Brevet FR2539052A1 — publié le 19840713

La présente invention concerne un dispositif pour la déshydratation d'air comprimé utilisant un séparateur d'eau muni d'une vanne d'évacuation d'eau, relié, par deux vannes commandées, à deux récipients dessicateurs, dispositif utilisant des vannes anti-retour placées après les récipients dessicateurs et au moins une vanne de maintien de la pression, les récipients dessicateurs étant actionnés alternativement de telle manière qu'un récipient dessicateur déshydrate l'air comprimé et que l'autre récipient dessicateur régénère ses moyens de déshydratation avec une partie de l'air déshydraté par le premier récipient dessicateur, un détendeur placé après les récipients dessicateurs assurant la détente de l'air qui lui est amené. Ce dispositif pour la déshydratation d'air comprimé peut présenter en plus un compresseur suivi d'un séparateur d'eau muni d'une vanne d'évacuation d'eau. Le séparateur d'eau qui est de préférence combiné avec le compresseur sépare l'eau libre produite lors de la compression de l'air et se trouvant sous forme de fines gouttelettes. D'habitude, l'eau condensée est reccueillie dans un récipient qui est vidangé à intervalles de temps assez grands. Le séparateur d'eau est branché par deux vannes commandées à deux récipients dessicateurs suivis de vannes anti-retour, de détendeurs, de vannes de maintien de la pression et le cas échéant d'un réservoir. Le dispositif connu travaille suivant le principe selon lequel les deux récipients munis de moyens de déshydratation (par exemple des tamis moléculaires) sont parcourus par l'air à déshydrater. Une certaine partie de l'air déshydraté est détendue par le détendeur après le passage du récipient branché sur la trajectoire de l'air, et refoulée dans le deuxième récipient. Le moyen de déshydratation contenu par ce récipient est alors régénéré. En règle générale, la vanne d'évacuation d'eau du séparateur d'eau est commandée corrélativement au compresseur de telle manière que la vanne d'évacuation soit ouverte à l'état de repos et soit fermée en même temps que le compresseur est enclenché. Ainsi, l'eau condensée dans le séparateur d'eau est recueillie pendant toute la durée de fonctionnement du compresseur. La vidange sief- fectue après la mise hors-circuit du compresseur Une commande supplémentaire est prévue pour limiter la quantité d'eau condensée pendant de très longues durées de fonctionnement du compresseur, commande qui pour un court laps de temps met le compresseur hors circuit à des intervalles de temps plus espacés (par exemple une heure). L'objet de l'invention consiste à créer un dispositif du type ci-dessus qui permet d'obtenir une amélioration du degré d'efficacité et de ce fait des volumes relativement petits des dessicateurs, une partie aussi petite que possible d'air de régénération ainsi qu'un élargissement du domaine d'utilisation à des pressions d'air basses et, de ce fait, des petits rapports de décompression. L'objet de l'invention est atteint par le fait que l'évacuation de l'eau du séparateur d'eau est effectuée par une vanne d'évacuation d'eau en cadence avec la commutation des deux récipients dessicateurs et que le sépa- rateur d'eau est réuni dans une même enceinte que les récipients dessicateurs, et en ce que l'évacuation de l'eau du séparateur d'eau s'effectue par une vanne d'évacuation d'eau à la cadence de commutation des deux récipients dessicateurs. Un avantage de l'invention réside dans le fait que l'évacuation d'eau s'effectue indépendamment du fonctionnement du compresseur de sorte que le compresseur peut fonctionner continuellement. Des éléments de commande pour la mise hors circuit du compresseur à certains intervalles de temps ne sont plus nécessaires, au contraire de ce qui a été pratiqué jusqu'd présent. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemplesnon limitatifs, aux dessins annexés. La fig. 1 représente un dispositif dessicateur d'air comprimé comprenant les principaux éléments de construction selon l'invention. Les fig. 2 à 4 sont une représentation graphique des opérations de déshydratation. Un compresseur 1 est relié à l'entrée d'un séparateur d'eau 2 par l'intermédiaire d'une conduite tubulaire 12, séparateur qui comporte une vanne d! évacua- tion d'eau désignée par 11. La sortie du séparateur d'eau 2 est relié àdeux récipients dessicateurs 3 et 4 par l'intermédiaire d'une conduite 14 qui se divise en deux conduites partielles 14a et 14b et par deux vannes 9 et 10 commandées, récipients dessicateursqui sont remplis de moyens de déshydratation. Les sorties des récipients dessicateurs 3 et 4 sont chacunes reliées par un raccord à détendeur 13 pour détendre une partie de l'air déshydraté et respectivement à l'entrée d'une vanne anti-retour 