Procédé et dispositif de régulation d'un séchoir dynamique

Abstract

 Le procédé de régulation se caractérise par le fait qu'on relève, près de la matière (5) qui défile et en deux emplacements (A,B) donnés du séchoir (1), la différence entre les températures du fluide caloporteur d'une part avant qu'il n'entre en contact avec la matière(thermocouples 7,9) et d'autre part après qu'il soit entré en contact avec la matière (thermocouples 6,8), et qu'on fait varier la vitesse de défilement de la matière dans le séchoir de telle sorte que le rapport entre les deux différences ainsi relevées soit maintenu approximativement constant et égal à une valeur prédéterminée.
Si le rapport calculé par le calculateur (10) est supérieur à la valeur prédéterminée, on diminue la vitesse de défilement, et inversement. La variation de vitesse est déterminée en fonction de l'écart constaté. L'intervalle de temps entre deux relevés est suffisant pour que le séchoir soit à son nouvel équilibre.

Description

[0001] L'invention concerne le séchage d'une matière défilant en continu à travers une enceinte alimentée par un fluide chaud, que l'on appellera ci-après séchoir dynamique. Elle concerne plus particulièrement la régulation de la vitesse de défilement de la matière en fonction de l' état de siccité dans lequel elle se trouve. Elle s'applique à toute matière, notamment aux matières textiles se présentant sous forme de tissu.

[0002] Les séchoirs dynamiques doivent transformer une matière entrante à l'état humide en une matière sortante à un taux d'humidité qui soit le plus proche possible du taux de reprise naturelle de ladite matière ; en effet, il est inutile de porter la matière à un état de siccité trop poussé dans la mesure où au stockage la matière va retrouver un certain taux d'humidité qui est son taux de reprise. Par ailleurs les séchoirs dynamiques consomment beaucoup d'énergie ; il importe donc d'optimiser les paramètres de fonctionnement du séchoir pour minimiser la quantité d'énergie consommée en tenant compte de la matière à traiter : c'est le but de la régulation.

[0003] On connaît divers types de régulation de séchoir dynamique. Ils sont basés sur l'humidité du fluide caloporteur, sur l'humidité de la matière ou sur la température du fluide caloporteur. Dans ce dernier cas, il est également connu que le fluide caloporteur présente une différence de température avant qu'il n'entre en contact avec la matière à sécher et après qu'il soit entré en contact avec la matière. La valeur de cette différence de température, que l'on appellera ci-après AT, caractérise l'évolution du séchage le long du séchoir dynamique. Elle est importante en début de séchage, pour devenir nulle lorsque la matière est totalement sèche. La courbe représentée à la figure 1 illustre l'évolution du ÓT en fonction de la place occupée par la matière dans le séchoir.

[0004] Or on a trouvé un procédé de régulation d'un séchoir dynamique, simple à mettre en oeuvre, efficace et précis, basé sur l'évolution de cette différence de température ÓT le long du séchage. Ce procédé, objet de l'invention, est caractérisé en ce que on relève, près de la matière qui défile et en deux emplacements donnés du séchoir, la différence entre les températures du fluide caloporteur d'une part avant qu'il n'entre en contact avec la matière et d'autre part après qu'il soit entré en contact avec la matière, et en ce qu'on fait varier la vitesse de léfilement de la matière dans le séchoir de telle sorte que le rapport mire les deux différences ainsi relevées soit maintenu approximativement constant et égal à une valeur prédéterminée. En effet on a découvert que, pour chaque paire d'emplacements donnés du séchoir et pour une matière à sécher donnée, il existe une relation de propor- cionalité entre les différences de température relevées de telle sorte que la matière sortant du séchoir est à son taux de reprise naturelle. Ainsi la constante de proportionnalité est fonction de la situation des deux emplacements donnés à l'intérieur du séchoir. Avantageusement l'un des emplacements sera dans la première moitié du séchoir, tandis que l'autre sera à proximité de la sortie du séchoir.

[0005] Selon le procédé de l'invention, on diminue la vitesse de défile- nent de la matière lorsque le rapport entre les deux différences de températures est sensiblement supérieur à la valeur constante prédéterminée, et on augmente la vitesse de défilement dans le cas contraire.

