Brevet FR2790072A1 — publié le 20000825

Dispositif combiné de soufflage et d'aspiration à échange énergétique intégré La présente invention concerne un dispositif combiné de soufflage et d'aspiration intégrant un échange énergétique entre les deux flux. De nombreuses opérations effectuées sur des bandes continues en défilement par exemple en papier nécessitent un apport d'énergie. Le séchage est l'une de ces opérations. Afin de préserver la qualité de l'état de surface de ces bandes, il est souvent indispensable d'effectuer cet apport d'énergie sans contact. Pour sécher sans contact une bande continue en défilement, les techniques couramment utilisées sont: - le séchage convectif à air chaud; - le séchage infrarouge, au moyen de brûleurs radiants. Ces deux techniques doivent combiner un apport d'énergie et de masse pour effectuer efficacement l'opération de séchage. Dans les deux cas, des moyens de soufflage et d'aspiration sont mis en oeuvre. Les séchoirs à air chaud soufflent à la surface de la bande en défilement pour réaliser à la fois les transferts d'énergie et de masse. L'air soufflé chargé d'humidité est ensuite évacué par un moyen d'aspiration. Les séchoirs infrarouges délivrent l'énergie par rayonnement. Le transfert de masse est effectué par un soufflage parallèle à la surface de la bande en défilement. L'air soufflé chargé d'humidité est ensuite évacué par un moyen d'aspiration. Ces deux technologies se doivent d'apporter un maximum d'énergie dans un encombrement le plus réduit possible. Ces deux impératifs sont incompatibles: - l'apport énergétique convectif est une fonction croissante de la température de l'air soufflé, - l'apport énergétique convectif est d'autant plus efficace que la température de l'air soufflé est élevée, - l'encombrement d'une installation de séchage est d'autant plus importante que la température de l'air soufflé est élevée. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif combiné de soufflage et d'aspiration qui permet de réduire le volume des flux en circulation tout en travaillant à des températures de soufflage élevées. Dans le cas des séchoirs à air chaud traditionnels, la température de l'air aspiré chargé en humidité est inférieure à la température de l'air soufflé. Il faut donc éviter de réaliser des échanges énergétiques entre ces deux flux sans quoi l'apport énergétique serait diminué. Dans le cas des séchoirs infrarouges, la température de l'air humide aspiré est supérieure à celle de l'air soufflé en raison des pertes énergétiques des éléments radiatifs qui réchauffent le mélange d'air de soufflage et de vapeur d'eau provenant de l'évaporation. Il parait donc intéressant de réaliser des transferts énergétiques entre les deux flux afin de réduire la température de l'air aspiré au profit de la température de l'air soufflé. Cependant, la disposition traditionnelle des moyens de soufflage et d'aspiration ne permet pas de réaliser aisément de tels échanges. L'invention s'appuie en particulier sur le dispositif convecto-radiatif décrit dans la demande de brevet européen n 98 402 768.0. Cet appareil met justement en jeu des flux d'air de soufflage et d'aspiration tels que la température des flux d'air aspirés soit supérieure à celle des flux soufflés. La disposition contiguë originale des moyens de soufflage et d'aspiration offre la possibilité de réaliser un transfert énergétique utile entre les flux de soufflage et d'aspiration. Suivant l'invention, le dispositif de séchage est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour réaliser un échange énergétique entre les flux de soufflage et d'aspiration, soit par échange thermique, soit par échange massique. Ainsi, de l'énergie est extraite de l'air d'aspiration pour réchauffer l'air de soufflage avant qu'il ne touche la surface d'une bande continue. Cet échange énergétique entre les deux flux en circulation permet: - de réduire la température et/ou le volume de l'air soufflé à l'entrée du système de séchage puisqu'il sera-réchauffé avant de toucher la bande; de réduire la température et/ou le volume de l'air aspiré hors du système puisqu'il aura échangé de l'énergie avec l'air de soufflage. En raison de ces températures et/ou des volumes plus réduits, l'encombrement du système de séchage sera plus réduit. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci- après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de séchage conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle du dispositif représenté à la figure 1, montrant une bande de papier défilant en continu sous le dispositif; - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une première variante de réalisation du dispositif; - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une deuxième variante de réalisation du dispositif; - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'une troisième variante de réalisation du dispositif; - la figure 6 est une vue à échelle agrandie montrant un détail de la partie inférieure du dispositif représenté sur la figure 5; - la figure 7 est une vue en coupe transversale d'une quatrième variante de réalisation du dispositif. Les dispositifs de séchage à air représentés sur les figures annexées font partie par exemple de l'installation de séchage d'une bande de papier telle que décrite dans la demande de brevet européen n 98 402 768.0 au nom de la Demanderesse. Cette installation comprend une succession de dispositifs de séchage à air et de brûleurs radiants à gaz.- Chaque dispositif de séchage met en jeu des flux d'air de soufflage et d'aspiration. Du fait notamment de la présence de brûleurs radiants entre les dispositifs de séchage à air la température du flux d'aspiration est supérieure à la température du flux de soufflage. Conformément à l'invention, chaque dispositif de séchage comprend des moyens pour réaliser un échange énergétique entre les flux de soufflage et d'aspiration. Dans le cas des dispositifs représentés sur les figures 1 à 4, les moyens ci-dessus sont adaptés pour réaliser un échange thermique entre les flux de soufflage et d'aspiration. Dans le cas des dispositifs représentés sur les figures 5 à 7, les moyens ci-dessus sont adaptés pour réaliser un mélange entre les flux de soufflage et d'aspiration. Dans la réalisation des figures 1 et 2, le dispositif de séchage comprend un compartiment de soufflage d'air 1 comportant une entrée 2 et une sortie 3 d'air de soufflage. Ce compartiment de soufflage 1 est adjacent à deux compartiments d'aspiration d'air 4 comportant chacun (voir figure 2) une entrée d'aspiration d'air 5 adjacente à la sortie 3 d'air de soufflage du compartiment de soufflage 1. Par ailleurs, le compartiment de soufflage d'air 1 est séparé de chaque compartiment d'aspiration 4 par une paroi 6 présentant un profil crénelé ou ondulé pour favoriser l'échange thermique entre le flux d'air traversant le compartiment de soufflage 1 et le flux d'air traversant les compartiments d'aspiration 4. Dans le cas des dispositifs de séchage représentés sur les figures 3 à 6, le compartiment de soufflage est constitué par une série de tubes 10, 10a, lOb dont la paroi 11 présente pour favoriser les échanges thermiques des ailettes 12 faisant saillie à l'intérieur des compartiments d'aspiration 4. Comme dans le cas des figures 1 et 2, les deux compartiments d'aspiration 4 sont disposés symétriquement de part et d'autre du compartiment de soufflage. Dans les variantes des figures 4 et 5, les tubes de soufflage 10a s'étendent suivant un plan incliné par rapport aux parois latérales verticales 13 des deux compartiments d'aspiration 4. Cette disposition permet d'augmenter la surface des tubes 10a ce qui favorise les échanges thermiques. Dans le cas des exemples représentés sur les figures 5 à 7, les tubes de soufflage 10a, lOb comportent en amont de leur sortie d'air de soufflage 3, un conduit 14, 15 conformé pour aspirer de l'air par effet venturi pour mélanger cet air avec celui qui est soufflé à la sortie des tubes de soufflage 10a, 10b. Dans l'exemple des figures 5 et 6, l'air est aspiré dans le conduit 14 près de l'entrée d'aspiration des compartiments d'aspiration 4. Par conséquent, une partie du flux d'air aspiré dans les compartiments d'aspiration est mélangée avec le flux d'air soufflé par des tubes lOa. Dans l'exemple de la figure 7, l'air d'aspiration circulant dans les compartiments 4 est aspiré dans le conduit 14 dont l'entrée est située à l'intérieur de ces compartiments. Le mélange entre les flux d'aspiration et de soufflage pourrait également être effectué par un moyen mécanique approprié. Dans tous les exemples que l'on vient de décrire, la température du flux d'aspiration est supérieure à la température du flux de soufflage. Les échanges énergétiques réalisés entre les flux d'aspiration et de soufflage ont pour effet de réchauffer l'air qui est soufflé sur la bande papier 16, ce qui augmente l'efficacité du séchage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de séchage mettant en jeu des flux d'air de soufflage et d'aspiration, dans lequel la température du flux d'aspiration est supérieure à la température du flux de soufflage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (6, 12, 14, 15) pour réaliser un échange énergétique entre les flux de soufflage et d'aspiration. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (6, 11) sont adaptés pour réaliser un échange thermique entre les flux-de soufflage et d'aspiration. 3. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (14, 15) sont adaptés pour réaliser un mélange entre les flux de soufflage et d'aspiration. 4. Dispositif conforme à la revendication 2, comprenant un compartiment de soufflage d'air (1) comportant une entrée et une sortie (3) d'air de soufflage, ce compartiment (1) étant adjacent à au moins un compartiment (4) d'aspiration d'air comportant une entrée (5) d'aspiration d'air adjacente à la sortie (3) d'air de soufflage du compartiment de soufflage (1), caractérisé en ce que le compartiment (1) de soufflage d'air est séparé du compartiment d'aspiration (4) par une paroi (6, 11) comportant des moyens pour favoriser l'échange thermique entre le flux d'air traversant le compartiment de soufflage (1) et le flux d'air traversant le compartiment d'aspiration (4). 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le compartiment de soufflage (1) est adjacent à deux compartiments d'aspiration (4). 6. Dispositif conforme à l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite paroi (6) a un profil crénelé ou ondulé. 7. Dispositif conforme à l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite paroi (11) présente des ailettes (12) faisant saillie à l'intérieur du ou des compartiments d'aspiration (4). 8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que les deux compartiments d'aspiration (4) sont disposés symétriquement de part et d'autre du compartiment de soufflage (1, 10). 9. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le compartiment de soufflage (10a) s'étend suivant un plan incliné par rapport aux parois latérales verticales (13) des deux compartiments d'aspiration (4). 10. Dispositif conforme à l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le compartiment de soufflage (10a, 0lb) comporte en amont de sa sortie d'air (3) de soufflage, un conduit (14, 15) conformé pour aspirer de l'air du flux d'aspiration par effet venturi pour mélanger cet air avec le flux d'air soufflé à la sortie (3) du compartiment de soufflage (10a, 0lb). 11. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le mélange entre les deux flux est réalisé par un moyen mécanique.