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(11) | EP 0 026 716 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Procédé et installation de diminution de la teneur en liquide d'une matière poreuse à l'aide de vapeur dudit liquide surchauffée |
| (57) rocédé et installation de diminution de la teneur en liquide d'une matière poreuse
à l'aide de vapeur dudit liquide surchauffée. L'installation comprend, à la suite
: un générateur de vapeur 1 ; un ventilateur de circulation 2 ; un surchauffeur de
vapeur 6 ; une enceinte fermée étanche 7, et des moyens 22 à 26 pour ménager dans
l'enceinte 7 un passage de fluide et pour maintenir de la matière textile 9 de manière
qu'elle s'interpose sur le parcours de la vapeur ; un condenseur de vapeur 13 ; une
vanne de régulation de pression 16 ; une conduite de recyclage de vapeur 17, et un
dispositif 32, 32a pour mesurer la température régnant dans ledit passage de fluide
en aval de la matière poreuse. L'invention s'applique notamment au séchage de la matière textile. |
[0001] La présente invention concerne un procédé pour diminuer la teneur en liquide d'une matière poreuse imprégnée de ce liquide, jusqu'à une teneur prédéterminée, du type selon lequel on place et on maintient cette matière dans une enceinte fermée étanche constituant une voie de passage de fluide ménagée dans un corps, de manière que cette matière s'interpose, sur cette voie de passage, sur la totalité d'une section droite de cette dernière, et on alimente une extrémité, dite d'entrée, dudit passage de fluide avec de la vapeur surchauffée dudit liquide en établissant, sur le passage de fluide entre, respectivement, l'amont et l'aval de la matière à traiter, une différence de pression (P1-P2) dans le sens décroissant d'amont en aval, moyennant quoi du liquide d'imprégnation s'évapore au contact de cette vapeur surchauffée et est emporté à l'état de vapeur par le courant de vapeur.
[0002] Actuellement encore, le séchage de matière poreuse et, notamment de matière textile est souvent effectué en faisant lécher cette matière par un courant d'air chaud. Ce procédé connu nécessite des durées de séchage relativement longues (typiquement de 10 à 20 heures pour un sèchoir de bobines préalablement essorées) ; la quantité d'humidité pouvant être transportée par l'air étant limitée, il est nécessaire de renouveler constamment cet air, ce qui entraîne une consommation excessive d'énergie et un risque de dégradation de la matière par un échauffement excessif et/ou par contact prolongé avec de l'air chaud et humide.
[0003] Néanmoins, on connaît, notamment par le brevet français n° 2.312.275,un procédé du type précité utilisant le passage de vapeur surchauffée à travers la matière poreuse pour en diminuer la teneur en liquide.
[0004] Le procédé connu, s'il contribue à améliorer l'opération d'élimination notamment de liquides organiques volatils non miscibles à l'eau, n'a cependant pas pu être maîtrisé parfaitement pour contrôler et minimiser les quantités d'énergie entrant en jeu au cours du processus.
[0005] L'invention remédie à ces inconvénients et a notamment pour but de proposer un procédé permettant de régler la quantité d'énergie effectivement consommée à la valeur juste nécessaire pour atteindre la teneur en liquide que l'on désire pour la matière à traiter.
[0006] Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait qu'on mesure la température de vapeur (T2) régnant en aval de la matière et on cesse d'alimenter en vapeur surchauffée l'entrée du passage de fluide, dès que cette température atteint une valeur prédéterminée correspondant à ladite teneur prédéterminée en liquide de la matière.
[0007] De plus, l'enceinte dans laquelle est traitée la matière étant fermée et étanche à la vapeur qu'elle contient,.il est possible d'y faire régner une pression inférieure à l'atmosphère, par exemple en condensant une partie de la vapeur en aval de l'enceinte, il est ainsi possible d'abaisser la température de la vapeur surchauffée traversant la matière ; cet avantage permet d'appliquer le présent procédé au séchage de matières délicates ne supportant pas des températures élevées.
[0008] Avantageusement, l'amplitude de ladite différence de pression est une fonction décroissante du débit de vapeur traversant ladite matière.