[0006] Préférentiellement on effectue des séries de relevés et on fait varier corrélativement la vitesse de défilement du séchoir, conformé- nent au procédé de l'invention, en respectant des intervalles de temps suffisants pour que l'équilibre de séchage soit atteint. Par exemple, pour effectuer un nouveau relevé, on attend que toute la matière qui était présente dans le séchoir lors du relevé précédent en soit sortie.

[0007] La notion d'emplacement doit être prise dans un sens large. Ainsi le relevé dont il s'agit peut être la valeur moyenne de plusieurs mesures faites en des points relativement rapprochés d'un même emplacement ; ceci permet de ne tenir compte que des réelles variations de températures, et non de variations instantanées dues à une perturbation localisée du fonctionnement du séchoir.

[0008] C'est un autre objet de l'invention que de proposer un dispositif spécialement conçu pour mettre en oeuvre le procédé de régulation précité. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens, placés en deux emplacements donnés du séchoir, pour mesurer la différence entre les températures du fluide caloporteur d'une part avant qu'il n'entre en contact avec la matière et d'autre part après qu'il soit entré en contact avec la matière, des moyens pour calculer le rapport entre les deux différences de températures ainsi mesurées, comparer ledit rapport à une valeur prédéterminée, et diminuer la vitesse de défilement du séchoir si le rapport calculé est sensiblement supérieur à la valeur prédéterminée et l'augmenter dans le cas contraire.

[0009] Les moyens pour mesurer, en chaque emplacement donné, la différence des températures du fluide caloporteur consistent en deux thermocouples placés l'un à proximité immédiate de la matière à sécher qui mesure préférentiellement la température du fluide après qu'il soit entré en contact avec la matière, et l'autre plus proche de l'alimentation en fluide qui mesure préférentiellement la température du fluide avant qu'il n'entre en contact avec la matière. Il peut également s'agir de plusieurs jeux de deux thermocouples du même type, lesdits jeux étant situés dans le même emplacement du séchoir mais en des points différents de manière à atténuer les variations de température localisées et instantanées.

[0010] Les moyens pour calculer le rapport entre les deux différences de températures ainsi mesurées, pour le comparer à la valeur prédéterminée et pour faire varier la vitesse du séchoir consistent en un calculateur informatique, programmé pour réaliser ces opérations et pour actionner les mécanismes moteurs de défilement de la matière dans le séchoir dans le cas où le rapport calculé diffère sensiblement de la valeur prédéterminée.

[0011] Dans le cas de plusieurs jeux de deux thermocouples pour chaque emplacement donné, le calculateur est programmé pour calculer dans un premier temps la valeur moyenne des différences de températures,mesurées, et c'est cette valeur moyenne qui sert de base au calcul du rapport précité.

[0012] Préférentiellement les dispositifs moteurs, lorsqu'ils sont actionnés par le calculateur font varier la vitesse de défilement de la matière à sécher de telle sorte que la nouvelle vitesse (V_n) soit éga- i le à :

où V_n-1 est la vitesse précédente, DS est égal à la différence entre C.ΔT_A et ΔT_B où C est la valeur prédéterminée du rapport entre les différences de températures, pour les deux emplacements et la matière donnés. N est une constante, qui est choisie de préférence entre 0,05 et 0,1 , en fonction de la sensibilité de régulation souhaitée.

[0013] L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple décrit ci-après d'une régulation d'une rame sécheuse de tissu, illustré par les dessins annexés, dans laquelle la figure 1 représente la courbe d'évolution du 2\T en fonction de la place occupée par le tissu dans la rame. La figure 2 est une représentation schématique de la rame.

[0014] La rame sécheuse 1, connue sous la marque COMPACTAIR, est composée de trois compartiments de séchage 2, 3 et 4, dans lesquels le fluide caloporteur est de l'air chaud produit dans une chambre de combustion au gaz non représentée. L'air chaud est envoyé sur le tissu 5 qui défile horizontalement dans la rame à une température de l'ordre de100 à 20₀ °C ; au contact de l'air chaud, de l'eau contenue dans le tissu s'évapore et charge de vapeur l'air qui est de ce fait refroidi et qui est extrait de la rame. Un premier jeu de deux thermocouples 6 et 7 est placé sur un premier emplacement A dans le premier compartiment 2, à proximité de la sortie de ce premier compartiment. Un second jeu de deux thermocouples 8 et 9 est placé en un second emplacement B dans le dernier compartiment 4 entre le milieu et la sortie dudit compartiment. Les thermocouples 6 et 8 sont placés à proximité immédiate du tissu et mesurent préférentiellement les températures de l'air après qu'il ait frappé le tissu ; les thermocouples 7 et 9 sont plus proches de l'alimentation en air chaud et mesurent préférentiellement les températures de l'air avant qu'il ne frappe le tissu. Chacun des deux jeux de deux thermocouples est relié au calculateur informatique 10, qui est lui-même relié aux moyens moteurs Il de défilement du tissu 5 dans la rame 1.

