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Substituent
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tetrachloro
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2514877A1
Family ID 2706115
Probable Assignee Spezialmaschinenbau Kom Textim
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE DISTILLATION NOTAMMENT POUR MACHINE DE
NETTOYAGE CHIMIQUE
Abstract
_________________________________________________________________
LE DISPOSITIF DE DISTILLATION COMPORTE UNE POMPE A CHALEUR COMPRENANT,
EN TANT QUE COMPRESSEUR, UN TURBO-COMPRESSEUR A SURALIMENTATION 10
DONT LA TURBINE 11 EST ALIMENTEE PAR UN FLUIDE DE COMMANDE ET LE
COMPRESSEUR 12 PAR UN FLUIDE CALOPORTEUR ET LE FLUIDE D'ENTRAINEMENT
SORTANT DE LA TURBINE EST UTILISE A D'AUTRES FINS.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un dispositif de dis-
tillation pour une machine de nettoyage chimique et se rapporte
notamment a un dispositif d'entrainement d'une pompe a chaleur qui est
prevue pour la distillation d'agents de nettoyage, notamment de
solvants organiques utilises
dans ces machines afin de separer par evaporation et con-
densation ces agents de nettoyage de facon economique des substances
dissoutes et melangees a ces derniers en vue du
recyclage des solvants dans le processus de nettoyage.
Le dispositif de distillation d'une machine de nettoyage chimique est
constitue essentiellement, comme cela est connu par un evaporateur, un
conduit tubulaire, un refroidisseur, un separateur d'water et un
reservoir Le solvant souille lors du processus de nettoyage est soumis
a evaporation dans un evaporateur en alimentant ce dernier en energie
thermique Les impuretes se deposent en tant que residus Les vapeurs de
solvant sont condensees dans le refroidisseur et le distillat est
refroidi Le refroidisseur est alimente en water froide L'energie
thermique necessaire
au processus d'evaporation est transmise a l'water de refroi-
dissement et est perdue de ce fait pour le processus
de distillation subsequent Pour cette raison la distilla-
tion dans une machine de nettoyage chimique constitue un
processus consommant beaucoup d'energie et depuis long-
temps on cherche a trouver un procede qui permet de realiser
une economie d'energie.
Par le brevet DD 145 659 et la demande de brevet DE 2 639 604,il est
connu d'utiliser des pompes a chaleur dans des domaines techniques o
il s'agit de tirer parti d'une chaleur provenant de sources naturelles
Une pompe
a chaleur de ce type est composee principalement d'un com-
presseur, d'un condenseur, d'un evaporateur et d'un dispo-
sitif de detente Le compresseur est entraine par une turbine. Le
compresseur et la turbine forment chacun une machine autonome et ils
sont relies, l'un a l'autre, par un arbre La turbine est entralne par
un gaz ou par de la vapeur Le gaz ou la vapeur d'echappement de la
turbine est conduite dans un echangeur de chaleur monte en serie avec
la pompe a chaleur et qui permet d'utiliser l'energie thermique
residuelle des gaz ou de la vapeur d'echappement. Une pompe a chaleur
de ce type fonctionne a des temperatures qui sont inferieures a 600 C
et elle ne peut pas etre utilisee paur la distillation dans des
machines de
nettoyage chimique.
Dans certaines pompes a chaleur le compresseur est un compresseur a
piston de type connu et il ne convient
egalement pas pour une pompe a chaleur destinee a fonc-
tionner a des temperatures de distillation elevees L'uti-
lisation d'une turbine d'entrainement separee pour le com-
presseur de la pompe a chaleur constitue en outre une
solution onereuse et l'ensemble est tres encombrant.
La presente invention a pour objet de creer un dispositif a pompe a
chaleur qui peut etre utilise pour le procede de distillation dans une
machine de nettoyage
chimique tout en permettant d'economiser de l'energie.
