FR3155277A1 - Vanne rotative optimisée notamment pour une installation de type PSA - Google Patents

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Abstract

L’objet de la présente invention concerne une vanne rotative comprenant au moins un joint plan (7,8) de vanne rotative délimitant des chambres entre les faces d’un stator (9) et d’un rotor (6) caractérisée en ce que le joint plan (7,8) de vanne rotative comprend au moins un premier joint de lubrification (8) au contact d’au moins un deuxième joint élastiquement déformable (7), ainsi que son application dans un installation de type PSA (« Pressure Swing Adsorption » en anglais). Figure de l’abrégé : Fig. 1

Description

Vanne rotative optimisée notamment pour une installation de type PSA
L’objet de la présente invention concerne une vanne rotative comprenant au moins un joint plan de vanne rotative délimitant des chambres entre les faces d’un stator et d’un rotor caractérisée en ce que le joint plan de vanne rotative comprend au moins un premier joint de lubrification au contact d’au moins un deuxième joint élastiquement déformable, ainsi que son application dans un installation de type PSA (« Pressure Swing Adsorption » en anglais).
Les vannes rotatives sont très utilisées en industrie pour diriger les fluides d'une ou plusieurs sources de procédé vers une ou plusieurs destinations de procédé au cours d'étapes de procédé cycliques répétables. C’est notamment le cas dans l’industrie spécialisée dans les procédés de séparation de gaz par adsorption modulée en pression et/ou en température (aussi appelé « PSA »), ou encore dans les procédés catalytiques régénératifs, dans la séparation de liquides par adsorption modulée en concentration, dans la chromatographie gazeuse ou liquide, dans les systèmes de contrôle séquentiel pneumatique ou hydraulique, et de bien d'autres processus cycliques.
Le document US5807423 divulgue ainsi une vanne rotative qui comprend trois composants :
- un premier élément de vanne,
- un deuxième élément de vanne et
- un moyen d'entraînement pour provoquer une rotation relative des premiers et deuxièmes éléments de vanne.
Les premiers et deuxièmes éléments de vanne ont des surfaces lisses qui sont en prise et qui peuvent tourner relativement autour d'un centre de rotation commun pour fournir une action de vanne entre divers orifices incorporés dans l'un des éléments de vanne. Le premier élément de vanne contient deux réseaux circulaires d'ouvertures traversantes, dont chacune est reliée à un conduit. Le second élément de vanne contient plusieurs passages qui assurent la communication entre diverses ouvertures du premier élément de vanne et des orifices de vanne situés dans le second élément de vanne. Le second élément de vanne contient également un ou plusieurs passages qui assurent la communication entre deux ouvertures d'un réseau d'ouvertures et une ouverture de l'autre réseau d'ouvertures. La vanne rotative peut être utilisé pour automatiser le fonctionnement d'un système d'adsorption de gaz ou de liquide comprenant deux cuves d'adsorption ou plus, le nombre de cuves étant équivalent au nombre total d'ouvertures dans l'un ou l'autre réseau. Il est divulgué que l'utilisation de la vanne dans un système d'adsorption élimine le besoin de nombreuses vannes requises dans les systèmes d'adsorption multi-récipients conventionnels. Toutefois, cette vanne nécessite en pratique des moyens de lubrification pour assurer une libre rotation des éléments de vannes qui sont par ailleurs soumis à usure du fait de leurs frictions respectives.
Le document CA2364881A divulgue une vanne destinée à mettre en œuvre un processus d'adsorption modulée en pression à haute fréquence, qui comprend :
- un stator comportant un certain nombre de compartiments fonctionnels s'ouvrant sur les faces de vanne du stator,
- un rotor couplé de manière rotative au stator et comprenant un certain nombre d'ouvertures s'ouvrant dans les faces de vanne du rotor, et
- un siège de vanne à jeu autorégulant positionné entre les faces de vanne du stator et du rotor de manière à réguler le débit de flux de gaz entre le stator et le rotor.
