Brevet FR2004433A1 — publié le 19691121

1. 2004433 La présente invention est relative à un dispositif drétanché-ité pour gaz,destiné principalement, bien que non exclusivement, à être utilisé dans les torchères ou cheminées d'évacuation. De tels dispositifs d'étanchéité sont bien connus dans les 5 industries pétrolières et chimiques, par exemple dans les raffineries de pétrole, où leur fonction est d'assurer le brûlage ou l'évacuation d'un gaz d'échappement pouvant être engendré dans un processus de traitement particulier. Le gaz d'échappement peut en fait être constitué par un mélange de plusieurs gaz. Le gaz 10 passe habituellement dans une cheminée ou torchère disposée verticalement ayant une hauteur considérable et ces gaz sont expulsés ou brûlés à l'extrémité supérieure de la torchère ou de la cheminée au moyen de brûleurs. Lorsqu'une quantité particulière de gaz a été évacuée ou brûlée, ou encore lorsque l'écoulement des 15 gaz vers la cheminée ou la torchère est interrompu, de l'air pénètre dans l'extrémité supérieure de la cheminée ou de la torchère et descend dans celle-ci. De ce fait, lorsque l'écoulement des gaz d'échappement recommence, le gaz peut se mélanger avec l'air qui se trouve dans la cheminée. Le mélange gaz/air ainsi constitué for-20 use une combinaison explosive dans la cheminée ou la torchère, et cette combinaison est dangereuse. Pour résoudre ae problème, on connaît un dispositif.d'étanchéité qui est incorporé dans la cheminée ou la torchère au voisinage de l'extrémité supérieure de celle-ci. Cç&ispositif est con-25 çu spécialement pour les gaz d'échappement qui ont un poids moléculaire inférieur à celui de l'air. Ce dispositif connu comporte trois éléments cylindriques concentriques à travers lesquels on fait passer le gaz suivant un trajet d'écoulement s'étendant vers le haut à travers la partie interne extrême, vers le bas à travers 30 l'intervalle compris entre les éléments interne extrême et intermédiaire et enfin vers le haut à travers l'intervalle compris.entre les éléments externe extrême et intermédiaire. Ce dispositif connu agit de façon à emprisonner une certaine quantité de gaz dans le dispositif d'une façon telle que les gaz emprisonnés ser-35 vent de joint d'étanchéité afin d'empêcher l'air de pénétrer dans la cheminée ou la torchère, au-dessous du dispositif. Dans ce dispositif le gaz s'écoule à travers un certain nombre d'intervalles annulaires relativement petits qui tendent à agir de la façon d'un séparateur pour chasser tout liquide qui tend à se condenser dans 40 le dispositif. Le liquide qui s'accumule par suite de la séparation 69 08266 2. 2ÛÔ4433 peut éventuellement bloquer l'admission principale au dispositif et par conséquent un tel dispositif doit comporter un bouchon de purge. On a constaté cependant que dans une ambiance froide, le liquide tend à se congeler et par conséquent, à moins qu*un 5 serpentin chauffant ne soit incorporé au dispositif, la congélation du liquide peut rendre ce dernier totalement incapable d'agir et par suite, la torchère ou autre cheminée est hors de fonctionnement. De plus, le dispositif est un peu difficile à construire du fait que des impératifs assez sévères sont imposés en ce qui 10 concerne les dimensions des chambres particulières à travers lesquelles s'écoulent les gaz. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif d'étanchéité perfectionné du type décrit ci-dessus. Suivant l'invention, le dispositif d'étanchéité pour gaz com-15 prend deux éléments creux disposés l'un dans l'autre, et des parois agencées par rapport auxdits éléments de façon à constituer une première chambre qui est partiellement délimitée par une partie de la surface interne de l'élément externe extrême, et une seconde chambre qui est partiellement délimitée par au moins une 20 partie de la partie restante de la surface interne de l'élément externe extrême, lesdites chambres constituant un trajet suivant lequel le gaz peut être envoyé, ce trajet s'étendant à travers la première chambre dans un sens, à travers la seconde chambre dans le sens opposé et à travers l'élément interne extrême dans le pre-25 mier sens, grâce à quoi, en fonctionnement, l'intérieur de l'élément interne