Les problemes exposes ci-dessus sont resolus conformement a
l'invention par un dispositif de distillation
qui est caracterise en ce qu'il comporte une pompe a cha-
leur comprenant, en tant que compresseur, un turbocom-
presseur a suralimentation dont la turbine est alimentee par un fluide
de commande et le compresseur par un fluide caloporteur et en ce que
le fluide d'entrainement sortant
de la turbine est utilise a d'autre fins.
L'importance de l'invention reside dans le fait qu'elle cree une pompe
a chaleur qui est concue de facon a pouvoir etre utilisee dans des
machines de nettoyage
chimique pour la distillation de solvants qui fonction-
nent avec un fluide caloporteur a point d'ebullition eleve et qui
comporte un dispositif d'entrainement particulier permettant une mise
en oeuvre economique du procede de distillation.
25148 7
Les pompes a chaleur connues fonctionnent a des temperatures
inferieures a 600 C etutilisent, en tant que fluide caloporteur, des
agents frigorifiques a bas point d'ebullition. La presente invention a
pour objet de creer une pompe a chaleur qui peut etre utilisee dans un
domaine nouveau dans lequel il s'agit de transformer de la chaleur
depassant 100 IC comme cela est le cas, par exemple, lors de la
distillation de liquides Il a ete constate qu'il est 1 o possible de
mettre en oeuvre un processus de distillation en utilisant l'energie
thermique existante et sans etre oblige de prevoir une alimentation en
energie separee et
importante lorsqu'on reussit de ramener de nouveau la cha-
leur de condensation du refroidisseur dans l'evaporateur en tant que
chaleur d'evaporation Le principe d'une pompe a chaleur permet cette
transformation Le probleme reside
cependant dans le fait qu'il faut trouver un fluide calopor-
teur qui convient aux temperatures superieures a 1000 C
regnant pendant le processus, ainsi qu'un dispositif d'en-
trainement approprie a ce fluide caloporteur L'invention prevoit
notamment l'utilisation de la vapeur d'water en tant que fluide
caloporteur etant donne que la vapeur d'water presente des avantages
du point de vue thermique En raison de la temperature elevee et de
l'absence de tout effet de
lubrification, l'utilisation de la vapeur d'water dans le cir-
cuit des pompes a chaleur comportant les compresseurs connus presente
des grandes difficultes Ce probleme est resolu de facon surprenante
par la presente invention qui prevoit l'utilisation d'un
turbocompresseur a suralimentation en tant
que dispositif d'entrainement Le turbocompresseur a sura-
limentation permet de comprimer et de transporter la vapeur
d'water grace a la turbine de suralimentation du compresseur.
En tant que fluide d'entrainement l'invention prevoit de la vapeur
d'water qui est utilisee cinetiquement dans la turbine
et ensuite thermiquement.
L'invention permet de realiser des economies d'energie importantes car
l'utilisation d'un compresseur a suralimentation en tant que
dispositif d'entrainement des pompes a chaleur a permis d'elargir le
domaine d'utilisation de ces dernieres, notamment en ce qui concerne
les economies en energie. Diverses autres caracteristiques de
l'invention
ressortent d'ailleurs de la description detaillee qui suit.
Une forme de realisation de l'objet de l'inven-
tion est representee, a titre d'exemple non limitatif, au dessin
annexe.
La figure unique represente schematiquement une
pompe a chaleur utilisee en tant que dispositif de distilla-
tion dans une machine de nettoyage chimique.
La pompe a chaleur suivant l'invention comprend un dispositif
d'entrainement 10, deux echangeurs de chaleur
20, 30, un dispositif de detente 40 et des conduits tubu-
laires de liaison 15, 23, 41, 33 Le dispositif d'entrainement est un
turbocompresseur a suralimentation qui comprend, de facon connue, une
partie d'entrainement 1 l et une partie de compression 12 La partie
d'entrainement 11 est constituee par une turbine axiale ou radiale et
presente des raccords 13,14 pour le fluide de commande La turbine
d'entrainement
il est reliee avec une turbine de compression 12 par l'inter-
mediaire d'un arbre traversant une paroi de separation du carter La
turbine de compression 12 est reliee au circuit
de la pompe a chaleur au moyen de conduits tubulaires 15,33.
