Brevet FR2739918A1 — publié le 19970418

DISPOSITIF DE DESSICCATION D'AIR A BAS POINT DE ROSEE POUR L'INDUSTRIE DES MATIERES PLASTIQUES La présente invention a pour objet un dispositif de dessiccation d'air à bas point de rosée pour l'industrie des matières plastiques. Il peut s'appliquer à toutes les installations nécessitant de l'air à hygrométrie très faible et constante, mais est surtout destiné aux systèmes de séchage en général, et en particulier à ceux utilisés pour les poudres ou granulés de matière plastique alimentant des machines d'injection ou d'extrusion, la moindre trace d'humidité pouvant, dans ce domaine, perturber gravement le déroulement du processus. Les appareils réalisés à ce jour utilisent le plus souvent plusieurs enceintes de dessiccation remplies de tamis moléculaire en vrac. Pendant qu'une enceinte est utilisée pour le séchage, la ou les autres enceintes sont régénérées par surchauffe, ou en attente. Le passage d'une enceinte à l'autre s'effectuant soit au bout d'un temps programmé, soit grâce à un indicateur de point de rosée à seuil qui commande le basculement du circuit lorsque le point de rosée atteint une valeur de consigne déterminée. A titre d'exemple, on peut citer le brevet NO FR 2 403 176 déposé le 20 septembre 1978, qui concerne un dessiccateur pour granulat ou poudre de matière plastique comprenant une chambre de dessiccation dans laquelle le granulat ou poudre est traversé par de l'air chauffé, l'humidité prélevée par l'air étant éliminée dans des cartouches de dessiccation contenant un agent absorbant, un circuit d'air de dessiccation fermé étant réalisé au moyen d'une soufflante dont l'aspiration est reliée à la chambre de dessiccation et le refoulement aux cartouches de dessiccation, la sortie de celles-ci étant reliée à l'entrée de la chambre de dessiccation. Un autre document, le brevet NO FR 2 683 157 déposé le 4 novembre 1991, décrit un dessiccateur comportant deux cuves de séchage du gaz contenant chacune un produit adsorbant et reliées entre elles ainsi qu'à une entrée et à une sortie de gaz par l'intermédiaire d'éléments de raccordement équipés de moyens de contrôle de la circulation du gaz pour faire passer celui-ci dans l'une des cuves et en prélever au moins une partie pour la recycler dans l'autre cuve afin de régénérer le produit adsorbant de celle-ci, des moyens de chauffage du gaz de régénération étant intercalés dans les éléments de raccordement des cuves entre elles. Dans ce type d'appareils, non seulement la saturation progressive de l'enceinte active a pour conséquence la dégradation du point de rosée, mais les changements brusques d'état entraînent des fluctuations importantes du taux d'humidité et de la température de l'air de séchage. En outre l'ensemble de régulation des flux d'air est un système complexe et le produit absorbant subit une abrasion provoquant une perte de volume de l'ordre de 5 à 10 % par an. Enfin la régénération d'une enceinte demande une énergie électrique de chauffage importante, la différence de température nécessaire étant en général comprise entre 160 et 1800C. Le dispositif selon la présente invention a pour objectif de remédier à ces inconvénients.Il permet en effet d'obtenir une grande régularité du point de rosée et une faible consommation d'énergie pour la régénération, la différence de température nécessaire n'étant que de 100 OC environ, et ceci tout en supprimant l'usure du dessiccant par abrasion. Il est constitué d'un ensemble comportant un dessiccateur rotatif de type connu formé d'une roue cylindrique comportant un grand nombre de petits canaux longitudinaux juxtaposés imprégnés de dessiccant, ladite roue tournant entre deux capots fixes, un capot d'arrivée d'air et un capot de sortie comportant chacun des séparations délimitant trois zones de passage d'air, une zone de séchage de l'air destiné à l'installation, une zone de régénération du produit dessicant recevant de l'air ambiant surchauffé et une zone de purge alimentée par une partie de l'air issu de la sortie d'air sec et destinée à provoquer un pré-refroidissement de la roue avant le passage dans la zone de l'air à sécher. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 est une coupe axiale du dessiccateur rotatif, la figure 2 est une coupe transversale suivant les flèches A-A de la figure 1 et les figures 3 à 6 sont des représentations schématiques montrant différentes configurantions d'installations équipées du dessiccateur rotatif. Le dispositif, figures 1 à 6, est constitué d'un ensemble de dessiccation 1 comprenant en particulier le dessiccateur 2 rotatif proprement dit, et un circuit d'air principal 3 reliant ce dernier à une ou plusieurs enceintes contenant le produit à déshydrater, ces enceintes étant les trémies 4 d'alimentation des machines d'injection ou d'extrusion dans le cas d'une installation de transformation des matières plastiques. L'ensemble de dessiccation 1, outre le dessiccateur rotatif 2, comporte une batterie de refroidissement air/eau 21 montée sur l'arrivée du circuit principal 3, un surchauffeur 6 d'air de régénération avec ventilateur 5, ainsi que les divers accessoires de contrôle nécessaires au fonctionnement du dispositif. La batterie de refroidissement 21 a pour objet d'abaisser la température de l'air de retour des trémies 4 contenant les granulés plastiques au dessous de la température optimale de fonctionnement du dessiccateur rotatif 2. Tous ces éléments sont avantageusement regroupés dans un coffret pouvant, pour certaines applications, être mobile grâce à un jeu de roulettes. Le dessiccateur rotatif 2 est dérivé d'appareils utilisés pour les installations de climatisation professionnelles. Il est constitué de deux capots fixes, un capot d'arrivée d'air 7 et un capot de sortie 8, entre lesquels tourne une roue 9 cylindrique comportant un grand nombre de petits canaux 10 longitudinaux juxtaposés imprégnés de dessiccant. Le surchauffeur 6 et sont ventilateur d'alimentation 5 seront avantageusement intégrés dans le capot d'arrivée d'air 7. Afin d'obtenir les performances souhaitées, la roue est utilisée à environ 50 % de sa capacité nominale, et la roue 9 tourne à une vitesse constante de l'ordre de 16 tours par minute. Les capots 7, 8 comportent chacun trois séparations internes radiales 11, 12, 13 pourvues de joints d'étanchéité frottants et disposées de manière à délimiter trois zones de passage d'air: - une zone de séchage 14 de l'air destiné à l'installation, communiquant avec le circuit principal 3, - une zone de régénération 15 du produit dessicant recevant de l'air ambiant à haute température en provenance du surchauffeur 6, cet air étant évacué directement à l'atmosphère après passage par les canaux 10 de la roue 9 - et une zone de purge 16 où est dérivée une partie de l'air provenant de la zone de séchage 14 du capot de sortie 8, et destinée à provoquer un prérefroidissement de la partie de la roue 9 qui va être mise en communication avec les zones de séchage 14 des deux capots 7, 8. La sortie de la zone de purge pourra se faire directement à l'air libre (figure 3), mais elle sera de préférence raccordée au circuit principal 3 en amont de la batterie de refroidissement 21, de manière à obtenir un recyclage du circuit de purge 20 évitant les entrées d'air humide parasite (figures 4 à 6). Ce recyclage permet le séchage des granulés technoplastiques pour lesquels l'humidité résiduelle doit être inférieur ou égal à 0,002%, à l'aide d'un flux d'air à - 40 OC de point de rosée permettant leur mise en oeuvre au niveau des machines de transformation. Dans le cas où le circuit de purge 20 n'est pas recyclé, le point de rosée sera de l'ordre de - 20 à -30 OC, ce qui peut être suffisant pour certains types de matières plastiques. La zone de séchage du capot de sortie 8 est raccordée à la ou aux trémies 4 par l'intermédiaire d'un réchauffeur d'air 17 monté sur le circuit principal 3 à proximité de chaque trémie 4. Pour certaines installations peu importantes, le circuit principal 3 pourra être ouvert (figure 3) avec un ventilateur 18 d'équilibrage des pertes de charge disposé à la sortie du dessiccateur 2, mais il sera de préférence fermé (figures 4 à 6) avec équilibrage des pertes de charges par adjonction de deux ventilateurs 18, 19 avec vannes de réglage disposés respectivement à l'entrée et à la sortie du dessiccateur 2 sur ledit circuit principal et destinés à équilibrer le circuit aéraulique affin d'assurer une légère surpression en sortie de roue 9 du dessiccateur rotatif 2. Ces ventilateurs seront avantageusement logés à l'intérieur du coffret contenant l'ensemble de dessiccation 1 (figure 4). Toutefois un, ou les deux ventilateurs d'équilibrage peuvent être déportés à l'extérieur dudit coffret (figures 5 et 6). Le dispositif décrit ci-avant représente une amélioration sensible comparativement aux systèmes à enceintes de dessiccation multiples. La rotation continue de la roue dessiccante assure en permanence une régénération d'un secteur de la roue, ce qui amène une grande régularité du point de rosée. La parois des multiples canaux présente une surface d'échange très importante avec l'air de process. En outre, l'encombrement est beaucoup plus faible. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10. Dispositif de dessiccation d'air à bas point de rosée pour l'industrie des matières plastiques, utilisable pour toute installation nécessitant de l'air à hygrométrie très faible et constante, mais destiné surtout aux systèmes de séchage en général, et en particulier à ceux utilisés pour les poudres ou granulés de matière plastique alimentant des machines de transformation, utilisant un dessiccateur rotatif (2) du type utilisé pour les installations de climatisation professionnelles, et formé d'une roue (9) cylindrique comportant un grand nombre de petits canaux (10) longitudinaux juxtaposés imprégnés de dessiccant, ladite roue tournant entre deux capots fixes, un capot d'arrivée (7) d'air et un capot de sortie (8),caractérisé en ce que les deux capots fixes comportent chacun trois séparations internes radiales (11, 12, 13) pourvues de joints d'étanchéité frottants et disposées de manière à délimiter trois zones de passage d'air, une zone de séchage (14) de l'air destiné à l'installation, une zone de régénération (15) du produit dessicant recevant de l'air ambiant provenant d'un surchauffeur (6) et une zone de purge (16) où est dérivée une partie de l'air issu de la zone de séchage (14) du capot de sortie (8), de manière à provoquer un pré-refroidissement de la partie de la roue (9) qui va être mise en communication avec les zones de séchage (14) des deux capots. 20. Dispositif de dessiccation d'air selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que la roue (9) est utilisée à environ 50 % de sa capacité nominale et qu'elle tourne à une vitesse constante voisine de 16 tours par minute. 30. Dispositif de dessiccation d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait le surchauffeur (6) et sont ventilateur d'alimentation (5) sont intégrés dans le capot d'arrivée d'air (7). 40. Dispositif de dessiccation d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le circuit principal (3) est ouvert et comporte un ventilateur (18) d'équilibrage des pertes de charges disposés à la sortie du dessiccateur (2) sur ledit circuit principal. 50. Dispositif de dessiccation d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, se caractérisant par le fait que le circuit principal (3) est fermé et comporte une batterie de refroidissement (21) montée sur l'arrivée dudit circuit principal et déterminée pour abaisser la température de l'air de retour des trémies (4) contenant les granulés plastiques au dessous de la température optimale de fonctionnement du dessiccateur rotatif (2), ainsi que deux ventilateurs (18, 19) d'équilibrage des pertes de charges avec vannes de réglage, disposés respectivement à l'aval et à l'amont du dessiccateur rotatif (2) et dimensionnés pour assurer une légère surpression en sortie de roue (9) du dessiccateur rotatif (2). 60. Dispositif de dessiccation d'air selon la revendication 5, se caractérisant par le fait que la sortie de la zone de purge (16) du capot de sortie (8) est raccordée au circuit principal (3) en amont de la batterie de refroidissement (21), de manière à obtenir un recyclage du circuit de purge (20) évitant les entrées d'air humide parasite. 70. Dispositif de dessiccation d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le dessiccateur rotatif (2), le surchauffeur (6), la batterie de refroidissement (21), ainsi que les divers accessoires de contrôle nécessaires au fonctionnement du dispositif sont regroupés dans un coffret. 80. Dispositif de dessiccation d'air selon la revendication 7, se caractérisant par le fait que le coffret contenant le dessiccateur rotatif (2), la batterie de refroidissement (21), le surchauffeur (6) et les accessoires est rendu mobile au moyen d'un jeu de roulettes. 90. Dispositif de dessiccation d'air selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, se caractérisant par le fait que un ou les deux ventilateurs (18, 19) d'équilibrage des pertes de charges, sont logés à l'intérieur du coffret. 100. Dispositif de dessiccation d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la zone de séchage du capot de sortie (8) est raccordée à la ou aux enceintes contenant le produit à déshydrater par l'intermédiaire d'un réchauffeur d'air (17) monté sur le circuit principal (3) à proximité de chaque enceinte.