FR2484621A1 - Appareil et procede pour le conditionnement d'un courant de gaz, par exemple d'air alimentant des cabines de peinture au pistolet - Google Patents

Abstract

INSTALLATION DE CONDITIONNEMENT D'AIR. LE COURANT D'AIR A TRAITER TRAVERSE EN PARTIE UN ECHANGEUR DE CHALEUR 45 A PLUSIEURS SECTIONS SUBISSANT EN SURFACE UNE PULVERISATION, ET EN PARTIE UN PASSAGE DERIVE 60. LE COURANT DERIVE EST MELANGE EN 64 AVEC L'AIR CONDITIONNE POUR DONNER UN MELANGE AYANT LA TEMPERATURE DE BOULE SECHE ET L'HUMIDITE RELATIVE ADEQUATES. CHAQUE SECTION 46, 48, 50 DE L'ECHANGEUR PEUT ETRE MISE A L'ARRET POUR AUGMENTER LA FRACTION DERIVEE. L'EFFET REFROIDISSEUR OU CHAUFFANT EXERCE PAR CHACUNE DE CES SECTIONS EST REGLE PAR DES VANNES MODULATRICES REGLANT LE DEBIT DE VEHICULE THERMIQUE. L'EFFET HUMIDIFICATEUR EST AUSSI REGLE PAR DES VANNES QUI COMMANDENT UN CERTAIN NOMBRE DE PULVERISATEURS. A L'INSTALLATION EST INCORPORE UNE UNITE 42 RECUPERANT DE L'ENERGIE SUR L'AIR CONDITIONNE AYANT TRAVERSE LA CABINE 12 ET SUR D'AUTRES SOURCES D'ENERGIE A FAIBLE NIVEAU.

Description

La présente invention concerne un appareil et un procédé

pour conditionner un courant de gaz, par exemple d'air alimen-

tant des cabines de peinture au pistolet.

Il est souvent nécessaire, dans des applications indus-

trielles et autres, de faire arriver un courant d'air dans

un état d'humidité et de température assez précisément con-

trôlé. L'une de ces applications est l'alimentation en air de cabines de peinture au pistolet (dites ci-après cabines de

projection)o l'on a à appliquer des peintures à base aqueuse.

De tels traitements exigent typiquement de l'air a une tempé-

rature de thermomètre à boule sèche de 240C et à 50% d'humi-

dité relative, c'est-à-dire à une température de thermomètre

à boule humide de 130C.

L'utilisation de telles peintures à base d'eau dans des applications telles que peinture au pistolet d'automobile s' est répandue parce qu'elle atténue les problèmes de pollution posés par l'application de peintures à base de solvants du

type hydrocarbures.

Un tel contrôle de température et d'humidité impose jus-

qu'à présent d'énormes dépenses d'énergie. Par exemple si,

en été, l'air présente une température supérieure à celle re-

quise, et aussi une teneur en humidité dépassant le niveau re-

quis (ce qui est typiquement le cas pour les conditions mété-

orologiques estivales), il faut réduire à la fois sa tempéra-

ture et sa teneur en humidité. Si l'élimination d'humidité est assurée mécaniquement, c'est-à-dire en faisant passer l'air à travers un échangeur de chaleur o il est ramené au point

de rosée approprié, de 13'C dans l'exemple cité, il faut en-

suite réchauffer le courant d'air jusqu'à la température de

thermomètre à boule sèche requise, de 240C.

Compte tenu des énormes débits d'air qu'il faut condi-

tionner dans des installations types de peinture au pistolet

d'automobiles, à savoir de l'ordre de 160 000 m3/s par 3 mè-

tres de longueur de cabine de projection, lesdites dépenses

d'énergie deviennent réellement importantes.

Pour opérer l'humidification, on peut ajouter facilement

de l'humidité à une masse d'air en écoulement au moyen de pul-

vérisateurs à haut rendement dirigés vers un échangeur de cha-

leur dans lequel l'air peut être saturé, c'est-à-dire porté à 100% d'humidité relative. Il s'avère toutefois difficile de

régler l'humidification par cette méthode à des niveaux d'hu-

midité relative inférieure, à savoir de 50%.

Une telle addition d'humidité à l'air provoque générale-

ment un refroidissement par évaporation de la masse'd'air, de sorte que la température de thermomètre à boule sèche peut

être, après l'humidification, inférieure à la température re-

quise, ce qui nécessite un réchauffage.

On a donc proposé et mis en oeuvre des procédés de déshu-

midification qui ne ramènent pas la totalité de la masse d'

air au point de rosée requis, ceci en vue d'améliorer le ren-

dement. Selon un tel procédé, une fraction du courant d'air contourne en dérivation les serpentins de refroidissement, de sorte que seule une fraction du courant d'air est ramenée à une température de point de rosée inférieure. On ramène donc cette masse d'air à un niveau d'humidité inférieur à celui nécessaire de façon à obtenir, par remélange avec la fraction

d'air dérivée, un courant d'air mixte qui présente.les condi-

tions d'humidité et de température appropriées.

Les installations de conditionnement d'air de ce type doivent typiquement pouvoir s'adapter à de grandes variations

de la température et de l'humidité de l'air ambiant, et l'in-

tervalle de modulation du courant d'air dérivé doit être rela-

tivement important en vue de la mise de l'air dans l'état contrôlé final. La nécessité d'une modulation relativement

importante du débit d'air dérivé exige l'association aux ser-

pentins refroidisseurs et au passage dérivé d'un ensemble de

registres complexe et accroit grandement le volume de canali-

sation nécessaire.