Chaque joint de vanne comprend une face d'étanchéité disposée adjacente à l'une respective des faces de vanne de rotor et peut pivoter par rapport à la face de vanne de rotor respective pour faire varier le débit de gaz en fonction de la distance de dégagement entre la face d'étanchéité et la face de vanne de rotor respective. Chaque joint de vanne comprend également un passage qui communique avec l'un des compartiments fonctionnels pour faire varier la distance de jeu en réponse à une différence de pression entre le passage et une ouverture qui s'approche. De cette manière, le joint de valve maintient un profil de transition de pression en douceur lorsque les chemins d'écoulement sont commutés entre les compartiments fonctionnels. Il est divulgué qu’en conséquence, l’équilibre est maintenu entre le matériau adsorbant et le front de transfert de masse du gaz, et que l’efficacité du processus de séparation des gaz est améliorée. Toutefois, cette vanne nécessite pour son fonctionnement une parfait alignement des axes des rotations du stator avec le rotor pour que le siège de vanne à jeu autorégulant puisse fonctionner efficacement. Cette vanne nécessite donc également des moyens de lubrification pour assurer un parfait alignement des éléments de vannes qui sont par ailleurs soumis à usure du fait de leurs frictions respectives.
De même, les documents US2006283325, US2007028971, US2009107332, US2012285321 sont des illustrations additionnelles de vannes rotatives. Toutefois dans tous ces documents, les vannes rotatives décrites sont soumises à des contraintes mécaniques nécessitant une maintenance importante pour assurer leur efficacité.
Le document US2004/094216 divulgue une vanne rotative comprenant un rotor ayant une face de rotor pouvant tourner autour d'un axe perpendiculaire à la face du rotor, dans laquelle la face du rotor présente une pluralité d'ouvertures, dont une ou plusieurs sont disposées à une distance radiale sélectionnée de l'axe, et dans laquelle le rotor comprend au moins un passage relié à au moins une paire de la pluralité d'ouvertures. La vanne comprend une plaque d'orifice flexible ayant un premier côté et un second côté, le premier côté faisant face au rotor et venant en prise avec le rotor de telle sorte que la plaque d'orifice flexible peut être tournée coaxialement par le rotor et peut se déplacer axialement par rapport au rotor, la plaque à orifices flexible comportant une pluralité d'orifices entre les premier et deuxième côtés, lesquels orifices sont alignés avec les ouvertures dans la face du rotor. La vanne comprend également un stator ayant une face de stator disposée coaxialement au rotor et à la plaque d'orifice flexible, le second côté de la plaque d'orifice flexible étant en contact rotatif scellable et coulissant avec la face de stator, la face de stator comportant une pluralité d’ouvertures, dont certaines sont disposées à la distance radiale sélectionnée par rapport à l'axe, et dans lesquelles les ouvertures s'étendent comme des passages à travers le stator. Il est divulgué que la vanne peut être utilisée dans les systèmes d'adsorption modulés en pression ou en température. Si ce système est soumis à des contraintes mécaniques, il est rapporté en revanche qu’un matériau approprié pour la plaque d'orifice peut être notamment du polytétrafluoroéthylène (PTFE), éventuellement chargé de carbone ou de bronze. Une telle plaque présente des propriétés autolubrifiantes permettant de diminuer les frictions entre les pièces qui lui sont en contact. Toutefois, d’une part, selon les pressions appliquées une telle plaque peut présenter selon sa conception des limitations en termes de solidité. De plus, il est souhaitable de ne pas utiliser autant de composés fluorocarbonés, pour diverses raisons, notamment environnementales pour une production industrielle de telles pièces.
Le but de l’invention est donc de pallier les inconvénients de l’art antérieur et vise ainsi à proposer une vanne rotative présentant des contraintes mécaniques limitées nécessitant une moindre maintenance par rapport à l’état de la technique tout en assurant un même niveau, voire un niveau supérieur, d’efficacité.
Pour ce faire, un premier aspect de l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à une vanne rotative comprenant :
(a) un stator ayant une face de stator et une pluralité d’ouvertures placées sur la face du stator et traversant ledit stator,
(b) un rotor ayant une face de rotor pouvant tourner autour d'un axe perpendiculaire à la face de rotor en contact étanche et en compression avec la face de stator pour former un joint plan de vanne rotative délimitant au moins une première et une deuxième chambre sur la face de rotor, lesdites première et deuxième chambres étant disposées de manière à ce qu’au moins deux ouvertures du stator sont placées pour coïncider de manière conjointe et séquentielle respectivement avec lesdites chambres de la face de rotor, le stator comprenant en outre une entrée de fluide sous pression configurée pour coïncider avec la seule première chambre, et le rotor comprend au moins un orifice d’échappement, le rotor étant de plus configuré pour occuper une position angulaire dans laquelle la première chambre est en coïncidence avec l’entrée de fluide sous pression et la deuxième chambre est en coïncidence avec l’échappement,
caractérisée en ce que le joint plan de vanne rotative comprend au moins un premier joint de lubrification au contact d’au moins un deuxième joint élastiquement déformable.