[0015] Pour un tissu en coton de 250 g/m2, on a déterminé que, pour que le tissu sorte de la rame à son taux de reprise naturelle qui est de 7,8 %, il faut que le rapport entre la différence des températures mesurées par les thermocouples 6 et 7 et celle des températures mesurées par les thermocouples 8 et 9 soit égal à 0,6.

[0016] Le fonctionnement de la régulation de la rame est le suivant. A un instant donné t , tous les thermocouples effectuent une mesure de température et transmettent l'information au calculateur 10, celui-ci effectue les calculs suivants : soit T₆, T₇, T₈ et T₉ les températures relevées respectivement par les thermocouples 6, 7, 8 et 9, le calculateur calcule d'abord la différence de température ΔT_A à l'emplacement A qui est égale à (T7 - T6) et la différence de température ΔTB à l'emplacement B qui est égale à (T₉ - T₈). Le calculateur calcule ensuite le rapport ΔT_B/ΔT_A et compare ce rapport à la valeur prédéterminée 0,6. Il faut que le rapport Δ T_B/ΔT_A soit maintenu approximativement constant et égal à 0,6. Dans la pratique on n'effectue la régulation que lorsque le rapport ΔT_B/ΔT_A s'écarte d'une plage donnée autour de la valeur 0,6, par exemple 0,6 plus ou moins 0,04 : ainsi si ΔT_B/ΔT_A mesuré à l'instant T_o est supérieur à 0,64, le calculateur 10 déclenchera automatiquement une décélération des moyens moteurs 11 de défilement du tissu 5, la vitesse du tissu dans la rame diminuera dans certaines proportions, la quantité d'eau à évaporer pour le même débit d' air chaud diminuera., la capacité de séchage sera augmentée et le rapport Δ T_B/ΔT_A tendra à revenir vers la valeur déterminée 0,6. La variation de vitesse est fixée en fonction de l'écart constaté, par l' équation suivante :

dans laquelle V_n est la nouvelle vitesse fixée par le calculateur, V n - 1 est la vitesse précédente et DS est égal à la différence entre 0,6 ΔT_A et ΔT_B. Il faut bien sûr qu'un temps suffisant s'écoule entre deux séries de mesures pour que, la nouvelle vitesse étant établie, les conditions de séchage se stabilisent ; aussi les mesures suivantes ne sont effectuées qu'à un temps t₁ = t + L où L est la longueur de la rame, de manière à ce que le tissu pré- n sent dans la rame au moment t en soit totalement sorti au moment t_l.

[0017] Si le rapport Δ T_B/ΔT_A avait été, à l'instant t_o, inférieur à 0,56, le calculateur 10 aurait déclenché automatiquement une accélération des moyens moteurs 11, de telle sorte que, la quantité d'eau à évaporer pour le même débit d'air chaud augmentant, le rapport Δ B/Δ T_A tende à revenir vers la valeur déterminée 0,6. Si par contre le rapport ΔT_B/ΔT_A avait eu une valeur comprise dans la plage de 0,56 à 0,64, le calculateur n'aurait déclenché aucune variation de la vitesse de défilement du tissu et aurait attendu le temps t pour effectuer une nouvelle série de mesures.

[0018] La plage de valeurs retenues, de 0,56 à 0,64 dans l'exemple décrit, est fixée de façon suffisamment large pour qu'il n'y ait pas constamment variation de la vitesse de défilement mais aussi de façon suffisamment étroite pour que le tissu sortant de la rame ne soit ni surséché, ce qui entraînerait une dépense énergétique excessive, ni mal séché, ce qui serait néfaste à la qualité du tissu.

[0019] Le rapport constant de proportionalité est fonction des emplacements du séchoir où sont effectuéesles mesures de température et également de la matière à sécher. Une fois que les emplacements sont déterminés, il revient à l'homme du métier de déterminer une fois pour toutes à l'aide de quelques mesures expérimentales la valeur de ce rapport correspondant à la matière qu'il veut traiter, et d'introduire cette valeur dans le calculateur en regard de la référence de la matière en question.