[0009] Ainsi, au fur-et-à-mesure que diminue la teneur en liquide de la matière, la perte de charge opposée par cette matière au passage de la vapeur diminue et il en résulte une augmentation du débit de l'écoulement de vapeur à travers la matière. La différence de pression appliquée entre l'amont et l'aval de la matière diminue donc ; on adapte ainsi la quantité d'énergie fournie à la matière, à la quantité juste nécessaire pour continuer le séchage de cette matière.
[0010] Avantageusement, on condense, en aval de la matière, la quantité de vapeur équivalant à la vapeur correspondant au liquide d'imprégnation évaporé issu de ladite matière, on élimine les condensats ainsi obtenus et on réutilise la vapeur restante pour alimenter l'extrémité d'entrée du passage de fluide.
[0011] Avantageusement, préalablement au séchage de la matière par évaporation du liquide d'imprégnation, on élimine de cette matière une première quantité de liquide par essorage en alimentant l'extrémité d'entrée du passage de fluide avec un gaz comprimé.
[0013] Avantageusement, on maintient à une valeur constante la pression régnant en aval de la matière à traiter.
[0016] Ce procédé est avantageusement mis en oeuvre dans une installation du type qui comprend, à la suite :
un générateur de vapeur ; un ventilateur de circulation dont l'entrée d'aspiration est reliée à la sortie du générateur de vapeur ; un surchauffeur de vapeur ; une enceinte fermée étanche ayant une entrée reliée au surchauffeur, une sortie, et des moyens pour ménager dans l'enceinte un passage de fluide entre ladite entrée et ladite sortie et pour maintenir de la matière poreuse dans l'enceinte de manière que cette matière s'interpose sur le parcours de la vapeur dans ledit passage sur la totalité d'une section droite de ce dernier ; un condenseur de vapeur relié à la sortie de l'enceinte et une conduite de recyclage de vapeur reliant la sortie de l'enceinte à l'entrée du ventilateur ; et caractérisée en outre, conformément à l'invention, par un dispositif pour mesurer la température régnant dans ledit passage de fluide en aval de la matière poreuse, dans le sens du déplacement de la vapeur, et par une vanne de régulation de pression interposée entre le condenseur et la sortie de l'enceinte pour maintenir constante la pression régnant à ladite sortie de l'enceinte.
[0017] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma d'une installation d'essorage et de séchage de bobines de produit textile, selon un mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 2 est un diagramme représentant la caractéristique pression/débit du ventilateur utilisé dans l'installation de la figure 1.
[0018] L'installation représentée sur la figure 1 comprend :
- un générateur de vapeur d'eau (chaudière) 1 ;
- un ventilateur - ou pompe - centrifuge 2dont l'entrée d'aspiration 2a est reliée à la sortie de vapeur la de la chaudière 1, par l'intermédiaire d'une conduite 3 sur laquelle sont interposés, à la suite dans le sens allant de la chaudière au ventilateur 2, un détendeur- ou valve de réduction de pression - 4 et une vanne-ou robinet - d'isolement 5 ;
- un réchauffeur par exemple électrique G réchauffant la vapeur fournie par le ventilateur 2 ;
- une enceinte fermée étanche 7 ayant : une entrée de vapeur 7a reliée à la sortie 6a du réchauffeur 6 . par une conduite 8, et une sortie de vapeur 7b, cette enceinte 7 recevant des bobines toriques de fil, ou mèche ou ruban textile 9 à sécher ;
- une conduite d'évacuation d'eau d'essorage 10 ayant une extrémité 10a ouverte à l'atmosphère et son autre extrémité 10b étant reliée à la sortie de vapeur 7b de l'enceinte 7 par une conduite de liaison 11 ; une vanne
- ou robinet - d'isolement 12 est interposée sur la conduite 10 ;
- un condenseur 13 ayant une enceinte fermée dans laquelle se trouve un serpentin de refroidissement 14 parcouru par un fluide de refroidissement (flèches f) ; l'entrée 13a du condenseur 13 est reliée à la sortie de vapeur 7b de l'enceinte 7, par l'intermédiaire d'une conduite 15 et de la conduite de liaison 11 ; une valve de régulation 16 est interposée sur la conduite 15 ; cette valve 16 est du type assurant le maintien d'une pression constante à son entrée amont 16a par un réglage convenable de la section de passage qu'elle offre au fluide qui la traverse ; et
- une conduite dite de recyclage de vapeur 17 reliant, par l'intermédiaire de la conduite de liaison 11, la sortie de vapeur 7b de l'enceinte 7 à l'entrée d'aspiration 2a du ventilateur 2 ; cette conduite 17 débouche dans la conduite 3 entre la vanne d'isolement 5 et ladite entrée d'aspiration 2a ; une vanne - ou robinet - d'isolement 18 est interposée sur cette conduite 17.