En outre, les caractéristiques d'écoulement d'air de 1' installation sont difficiles à bien équilibrer, notamment pour des installations de grand volume, du fait de la résistance

opposée à l'écoulement par les serpentins refroidisseurs.

Pour des raisons similaires, il est difficile de bien régler la modulation par l'ensemble de registres de façon à

régler étroitement et de manière stable le débit d'air con-

ditionné s'il faut prévoir de fortes variations du débit de

balayage des échangeurs de chaleur.

Dans beaucoup de ces installations, il est difficile d' -3 assurer un traitement d'humidification-déshumidification et de chauffagerefroidissement réglé avec précision de façon

qu'un réchauffage ultérieur ne s'impose pas.

De tels agencements d'écoulement dérivé doivent assurer un mélange complet de l'air dérivé avec l'air conditionné de façon à éviter une stratification telle que la masse d'air présente en des points différents des niveaux d'humidité et

de température différents.

Les brevets US 4 173 125 et 4 173 924 décrivent des agencements qui permettent de récupérer de l'énergie thermique à niveau relativement bas et de l'utiliser au conditionnement d'air, en vue d'améliorer le rendement global de traitements

industriels. Il va sans dire qu'il y aurait avantage à pou-

voir utiliser dans un tel appareil de conditionnement d'air

quelconque une source d'énergie thermique à niveau faible,.

ou la valeur énergétique représentée par l'air refroidi mis à l'échappement, pour améliorer le rendement du traitement de conditionnement. La présente invention a pour but de proposer un procédé

et un appareil de conditionnement d'un courant de gaz de natu-

re à assurer un haut rendement dans l'utilisation d'énergie

pour l'obtention de tels niveaux contrôlés.

Suivant un premier aspect de la présente invention, il est prévu un appareil pour le conditionnement d'un courant de gaz, comprenant un moyen de canalisation pour recevoir un courant de gaz, un moyen échangeur de chaleur à plusieurs sections disposé de manière à recevoir au moins une fraction dudit courant gazeux présent dans ledit moyen de canalisation, ce moyen échangeur de chaleur à plusieurs sections comportant une série de sections disposées de manière à recevoir chacune une certaine proportion dudit gaz s'écoulant à travers le

moyen de canalisation, un moyen pour faire circuler un véhicu-

le thermique à travers chaque section dudit moyen échangeur de chaleur, et des moyens de réglage pour-régler individuellement

le débit de passage de véhicule thermique dans chacune desdi-

tes sections du moyen échangeur de chaleur, caractérisé en ce que ledit moyen de canalisation comporte, en aval dudit moyen échangeur de chaleur, une section qui reçoit les courants de

gaz sortant des sections du moyen échangeur de chaleur de ma-

248462 1

nière à mélanger ces courants de gaz pour constituer un cou-

rant de gaz conditionné.

- Attendu que le débit auquel du véhicule thermique passe

dans chaque section du moyen échangeur de chaleur est indivi-

duellement rélgé, la température du courant de gaz peut être

ajustée avec précision en vue de l'obtention d'une températu-

re de boule sèche finale donnée.

Une fraction modulée du courant de gaz total peut fran-

chir en dérivation le moyen échangeur de chaleur et être remé-

langée avec le courant de gaz ayant traversé le moyen échan-

geur de chaleur en vue de l'obtention d'un mélange de gaz ayant les niveaux d'humidité et de température de boule sèche appropriés. Le moyen échangeur de chaleur peut comprendre une série de sections d'échange de chaleur disposées en faisceaux, ces sections pouvant être individuellement mises à l'arrêt au moyen de vannes à trois voies qui commandent leur traversée

par du véhicule thermique tiédi ou refroidi de façon à permet-

tre d'augmenter la proportion de courant gazeux dérivé ou non

conditionné.

Ainsi, selon la technique de dérivation utilisée, il suf-

fit d'un conduit dérivé relativement petit sur lequel est

interposé une seule commande de registre de réglage, sans modi-

fication sensible de l'écoulement'direct à travers l'échangeur de chaleur. De cette manière, on réduit l'encombrement de 1'

installation nécessaire et l'on minimise les difficultés éprou-

vées à tenter de faire varier sensiblement le débit auquel 1'

air traverse l'échangeur de chaleur.

Un ensemble de pulvérisateurs d'eau peut être monté en

amont de l'échangeur de chaleur et en travers de sa face fron-

tale pour pulvériser de l'eau sur la surface des sections d'

échange de chaleur. L'ensemble de pulvérisateurs est inter-

posé sur un conduit collecteur muni de vannes d'arrêt à comman-

de individuelle permettant de régler selon les besoins le de-

gré d'humidification. Conjointement avec la modulation de la

température du gaz qui traverse les sections d'échange de cha-

leur et de la proportion d'envoi en dérivation, on peut contrô-

ler étroitement l'état final du courant de gaz remélangé, le

chauffage nécessaire étant minimal ou nul selon l'état du cou-

rant de gaz arrivant.

Les sections d'échange de chaleur peuvent être intégrées

à une installation de récupération d'énergie, avec interposi-

tion aussi d'un échangeur de préchauffage en amont et d'un échangeur de réchauffage en aval de l'échangeur de chaleur de conditionnement, de façon à utiliser efficacement la chaleur

à niveau faible récupérée à partir de sources d'énergie ther-

mique perdue et à utiliser aussi la valeur énergétique du gaz

refroidi mis à l'échappement.