Ainsi, grâce à la présence du joint élastiquement déformable, le joint de lubrification assure une étanchéité parfaite de l’ensemble rotor - stator de la vanne tout en limitant les frictions. Les contraintes mécaniques entre le rotor et le stator sont donc bien moindres que celles de l’état de la technique, ce qui permet donc de limiter la maintenance avec un même niveau, voire un niveau supérieur d’efficacité étant donné que la lubrification et l’étanchéité sont mieux contrôlés.
Le « stator », aussi connu sous le nom de « barillet fixe », est la partie stationnaire fonctionnelle d'une vanne rotative.
Le « rotor », aussi connu sous le nom de « barillet mobile », est la partie tournante fonctionnelle d’une vanne rotative, par opposition au stator.
Par « joint plan de vanne rotative », il est compris dans le contexte de la présente invention un élément pris en sandwich de forme généralement aplatie au contact à la fois avec la face du stator et la face du rotor et assurant une étanchéité entre le stator et le rotor.
Par « coïncider de manière séquentielle respectivement avec lesdites chambres de la face de rotor », il est compris que lesdites au moins deux ouvertures du stator sont placées de manière à ce que lorsque le rotor tourne, ces ouvertures du stator coïncident avec lesdites chambres de la face de rotor, et ce l’une après l’autre donc de manière séquentielle.
Par « échappement », il est compris dans le contexte de la présente invention une sortie vers l’extérieur de la vanne rotative, notamment de l’ensemble constitué par le rotor et le stator.
Par « joint de lubrification », il est compris dans le contexte de la présente invention un joint dont les propriétés limitent les frictions.
Par « joint élastiquement déformable », il est compris dans le contexte de la présente invention un joint qui a la propriété de reprendre, au moins partiellement, sa forme ou son volume, après en avoir perdu au moins l’un des deux par compression ou extension.
La présente invention concerne en particulier une vanne rotative telle que décrite ci-dessus, dans laquelle le stator et/ou le rotor comprend au moins un sillon configuré pour accueillir au moins partiellement le joint plan de vanne rotative. Il y a plusieurs avantages à un tel sillon. Par exemple, un tel sillon permet de fixer la position du joint plan de vanne rotative vis-à-vis du rotor et/ou du stator.
Dans un mode de réalisation particulier, le stator et/ou le rotor comprend au moins un sillon configuré pour accueillir au moins partiellement ledit au moins un deuxième joint élastiquement déformable.
Dans un mode de réalisation particulier, le stator et/ou le rotor comprend au moins un sillon configuré pour accueillir totalement ledit au moins un deuxième joint élastiquement déformable.
De manière préférée, le joint élastiquement déformable du joint plan de vanne rotative est accueilli au moins partiellement dans un sillon de la face de rotor.
L’avantage d’un sillon configuré pour accueillir au moins partiellement ledit au moins un deuxième joint élastiquement déformable est de pouvoir augmenter l’exposition dudit au moins un premier joint de lubrification, permettant ainsi de favoriser la lubrification.
Dans un mode de réalisation particulier, le stator et/ou le rotor comprend au moins un sillon configuré pour accueillir :
- totalement ledit au moins un deuxième joint élastiquement déformable, et
- partiellement ledit au moins un premier joint de lubrification.
De telles configurations dans lesquelles ledit au moins un deuxième joint élastiquement déformable est partiellement ou totalement accueilli dans au moins un sillon permettent une plus grande exposition dudit au moins un premier joint de lubrification, ce qui permet ainsi de favoriser la lubrification entre le rotor et le stator.
Dans un mode de réalisation particulier, une pression est exercée sur le stator et/ou le rotor de manière à exercer une pression sur le joint plan de vanne rotative et favoriser l’accueil de ce dernier dans ledit au moins un sillon dudit stator et/ou rotor.
De manière avantageuse, le rotor et le stator sont maintenus en compression l’un contre l’autre grâce à un ressort. Ceci favorise, le cas échéant, l’accueil dudit joint plan de vanne rotative dans ledit au moins un sillon dudit stator et/ou rotor.
Dans un mode de réalisation particulier, le rotor est accueilli par un barillet fixe présentant une ouverture de fuite communiquant avec la deuxième chambre. Dans ce mode de réalisation, le rotor est en contact avec le stator et du côté opposé du rotor, celui-ci est accueilli par un barillet fixe. Ce barillet fixe se distingue du stator en ce qu’il ne présente pas forcément une face (en contact avec le rotor) avec une pluralité d’ouvertures le traversant comme c’est le cas avec le stator.
Dans un mode de réalisation particulier, le joint de lubrification est un joint en un matériau autolubrifiant. L’avantage est que le joint et ainsi donc la vanne gagnent en autonomie de fonctionnement et nécessitent moins de maintenance qu’avec un joint sans matériau autolubrifiant.
De manière avantageuse, le joint de lubrification comprend du PTFE et/ou du graphite.
De manière préférée, le joint de lubrification comprend du PTFE. La configuration du joint de lubrification permet en effet d’incorporer du PTFE en une quantité minimale, mais suffisante pour assurer une autolubrification.
De manière préférée, le joint élastiquement déformable est de section transversale torique. La section torique aura comme avantage de pouvoir se déformer relativement facilement en épousant la surface du rotor ou du stator sur lequel il est en contact et dudit au moins un premier joint de lubrification. En outre, dans le cas où le joint élastiquement déformable est accueilli dans un sillon, un tel joint torique permet un ancrage efficace du joint dans ledit sillon.
De manière avantageuse, l’ouverture de mise sous pression est placée le long de l’axe de rotation du rotor. Ainsi, l’ouverture peut être configurée pour toujours être alimentée en fluide sous pression.
Dans un mode de réalisation particulier, le joint plan de vanne rotative délimite au moins une troisième chambre sur la face de rotor configurée pour permettre l’égalisation des pressions entre lesdites au moins deux ouvertures du stator qui coïncident avec ladite au moins une troisième chambre. C’est l’un des intérêts de la présente invention : le joint plan de vanne rotative peut être facilement configuré pour définir des chambres supplémentaires si besoin. Ainsi, une chambre d’égalisation des pressions entre au moins deux ouvertures du stator. Une telle égalisation de pression peut avoir un intérêt notamment dans les procédés de séparation de gaz par adsorption modulée en pression, dans lesquels une étape d’égalisation de pression peut être requise.
De manière avantageuse, la pluralité d’ouvertures traversant ledit stator forment des canaux présentant au moins un coude. C’est en effet également l’un des avantages de la présente invention : pouvoir proposer un stator présentant un moyen de communication de fluide (un canal) qui ne soit pas forcément parallèle à l’axe de rotation du rotor, étant donné que le joint plan de vanne rotative est limité à l’interface en contact stator-rotor.
Dans un mode de réalisation particulier, un nombre pair de la pluralité d’ouvertures traversant ledit stator présente au moins une extrémité connectable en amont d’un dispositif de purification d’air. En effet, dans les procédés de séparation de gaz par adsorption modulée notamment en pression, il est d’usage de coupler les colonnes. Ainsi, ceci est permis par la vanne rotative selon la présente invention.
Dans un mode de réalisation particulier, la deuxième chambre communique librement avec l’extérieur de la vanne rotative.
L’objet de la présente invention concerne en outre l’utilisation d’une vanne rotative telle que décrite ci-dessus, dans une installation de type PSA.
Ainsi, l’objet de la présente invention concerne également une installation pour la production d’oxygène, ladite installation comprenant au moins un compresseur d’air, un générateur d’oxygène et un compresseur d’oxygène, ledit générateur d’oxygène appliquant la technologie dite PSA (« Pressure Swing Adsorption » en anglais) comprenant des réservoirs, chaque réservoir présentant deux extrémités et un corps au moins partiellement rempli d’un tamis moléculaire (adsorbant), ouvert à chacune de ses extrémités pour définir entre lesdites extrémités un trajet d’écoulement à travers le tamis moléculaire, l’une des extrémités dite première extrémité de chaque réservoir étant sélectivement raccordable à une source d’air sous pression ou mise à l’échappement pour permettre un cycle pressurisation /dépressurisation dudit réservoir, chaque tamis moléculaire étant apte à adsorber les molécules d’azote et laisser passer l’oxygène sous l’effet d’une pressurisation du réservoir et libérer les molécules d’azote par désorption sous l’effet d’une mise à l’échappement du réservoir, dans laquelle
l’installation comprend, pour la pressurisation/dépression des réservoirs ou d’au moins une partie des réservoirs une vanne rotative commune auxdits réservoirs, cette vanne rotative interposée entre la première extrémité de chaque réservoir et au moins une source d’air comprimé présentant pour chaque réservoir à laquelle elle est raccordée au moins deux positions angulaires correspondant l’une, dite position de pressurisation, à une position d’alimentation en air sous pression dudit réservoir, une autre, dite position de dépressurisation, à une position de mise à l’échappement dudit réservoir,
caractérisée en ce que la vanne rotative est conforme à la description ci-dessus.
FIGURES
On décrira ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, des formes d’exécution de la présente invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
FIG. 1LaFIG. 1est une vue éclatée en perspective de la vanne rotative selon la présente invention.
FIG. 2LaFIG. 2est une vue en perspective de la vanne rotative selon laFIG. 1assemblée.
FIG. 3LaFIG. 3est une représentation vue de dessus de la vanne rotative telle que présentée enFIG. 1montrant une section A-A.
FIG. 4LaFIG. 4est une vue en coupe selon la section A-A de laFIG. 2.
FIG. 5LaFIG. 5est une représentation vue de dessus de la vanne rotative telle que présentée enFIG. 1montrant une section A-B.
FIG. 6LaFIG. 6est une vue en coupe selon la section A-B de laFIG. 4.
FIG. 7LaFIG. 7est une vue schématique d’un mode de réalisation de l’installation selon la présente invention employant notamment douze réservoirs.
FIG. 8LaFIG. 8est une vue schématique d’un autre mode de réalisation de l’installation selon la présente invention employant notamment douze réservoirs.
En référence à laFIG. 1, une vanne rotative selon la présente invention est représentée en vue éclatée en perspective, ladite vanne rotative comprend un stator 9 ayant une face de stator 9 et un rotor 6 ayant une face de rotor 6. Une bride distribution 10 est placée sous le stator 9. Un joint plat 13 est placé entre le stator 9 et la bride de distribution 10. La vanne rotative selon la présente invention comprend un joint élastique déformable 7 superposé à un joint de lubrification 8 pour former un joint plan 7,8 de vanne rotative. Le joint plan 7,8 est pris en sandwich entre la face de stator 9 et la face de rotor 6. Un ressort 5 permet de fournir une compression au rotor 6. Le ressort 5 est ici placé autour d’un excentrique 4. Un joint torique 12 permet d’assure l’étanchéité entre l’excentrique 4 et une bague de frottement 3 placée au-dessus dudit excentrique 4. Une lanterne 11 entoure et recouvre l’ensemble jusqu’au joint plat 13 compris. La bride de distribution 10 est ainsi visible lorsque la lanterne est en place. Une bride moteur 2, comprenant une bague de centrage 1 sur sa face supérieure, est placée dans une ouverture centrale de la bride moteur 2.
En référence à laFIG. 2qui représente une vue en perspective de la vanne rotative selon laFIG. 1assemblée, il peut être vu une connexion moto-réducteur 14 au centre de la bride moteur 2 selon laFIG. 1, c’est-à-dire au niveau de la bague de centrage 1 selon laFIG. 1. Des connexions 15, par exemple pour colonnes de purification sont visible à la base de la vanne rotative, au niveau de la bride de distribution 10 selon laFIG. 1.
En référence à laFIG. 3, il peut être vu une section A-A reprise dans une vue en coupe selon laFIG. 4.
