Brevet FR2569784A1 — publié le 19860307

L'invention concerne un générateur d'air purifié à haute pression. On connait déjà un procédé comprenant l'entraînement d'un compresseur par un moteur à vitesse variable afin que de l'air purifié à haute pression soit formé. Cet air à haute pression provenant du compresseur est transmis par un appareil de coalescence et dans des éléments à tamis moléculaires et à étoffe de charbon. L'eau libre qui a été séparée de l'air pendant sa compression est piégée dans l'appareil de coalescence. Les impuretés telles que les hydrocarbures, l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau, contenues dans l'air comprimé, sont absorbées par les éléments à tamis moléculaires. Lorsque l'air comprimé et purifié provenant d'un tel générateur est utilisé dans un circuit fermé et peut se détendre, par exemple afin qu'il assure un refroidisse- ment, l'air à basse pression est renvoyé vers le compres- seur par une canalisation de retour, afin qu'il soit compri- mé à nouveau. Une telle canalisation de retour est habituellement munie d'une soupape de décharge et d'une soupape de "reni- flage". La première permet à l'air de quitter la canalisa- tion de retour lorsque sa pression dépasse la pression atmosphérique ambiante. La seconde permet à l'air de pénétrer dans la canalisation lorsque la pression de l'air dans la canalisation de retour devient inférieure à la pression atmosphérique ambiante. Les variations de la pression de l'air dans un circuit fermé et les variations de la température ambiante provoquent des modifications de la masse d'air contenue dans un circuit fermé, si bien que de l'air est évacué du système ou aspiré dans celui-ci. De tels échanges d'air entre un circuit fermé et l'atmosphère peuvent réduire la durée des éléments de filtrage à étoffe de charbon et des éléments à tamis molé- culaires. Selon l'invention, un générateur d'air purifié à haute pression comporte un compresseur, un dispositif électrique destiné à entrainer le compresseur, un disposi- tif destiné à purifier l'air comprimé provenant du conpres- seur, un premier capteur destiné à détecter la pression de l'air comprimé, un second capteur destiné à détecter la température absolue de l'air comprimé, un dispositif destiné à transmettre un signal électrique du premier capteur à un organe électronique de commande et un dispositif destiné à transmettre un signal électrique du second capteur à l'organe électronique de commande, cet organe de commande traitant les signaux électriques et faisant varier la puis- sance transmise au dispositif d'entraînement du compresseur de manière que le rapport de la pressien de l'air comprJn à la température absolue de cet air comprimé reste pratique- ment constant. En outre, selon l'invention, un circuit de refroi- dissement en boucle fermée comporte un générateur du type précédent. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation de l'invention et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un générateur d'air puri- fié selon un premier mode de réalisation de l'invention; et la figure 2 est un schéma d'un générateur d'air purifié selon un second mode dréalisation de l'invention, Comme l'indique la figure 1, un compresseur 1 est entraàîné par un moteur électrique 2. L'air comprimé circule dans un système de purification d'air qui comporte un dispositif 3 de coalescence, un Clément 4 de filtrage moléculaire à étoffe de charbon et un él!.nent 5 à tamis moléculaires à base de zéolite. L'air comprimé purifié est transmis par une électro- vanne 6 à un dispositif 7 de refroidissement dans lequel l'air se détend. L'air à basse pression du dispositif de refroidissement est renvoyé vers le compresseur par une canalisation 8 à basse pression. La canalisation 8 à basse pression est destinée à être raccordée à l'atmosphère entourant l'appareil d'abord par une soupape de décharge 9 et ensuite par une soupape de reniflage 10 et un filtre 11 de particules. Un capteur électrique 12 de la pression et un capteur électrique 13 de la température absolue sont asso- ciés à l'air comprimé transmis par le compresseur. Des signaux électriques provenant des deux capteurs sont trans- mis à l'organe électronique 14 de commande. L'organe électronique de commande traite les signaux de manière que l'énergie transmise au moteur électrique puisse varier afin que le rapport de la pression de l'air comprimé à la température absolue d'air comprimé reste pratiquement constant. Comme la masse d'air est proportionnelle au rapport précité, pour un volume