5 ou 6.Les sorties des vannes 5 et 6 sont reliées entre elles au moyen de conduites 15a, 15b et 15 et à l'entrée d'une vanne 7 de maintien de la pression qui est suivie par un réservoir 8 destiné à 11 air comprimé déshydraté. Les vannes de sortie et de surpression se trouvant entre la vanne 7 de maintien de la pression et le réservoir 8 ne sont pas référencées. Le séparateur d'eau 2 et les récipients dessicateurs 3 et 4 sont réunis dans une enceinte 16 dans laquelle, outre les vannes 9 et 10 et la vanne d'évacuation d'eau 11, peuvent être insérés d'autres éléments de construction. Le séparateur d'eau 2 et les récipients dessicateurs 3 et 4 ainsi que, le cas échéant, d'autres éléments de construction peuvent être aussi mis en place dans un ensemble métallique. Un tel ensemble métallique peut facilément être chauffé de façon que le dispositif puisse aussi être utilisé à des temp tatures en dessous du point de congélation. Les récipients dessicateurs du dispositif représenté, pour lequel l'évacuation d'eau du séparateur d'eau 2 est effectuée par l'intermédiaire d'une vanne d'évacuation d'eau 11 È, la cadence de commutation des deux récipients dessicateurs 3 et 4, sont alternativement parcourus par l'air à déshydrater ou une partie de l'air déshydraté. Afin de préciser le trajet du courant d'air cité en dernier lieu, les conduites du détendeur 13 conduisant au récipient dessicateur 4 et de ce dessicateur 4 à la vanne 10 commandée sont représentées en pointillés. Le fonctionnement du dispositif est le suivant L'air comprimé dans le compresseur 1 parcourt le séparateur d'eau 2 et parvient dans le récipient dessicateur 3 par l'intermédiaire de-la vanne 9 pour passer par la vanne anti-retour 5 et la vanne 7 de maintien de la pression dans le réservoir 8. Une partie de l'air provenant du récipient dessicateur 3 est détendue par le détendeur 13 et est conduite à l'extérieur par le récipient dessicateur 4 et la vanne 10. De cette manière, l'air humide venant du compresseur 1 est séché dans le récipient dessicateur 3 quand les vannes 9 et 10 présentent la position représentée, alors que le récipient dessicateur 4 est simultanément régénéré. En commutant les vannes 9 et 10 , le fonctionnement des récipients dessicateurs 3 et 4 est inversé après un temps donné. Le récipient dessicateur 4 assure à son tour la déshydratation de l'air alors que le récipient dessicateur 3 est régénéré. Un fonctionnement continu de la déshydratation est obtenu par la commutation des vannes 9 et 10 à une certaine cadence. L'effet avantageux suivant résulte de la réunion dans l'enceinte 16 du séparateur d'eau 2 et des récipients dessicateurs 3 et 4: une chute de pression du volume du séparateur d'eau 2 se produit en même temps que l'évacuation d'eau en ouvrant la vanne 11. Cette chute de pression amène une inversion du sens du courant de l'air dans la conduite 14 et dans le récipient dessicateur 3 ou 4 enclenché. Ainsi, l'eau libérée qui se trouve dans la conduite 14 et dans le récipient dessicateur 3 ou 4 enclenché, étant donné que le degré d'efficacité du séparateur d'eau 2 est limité, est refoulée dans le séparateur d'eau 2. De cette façon l'effet de la déshydratation est considérablement amélioré. Cet effet est d'autant plus efficace que la cadence à laquelle est effectuée l'évacuation de l'eau du séparateur d'eau 2 est courte. Il en résulte cet autre avantage que le volume du séparateur d'eau 2 peut être réduit en conséquence car seulement de faibles quantités d'eau de condensation sont alors reccueillies. De plus, la perte d'air peut être minimisée, malgré une évacuation d'eau fréquente, en choisissant en conséquence une courte durée d'évacuation d'eau. Une autre amélioration du degré d'efficacité est obtenue en fermant respectivement la vanne 9 ou 10 ouverte avant que la vanne alors fermée ne soit elle même ouverte. On évite ainsique l'humidité provenant du dessicateur chargé parvienne directement dans le dessicateur régénéré. Le volume nécessaire pour les récipients dessicateurs 3 et 4 dépend, outre de la quantité d'air, de la cadence à laquelle les récipients 3 et 4 sont commutés. Une cadence relativement courte d'environ une minute peut être prévue pour obtenir de petits volumes pour les récipients dessicateurs 3 et 4. Afin d'obtenir une évacuation fréquente de l'eau, la vanne d'évacuation d'eau 11 n'est plus commandée en fonction du compresseur 1#. La cadence relativement courte de la commutation des dessicateurs est utilisée pour commander la vanne d'évacuation d'eau 11,ce qui présente l'avantage que des organes de commande particuliers ne sont,pas conséquent, pas nécessaires pour commander la vanne d'évacuation d'eau 11. Le temps d'ouverture de la vanne dgévacuation d'eau il peut être déterminé à la valeur souhaitée, par exemple, dans le cas d'une commande électrique du fonctionnement en interposant un condensateur d'une valeur appropriée. Pour certaine utilisation, les intervalles de fonctionnement du compresseur î commandés par des interrupç teurs à pression sont Si courts qu'ils se situent dans l'ordre de grandeur de la cadence du dessicateur. Des rapports définis du chargement des dessicateurs doivent aussi être déterminés dans ces cas. Ceci est réalisé par une commande particulière permettant, indépendemment du moment de la mise hors circuit par l'intexrupteur à pression que le cycle de déshydratation en cours se déroule complètement. L'opération de déshydratation dans les récipients dessicateurs 3 ou 4 se déroule de la façon suivante dans le cas du mode de réalisation représenté à la fig. 1. Le récipient dessicateur 3 revoit l'humidité du courant d'air L alors que le récipient dessicateur 4 est déshydraté par le courant d'air large L'. Pour des raisons économiques, L' doit être inférieur de 0,2 L. Pour une mesure donnée de déshydratation, une certaine réalisation du dessicateur et un courant d'air de valeur constante présentant un taux d'humidité de 100%, le volume d'eau M recueilli par le récipient dessicateur 4 augmente avec le temps selon une courbe de saturation représentée à la fig. 2 et désignée par a, A la fig. 2,la courbe b indique la courbe de déchargement", c'est-à-dire le parcours de la quantité d'eau pendant le temps de déshydratation d'un récipient dessicateur 4 ou 3 par le courant d'air L' à la suite d'une opération de chargement.La pente de cette courbe dépend du rapport de détente entre la pression produite et la pression atmosphérique. La diminution de la pente ne s'effectue cependant pas linéairement mais représente pour 10 bars (courbe b' de la fig. 2) qu'environ un dixième de la pente pour 150 bars. Si maintenant la pente du début de la courbe de déchargement diminue, un courant d'air L' plus grand doit être dévié afin d'obtenir à nouveau la valeur de sortie respective du volume d'eau recueilli par le récipient dessicateur 4 pendant le temps de fonctionnement tL du compresseur. Mais, aussi en raison de la caractéristique de saturation de la courbe de chargement, la totalité de la quantité d'eau contenue par le courant d'air L n'est plus recueillie en un temps donné, il subsiste un restes qui parvient dans le réservoir 8 par l'intermédiaire du récipient dessicateur 4. Ce comportement est reconnaissable à la fig. 3 où tL indique le temps de fonctionnement du compresseur 1 et tL, le temps de régénération. La mesure de la déshydratation devrait être augmentée afin d'éviter cet effet indésirë. Mais, en augmentant le volume du dessicateur, la courbe de déchargement devient encore plus plane qu'elle ne l'était déjà (cf. figure 4). Par conséquent, le point de travail stationnaire possible s'approche encore plus de la saturation. Cela signifie qu'un tel récipient dessicateur ne peut plus travailler, car lé degré d'efficacité est trop faible et ne peut pas être compensé par une augmentation du volume du récipient. Les récipients dessicateurs connus travaillant à contre-courant pour la déshydratation ne fonctionnent pour cela qu'avec une pression comparativement grande et supérieure à 100 bars. L'invention se base sur une analyse de la courbe de déchargement ou de chargement. Lors d'un déchargement, une raideur de pente plus forte se présente tout d'abord dans la zone de temps propre aux minutes que la pente qui correspond à celle mesurée "statiquement" lors d'inter valles de temps plus grands. Dans la même durée de temps, la capacité à recueillir l'eau du courant d'air L est plus grande que celle résultant de la courbe dans la zone de saturation. il est ainsi possible que le récipient dessicateur 4 ou 3, pour un petit volume du récipient, reçoive l'air contenu par le courant d'air L et, dans la même durée de temps, le refoule par le courant d'air L' au cours de l'opération de déchargement suivante. Une déshydratation pratiquement totale de l'air est obtenue, selon l'invention, pour un point de rosée inférieur à 200C en ce qui concerne de petits volumes. La commutation à la cadence de quelques minutes permet encore, d'une manière surprenante, la déshydratation de l'air comprimé à 10 bars. Etant donné que la quantité d'eau produite lors de la compression, pendant le temps de cadence, est petite, par exemple, un mètre-cube d'air contient seulement 52 g d'eau à + 400C, on peut se contenter d'un petit volume pour le séparateur d'eau 2 de sorte qu'il en résulte-une petite unité de construction. L'invention n'est pas liée à l'utilisation d'un compresseur 1, d'un séparateur d'eau 2 séparé, d'un réservoir 8 ou d'une enceinte 16 constituée par le séparateur d'eau 2 et les récipients dessicateurs 3 ou 4. il s'agit ici d'éléments de construction qui peuvent être considérés soit en tant que dispositif pour la déshydratation d'air comprimé, soit en tant que dispositif combiné avec les autres éléments de construction. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la déshydratation d'air comprimé utilisant un séparateur d'eau muni d'une vanne d'évacuation d'eau, relié par deux vannes commandées à deux récipients dessicateurs, dispositif utilisant des vannes anti-retour placées après les récipients dessicateurs et au moins une vanne de maintien de la pression, les récipients dessicateurs étant actionnés alternativement de telle manière qu'un récipient dessicateur déshydrate l'air comprimé et que l'autre récipient desscicateur régénère ses moyens de déshydratation avec une partie de l'air déshydraté par le premier récipient dessicateur, un détendeur placé après les récipients dessicateurs assurant la détente de l'air qui lui est amené, caractérisé en ce que l'évacuation de l'eau du séparateur d'eau (2) est effectuée par une vanne d'évacuation d'eau (11) en cadence avec la communication des deux récipients dessicateurs (3, 4). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le séparateur d'eau (2) est placé après un compresseur (1). 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par un séparateur d'eau (2) séparé. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un réservoir (8) est mis en place après les deux récipients dessicateurs (3, 4) suivis de vannes anti-retour et de maintien de la pression (5 et 6 ou 7). 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que le séparateur d'eau (2) est réuni dans une enceinte (16) avec les récipients dessicateurs (3, 4). 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par une cadence relativement courte d'environ une minute. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que la cadence de la commutation des récipients dessicateurs (3, 4) est utilisée pour commander la vanne d'évacuation d'eau (11) du séparateur d'eau (2). 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 7, caractérisé en ce que la vanne d'évacuation d'eau (11) est commandée par un condensateur de valeur appropriée, afin d'obtenir la durée de temps d'ouverture souhaitée. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2,#3, 4, 5, 7 et 8, caractérisé en ce que le séparateur d'eau (2) et les récipients dessicateurs (3, 4) sont montés dans un ensemble métallique commun. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que d'autres éléments de construction sont intégrés dans l'ensemble métallique, notamment les vannes anti-retour (5, 6), le détendeur (13) et la vanne d'évacuation d'eau (11). 11 - Dispositif selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5, 7, 9 et 10, caractérisé en ce que les sorties des récipients dessicateurs (3, 4) sont chacune reliées à un raccord du détendeur (13) et à une entrée respective des vannes anti-retour (5 ou 6) dont les sorties sont reliées entre elles et avec l'entrée de la vanne (7) de maintien de la pression. 12 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 dans lequel les intervalles de fonctionnement du compresseur commandés par un interrupteur à pression se situent dans l'ordre de grandeur de la cadence des dessicateurs, caractérisé par une suite de commutation qui indépendamment du moment de mise hors circuit par l'interrupteur à pression assure un déroulement complet du cycle des dessicateurs. 13 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'une des deux vannes (9, 10), branchée avant les récipients dessicateurs (3, 4), respectivement ouverte (9 ou 10), est fermée avant que la vanne (10 ou 9) respectivement fermée soit ouverte. 14 - Dispositif pour la déshydratation d'air comprimé utilisant un compresseur, un séparateur d'eau mis en place après le compresseur et séparé, muni d'une vanne d'évacuation d'eau, relié par deux vannes commandées à-deux récipients dessicateurs, dispositif utilisant des vannes anti-retour placées après les récipients dessicateurs et au moins une vanne de maintien de la pression, les récipients dessicateurs étant actionnés alternativement de telle manière qu'un récipient dessicateur déshydrate l'air comprimé et que l'autre récipient dessicateur régénère ses moyens de déshydratation avec une partie de l'air déshydraté par le premier récipient dessicateur, un détendeur placé après les récipients dessicateurs assurant la détente de l'air qui lui est amené, caractérisé en ce que le séparateur d'eau (2) est réuni dans une même enceinte (16) que les récipients dessicateurs (3, 4), et en ce que l'évacuation de l'eau du séparateur d'eau (2) s'effectue par une vanne d'évacuation d'eau (11) à la cadence de commutation des deux récipients dessicateurs (3, 4).