troisième orifice de travail du distributeur électromagnétique 4/2 (22), la seconde entrée de commande (27) à la sortie du clapet de retenue à double effet (24) et la sortie (28) aux sécheurs dtair (14, 15) par l'intermédiaire d'un clapet de non retour (30 ou 31), le sens de passage des clapets de non retour (30, 31) étant fixé de la sortie (28) de l'étrangleur (26) vers la sortie des sécheurs d'air (14, 15).