L'appareil de conditionnement peut être incorporé à une installation d'alimentation en air pour cabine de peinture au

pistolet dans laquelle l'air traverse cette cabine de projec-

tion et est filtré, puis va traverser, à l'échappement de la

cabine, un serpentin de récupération de chaleur destiné à ré-

cupérer soit l'énergie thermique contenue dans l'air d'échap-

pement, soit la valeur énergétique représentée par l'air re-

froidi au cas o la température ambiante est supérieure à cel-

le d'alimentation de la cabine.

Le courant d'air dérivé peut être remélangé avec la mas-

se d'air principale au moyen d'un condiit de distribution et

d'une série d'ajutages d'injection à grande vitesse qui assu-

rent le mélange complet de l'air dérivé avec l'air condition-

né en vue de l'obtention d'une masse d'air homogène.

Une unité de commande peut être prévue pour commander les registres de dérivation, les vannes d'arrêt des pulvérisateurs, la valve modulatrice d'échangeur de chaleur, la mise à l'arrêt de sections ainsi que les échangeurs de préchauffage et de réchauffage, afin d'établir des valeurs finales préfixées de température de boule sèche et de niveau d'humidité pour divers

états de l'air ambiant ou entrant de façon à assurer effica-

cement l'alimentation en air d'une cabine de peinture au pis-

tolet. Suivant un autre aspect de la présente invention, il est

prévu un procédé de conditionnement d'un courant de gaz, com-

prenant les opérations d'envoi d'une partie au moins du cou-

rant de gaz à travers un moyen échangeur de chaleur à plusieurs

sections traversé par un véhicule thermique, le réglage indi-

viduel des débits auxquels le véhicule thermique traverse cha-

cune des sections du moyen échangeur de chaleur, opéré de fa-

çon que les diverses sections exercent des effets variables sur les fractions respectives du courant de gaz, le mélange desdites fractions opéré en aval du moyen échangeur de chaleur

à plusieurs sections pour obtenir un courant gazeux dans le-

quel se reflètent les effets individuellement exercés sur les-

dites fractions par les sections du moyen échangeur de chaleur.

On va maintenant décrire à titre d'exemples certains mo-

des de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de conditionnement d'air pour l'alimentation d' une cabine de peinture au pistolet comportant un appareil de conditionnement d'air selon la présente invention;

- la figure 2 est une représentation schématique détail-

lée de l'appareil de conditionnement d'air utilisé dans l'ins-

tallation représentée sur la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective d'un appareil de conditionnement d'air du type schématisé sur les figures 1 et 2, et - la figure 4 est une représentation schématique d'une installation de conditionnement d'air du type représenté sur la figure 1, indiquant les signaux de commande et de détection utilisés pour régler l'installation de conditionnement d'air dans son application à l'alimentation en air d'une cabine de

peinture au pistolet.

La figure 1 représente schématiquement une installation

de conditionnement d'air 10 associée à une enceinte représen-

tée sous la forme d'une cabine de peinture au pistolet ou ca-

bine de projection 12 dans laquelle on a à effectuer des opé-

rations de projection de peinture.

Le courant d'air d'échappement 14 émanant de la cabine

12, qui est engendré par un ventilateur d'échappement 16, tra-

verse un échangeur de récupération de chaleur 18, interposé

sur un conduit d'échappement, avant-d'être mis à l'atmosphère.

L'échangeur de récupération de chaleur 18 peut agir soit pour prélever de l'énergie thermique sur le courant d'air d' échappement, soit pour fournir de l'énergie thermique à l'air

d'échappement avant sa mise à l'atmosphère, selon la tempéra-

ture ambiante. La manière dont un échangeur de chaleur assure un échange d'apport ou de prélèvement de chaleur avec l'air d'échappement est décrite plus en détail dans la demande de

brevet GB 2 015 384A.

Attendu que le courant d'air d'échappement 14 traverse l'échangeur de chaleur 18, il faut le débarrasser des solides de peinture projetés en excès pour éviter que ceux-ci ne s'

accumulent rapidement en couche sur les surfaces de l'échan-

geur de chaleur 18. En conséquence, la cabine de projection 12 est munie d'un dispositif de filtration hautement efficace comportant au plancher un bassin inondé 13 et des tubes de sortie 15. Comme décrit en détail dans la demande de brevet

GB 2 007 542A, cet agencement soumet l'air d'échappement tra-

versant les tubes de sortie 15 à un effet de lavage qui le filtre efficacement. Ainsi, le courant d'air d'échappement 14 est sensiblement exempt de solides de peinture projetés en excès.

L'installation de conditionnement d'air 10 comporte en-

core une enveloppe d'admission d'air 20, placée de façon à re-

cevoir de l'air d'admission prélevé sur l'air extérieur am-

biant à travers une cheminée 22 et à faire arriver cet air

dans une chambre collectrice 24.

En variante ou en outre, l'air d'alimentation de l'ins-

tallation peut être de l'air prétraité, c'est-à-dire reçu de quelque source autre que l'air ambiant extérieur et qui arrive par un conduit d'alimentation 26. Des registres et commandes associées 28 et 30 sont prévus pour régler le débit auquel 1'

air pénètre dans la chambre collectrice 24.

L'installation de conditionnement 10 est destinée à assu-

rer le conditionnement d'air en régime type d'hiver ou d'été, ainsi qu'en régime saisonnier-intermédiaire, de sorte que des moyens sont prévus pour porter au-dessus du point de gel la

température d'air extérieur à moins de 00C.

En vue de chauffage, il est prévu un préchauffeur direct

32, chauffé au gaz, comprenant un ensemble de brûleurs direc-

tement interposé dans un conduit d'entrée 34. De tels préchauf-

feurs peuvent être de conception courante et sont mis en ac-

tion chaque fois que la température de l'air extérieur subit une baisse excédant la capacité d'autres moyens de chauffage

prévus dans l'installation que l'on va décrire.

