Brevet FR2882662A1 — publié le 20060908

La présente invention concerne les systèmes de filtration de flux gazeux d'air comprimé destiné à alimenter un appareil embarqué. Les appareillages embarqués exploitant de l'air comprimé prélevé dans l'atmosphère ambiante, en particulier les dispositifs de séparation de gaz de l'air, sont, comme les poumons de passagers, très sensibles à la présence de polluants présents dans l'atmosphère, sous la forme de particules solides, d'aérosols ou vapeurs diverses. Les systèmes embarqués imposant des masses réduites, il existe un besoin pour des systèmes de filtration d'air comprimé efficaces et de poids réduit. La présente invention a pour objet de proposer un tel système de filtration de flux d'air comprimé destiné à alimenter un appareil embarqué, comprenant, dans une ligne principale, entre une extrémité d'entrée connectable à une source d'air comprimé chaud et une extrémité de sortie connectable à l'appareillage, au moins un étage de filtrage de polluants en phase vapeur, ayant un conduit d'évacuation comportant une vanne, un échangeur de chaleur, une ligne de bipasse de l'échangeur, et des moyens de vannage pour adresser sélectivement l'air comprimé chaud à l'échangeur et/ou à la ligne de bi-passe. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'extrémité aval de la ligne de bi-passe est reliée à la ligne principale en 20 amont ou en aval de l'étage de filtrage - le système de filtration comprend en outre au moins un filtre à particules, typiquement en amont de l'étage de filtrage - l'appareillage alimenté en air comprimé est un dispositif de séparation de gaz de l'air, avantageusement un perméateur de fourniture de mélange gazeux appauvri en oxygène à des compartiments d'un véhicule, notamment à des réservoirs de carburant d'aéronef. La présente invention concerne également un procédé de mise en oeuvre d'un tel système, comprenant des phases alternées de fourniture d'air comprimé par la ligne principale pour l'alimentation de l'appareillage et, typiquement d'air détendu, par la ligne de bi-passe pour régénérer l'étage de filtrage. La présente invention a encore pour objet un aéronef pourvu d'un système de filtration d'air du type défini plus haut. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de mode de réalisation de système de filtration selon l'invention, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'un système de filtration selon l'invention; et - la figure 2 est une représentation schématique d'un autre mode de réalisation d'un système de filtration selon l'invention. Dans la description qui va suivre et sur les dessins, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes chiffres de référence, éventuellement indicés. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une ligne 1 acheminant vers au moins un appareillage embarqué 2 de l'air comprimé en provenance d'une source d'air comprimé chaud 3, par exemple un compresseur entraîné par un moteur d'un véhicule, avantageusement un étage de compression d'une turbo-machine servant à la propulsion d'un véhicule. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la ligne 1 inclut, entre son extrémité amont 4 et son extrémité aval 5, un filtre à particules 6, une vanne d'isolement 7, un échangeur de chaleur / refroidisseur 8, un ensemble 9 de filtre coalesceur et de filtre d'aérosol ou de vapeur, typiquement à adsorption, relié à une ligne d'évacuation 10, et une vanne d'isolement aval 11. La ligne d'évacuation 10 comporte une vanne d'isolement 12 bipassée par une ligne de dérivation 13 pourvue d'une restriction calibrée 14. Selon un aspect de l'invention une ligne de bi-passe 15 incluant, en série, une vanne d'isolement 16 et un orifice calibré 17, bi-passe la vanne 7 et l'échangeur 8 en s'étendant entre un point de la ligne principale en amont de la vanne amont 7 et un point en aval de l'échangeur 8, entre ce dernier et l'ensemble de filtrage 9 dans ce mode de réalisation. On va maintenant décrire le procédé selon l'invention: - en fonctionnement normal d'alimentation de l'appareillage 2, l'air comprimé chaud, à une température typiquement entre 120 et 180 C, passe à travers le filtre à particules 6, la vanne amont ouverte 7, l'échangeur de chaleur 8 où il est refroidi, typiquement par une circulation à contre courant d'air ambiant, à une température inférieure à 80 C, pour traverser l'ensemble de filtrage 9 où les aérosols et polluants volatiles sont retenus, puis la vanne aval ouverte 11 vers l'appareillage 2. Dans ce mode de fonctionnement, les vannes 16 et 12 sont fermées. Une toute petite quantité d'air est détendue à travers l'orifice calibré 14 de la dérivation de fuite 13 pour purger en continu d'éventuels aérosols stoppés dans l'ensemble de filtrage 9 maintenu à la pression de l'air