extrême est ouvert sur la partie environnante par. l'une de ses extrémités et la première chambre communique avec le dispositif d'alimentation en gaz, et lorsque l'écoulement du gaz suivant ledit trajet cesse, l'air environnant est empêché de péné-30 trer dans la première chambre par une certaine quantité de gaz emprisonné dans le dispositif. Suivant un autre aspect de l'invention, le dispositif d'étanchéité pour gaz comprend deux éléments creux disposés l'un dans l'autre,- l'une des extrémités de l'élément interne extrême étant 35 disposée à l'intérieur de l'élément externe extrême, une première paroi disposée ai voisinage de l'autre extrémité de l'élément interne extrême et s'étendant entre la surface interne extrême de l'élément externe extrême et la surface externe extrême de l'élément interne extrême afin de fermer l'intervalle compris entre les 40 éléments, une seconde et une troisième parois s'étendant entre la èurface interne extrême de l'élément externe extrême et la surface 69 08268 3. 2004433 externe extrême de l'élément interne extrême pour séparer l'intervalle compris entre les éléments en deux chambres qui communiquent ensemble au voisinage de la première paroi, une autre paroi s'étendant en travers de la première extrémité de l'élément in-5 terne extrême et rejoignant la surface interne-extrême de l'élément externe extrême afin de fermer l'intervalle compris entre les éléments, une portion étant découpée dans l'élément interne extrême adjacent à la première extrémité afin de constituer une entrée à l'intérieur de celui-ci. 10 Le dispositif selon l'invention peut être incorporé dans une cheminée ou une torchère de telle sorte que l'élément externe extrême est fixé à une partie inférieure de la torchère ou de la cheminée et l'élément interne extrême est fixé à une partie supérieure de la cheminée ou torchère. Les raccordements entre les 15 chambres sont de préférence réalisés de façon continue, afin d'empêcher toute élimination de liquide. Un tuyau d'admisdon peut être prévu qui communique avec la première chambre et sert en fonctionnement à permettre l'introduction d'un gaz de purge débarrassé d'oxygène dans le dispositif afin de maintenir la position d'une 20 interface entre le gaz emprisonné et l'air qui peut pénétrer dans l'élément interne extrême. Les éléments creux peuvent être cylindriques et co-axiaux et l'autre extrémité de l'élément interne extrême est disposée à l'intérieur de l'élément externe extrême. Dans un mode de réalisation 25 du dispositif suivant l'invention, deux parois s'étendent à partir de la surface interne de l'élément externe extrême et tangantiel-lement à la surface externe extrême de l'élément interne extrême afin de constituer la première et la seconde chambres. Une autre paroi s'étend entre ces parois et en travers de l'autre extrémité 30 de l'élément interne extrême afin de rejoindre une partie de la surface interne extrême de l'élément externe extrême, une portion étant découpée dans l'élément interne extrême au voisinage de l'autre extrémité afin de réaliser une admission à celle-ci. Un tube formant siphon peut s'étendre de façon efficace de la secon-35 de chambre à la première, afin de recycler tout liquide condensé dans le dispositif, et ce siphon peut être disposé dans un trou prévu dans l'autre paroi. Pour maintenir l'interface entre l'air et le gaz emprisonné dans une zone prédéterminée, il est nécessaire de faire passer un gaz de purge débarrassé d'oxygène dans le dis-40 positif. Le terme "débarrassé d'oxygène" tel qu'utilisé dans cette 69 08263 2004433 description et les revendications signifie que le gaz ne contient pas d'oxygène ou une très faible quantité d'oxygène au-dessous des limites explosives, cette limite étant habituellement reconnue comme étant d'environ 0,5$ en poids. Le tuyau d'admission permet-•5 tant l'admission du gaz de purge peut être disposé dans une partie du dispositif lui-même ou dans une partie plus basse de la cheminée ou de la torchère. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin 10 annexé, donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel; la Pig. 