Revendications

1. Procédé de régulation d'un séchoir dynamique caractérisé en ce qu' on relève, près de la matière qui défile et en deux emplacements donnés du séchoir, la différence entre les températures du fluide caloporteur d'une part avant qu'il n'entre en contact avec la matière et d'autre part après qu'il soit entré en contact avec la matière, et en ce qu'on fait varier la vitesse de défilement de la matière dans le séchoir de telle sorte que le rapport entre les deux différences ainsi relevées soit maintenu approximativement constant et égal à une valeur prédéterminée.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on fait varier la vitesse de défilement lorsque le rapport des différences relevées s'écarte d'une plage donnée autour de la valeur prédéterminée.

3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'on diminue la vitesse de défilement lorsque le rapport des différences relevées s'écarte au-delà de la valeur supérieure de la plage et en ce qu'on augmente la vitesse de défilement lorsque le rapport des différences relevées s'écarte en-deça de la valeur inférieure de la plage.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les deux emplacements donnés du séchoir où sont relevées les différences de température sont situés l'un dans la première moitié du séchoir et l'autre à proximité de la sortie du séchoir.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que deux relevés successifs de température sont séparés d'un intervalle de temps suffisant pour que toute la matière présente dans le séchoir lors du premier relevé en soit sortie lors du relevé suivant.

6. Dispositif de régulation d'un séchoir dynamique mis en oeuvre selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte deux jeux de moyens (6, 7 et 8, 9), chacun étant placé en un emplacement donné du séchoir (L) pour mesurer la différence entre les températures du fluide caloporteur d'une part avant qu'il n'entre en contact avec la matière (5) et d'autre part après qu'il soit entré en contact avec la matière (5), des moyens (1.0) pour calculer le rapport entre les deux différences de températures ainsi mesurées, pour comparer ledit rapport à une valeur prédéterminée, et pour diminuer la vitesse de défilement du séchoir si le rapport calculé est sensiblement supérieur à la valeur prédéterminée et l'augmenter dans le cas contraire.

7. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens pour mesurer, en chaque emplacement donne, la différence des températures consistent en deux thermocouples (6, 7) placés l'un (6) à proximité immédiate de la matière à sécher (5) qui mesure préférentiellement la température du fluide après qu'il soit entré en contact avec la matière (5) et l'autre (7) plus proche de l'alimentation en fluide qui mesure préférentiellement la température du fluide avant qu'il n' entre en contact avec la matière (5).

8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7 caractérisé en ce que les moyens pour calculer le rapport entre les deux différences de températures (ΔT_B/ΔT_A), pour comparer ce rapport à la valeur prédéterminée et pour faire varier la vitesse de défilement du séchoir corsis- tent en un calculateur informatique, programmé pour réaliser ces opérations et pour actionner les mécanismes moteurs (11) de défilement de la matière dans le séchoir dans le cas où le rapport (ΔT_B/ΔT_A) calculé diffère sensiblement de la valeur prédéterminée.

9. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le calculateur (10) n'actionne les mécanismes moteurs (11) que lorsque le rapport calculé (ΔT_B/ΔT_A) s'écarte d'une plage donnée autour de la valeur prédéterminée, de telle sorte que la vitesse de défilement de la matière diminue lorsque Δ T_B/ΔT_A s'écarte au-delà de la valeur supérieure de la plage et que la vitesse augmentelorsque ΔT_B/ΔT_A s'écarte en-deça de la valeur inférieure de la plage.

10. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que les mécanismes moteurs (11) , lorsqu'ils sont actionnés par le calculateur (10), font varier la vitesse de défilement d'une valeur telle que :

où Vn est la nouvelle vitesse, V_n- la vitesse antérieure, N une constante et DS égal à la différence entre C x ΔT_A et A T_B, C étant la valeur prédéterminée du rapport des différences de températures pour les deux emplacements et la matière donnés.

11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que la constante N est comprise entre 0,05 et 0,1.

12. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 11 caractérisé en ce que le calculateur (10) est programmé pour que deux relevés successifs de température soient séparés d'un intervalle de temps,tel que

où L est la longueur du séchoir et V la vitesse de défilement de la matière dans le séchoir lors du relevé précédent.

Dessins