En référence à laFIG. 4, une vanne rotative selon la présente invention et conforme à la vue éclatée selon laFIG. 1dans une configuration angulaire telle que représentée enFIG. 3, dans laquelle il peut être vu de gauche à droite une bride de distribution 10, un joint plat 13, un stator 9, un joint de lubrification 8, un joint élastique déformable 7, un rotor 6, un ressort 5, un excentrique 4 pourvu d’un joint torique 12 faisant le tour de cet excentrique 4, une bague de frottement 3, une bride moteur 2, une bague de centrage 1 et une lanterne 11 recouvrant partiellement la bride de distribution 10 jusqu’à la bague de frottement 3, la dite lanterne 11 étant scellée à son extrémité de droite par la bride moteur 2. Dans cette représentation, la vanne rotative est représentée pour un flux de fluide alimentant deux colonnes. Ainsi, une flèche représentant le fluide (entrée d’air ici) passe via un conduit au centre de la bride de distribution 10 et du joint plat 13, puis par un conduit au centre du stator 9, communique alors à l’interface entre le rotor 6 et le stator 9 en se scindant en deux flux distincts avec deux conduits placés vers l’extérieur du stator 9 proche de sa périphérie, pour passer au travers de la bride de distribution 10 via des conduits coudés vers les colonnes.
En référence à laFIG. 5, il peut être vu une section A-B reprise dans une vue en coupe selon laFIG. 6.
En référence à laFIG. 6, une vanne rotative selon la présente invention et conforme à la vue éclatée selon laFIG. 1dans une configuration angulaire telle que représentée enFIG. 5, dans laquelle il peut être vu de gauche à droite une bride de distribution 10, un joint plat 13, un stator 9, un joint de lubrification 8, un joint élastique déformable 7, un rotor 6, un ressort 5, un excentrique 4 pourvu d’un joint torique 12 faisant le tour de cet excentrique 4, une bague de frottement 3, une bride moteur 2, une bague de centrage 1 et une lanterne 11 recouvrant partiellement la bride de distribution 10 jusqu’à la bague de frottement 3, la dite lanterne 11 étant scellée à son extrémité de droite par la bride moteur 2. Dans cette représentation, la vanne rotative est représentée pour deux flux de fluide mis à l’échappement. Ainsi, deux flèches représentant les fluides issus de colonnes passent via des conduits configurés pour ceci dans la bride de distribution 10, le stator 9, et traverse la lanterne 11 vers l’atmosphère (s’agissant ici d’un échappement libre).
Ainsi, les figures 3, 4, 5 et 6 permettent d’apprécier des modes de fonctionnement de la vanne rotative selon la présente invention, lorsque le rotor 6 est mis en rotation dans deux positions différentes (mise en pression des colonne – figures 3 et 4, et mise à l’échappement du fluide des colonnes – figures 5 et 6). Une autre figure (non fournie ici) aurait pu représenter le cas ou deux colonnes sont mises en communication l’une avec l’autre uniquement, permettant une égalisation des pressions entre ces deux colonnes. Par exemple, ce mode de réalisation est possible avec deux colonnes placées l’une à coté de l’autre, la vanne rotative étant pourvue d’un joint plat de vanne rotative délimitant une chambre intermédiaire permettant la seule communication entre ces deux colonnes.
En référence à laFIG. 7, l’installation représentée comprend une source d’air comprimé 20 alimentant une vanne 21 rotative selon la présente invention et douze réservoirs 16.
Ainsi, le mode de réalisation tel que représenté enFIG. 7présente, outre la vanne rotative 21 selon la présente invention, une installation optimisée permettant une variation réglable du débit selon le sens du fluide en aval des réservoirs 16, comme décrit ci-dessous.
Les réservoirs 16 comprennent en effet chacun une première extrémité 17, un corps 19 et une deuxième extrémité 18.
La vanne rotative 21 alimente les douze réservoirs 16 via leur première extrémité 17.
La deuxième extrémité 18 de chaque réservoir 16 débouche dans une ligne 22 de raccordement des deuxièmes extrémités 18 des réservoirs 16 entre elles par une interface 23 de liaison.
Cette interface 23 de liaison définit deux conduites 24 parallèles sur au moins une partie de leur longueur et raccordant chacune la deuxième extrémité 18 du réservoir 16 et la ligne 22 de raccordement entre elles.
Chaque conduite 24 présente un clapet 25 anti-retour, les clapets 25 anti-retour étant inversés d’une conduite à une autre.
En outre, chaque conduite 24 présente au moins un régulateur 26 de débit disposé en série avec ledit clapet antiretour 24.
La ligne 22 de raccordement est munie d’au moins une sortie 27 d’évacuation de l’oxygène produit.
Cette installation avec l’interface 23 telle que représentée permet, de contrôler les flux de fluide en aval des réservoirs 16, ce qui permet une optimisation de production, notamment en termes de constance de débit de fluide produit.
Pour des questions de facilité de mise en œuvre d’une telle installation, celle-ci peut être incorporée, au moins partiellement, dans un bâti (non représenté ici) configuré pour être déplacé et installé facilement dans un local de taille limitée (telle qu’une chambre d’hôpital ou une pièce technique dédiée).
Alternativement à ce mode de réalisation, il est possible de remplacer cette interface de liaison à une interface de liaison connecté à deuxième vanne rotative, telle qu’une vanne rotative 21 selon la présente invention.
En référence à laFIG. 8, l’installation représentée, de conception très proche à l’installation selon laFIG. 7, comprend une source d’air comprimé 20 alimentant une vanne 21 rotative selon la présente invention et douze réservoirs 16.
Ainsi, le mode de réalisation tel que représenté enFIG. 8présente, outre la vanne rotative 21 selon la présente invention, une installation optimisée permettant une variation réglable du débit selon le sens du fluide en aval des réservoirs 16, comme décrit ci-dessous.
Les réservoirs 16 comprennent en effet chacun une première extrémité 17, un corps 19 et deux deuxièmes extrémités (de sortie) 18.
La vanne rotative 21 alimente les douze réservoirs 16 via leur première extrémité 17.
Les deuxièmes extrémités 18 de chaque réservoir 16 débouche dans une ligne 22 de raccordement des deuxièmes extrémités 18 des réservoirs 16 entre elles par une interface 23A de liaison.
Cette interface 23A de liaison définit deux conduites 24 parallèles sur au moins une partie de leur longueur et raccordant chacune les deux deuxièmes extrémités 18 du réservoir 16 et la ligne 22 de raccordement entre elles.
Chaque conduite 24 présente un clapet 25 anti-retour, les clapets 25 anti-retour étant inversés d’une conduite à une autre.
En outre, chaque conduite 24 présente au moins un régulateur 26 de débit disposé en série avec ledit clapet antiretour 24.
La ligne 22 de raccordement est munie d’au moins une sortie 27 d’évacuation de l’oxygène produit.
Cette installation avec l’interface 23A telle que représentée permet, de contrôler les flux de fluide en aval des réservoirs 16, ce qui permet une optimisation de production, notamment en termes de constance de débit de fluide produit.
Pour des questions de facilité de mise en œuvre d’une telle installation, celle-ci peut être incorporée, au moins partiellement, dans un bâti (non représenté ici) configuré pour être déplacé et installé facilement dans un local de taille limitée (telle qu’une chambre d’hôpital ou une pièce technique dédiée).
Ainsi l’installation selon laFIG. 8présente des clapets 25 disposés en parallèle au lieu d’être en série comme dans laFIG. 7.

Claims (15)

  1. Vanne rotative comprenant :
    (a) un stator (9) ayant une face de stator (9) et une pluralité d’ouvertures placées sur la face du stator (9) et traversant ledit stator (9),
    (b) un rotor (6) ayant une face de rotor (6) pouvant tourner autour d'un axe perpendiculaire à la face de rotor (6) en contact étanche et en compression avec la face de stator (9) pour former un joint plan (7,8) de vanne rotative délimitant au moins une première et une deuxième chambre sur la face de rotor (6), lesdites première et deuxième chambres étant disposées de manière à ce qu’au moins deux ouvertures du stator (9) sont placées pour coïncider de manière conjointe et séquentielle respectivement avec lesdites chambres de la face de rotor (6), le stator (9) comprenant en outre une entrée de fluide sous pression configurée pour coïncider avec la seule première chambre, et le rotor (6) comprend au moins un orifice d’échappement, le rotor (6) étant de plus configuré pour occuper une position angulaire dans laquelle la première chambre est en coïncidence avec l’entrée de fluide sous pression et la deuxième chambre est en coïncidence avec l’échappement,
    caractérisée en ce que le joint plan (7,8) de vanne rotative comprend au moins un premier joint de lubrification (8) au contact d’au moins un deuxième joint élastiquement déformable (7).