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention ; la Pig. 2 est une vue schématique en élévation et en coupe du dispositif représenté à la Fig. 1 ; 15 la Fig. 3 est une vue en coupe transversale et en plan sui vant la ligne A-A de la Fig. 2. Comme on le voit au dessin, le dispositif comprend principalement deux éléments cylindriques concentriques, à savoir un élément externe cylindrique 10 et un élément interne cylindrique 11. 20 L'élément externe 10 comporte des parties tronconiques 12, 13 à ses extrémités supérieure et inférieure, qui convergent vers des parties cylindriques supérieure et inférieure 14, 15 respectivement qui peuvent être fixées à des parties d'une cheminée ou torchère au voisinage de l'extrémité supérieure de celle-ci. 25 Les parties 14, 15 rejoignent lès parties supérieure et infé rieure de la cheminée ou torchère. Dans une variante, les parties 12, 13 peuvent être fixées directement à des parties de la torchère ou de la cheminée. L'élément interne 11 a le même diamètre que la partie supé-30 rieure 14, c'est-à-dire de la partie la plus élevée de la cheminée ou de la torchère. Dans cet exemple, un tuyau d'entrée 40 est prévu qui communique avec l'intérieur de la partie 15. Le tuyau 40 sert à admettre un gaz de purge dans la partie 15, mais il doit être entendu que le tuyau d'entrée 40 peut être prévu dans la par-35 tie inférieure de la chaminée ou en tout autre point approprié en amont du dispositif qui va être décrit. Deux parois 16, 17 s'étendant à peu près perpendiculairement l'une à l'autre sont agencées tangentiellement à l'élément interne 11 et sont fixées sur la surface interne de l'élément externe 40 10 par exemple par soudage. Bien que le dispositif selon l'inven 69 08268 5. 2004433 tion ait été représenté avec des parois tangentielles 16, 17, il n'est pas nécessaire que les parois soient tangentielles et dans certains modes de réalisation, ayant peut être des dimensions plus petites, ces parois peuvent s'étendre radialement par rapport à 5 l'élément interne 11. Une paroi de fond incurvée 18 est fixée transversalement à l'extrémité ouverte de l'élément interne 11 et est fixée à chacune des parois 16, 17 également par soudage. Cette paroi 18 est disposée à l'éxtrémité la plus large de la partie tronconique inférieure 13. La paroi 18 comporte un trou 19 10 qui communique avec l'entrée 20 d'un tube 21 formant siphon. L'extrémité de sortie 22 du tube 21 est disposée au-dessous de la paroi 18 dans la chambre délimitée à l'intérieur de la partie inférieure tronconique 13. Une portion est découpée dans l'extrémité inférieure de l'é-15 lément interne 11 afin de former une admission 23 ayant une forme parabolique. Le mode de réalisation particulier du dispositif comprend trois chambres distinctes à travers lesquelles s'écoule un gaz d'échappement. Une première chambre désignée par la référence 30 20 est délimitée par une partie de la surface interne de l'élément 10 , par une partie de la surface externe de l'élément 11 et par une face des parois 16 et 17. Une seconde chambre désignée par la référence 31 est délimitée par la partie restante de la surface interne de l'élément 10, par la partie restante de la surface «x-25 terne de l'élément 11 et par l'autre face des parois 16 et 17. Une troisième chambre désignée par la référence 32 est délimitée par la surface interne de l'élément 11. En fonctionnement, un gaz d'échappement s'écoule à travers le dispositif comme représenté par les flèches, c'est-à-dire vers 30 le haut à travers la partie 15 rejoignant la partie inférieure de la cheminée ou de la torchère, vers le haut à travers la chambre 30, vers le bas à travers la chambre 31 et finalement vers le haut à travers la chambre 32 et à travers la partie 14 rejoignant la partie supérieure de la cheminée ou de la torchère afin de 35 sortir pour être brûlé. Le gaz peut être brûlé à l'extrémité supérieure de la partie supérieure de la cheminée ou de la torchère au moyen de brûleurs d'une façon connue en soi. Dans une variante, les gaz peuvent être libérés dans l'atmosphère au moyen de simples tuyaux ou de portions incurvées de cheminée. 40 Si l'écoulement du gaz est interrompu, l'air environnant s'é 69 08268 2004433 coule dans la partie supérieure de la cheminée ou de la torchère et dans la partie supérieure 14. Si le gaz est plus léger que l'air, ce gaz se décante dans l'atmosphère par la portion 14 et le gaz est éventuellement remplacé par de l'air. En général, la 5 partie 14 et la chambre 32 qui sont formées à l'intérieur de l'élément 11 peuvent être remplies ou partiellement remplies d'air et dans quelques cas, l'air peut même passer dans la chambre 31-Cependant, la poussée naturelle qui s'exerce entre les gaz dans les chambres 32 et 31 réalise une étanchéité pour les gaz, de 10 telle sorte qu'une certaine quantité d'air est soutenue par une certaine quantité de gaz qui est effectivement emprisonnée dans le dispositif. . L'étanchéité est caractérisée par une interface qui est formée entre l'air et le gaz d'échappement mais, en raison de la diffusion du gaz, cette interface est indéfinie et pour main- 15 tenir l'interface de façon adéquate il est essentiel, qu'un au-gaz ae purge tre/différent du gaz d'échappement soit envoyé dans le dispositif par l'entrée 40. Ce gaz de purge peut être plus "léger ou plus lourd que l'air mais il doit être débarrassé d'oxygène comme on l'a défini ci-dessus. 20 La position exacte de l'interface dépend de nombreux facteurs et cette interface peut se trouver dans la chambre 32 ou 31. D'une façon générale, il serait souhaitable que l'interface se trouve quelque part au voisinage de l'extrémité d'entrée parabolique 23 de l'élément 11. L'étanchéité est efficace pour empêcher l'air 25 passant dans la chambre 32 d'atteindre la chambre 30 et de venir en contact avec les gaz se trouvant dans le reste de la cheminée ou de la torchère. On remarquera que le trajet d'écoulement du gaz à travers le dispositif est, d'une façon générale, uniforme et continu et qu' 30 il ne présente aucun coude aigu qui tendrait à produire une extraction de liquide. Les surfaces des chambres 30 à 32 sont généralement du même ordre de grandeur, mais il est préférable de déterminer ces surfaces afin de permettre des pertes par friction lorsque le gaz d'échappement s'écoule à travers le dispositif. A 355 cet égard, il est souhaitable que la vitesse du gaz dans le sens avant à travers le dispositif soit la même que celle detns la cheminée ou la torchère. Tout liquide se condensant dans le dispositif est purgé de la surface supérieure de la paroi 18 au moyen du siphon 21 et ce liquide est efficacement recyclé dans le cou-40 rant de gaz pénétrant dans le dispositif. 69 08268 7. 2004433 Dans certaines conditions, un phénomène de souffle en retour peut se produire dans les cheminées ou les torchères, la reprise de l'écoulement du gaz d'échappement à brûler provoquant une combustion rentrée du gaz le long de la cheminée ou de la torchère. 5 Cependant, avec un dispositif selon l'invention, la présence de la paroi 18 empêche de façon sûre tout gaz deéubir une combustion rentrée dans la cheminée ou la torchère. 69 08268 2004433 REVENDICATIONS 1) Dispositif d'étanchéité pour gaz caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments creux disposés l'un dans l'autre, et des parois disposées par rapport aux éléments de façon à constituer une 5 première chambre qui est partiellement délimitée par une partie de la surface interne de l'élément externe extrême et une seconde chambre qui est partiellement définie par au moins une partie de la partie restante de la surface interne de l'élément externe extrême, lesdités chambres constituant un trajet suivant lequel on peut faire 10 passer le gaz, ce trajet s'étendant à travers la première chambre dans un sens-, à travers la seconde chambre dans le sens opposé et à travers l'élément interne extrême dans le,premier sens, grâce à quoi en fonctionnement, l'intérieur de l'élément interne extrême est ouvert sur la partie environnante par l'une de ses extrémités 15 et la première chambre communique avec un dispositif d'alimentation en gaz et lorsque l'écoulement du gaz cesse le long du trajet, l'air environnant est empêché.de pénétrer dans la première chambre par une certaine quantité de gaz emprisonné dans le dispositif. 2) Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 1 caracté-20 risé en ce qu'il est prévu un tuyau d'admission qui communique avec la première chambre et sert en fonctionnement à peraiettre l'introduction d'un gaz de purge débarrassé d'oxygène dans le dispositif afin de maintenir la position d'une interface entre le gaz emprisonné et l'air qui peut pénétrer dans l'élément interne extrême. 25 3) Dispositif d'étanchéité suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'autre extrémité de l'élément interne extrême est disposée à l'intérieur de l'élément externe extrême et les parois comprennent, ou sont constituées par, deux parois s'é-tendant entre la surface externe de l'élément interne extrême et 30 la surface interne de l'élément externe extrême et une autre paroi qui s'étend en travers de l'autre extrémité de l'élément interne extrême et rejoint une partie de la surface interne extrême de l'élément externe extrême, et en ce qu'une découpe est formée dans l'élément interne extrême au voisinage de l'autre extrémité afin de 35 réaliser une admission dans cet élément. 4) Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 3 caractérisé en ce que chacune des parois s'étend tangentiellement à la surface externe de l'élément interne extrême. 5) Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 3 caracté-40 risé en ce que chacune des deux parois s '.étend radialement à la 69 0Ô268 9. 2004433 surface externe de l'élément interne extrême. 6) Dispositif d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'un tube formant siphon s'étend entre la seconde et la troisième chambre. 5 7) Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 6 carac térisé en ce que le tube formant siphon comporte uneentrée formée par un trou dans l'autre parois 8) Dispositif d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que deux éléments tronconiques 10 sont prévus, chacun de-ces éléments ayant son extrémité la plus large fixée à l'une des extrémités de l'élément externe extrême et ayant son extrémité la plus étroite dirigée vers l'extérieur du dispositif. 9) Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 8 carac-15 térisé en ce que l'un desdits éléments tronconiques a son extrémité la plus étroite rejoignant la surface externe de l'élément interne extrême, et l'autre élément tronconique a son extrémité la plus étroite reliée à une partie cylindrique qui en fonctionnement reçoit du gaz envoyé dans, le dispositif. 20 10) Dispositif d'étanchéité suivant l'une quelconque des re vendications 1 à 9 caractérisé en ce que les raccordements entre les première et seconde chambres d'une part et la seconde chambre et l'intérieur de l'élément interne extrême d'autre part sont réalisé» de façon continue. 25 11) Dispositif d'étanchéité pour gaz caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments creux disposés l'un dans l'autre, l'une des extrémités de l'élément interne extrême étant disposée dans l'élément externe extrême, une première paroi disposée au voisinage de l'autre extrémité de l'élément interne extrême et s'étendant entre 30 la surface interne extrême de l'élément externe extrême et la surface externe extrême de l'élément interne extrême afin de fermer l'intervalle compris entre les éléments, une seconde et une troisième parois s'étendant entre la surface interne extrême de l'élément externe extrême et la surface externe extrême de l'élément 35 int.erne extrême afin de séparer l'intervalle compris entre les éléments en deux chambres communiquant ensemble au voisinage de la première paroi, une autre paroi s'étendant en travers de la première 1 nj-.ft-rnp» pvfrfms extrémité de l'éleïient/et rejoignant la surface interne èxtreme de l'élément externe extrême afin de fermer l'intervalle compris entre - • étant ^ 40 les éléments, me découpe/faite dans l'élément interne extreme au 69 08268 10. 2004433 vqisinage de la première extrémité afin de constituer une entrée à l'intérieur de cet élément. 12) Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 11 caractérisé en ce qu'un tube formant siphon est prévu et comporte une 5 entrée formée par un trou dans l'autre paroi et une sortie disposée sur le côté de l'autre paroi qui est éloigné de l'élément interne extrême. 13) Cheminée ou autre torchère caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'étanchéité pour gaz tel que défini par les 10 revendications 1 à 1).