Pour des températures modérées le moyen de préchauffage peut être constitué par un échangeur de chaleur 36 dans lequel un fluide tiédi tel qu'eau ou éthylène-glycol circule sous

l'effet d'une pompe 38. Cette circulation a lieu sous la com-

mande d'une valve de modulation appropriée 40.

La source d'énergie pour le chauffage du fluide circu-

lant dans l'échangeur de chaleur 36 peut être constituée par une installation de récupération d'énergie désignée par la référence générale 42. Cette installation de récupération d' énergie 42 peut être du type décrit dans le brevet GB 2 015 384A et comporte l'évaporateur et le condenseur d'une unité de

réfrigération mécanique (non représentée) associée avec l'é-

changeur de récupération de chaleur 18 pour assurer un trans-

fert efficace d'énergie thermique du courant d'air d'échappe-

ment au fluide en circulation.

En variante, l'installation de récupération d'énergie 42 peut être celle du type plus généralisé décrit dans le brevet

GB 2 016 668A, dans laquelle de l'énergie thermique est re-

cueillie et efficacement utilisée par l'intermédiaire d'agen-

cements de transmission de chaleur associés avec des unités

de réfrigération mécaniques.

En aval, dans le sens d'écoulement d'air, de l'échangeur

de chaleur de préchauffage 36 est disposé un appareil de con-

ditionnement d'air 44 assurant un apport ou un prélèvement d' humidité sur la masse d'air qui le traverse, afin d'établir le niveau requis, et dans lequel la température de la masse d'air est ajustée à la valeur requise, moyennant une dépense

d'énergie minimale, en vue d'un réchauffage ultérieur.

L'appareil de conditionnement d'air 44 comporte un échan-

geur de chaleur à plusieurs sections 45 comportant des sec-

tions 46, 48 et 50, qui peuvent être sous forme de serpentins du type tube à ailettes, dont chacune est conçue pour recevoir

une fraction de la masse d'air traversant le conduit 52.

En travers de la face frontale de l'échangeur de chaleur sont répartis une série de pulvérisateurs 54 aptes à porter

à saturation par apport d'humidité le courant d'air qui tra-

verse l'échangeur à plusieurs sections 45. Une pompe de circu-

lation 56 recycle l'eau qui est recueillie dans un bac d'écou-

lement 58 après s'être écoulée à partir des diverses surfaces de serpentin. Une unité d'amenée d'eau non représentée ajoute de l'eau dans la mesure nécessaire dans le bac d'écoulement 58. Une partie de la masse d'air qui s'écoule dans le conduit 52 est envoyée traverser un conduit d'écoulement dérivé 60 qui reçoit une fraction relativement mineure, de l'ordre de

%, du courant total d'air empruntant le conduit 52. Un re-

gistre et sa commande 62 sont prévus pour moduler précisément le volume d'air qui traverse le conduit d'écoulement dérivé 60.

L'air est remélangé dans un conduit 64, situé immédiate-

ment en aval de l'appareil conditionneur d'air 44, pour donner un mélange ayant exactement ou à très peu près les niveaux

définitifs d'humidité et de température à obtenir.

Il est aussi prévu un échangeur de réchauffage 66 qui ajuste la température de boule finale de la masse d'air dans

la mesure nécessaire après la traversée de l'appareil de con-

ditionnement d'air 44.

Si ce réchauffage est requis du fait des conditions opé-

ratoires, l'échangeur de réchauffage 66 contient de l'eau ou un autre véhicule thermique tiède circulant dans les conduites 68 et 70 sous l'effet d'une pompe de circulation 72. Une valve

de modulation 74 règle la quantité précise de véhicule thermi-

que en vue de régler avec précision au niveau préfixé la tempo-

rature de la masse d'air qui sort à travers l'échangeur de

préchauffage 66.

Etant donné que ces températures sont relativement modé-

rées, il est prévu que l'énergie thermique nécessaire soit

fournie par l'installation de récupération d'énergie 42.

Un filtre 76 est prévu immédiatement en amont de la ca-

bine de projection 12 afin de retenir toutes impuretés solides

ou liquides en suspension dans la masse d'air.

Un ventilateur d'alimentation 78 est prévu pour aspirer

l'air dans le conduit 52 et les divers dispositifs de condi-

tionnement, puis l'envoyer dans un collecteur 80 situé au-

dessus du plafond de la cabine de projection 120 Un registre d'alimentation et sa commande 82 sont prévus pour régler selon les besoins de l'installation le débit de

passage d'air dans le collecteur 80.

On va maintenant se reporter à la figure 2, qui repré-

sente en détail l'appareil de conditionnement 44. Celui-ci comporte typiquement trois sections d'échange de chaleur 46,

48 et 50 disposées de façon à intercepter des fractions res-

pectives du courant d'air qui traverse le conduit 52. Les pul- vérisateurs 54 disposés en amont des sections d'échange de

chaleur 46, 48 comportent trois groupes 84, 86 et 88 de pul-

vérisateurs, chaque groupe étant disposé de manière à opérer la projection sur la face frontale d'une section d'échange de chaleur respective. Chaque groupe de pulvérisateur comporte des pulvérisateurs individuels 90 répartis en un motif tel

qu'ils couvrent l'aire des sections d'échange de chaleur res-

pectives 46, 48, 50 avec une densité approximative de 10,75

pulvérisateurs par mètre carré (1 par pied carré) d'aire trans-

* versale de la section d'échInge de chaleur.

Chacun des pulvérisateurs 90 est commandé par une vanne d'arrêt respective 92, à commande par solénoïde, ce qui permet

la commande individuelle du débit d'envoi d'eau à chaque pul-

vérisateur 90.

L'eau est mise sous pression par la pompe de circulation 56, qui la prélève dans le bac d'écoulement 58. L'eau arrive par une conduite principale 98 à des conduites d'amenée 100 alimentant elle-même des ramifications d'amenée 102 desservant des passages 104 dont chacun porte une vanne d'arrêt 92 et

un pulvérisateur 90.

L'eau qui s'écoule des sections d'échange de chaleur 46,

48 et 50 est recueillie dans des plateaux d'écoulement respec-

tifs 106 reliés à un tuyau de descente qui renvoie l'eau dans

le bas d'écoulement 58.

En vue de régler la proportion du courant d'air qui subit l'humidification, les vannes d'arrêt 92 sont manoeuvrées par une unité de commande de l'installation (non représentée) pour moduler ou interrompre l'apport d'humidité à une proportion

correspondante du courant d'air. Chacune des sections d'échan-

ge de chaleur 46, 48 et 50 reçoit un véhicule thermique chauf-

fé ou refroidi, par exemple solution saline, sous l'effet d'une

pompe de circulation 108 elle-même alimentée en véhicule ther-

mique par une conduite 110 et une vanne modulatrice 112.

La valve modulatrice 112 règle la température du véhicule il thermique passant dans une conduite de sortie 114 de la pompe

de circulation 108. La régulation de la température du véhicu-

le thermique règle le degré d'apport ou de prélèvement de chaleur subi par le courant d'air qui balaie les sections d' échange de chaleur 46, 48 et 50 de manière à assurer un degré

de modulation relativement précis.

La conduite de sortie 114 alimente la conduite d'admis-

sion de chacune des sections d'échange de chaleur 46, 48 et

à travers des vannes à trois voies 116 qui permettent l'en-

voi en dérivation du courant de véhicule thermique dans des passages dérivés 118, reliés chacun au passage de sortie 120 d'une section d'échange de chaleur 46, 48 et 50 respective,

chaque passage de sortie 120 étant relié à une conduite de re-

tour principale 122.

Ainsi, le chauffage ou le refroidissement de chaque sec-.

tion d'échange de chaleur peut être interrompu pour augmenter

en fait la proportion d'air qui échappe à l'action de lappa-

reil de conditionnement sans affecter le débit de traversée par l'air de cet appareil. La commande par degrés permise du fait que l'échangeur de chaleur 45 est en plusieurs sections offre une latitude de réglage de la température s'ajoutant à

celle offerte par la vanne de modulation 112.

Ainsi, bien que seule une proportion relativement modeste du courant d'air s'écoule en dérivation par le conduit dérivé 60 en ne subissant qu'une modulation mineure sous l'effet du

registre et de la commande associée 62, un haut degré de ré-

glage continu des niveaux d'humidité et de température de la masse d'air traversant l'appareil de conditionnement-44 est rendu possible de manière hautement efficace grâce au réglage

du conditionnement opéré dans l'appareil 44.

Si l'air est trop humide, une déshumidification mécanique est assurée en ramenant la masse d'air en deçà de son point de rosée et en éliminant par condensation la quantité voulue d'humidité. Toutefois, la masse d'air doit être ramenée de la

température d'arrivée au point de rosée avant que la condensa-

tion ne s'amorce et la méthode couranteconsiste à refroidir

jusqu'à ce niveau la totalité de la masse, qu'il faut réchauf-

fer jusqu'à la température de boule sèche appropriée.

Si toutefois, comme c'est le cas avec l'appareil décrit, seule une fraction de la masse d'air est refroidie jusqu'à un point de rosée abaissé en conséquence, lors du remélange avec l'air dérivé, il est possible d'obtenir dans toute la masse

d'air le degré d'humidité adéquat.

On assure ainsi une hausse du rendement du procédé atten- du que seule une fraction de l'air doit être refroidie de sa température d'arrivée à une température de point de rosée. Le

degré de refroidissement nécessaire pour éliminer par conden-

sation le poids voulu d'humidité serait le même dans les deux cas. En opérant l'humidification par pulvérisation sur des surfaces, il est relativement aisé de saturer la masse d'air

en portant son humidité relative à 100%.

Toutefois, il est difficile de régler ce traitement d'

humidification de manière à atteindre quelque niveau d'humidi-

té relative intermédiaire, par exemple de 50%. Néanmoins, en -utilisant le conduit d'écoulement dérivé 60, il est possible de saturer totalement la masse d'air qui traverse l'appareil de conditionnement d'air 44 et de la recombiner ensuite avec

le courant d'air dérivé, à température plus élevée et à humi-

dité plus faible, pour obtenir un mélange ayant des valeurs

adéquates d'humidité relative, par exemple de 50%, et de tem-

pérature de boule sèche, par exemple de 240C.

Bien que seul un volume relativement mineur du courant d'air emprunte leconduit dérivé 60, en utilisant les vannes d'arrêt 92 comme décrit cidessus, ainsi que les vannes à trois voies 116 de façon que le véhicule thermique franchisse en dérivation les sections d'échange de chaleur 46, 48 et 50, on fait en sorte qu'une proportion accrue du courant d'air franchisse en fait en dérivation l'appareil de conditionnement d'air sans qu'il soit nécessaire de dévier de grands volumes du courant d'air pour les empêcher de traverser les sections

d'échange de chaleur.

Autrement dit, une partie du courant traversant chaque section d'échange de chaleur peut en fait devenir un courant d'air dérivé, ce qui permet de faire passer "en dérivation" une proportion relativement importante du courant sans lui

faire emprunter le conduit dérivé 60.