constant de la partie à haute pres- sion du circuit fermé, la variation de vitesse du moteur électrique est telle que la masse d'air dans la partie à haute pression reste paratiquement constante. Ceci permet une augmentation de la durée des tamis et filtres de purification d'air. On se réfère maintenant à la figure 2; dans le second mode de réalisation de l'invention, le compresseur 21 a un premier étage 22 et un second, un troisième et un quatrième étage 23, avec une capacité 24 entre les étages. Les étages du compresseur sont convenablement entraînés par un moteur électrique 25. L'air provenant de l'atmosphère pénètre dans le premier étage 22 du compresseur par une canalisation 26 d'entrée qui a un filtre 27 d'admission à étoffe de charbon. L'air comprimé transmis par le qua- trième étage au compresseur passe dans une section de puri- fication comprenant un dispositif 28 de coalescence, un élément 29 à tamis moléculaireset étoffe de charbon et un élément 30 à tamis moléculaires de zéolites. L'air comprimé purifié est transmis par une électro- vanne 31 et un clapet de retenue 32 à un dispositif 33 de refroidissement dans lequel l'air se détend. L'air à basse pression provenant du dispositif de refroidissement est renvoyé vers le second étage du compresseur par l'inter- médiaire d'une canalisation 34 à basse pression qui contient une soupape de décharge 35 destinée à réduire la pression absolue et à évacuer vers l'atmosphère, et placée juste en aval du dispositif de refroidissement. Un clapet de retenue 36 est aussi monté dans la canalisation 34, au-delà de la soupape 35. Le premier étage 22 du compresseur est relié à T0 la canalisation 34 en aval du clapet 36 par une canalisa- tion 37 qui comprend une électrovanne 38 de dérivation. Lorsque l'électrovanne 38 ferme la canalisation 37, la transmission d'air du premier étage 22 est renvoyée par la canalisation 39 dans la canalisation 26 en aval du filtre d'admission 27. Un capteur électrique 40 de pression et un capteur électrique 41 de température absolue sont associés à l'air comprimé transmis par le compresseur. Les signaux électri- ques des deux capteurs, comme dans le premier mode de réali- sation, sont transmis à un organe électronique 42 de commande par des conducteurs 43, 44. Un capteur supplémentaire 45 de pression détecte la pression de l'air transmis par le premier étage 22 du compresseur dans la canalisation 34, et les signaux élec- triques de ce capteur parviennent à l'organe 42 de commande par un conducteur 46. Un conducteur 47 est placé entre la sortie de l'organe 42 de commande et l'électrovanne 38 de dérivation. L'organe électronique de commande traite les signaux qu'il reçoit par les conducteurs 43, 44, 46 de manière que l'énergie transmise au moteur électrique puisse être modifiée et maintienne à une valeur pratiquement constante le rapport de la pression de l'air comprimé à la température absolue de cet air. Ainsi, comme la masse d'air est propor- tionnelle au rapport précité, pour un volume constant de la partie à haute pression du circuit, la variation de vitesse du moteur électrique est telle que la masse d'air dans la partie à haute pression reste sensiblement constante. Comme dans le premier mode de réalisation, cela augmente la durée des filtres et tamis de purification d'air. En outre, comme la masse d'air se trouvant dans lapartieà haute pression du circuit est maintenue pratique- ment constante lorsque la température varie, la nécessite d'évacuer de l'air pur dans l'atmosphère ambiante et de prélever de l'air contaminé dans le circuit est minimale lors d'un fonctionnement en régime permanent. Les signaux provenant du capteur 45 sont comparés dans l'organe 42 de commande à une valeur de consigne et des signaux résultants d'erreur sont utilisés pour la commande de l'électrovanne 38 de dérivation afin que l'étage 22 du compresseur soit mis en circuit ou non, avec l'étage 23. La valeur de consigne de la pression intermédiaire est réglée au-dessous de la pression d'ouverture de la soupape 35 de décharge qui limite la pression maximale à la sortie du dispositif de refrodissement. Lorsque la pression entre les étages dépasse la valeur de consigne, l'électrovanne de dérivation est commandée et ferme la circulation dans la canalisation 34 si bien que la distri- bution par le premier étage est mise en dérivation par la canalisation 39 et vers la canalisation 26. Lorsque la pression entre les étages tombent au-dessous de la valeur de consigne, du fait de fuites, l'électrovanne de dérivation est commandée afin qu'elle permette la transmission de l'air du premier étage à la canalisation 34, afin que la pression intermédiaire soit rétablie à une valeur nominale nécessaire, de 1 bar dans ce mode de réalisation. Comme le premier étage du compresseur ne correspond qu'à la compensation des fuites qui sont bien inférieures au débit de régime permanent dans le dispositif de refroi- dissement, il peut maintenir la pression nécessaire entre les étages de 1 bar pour des pressions ambiantes nettement inférieures à la valeur minimale à laquelle il devrait transmettre le débit de régime permanent à température maximale. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Générateur destiné à produire de l'air purifié à haute pression, comprenant un compresseurs un dispositif électrique d'entraînement du compresseur, et- un dispositif de purification de l'air comprimé par le compresseur, carac- térisé en ce qu'il comporte un premier capteur (12; 40) destiné à détecter la pression de l'air comprimé, un second capteur (13; 41) destiné à détecter la température absolue de l'air comprimé, un dispositif (43) destiné à transmettre un signal électrique du premier capteur à un organe électro- nique de commande (14; 42), et un dispositif (44) destiné à transmettre un signal électrique du second capteur à l'organe électronique de commande, cet organe de commande traitant les signaux électriques et faisant varier l'énergie transmise au dispositif (2; 25) d'entraînement du compres- seur (1; 21) de manière que le rapport de la pression de l'air comprimé à la température absolue de l'air comprimé reste pratiquement constant. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de purification de l'air comprimé comporte un dispositif de coalescence (3; 28) et au moins un élément de filtrage à tamis (4, 5; 29, 30) montés en série avec le dispositif de coalescence. 3. Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments de filtrage à tamis (4, 5; 29, 30) montés en série l'un avec l'autre. 4. Générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de filtrage à tamis comprennent un élément (4; 29) à tamis moléculaires à étoffe de charbon et un élément (5; 30) à tamis moléculaires de zéolite. 5. Générateur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le compresseur (21) a deux sections (22, 23), et un troisième capteur (45) est destiné à détecter la pression entre des étages des deux sections, un-dispositif (46) étant destiné à trans- mettre les signaux électriques du troisième capteur à l'or- gane électronique de commande (42). 6. Générateur selon la revendication 5, caracté- risé par une électrovanne (38) de dérivation associée à l'une des sections (22, 23) du compresseur (21) et destinée à connecter et déconnecter le refoulement d'une section (22) par rapport à un circuit contenant l'autre section (23) du compresseur (21) en fonction des signaux provenant de l'organe électronique de commande (42). 7. Générateur selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4, caractérisé en ce que le compresseur (1), le dispositif de coalescence (3) et les éléments de filtrage à tamis (4, 5) sont compris dans un circuit fermé, et une canalisation à basse pression (8) de ce circuit est destinée à être reliée à l'atmosphère par une soupape de décharge (9) et par une soupape de reniflage (10). 8. Générateur selon la revendication 6, caracté- risé en ce qu'une canalisation à basse pression (34) qui fait partie du circuit comporte une soupape de décharge (35) de pression absolue. 9. Générateur selon l'une quelconquedes revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que l'organe électroni- que de commande (14; 42) comporte un dispositif de compa- raison des signaux électriques d'entrée qui lui sont trans- mis, chacun à une valeur d'un signal de référence, et les si- gnaux résultants d'erreur sont transmis par l'organe de de commande afin qu'ils assurent la commande convenable du dispositif (2; 25) d'entraînement du compresseur (1; 21). 10. Générateur selon la revendication 6, caracté- risé en ce que l'organe électronique de commande (42) comporte un dispositif destiné à comparer les signaux électriques qui lui sont transmis à une valeur respective d'un signal de référence, et les signaux résultants d'erreur sont trans- mis par l'organe de commande de manière qu'ils commandent convenablement l'électrovanne de dérivation (38) et le dispositif (25) d'entraînement du compresseur (21). 11. Circuit de refroidissement de type fermé, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes.