Brevet FR2632388A1 — publié le 19891208

La présente invention concerne un humidificateur pour système de conditionnement d'air et, plus particulièrement, pour système de conditionnement d'air d'aéronef. Toutes les installations de conditionnement d'air comprennent une chambre d'humidification. Les installations destinées à fonctionner dans des avions de transport de passager qui évolue à haute altitude où la température est fortement négative et ltair raréfié complètement sec doivent satisfaire ces conditions particulières. Par ailleurs, elles doivent être aussi légères que possible. L'objet de la présente invention est de prévoir une installation de conditionnement d'air qui réponde à ces exigences. Suivant une caractéristique, il est prévu un humidificateur comprenant, dans une gaine de circulation d'air chaud à humidifier, un atomiseur d'eau à ultrasons dont l'entrée reçoit de lleau liquide et dont la sortie emet des particules d'eau au sommet d' un cône divergent s'étendant jusqu'à la paroi de la gaine, la surface latérale du cône étant percée de trous par lesquels l'air chaud passe pour rencontrer les particules d'eau et les entraîneur en les vaporisant. Suivant une autre caractéristique, la paroi latérale du cône incorpore des résistances électriques. Suivant une autre caractéristique, en aval du cône est prévu, en travers de la gaine, un évaporateur. Suivant une autre caractéristique, en aval du cône, est prévu, en travers de la gaine, un piège à gouttes d'eau. Suivant une autre caractéristique, le piège à gouttes d'eau est formé d'une pluralité de petits conduits longitudinaux formant, par exemple, une structure en nid d'abeilles. Suivant une autre caractéristique, l'entrée d'eau liquide de l'atomiseur d'eau est reliée à une bâche par une vanne de régulation du débit de l'eau liquide, la bâche étant pourvue d'un système de remplissage à niveau d'eau constant. Suivant une autre caractéristique, le volume d'air de la bâche est à la même pression que l'air chaud de la gaine en amont de l'atomiseur. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec le dessin de la Figure unique jointe. Dans une gaine cylindrique 1 dans laquelle circule de l'air chaud, réchauffé ou préchauffé, dont le sens de circulation est, comme l'indique la flèche, de gauche à droite en regardant la Figure, est installé un atomiseur d'eau à ultrasons 2, les moyens de fixation de l'atomiseur 2 dans la gaine 1 n'étant pas montrés. L'atomiseur 2 comprend un tube 3 dont l'entrée est reliée à un tube transversal 4 d'amenée d'eau liquide et dont la sortie est reliée à un diffuseur 5 formé d'une petite capsule circulaire présentant de petits orifices à sa périphérie. Par ailleurs, le tube 3 est soumis aux vibrations ultrasoniques d'un quartz, non montré, alimenté par un oscillateur électrique 6, dont la fréquence est adaptée aux caractéristiques du quartz. L'atomiseur 2 est complété par un carter cylindrique 7 se terminant du côté du diffuseur 5 par une partie conique 8 légèrement convergente. L'axe du carter se confond avec celui du tube 3 et l'axe X-X de la gaine 2. Le tuyau transversal 4 est relié au fond d'une bâche à eau 9 par une vanne de régulation 10. La bâche 9, située à l'extérieur de la gaine 1, comprend un système de mise à niveau constant, schématiquement représenté par un flotteur 11 relié par une liaison de commande 12 à une vanne 13 montée sur un tuyau 14 d'alimentation en eau débouchant dans la bâche 9..L'entrée de commande de la vanne 10 est reliée par une liaison 15 à un circuit de commande 16 dont les entrées 17 à 19 reçoivent des signaux émis par un hygrostat d'ambiance, un hygrostat de gaine et un pressostat, ces trois appareils n'étant pas montrés. Le signal fourni par le pressostat varie en fonction de l'altitude. A la petite base de la partie conique 8 du carter 7 est reliée la petite base d'un cône 20 d'axe X-X dont la grande base est rendue solidaire de la surface interne de la gaine 1. La paroi latérale du cône 20 est, comme montré, percée de trous 21 par lesquels l'air chaud entre dans le cône, le régime d'écoulement de l'air en aval du cône étant tourbillonnaire afin d'assurer un mélange homogène de l'air et des particules d'eau émises par le diffuseur 5. Des trous 22 sont également prévus dans la partie conique 8 du carter 7sde manière à laisser passer de l'air chaud d'entraînement derrière le diffuseur 5. En pratique, la perte de charge créée par le cône percé 20 est suffisante pour obtenir un bon débit de cet air d'entraînement. En aval du cône 20, on a montré un évaporateur 23 monté en travers de la gaine 1. L'évaporateur 23 peut être réalisé sous forme d'une pluralité de canaux longitudinaux de faible section, formant ensemble une structure en nid d'abeilles, par exemple. Le matériau des parois des conduits peut être un média filtrant quelconque ou un matériau absorbant, tel que du papier buvard, etc. En pratique, les gouttes d'eau relativement grosses entraînées en aval du cône 20 sont piègées sur ces parois en média filtrant où elles s'étalent pour restituer ensuite l'eau sous forme de vapeur. Entre le haut de la bâche 9 et la paroi de la gaine 1, en amont du cône 20, est prévu un tuyau 24 ouvert au deux bouts pour égaliser les pressions au-dessus de l'eau de la bâche et à l'entrée de la gaine 1. A titre d'exemple, pour une gaine 1 d'un diamètre de 150 mm, le demi-angle au sommet du cône 20 peut être de 150. Le diamètre minimal du cône 20 peut être de 22 mm et comporter cinq rangées de trous, chaque rangée comportant cinq trous uniformément répartis autour du cône. La le rangée de trous de 8 mm de diamètre peut se trouver à 11 e mm de la petite base du cône; la 2 rangée de trous de 11 mm de e diamètre à 32 mm; la 3 rangée de trous de 15 mm de diamètre à 60 mm; 4e rangée de e la 4 rangée de trous de 22 mm de diamètre à 102 mm; et la 5 rangée de trous de 30 mm de diamètre à 160 mm, toutes les distances étant comptées à partir de la petite base du cône. Les centres des trous des rangées impaires sont respectivement sur cinq mêmes génératrices du cône tandis que les centres des trous des rangées paires sont sur cinq autres génératrices de manière à obtenir une structure en quinconce. Bien entendu. les trous ne sont pas circulaires car ce sont des ouvertures dans une surface conique. Le matériau de la paroi du cône 20 peut être un matériau composite. Au besoin, pour ne pas abaisser la température de l'air au passage dans le cône, des résistances électriques alimentées convenablement peuvent être incorporées dans ce matériau. Dans un exemple de réalisation, construit suivant les dimensions mentionnées ci-dessus, le poids de l'humidificateur était de 2 kg alors que le poids des humidificateurs connus jusqu'ici serait, dans les mêmes conditions de débit, de 5 kg. A noter encore qu'à la sortie du diffuseur 5, les particules d'eau ont des dimensions microniques. On notera enfin que l'humidificateur suivant l'invention est entièrement statique. REVENDICATIONS 1) Humidificateur pour système de conditionnement d'air caractérisé en ce qu'il comprend, dans la gaine (1) de circulation d'air chaud à humidifier, un atomiseur d'eau à ultrasons (2) dont l'entrée reçoit de l'eau liquide et dont la sortie émet des particules d'eau au sommet d'un cône divergent (20) s'étendant jusqu' la paroi de la gaine, la surface latérale du cône (20) étant percée de trous (21) par lesquels l'air chaud passe pour rencontrer les particules d'eau et les entraîner en les vaporisant. 2) Humidificateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la paroi latérale du cône (20), sont incorporées des résistances électriques. 3) Humidificateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'en aval du cône (20) est prévu, en travers de la gaine, un évaporateur (23). 4) Humidificateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'en aval du cône (20), est prévu, en travers de la gaine, un piège à gouttes d'eau (23). 5) Humidificateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le piège à gouttes d'eau (23) est formé d'une pluralité de petits conduits longitudinaux formant une structure en nid d'abeilles. 6) Humidificateur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'entrée d'eau liquide de l'atomiseur d'eau (2) est reliée à une bâche (9) par une vanne de régulation (10) du débit de l'eau liquide, la bâche (9) étant pourvue d'un système de remplissage à niveau d'eau constant. 7) Humidificateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le volume d'air de la bâche (9) est à la même pression que l'air chaud de la gaine (1) en amont du cône (20).