On voit que les divers organes de réglage de l'appareil offrent une grande latitude pour l'obtention de niveaux de

température et d'humidité donnés. En effet, en réglant la tem-

pérature de l'air arrivant au moyen d'un préchauffeur et en faisant varier la proportion d'air qui franchit en dérivation l'appareil de conditionnement, par aiguillage vers le conduit dérivé et/ou vers une section d'échange de chaleur inactive, en modulant la température du véhicule thermique envoyé aux

sections d'échange de chaleur actives en réglant les pulvéri-

sateurs, et en utilisant un réchauffeur pour ajuster la tem-

pérature de boule sèche finale, on peut régler étroitement de

la manière la plus efficace l'état de l'air envoyé à la cabi-

ne de projection 12.

Par exemple, si l'on considère le régime d'hiver, l'air peut être chauffé, dans le préchauffeur 32 ou dans ltéchangeur de chaleur de préchauffage 36, à une température dépassant 00C. Ensuite, le registre de dérivation est placé de façon

que tout le courant d'air traverse l'appareil de conditionne-

ment 44, dans lequel l'air est saturé au moyen des pulvérisa-

teurs 54.

Simultanément, du fluide tiède à une température appro-

priée circule dans l'échangeur de chaleur 45 pour chauffer l'air jusqu'au point de rosée approprié, ici de 130C, afin

qu'il présente une humidité relative de 100% et une températu-

re de boule sèche de 13'C.

Ensuite, en l'envoyant traverser l'échangeur de chaleur de réchauffage 66, on porte l'air à la température de boule

sèche appropriée, qui est de 240C.

Dans certaines conditions, il s'avère possible de se pas-

ser complètement du réchauffeur, en vue d'améliorer le rende-

ment.

En conséquence, si l'on porte l'air arrivant à 310C, en présumant que l'air ambiant est à une humidité correspondant à un point de rosée de 6, 60C, par réglage des vannes d'arrêt 92 et de la commande 62, on peut faire en sorte que la moitié

de l'air traverse l'appareil 44 sans subir de conditionnement.

L'autre moitié de l'air traverse ainsi les sections sous pulvérisation de l'échangeur de chaleur. Cette fraction du courant d'air se trouve saturée et sa température baisse du fait du refroidissement provoqué par évaporation. Quand les deux fractions sont re-mélangées en aval, le mélange résultant présente comme requis une température de boule sèche de 240C

et une humidité relative de 50%.

La figure 3 représente une disposition physique concrète des sections d'échange de chaleur, des pulvérisateurs et du

conduit dérivé. Dans cet agencement, il est prévu dans l'échan-

geur de chaleur quatre sections, toutes réparties par moitiés

de part et d'autre d'un conduit dérivé médian 124. Chaque sec-

tion d'échange de chaleur est constituée par un serpentin, 126, 128, 130 et 132, du type tube à ailettes de configuration

classique propre à recevoir un véhicule thermique par des con-

duites d'admission, dont l'une est représentée pour le serpen-

tin 126 en 134, un conduit de retour 136 recevant à la sortie le véhicule thermique pour le renvoyer à l'installation de

récupération d'énergie.

Chaque serpentin est muni d'une vanne à trois voies 138, à commande individuelle, qui permet d'aiguiller le véhicule thermique de façon qu'il franchisse en dérivation le serpentin

respectif, 126, 128, 130 ou 132, comme décrit ci-dessus.

Une vanne modulatrice est aussi placée en amont du con-

duit d'admission 140 pour régler la température du véhicule

thermique afin d'ajuster l'effet de chauffage ou de refroidis-

sement exercé sur l'air qui traverse les divers serpentins

126 à 132.

Il est aussi prévu un groupe de pulvérisateurs 142 uni-

formément répartis sur la face d'amont de chacun des serpen-

tins 126, 128, 130 et 132, qui reçoivent tous de l'eau par des tubes transversaux 144 alimentés par un conduit collecteur d'alimentation 146 sur lequel sont interposées des vannes d'arrêt 148 permettant de mettre à l'arrêt les pulvérisateurs associés à chacune des sections de serpentin 126, 128, 130 et 132. Une pompe de circulation représentée en 150 présente une entrée 152 communiquant avec un bac d'écoulement 154 disposé

au-dessous des serpentins.

L'écoulement à travers le conduit dérivé 124 est commandé par une série de registres articulés, dont l'un est représenté en 156, destinés à régler la fraction du courant qui franchit

les serpentins entièrement en dérivation.

Sur la face de sortie de chacun des serpentins, il est prévu de remélanger l'air dérivé avec l'air ayant traversé chacun des serpentins 126, 132. Ce résultat est assuré par une série d'injecteurs 158 disposés de manière à faire pénétrer l'air dérivé dans la masse d'air ayant franchi les serpentins. Les injecteurs 158 augmentent la vitesse du courant d'air dérivé, lui conférant une valeur élevée par exemple de l'ordre de 20,32 m/s, afin d'assurer un mélange intime entre l'air dérivé et l'air ayant franchi les serpentins, ainsi qu'entre les fractions d'air ayant franchi des serpentins à l'arrêt et

celles ayant subi en franchissant les serpentins une humidi-

fication, un refroidissement ou un chauffage.

Grâce à l'inclinaison transversale des jets et au bras-

sage assuré par le mode d'écoulement en jets, il intervient

un mélange poussé assurant l'obtention d'une masse d'air homo-

gène à niveaux d'humidité et de température appropriés.

La figure 4 représente schématiquement un agencement de

commande d'ensemble. Un microprocesseur ou autre unité de com-

mande centrale 160 reçoit des signaux de boulé humide et de boule sèche, de détecteurs ambiants 162 et 164 et alimente des détecteurs de boule humide et de boule sèche 166 et 168. Au cas o l'on utilise comme source d'énergie une installation de récupération d'énergie 42, des signaux thermiques qui en émanent sont aussi traités dans l'unité de commande centrale 160. Ces signaux sont traités de façon que les divers organes de réglage soient manoeuvrés en un mode assurant un rendement optimum. Autrement dit, le préchauffeur 32, l'échangeur de chaleur de préchauffage 36, l'appareil de conditionnement d'

air 44 et le réchauffeur 66 sont tous réglés de façon à assu-

rer l'alimentation en air de la cabine de projection 12 avec

un rendement optimum pour les conditions opératoires existan-

tes. -

Claims (25)

REVENDICATIONS

1. Appareil pour le conditionnement d'un courant de gaz, comprenant un moyen de canalisation (34) pour recevoir un

courant de gaz, un moyen échangeur de chaleur à plusieurs sec-

tions (45) disposé de manière à recevoir au moins une fraction dudit courant gazeux présent dans ledit moyen de canalisation, ce moyen échangeur de chaleur à plusieurs sections (46, 48,

; 126,128, 130, 132) comprotant une série-de sections dis-

posées de manière à recevoir chacune une certaine proportion dudit gaz s'écoulant à travers le moyen de canalisation, un

moyen (108) pour faire circuler un véhicule thermique à tra-

vers chaque section dudit moyen échangeur de chaleur, et des moyens de réglage (116) pour régler individuellement le débit

de passage de véhicule thermique dans chacune desdites sec-

tions du moyen échangeur de chaleur, caractérisé en ce que le-

dit moyen de canalisation (34), comporte, en aval dudit moyen -échangeur de chaleur, une section (64) qui reçoit les courants de gaz sortant des sections du moyen d'échange de chaleur de façon que ces courants de gaz soient mélangés pour constituer

un courant de gaz conditionné.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen obturateur modulateur (112) associé au moyen échangeur de chaleur à plusieurs sections (45) pour régler la température dudit véhicule thermique envoyé à ladite pluralité de sections (46, 48, 50; 126, 128,130, 132) dudit

moyen échangeur de chaleur.

3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des groupes (84, 86, 88) de pulvérisateurs (90) disposés au voisinage dudit moyen échangeur de chaleur (45) pour projeter un brouillard d'eau sur lesdites sections de ce moyen échangeur de chaleur afin d'humidifier le gaz qui franchit ce dernier, et en ce qu'il comprend aussi des moyens

(98, 100, 102) pour l'amenée d'eau sous pression auxdits grou-

pes de pulvérisateurs.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce

qu'il comprend des moyens obturateurs (92) permettant de ré-

gler sélectivement l'envoi d'eau auxdits pulvérisateurs (90) de façon que ceux-ci puissent opérer l'humidification d'une partie seulement du gaz qui franchit ledit moyen échangeur de chaleur.

5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens obturateurs (92) sont des vannes d'arrêt

à commande individuelle dont chacune commande un pulvérisa-

teur individuel (90) ou un groupe sélecté de tels pulvérisa- teurs.

6. Appareil selon l'une quelconque des revendications

3 à 5, caractérisé en ce que lesdits pulvérisateurs (90) sont

disposés de façon à projeter du brouillard d'eau sur la sur-

face dudit moyen échangeur de chaleur (45) située en amont

dans le sens d'écoulement du gaz.

7. Appareil selon l'une quelconque des revendications

3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de réglage pour commander le degré de modulation de la température dudit véhicule thermique envoyé auxdites sections (46, 48, 50; 126, 128, 130, 132) dudit moyen échangeur de chaleur (45), ainsi que le fonctionnement desdits pulvérisateurs (90) en vue de

l'obtention d'un mélange de gaz ayant lesdits niveaux de tem-

pérature et d'humidité préfixés.

8. Appareil selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que chacune desdites sections du moyen échangeur de chaleur comprend un serpentin échangeur de chaleur du type tube à ailettes (126, 128, 130, 132) et un moyen (150) assurant la circulation d'un véhicule thermique

à travers lesdits serpentins.

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens assurant la circulation d'eau soit

tiédie, soit refroidie à travers chacun des serpentins échan-

geurs de chaleur de façon à augmenter ou-à abaisser la tempé-

rature du gaz qui balaie ces serpentins.

10. Appareil selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen dérivé (60, 124) disposé de manière à recevoir la fraction restante dudit courant gazeux non reçue par lesdites sections dudit moyen échangeur de chaleur (45) et un moyen registre (62, 156) pour commander l'écoulement de gaz à travers ce moyen dérivé,

et en ce que ladite section (64) du moyen de canalisation si-

tuée en aval dudit moyen échangeur de chaleur (45) reçoit le gaz sortant tant dudit moyen échangeur de chaleur que dudit

moyen dérivé, de manière à assurer le mélangele courant ga-

zeux dérivé et le courant gazeux conditionné.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit moyen dérivé comprend des injecteurs (158) et des moyens envoyant ledit courant gazeux dérivé traverser ces injecteurs pour être introduit dans le courant gazeux qui a balayé lesdites sections d'échange de chaleur (126, 128, 130,

132), de sorte que lesdits injecteurs assurent un mélange in-

time dudit courant gazeux dérivé et du courant gazeux qui a

balayé lesdites sections d'échange de chaleur.