L'echangeur de chaleur 20 et le condenseur 21 de la pompe a chaleur
d'une part, et l'evaporateur 22 du dispositif de
distillation, d'autre part, sont montes en aval du turbo-
compresseur a suralimentation 10 L'echangeur de chaleur 20 est relie
avec l'echangeur de chaleur 30, d'une part, du cote de la pope a
chaleur, par des conduits 23, 41 contenant une soupape de detente 40,
et, d'autre part, du
cote de distillation par un conduit 25 L'echangeur de cha-
leur 30 constitue l'evaporateur 31 de la pompe a chaleur et en
meme temps le condensateur 32 du dispositif de distillation.
Le circuit de la pompe a chaleur est forme par l'interme-
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diaire du conduit 33 reliant l'echangeur de chaleur 30 au tur-
bocompresseur a suralimentation 10 Sur son cote de distilla-
tion, l'echangeur de chaleur 20 presente un raccord 24 pour
l'alimentation en solvant L'echangeur de chaleur 30 comporte un
raccord 34 pour l'evacuation du distillat. Le dispositif de
l'invention fonctionne de la facon suivante: La turbine d'entrainement
11 du turbocompresseur a suralimentation 10 est alimentee en fluide de
commande qui entraine en rotation la turbine 11 La vitesse de rotation
est superieure a 10 000 t/mn Le fluide d'entrainement est un liquide
ou un gaz presentant une pression appropriee En tant que gaz on peut
utiliser de l'air comprime, du gaz de chauffage ou de preference, de
la vapeur d'water Le fluide de commande penetre dans la turbine il par
le raccord 13 Dans la turbine d'entrainement 11, on utilise le pouvoir
energetique du fluide de commande Apres sa detente le fluide quitte la
turbine
d'entrainement il par le raccord 14 Le fluide d'entraine-
ment presente de plus une energie thermique qui est ensuite exploitee
en conduisant par exemple la vapeur epuisee dans le
dispositif de distillation Il est ainsi possible de pre-
chauffer le solvant a distiller au moyen de la vapeur epuisee.
Une autre possibilite consiste dans une distillation directe
des residus du distillat.
La turbine 11 entraine la turbine de compression 12
qui constitue le dispositif de transport de la pompe a cha-
leur La pompe a chaleur fonctionne avec un fluide calopor-
teur qui presente un point d'ebullition eleve et on utilise par
exemile de la vapeur d'water La turbine de compression 12 peut mettre
en circulation le fluide caloporteur propose sans exiger une
lubrification supplementaire Le turbocompresseur
a suralimentation utilise en tant que dispositif d'entraine-
ment pour une pompe a chaleur n'est pas encombrant du fait
que la partie d'entrainement et la partie de compression for-
ment une unite La turbine 12 comprime le fluide calopor-
teur dont la temperature se trouve ainsi augmentee Le fluide arrive
ensuite par l'intermediaire du conduit 15 dans l'echangeur de chaleur
20 qui comprend, d'une part, le condenseur 21 de la pompe de chaleur
et, d'autre part, l'evaporateur 22 du dispositif de distillation A
l'interieur du condenseur 21, le fluide caloporteur transmet sa
chaleur,
en se condensant, vers l'evaporateur du dispositif de distil-
lation De ce fait le solvant, par exemple du tetrachloro-
thane est evapore a l'interieur de l'evaporateur du disposi-
tif de distillation Les vapeurs de solvant, provenant de
l'evaporateur 22, arrivent dans le condenseur 32 de l'echan-
geur de chaleur 30 par l'intermediaire du conduit 25 Le
solvant s'ecoule dans l'evaporateur 22 par le raccord 24.