comprimé alimentant l'appareillage 2. Après une durée de fonctionnement déterminée suivant le processus cidessus, on procède à une phase de régénération de l'ensemble de filtrage 9 en fermant les vannes 7 et 11 et en ouvrant les vannes 16 et 12. L'ouverture de la vanne 12 provoque une dépressurisation, via la ligne d'évacuation 10, de l'ensemble de filtrage 9 à la pression ambiante, la vanne ouverte 16 et la restriction calibrée 17 faisant passer au travers de l'ensemble de filtrage 9 une petite quantité d'air chaud détendu, à une température supérieure typiquement à 100 C, balayant l'ensemble de filtrage 9 et permettant de désorber rapidement ce dernier. Cette séquence est maintenue pendant une durée de temps assez brève, n'excédant 15 minutes, typiquement inférieure à 8-10 minutes, puis les vannes sont inversées pour revenir à la séquence initiale d'alimentation de l'appareillage 2. Le mode de réalisation de la figure 2 se distingue du précédent en ce sens que l'ensemble de filtrage 9' intègre ici dans un même ensemble, le filtre à particules, le filtre à coalescence et le filtre vapeur, et en ce que, en variante également, la ligne de bi-passe 15 rejoint un point de la ligne principale 1 en aval de l'ensemble de filtrage 9' et en amont de la vanne aval 11 pour permettre une régénération à contre-courant de cet ensemble de filtrage par de l'air chaud détendu amené par la ligne de dérivation 15. De la description qui précède, on comprendra que le système selon l'invention permet d'utiliser au mieux un ensemble de filtrage de polluants sous forme vapeur du type à adsorption, sur tamis moléculaire et/ou charbon actif, avec une température réduite et sous un encombrement également réduit mais régénérable régulièrement à chaud avec évacuation à l'ambiante du gaz de purge pour conserver son efficacité pendant une durée de vie considérablement accrue. Le système selon l'invention convient tout particulièrement pour la fourniture d'air comprimé d'air épuré à un appareillage embarqué 2 du type dispositif de séparation de gaz de l'air à membrane pour la fourniture de mélange gazeux appauvri en oxygène destiné à l'inertage de compartiments du véhicule, typiquement de réservoirs de carburant d'aéronef. Quoique l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. En particulier, le système de filtrage peut également être utilisé pour la filtration régénérable d'air respirable de cabine pour des occupants du véhicule ou pour l'alimentation de piles à combustible génératrices de puissance électrique de traction et/ou d'assistance du type à membrane échangeuse de protons. REVENDICATIONS 1. Système de filtration d'un flux d'air comprimé destiné à alimenter un appareillage embarqué (2), comprenant, dans une ligne principale (1) entre une extrémité d'entrée (4) connectable à une source d'air comprimé chaud (3) et une extrémité de sortie (5) connectable à l'appareillage (2), au moins un étage (9, 9') de filtrage de polluants en phase vapeur ayant un conduit d'évacuation comportant une vanne (12), un échangeur de chaleur (8), une ligne (15) de bi-passe de l'échangeur, et des moyens de vannage (7, 16, 11, 12) pour adresser sélectivement l'air comprimé chaud à l'échangeur (8) et/ou à la ligne de bi-passe (15). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité aval de la ligne de bi-passe (15) est reliée à la ligne principale (1) en amont de l'étage de filtrage (9). 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité aval de la ligne de bi-passe (15) est relié à la ligne principale (1) en aval de l'étage de filtrage (9'). 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne d'évacuation (10) comprend une restriction (14) de bi-passe de la 20 vanne (12). 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne de bi-passe (15) comprend une restriction (17). 6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité de sortie (5) de la ligne principale (1) comprend une vanne 25 d'isolement (11). 7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un filtre à particules (6) en amont de l'étage de filtrage (9, 9'). 8. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 30 que l'appareillage (2) est un dispositif de séparation de gaz de l'air. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de séparation de gaz de l'air est un perméateur de fourniture de mélange gazeux appauvri en oxygène à des compartiments d'un véhicule. 10. Aéronef pourvu d'un système de filtration selon l'une des revendications précédentes. 11. Procédé de mise en oeuvre d'un système de filtration selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant des phases alternées de fourniture d'air comprimé par la ligne principale (1) pour l'alimentation de l'appareillage (2) et par la ligne de bi-passe (15) pour régénérer l'étage de filtrage (9; 9').