  2. Vanne rotative selon la revendication 1, caractérisée en ce que le stator et/ou le rotor comprend au moins un sillon configuré pour accueillir au moins partiellement le joint plan (7,8) de vanne rotative.
  3. Vanne rotative selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le joint élastiquement déformable (7) du joint plan (7,8) de vanne rotative est accueilli au moins partiellement dans un sillon de la face de rotor (6).
  4. Vanne rotative selon l’une quelconque des revendications 1-3, caractérisée en ce que le rotor (6) et le stator (9) sont maintenus en compression l’un contre l’autre grâce à un ressort (5).
  5. Vanne rotative selon l’une quelconque des revendications 1-4, caractérisée en ce que le rotor (6) est accueilli par un barillet fixe (11) présentant une ouverture de fuite communiquant avec la deuxième chambre.
  6. Vanne rotative selon l’une quelconque des revendications 1-5, caractérisée en ce que le joint de lubrification (8) est un joint en un matériau autolubrifiant.
  7. Vanne rotative selon la revendication 6, caractérisée en ce que le joint de lubrification (8) comprend du PTFE et/ou du graphite.
  8. Vanne rotative selon l’une quelconque des revendications 1-7, caractérisée en ce que le joint élastiquement déformable (7) est de section transversale torique.
  9. Vanne rotative selon l’une quelconque des revendications 1-8, caractérisée en ce que l’ouverture de mise sous pression est placée le long de l’axe de rotation du rotor (6).
  10. Vanne rotative selon l’une quelconque des revendications 1-9, caractérisée en ce que le joint plan (7,8) de vanne rotative délimite au moins une troisième chambre sur la face de rotor (6) configurée pour permettre l’égalisation des pressions entre lesdites au moins deux ouvertures du stator (9) qui coïncident avec ladite au moins une troisième chambre.
  11. Vanne rotative selon l’une quelconque des revendications 1-10, caractérisée en ce que la pluralité d’ouvertures traversant ledit stator (9) forment des canaux présentant au moins un coude.
  12. Vanne rotative selon l’une quelconque des revendications 1-11, caractérisée en ce qu’un nombre pair de la pluralité d’ouvertures traversant ledit stator (9) présente au moins une extrémité connectable en amont d’un dispositif de purification d’air.
  13. Vanne rotative selon l’une quelconque des revendications 1-12, caractérisée en ce que la deuxième chambre communique librement avec l’extérieur de la vanne rotative.
  14. Utilisation d’une vanne rotative selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans une installation de type PSA.
  15. Installation pour la production d’oxygène, ladite installation comprenant au moins un compresseur d’air, un générateur d’oxygène et un compresseur d’oxygène, ledit générateur d’oxygène appliquant la technologie dite PSA comprenant des réservoirs (16), chaque réservoir (16) présentant deux extrémités (17,18) et un corps (19) au moins partiellement rempli d’un tamis moléculaire (adsorbant), ouvert à chacune de ses extrémités (17,18) pour définir entre lesdites extrémités (17,18) un trajet d’écoulement à travers le tamis moléculaire, l’une des extrémités (17,18) dite première extrémité (17) de chaque réservoir (16) étant sélectivement raccordable à une source (20) d’air sous pression ou mise à l’échappement pour permettre un cycle pressurisation /dépressurisation dudit réservoir (16), chaque tamis moléculaire étant apte à adsorber les molécules d’azote et laisser passer l’oxygène sous l’effet d’une pressurisation du réservoir (16) et libérer les molécules d’azote par désorption sous l’effet d’une mise à l’échappement du réservoir (16), dans laquelle
    l’installation comprend, pour la pressurisation/dépression des réservoirs (16) ou d’au moins une partie des réservoirs (16) une vanne (21) rotative commune auxdits réservoirs (16), cette vanne (21) rotative interposée entre la première extrémité (17) de chaque réservoir (16) et au moins une source (20) d’air comprimé présentant pour chaque réservoir (16) à laquelle elle est raccordée au moins deux positions angulaires correspondant l’une, dite position de pressurisation, à une position d’alimentation en air sous pression dudit réservoir (16), une autre, dite position de dépressurisation, à une position de mise à l’échappement dudit réservoir (16),
    caractérisée en ce que la vanne (21) rotative est conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 13.
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