Dans la zone de la pompe a chaleur, le fluide caloporteur condense
dans le condenseur 21 est transporte,au moyen
du turbocompresseur a suralimentation 10 et par l'inter-
mediaire du conduit 23, vers la soupape de detente 40 et, a partir de
cette derniere, le fluide caloporteur detendu s'ecoule dans
l'evaporateur 31 de l'echangeur de chaleur 30 en passant par le
conduit 41 Lors de son evaporation dans
l'evaporateur 31, le fluide caloporteur absorbe de la cha-
leur qui est prelevee des vapeurs de solvant du condenseur 32 du
dispositif de distillation Lors de ce procede, les vapeurs de solvant
sont condensees et le distillat quitte le-dispositif de distillation
par le raccord 34 Le fluide caloporteur absorbe la chaleur de
condensation des vapeurs de solvant, laquelle apres s'etre enrichie,
au cours du recyclage, de la chaleur de compression du
turbocompresseur, est transmise au condenseur 21 et de ce fait
egalement a l'evaporateur 22 du dispositif de distillation, en vue
d'entretenir le processus de distillation De cette maniere il est
possible de proceder a la distillation de liquides en profitant au
maximum de la chaleur produite et en ne consommant que de
faiblesquantites d'energie d'apport Un avantage particulier de
l'invention reside dans le fait qu'elle permet, grace a l'utilisation
d'un turbocompresseur a suralimentation en tant que dispositif
d'entrainement de la pompe a chaleur, de distiller economiquement des
liquides a point d'ebullition eleve et superieur a
1000 C.
Dans une forme de realisation pratique l'invention prevoit d'utiliser
en tant que dispositif d'entrainement
de la pompe a chaleur, un turbocompresseur a gaz d'echap-
pement tel qu'il est utilise dans des vehicules automo-
biles Dans le cas o la puissance, le debit et la pression du cote de
la turbine d'entrainement et du cote de la turbine de compression d'un
turbocompresseur ne sont pas adaptes aux exigences de la pompe a
chaleur, il est possible conformement a l'invention de modifier le
turbocompresseur de facon correspondante On peut, par exemple,
modifier les roues de turbine ou prevoir des buses d'injection La
presente invention ntest pas limitee a l'exemple de realisation decrit
et concernant un dispositif de distillation pour des solvants a point
d'ebullition eleve et destine a des machines de nettoyage chimique
L'invention concerne egalement les pompes a chaleur utilisees dans des
domaines comparables.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Dispositif de distillation notamment pour une machine de nettoyage
chimique, comportant tant un evaporateur, un conduit tubulaire, un
refroidisseur, un separateur d'water et un reservoir, caracteriseUen
ce qu'il comporte une pompe a chaleur comprenant en tant que
compresseur un turbocompresseur a suralimentation ( 10) dont la
turbine ( 11) est alimentee par Un fluide de commande et le
compresseur ( 12) par un fluide caloporteur et en ce que le fluide
d'entrainement sortant de la turbine est
utilise a d'autres fins.
2 Dispositif de distillation suivaht la revendi-
cation 1, caracterise en ce que le turbocompresseur a
suralimentation est un turbocompresseur a gaz d'echappement.
3 Dispositif de distillation suivant l'une des
revendications 1 ou 2, caracterise en ce que le turbo-
compresseur a suralimentation est un turbocompresseur modi-
fie a gaz d'echappement.
4 Dispositif de distillation suivant l'une des
revendications 1 a 3, caracterise en ce que le fluide de
commande est un liquide ou un gaz.
Dispositif de distillation suivant l'une des
revendications 1 a 4, caracterise en ce que le fluide de
commande est la vapeur d'water.
6 Dispositif de distillation suivant la revendi-
cation 5, caracterise en ce que la vapeur d'water est
exploitee cinetiquement et thermiquement.
7 Dispositif de distillation suivant l'une des
revendications 1 a 6, caracterise en ce que la vapeur
d'echappement du turbocompresseur est conduite dans le
dispositif de distillation.
8 Dispositif de distillation suivant l'une des
revendications 1 a 3, caracterise en ce que le fluide
caloporteur est une substance a point d'ebullition eleve.
9 Dispositif de distillation suivant l'une des
revendications 1 a 3, caracterise en-ce que le fluide
caloporteur est de la vapeur d'water.
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