12. Appareil selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de préchauffage (36) disposé dans ledit moyen de canalisation (34) en amont dudit moyen échangeur de chaleur (45), dans le

sens d'écoulement du gaz, ce moyen de préchauffage étant pro-

pre à chauffer le gaz qui s'écoule dans ledit moyen de cana-

lisation.

13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de réglage (40) pour régler le degré de chauffage appliqué au courant gazeux par le moyen de préchauffage (36) de façon que le courant gazeux se trouve

porté à une température prédéterminée.

14. Appareil selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen échangeur de chaleur à plusieurs sections (45) comprend encore des moyens (116) pour arrêter indépendamment l'écoulement du véhicule thermique dans des sections sélectées dudit moyen échangeur

de chaleur.

15. Appareil selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de

chaleur de réchauffage (66) disposé en aval dudit moyen échan-

geur de chaleur à plusieurs sections (45), dans le sens d'écou-

lement du gaz, pour recevoir le courant gazeux mélangé dans ladite section d'aval (64) dudit moyen de canalisation (34), et un moyen (72) assurant la circulation de véhicule thermique dans ledit échangeur de chaleur de réchauffage afin d'assurer

le réchauffage dudit mélange gazeux.

16. Installation d'alimentation en air pour l'alimenta-

tion en air conditionné d'une cabine de peinture au pistolets caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen d'admission (24) pour recevoir un courant d'air non conditionné et un appareil

selon l'une quelconque des revendications précédentes pour

conditionner le courant d'air, le moyen de canalisation (34) de l'appareil de conditionnement (44) étant conçu pour rece- voir le courant d'air non conditionné du moyen d'admission (24) et pour envoyer l'air conditionné par l'appareil dans une

cabine de peinture au pistolet (12).

17. Installation d'alimentation en air selon la revendi-

cation 16, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens obturateurs modulateurs <138) associés auxdites sections (126, 128, 130, 132) dudit moyen échangeur de chaleur (45) et qui règlent le débit d'envoi dudit véhicule thermique à chacune desdites sections pour régler ainsi le degré de chauffage ou de refroidissement subi par ledit courant d'air à la traversée de ces sections en fonction de la modulation de débit dudit

véhicule thermique.

18. Installation d'alimentation en air selon la revendi-

cation 17, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de préchauffage (36) disposé dans ledit moyen de canalisation (34)

pour recevoir le courant d'air à travers ledit moyen d'admis-

sion (24) et pouvant agir sélectivement pour provoquer une hausse de la température de l'air qui le traverse, et un moyen échangeur de chaleur de réchauffage (66) disposé dans ledit moyen de canalisation (34), ainsi qu'un moyen de circulation (72) pour envoyer le véhicule thermique audit moyen échangeur de chaleur de réchauffage afin d'assurer le réchauffage dudit courant d'air jusqu'à un niveau de température prédéterminé

après qu'il ait traversé ledit appareil de conditionnement(44).

19. Installation d'alimentation en air selon la revendi-

cation 18, caractérisée en ce-que ladite cabine de peinture au pistolet (12) comporte un conduit d'échappement (14) qui évacue le courant d'air de la cabine de peinture au pistolet, ainsi qu'un moyen de récupération d'énergie (42) assurant un

échange d'apport ou de prélèvement de chaleur avec ledit cou-

rant d'air d'échappement et de prélèvement ou d'apport de cha-

leur avec ledit air alimentaire, selon que cet air alimentaire est refroidi ou chauffé, ledit moyen de récupération d'énergie

comportant des moyens transmettant ladite chaleur par l'inter-

médiaire d'un ou plusieurs desdits moyens de préchauffage,

moyen échangeur de chaleur et/ou moyen de réchauffage.

20. Procédé de conditionnement d'un courant de gaz, com-

prenant les opérations d'envoi d'une partie au moins du cou-

rant de gaz à travers un moyen échangeur de chaleur à plu- sieurs sections (45) à travers lequel circule un véhicule

thermique, le réglage individuel des débits auxquels le véhi-

cule thermique traverse chacune des sections du moyen échan-

geur de chaleur, opéré de façon que les diverses sections exercent des effets variables sur les fractions respectives du courant de gaz, le mélange desdites fractions opéré en aval du moyen échangeur de chaleur à plusieurs sections pour obtenir un courant gazeux dans lequel se reflètent les effets

individuellement excercés sur lesdites fractions par les sec-

tions du moyen échangeur de chaleur.

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce -qu'il comprend l'opération de pulvérisation d'eau sur une ou plusieurs sections sélectées dudit moyen échangeur de chaleur

de façon à faire varier l'humidité du gaz qui le traverse.

22. Procédé selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce qu'on envoie la fraction restante dudit courant gazeux franchir en dérivation ledit moyen échangeur de chaleur, et l'on mélange le courant gazeux ayant traversé ledit moyen

échangeur de chaleur avec le courant gazeux dérivé.

23. Procédé selon l'une quelconque des revendications

à 22, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération de pré-

chauffage'du courant gazeux préalablement à l'envoi de ce der-

nier à travers ledit moyen échangeur de chaleur à plusieurs sections.

24. Procédé selon l'une quelconque des revendications

à 23, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération de ré-

chauffage du courant gazeux après traversée par celui-ci du

dit moyen échangeur de chaleur à plusieurs sections.

25. Procédé selon l'une quelconque des revendications

20 à 24, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération de transmission de chaleur, à partir de sources d'énergie perdues à faible niveau, audit courant gazeux, opérée au moyen dudit moyen échangeur de chaleur à plusieurs sections chaque fois

qu'un chauffage dudit courant gazeux est nécessaire.