[0019] L'ensemble des organes qui viennent d'être décrits est soigneusement calorifugé, c'est-à-dire isolé thermiquement de l'environnement extérieur.
[0020] Le condenseur 13 présente un fond 13b dont la paroi est inclinée vers le bas vers une sortie de condensat 19 ménagée dans ledit fond 13b ; une conduite d'évacuation des condensats 20 est raccordée à la sortie 19 ; cette conduite est ouverte à l'atmosphère à son extrémité 20a opposée à la sortie 19 ; une vanne - ou robinet - d'isolement 21 est interposée sur la conduite 20.
[0021] Les bobines 9 sont montées à frottement sur un support comprenant un tube vertical cylindrique 22 à paroi munie de trous 23, et une paroi continue plane annulaire horizontale,dite de butée 24,solidaire du tube 22 et faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir du bord inférieur de ce dernier.
[0022] Les bobines 9 sont enfilées sur le tube 22 jusqu'à ce que la bobine inférieure bute sur la paroi 24 ; les bobines sont ainsi montées mutuellement jointives sur le support 22, 23, 24. A l'extrémité supérieure de ce support 22, 23, 24, une pièce circulaire de serrage dite couvercle 25 forme, d'une part, couvercle étanche fermant l'extrémité supérieure du tube 22 et, d'autre part, plaque de serrage pressant axialement les bobines 9 vers le bas contre la paroi de butée 24. A cet effet, un ressort de compression 26 est interposé entre la paroi supérieure 7b de l'enceinte 7 et le couvercle 25 pour appliquer de façon étanche ce couvercle 25 sur la face extrême supérieure 9a de la bobine 9 supérieure. La paroi supérieure 7b est fixée de façon amovible du reste de l'enceinte 7 au moyen de brides périphériques 7c, 7d sur lesquelles sont montés des boulons de serrage 27. La paroi de butée 24, ainsi que le couvercle 25 s'étendent radialement vers l'extérieur, de manière à recouvrir la totalité de la face extrême adjacente de la bobine 9 correspondante. Le support 22 à 27 est fixé dans l'enceinte 7 par des moyens convenables tels que vis ou soudure par l'intermédiaire d'une pièce de liaison annulaire à section en U 28 coaxiale à - et de même diamètre que le tube 22. La sortie 7b débouche dans l'extrémité inférieure ouverte du tube 22.
[0023] L'entrée 7a débouche dans un espace annulaire fermé 29 qui est ménagé dans l'enceinte 7 contre l'extrémité inférieure de la paroi latérale 7c de l'enceinte 7, et dont l'extrémité supérieure 29a est ouverte et débouche du volume intérieur de l'enceinte 7.
[0024] On va maintenant décrire ci-dessous un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans l'installation représentée à la figure 1, dans le cas particulier où les bobines 9 sont des bobines de fil - ou mèche, ou ruban - de coton chargées d'eau à raison de 300 % en poids d'eau.
[0025] Durant une première phase, dite d'essorage, on essore les bobines 9 en faisant circuler dans l'enceinte 7 de la vapeur sous pression fournie par la chaudière 1, par exemple par l'intermédiaire d'une conduite deby-pass 100 court-circuitant la vanne 5, le ventilateur 2 et le réchauffeur 6. Une vanne d'isolement 101 est interposée sur la conduite 100 et une autre vanne d'isolement 102 est interposée sur la conduite 8 entre le réchauffeur 6 et la jonction des conduites 100 et 8. Au cours de l'essorage, les vannes 5, 12 et 101 sont ouvertes, tandis que les vannes - ou valves - 16 et 18 et 102 sont fermées. La teneur en eau des bobines descend ainsi jusqu'à 100 % en poids.
[0026] Durant une deuxième phase, dite de séchage, on ferme les vannes 5 et 12, on met en service la valve 16 et on ouvre la vanne 18. De la vapeur surchauffée issue du réchauffeur 6 est envoyée dans l'enceinte 7 d'où elle ressort, par la sortie 7b, après avoir traversé la matière textile des bobines 9. La vapeur est alors réintroduite par la conduite 17 à l'entrée d'aspiration 2a du ventilateur 2, la valve 16 maintenant à une valeur constante la pression régnant dans les conduites 11, 17 et 3. A cet effet, de la vapeur est évacuée à travers la valve 16 pour être condensée dans le condenseur 13. Le ventilateur 2 applique un gradient de pression dans la boucle de circulation de vapeur ainsi constituée. Ce ventilateur 2 contribue également à chauffer la vapeur qu'il reçoit par son entrée 2a. Cependant, le réchauffeur 6 fournit l'appoint de chaleur nécessaire pour que la température de la vapeur admise dans l'enceinte soit suffisante pour assurer un séchage convenable des bobines 9 pendant un temps déterminé. Le réchauffeur 6 comporte une résistance électrique de chauffage 6b alimentée en courant par une source de courant réglable 30. On mesure la température de la vapeur en amont et en aval de la matière textile 9 au moyen de sondes, respectivement 31 et 32 équipéescha- cune d'un dispositif de mesure convenable 31a, 32a. La sonde 31 se trouve dans la conduite 8 ; la sonde 32 est est placée dans l'enceinte 7 à la sortie du tube 22.
[0027] A la figure 2, on a représenté la caractéristique pression/débit du ventilateur du type centrifuge 2. Comme le montre la figure 2, le ventilateur 2 a été conçu pour fournir une pression sensiblement maximale PM lorsque le débit de vapeur passant à travers la matière textile 9 est minimal et égal à D1, ce débit correspondant à des charges en poids d'eau de la matière textile 9 allant de 300 % à 100 %.
[0028] Au cours de la phase de séchage, ce débit de vapeur augmente, de sorte que la pression de la vapeur P1 sortant du réchauffeur 6 diminue.
[0029] On a séché les bobines 9 à partir d'une teneur initiale en poids d'eau de 100 % environ jusqu'à une teneur finale de 8,25 % dans les conditions suivantes :
P1 = Pression de la vapeur entrant dans l'enceinte 7 ;
Tl = Température de la vapeur entrant dans l'enceinte 7 (température mesurée par la sonde 31) ;
P2 = Pression de la vapeur sortant de l'enceinte 7 ;
T2 = Température de la vapeur en aval de la matière textile (température mesurée par la sonde T2) ;
- on maintient P2 à environ 1 bar à l'aide de la valve 16 ;
- Au départ de la phase de séchage, on établit une différence de pression P1- P2 de l'ordre de 200 à 300 millibars et une température de vapeur surchauffée T1 de l'ordre de 120° C à 130°C, par un choix convenable du ventilateur 2 et de son régime de rotation, et à l'aide d'un réglage approprié de la source de courant 30, le ventilateur 2 étant choisi à une puissance nominale inférieure à celle qui serait nécessaire pour obtenirde la vapeur à ces . pressions P2 comprises entre 1,2 et 1,3 bars et à ces températures T2 ;
- on arrête le séchage dès que T2 = 107°C. On a constaté expérimentalement que cette valeur particulière de T2 correspond à la teneur finale h de 8,25 % d'humidité que l'on veut obtenir pour les bobines 9.
[0030] D'une façon générale, pour une valeur de P2 donnée, à chaque valeur de h correspond une valeur de T2 bien déterminée. Le procédé décrit ci-dessus permet donc d'arrêter le séchage de la matière textile - et donc d'arrêter la fourniture d'énergie à cette matière - juste au moment où cette dernière présente la teneur en humidité h requise.
[0031] Il est à noter que, en maintenant P2 à une valeur constante au moyen de la valve de régulation 16, on permet la condensation dans le condenseur 13 de juste la quantité de vapeur équivalant à la vapeur correspondant à l'eau des bobines 9 évaporée dans l'enceinte 7.
[0032] L'invention n'est pas limitée au séchage de matières fibreuses imprégnées d'eau, mais elle s'étend au contraire au séchage de matières fibreuses ou plus généralement poreuses imprégnées d'un liquide contenant ou ne contenant pas d'eau, tel qu'un solvant organique (solvant chloré tel que le perchloréthylène, alcool, etc.).