Brevet FR2137262A1 — publié le 19721229

La présente invention est relative b la vaporisation, sous des débits de faible ou moyenne importance, d'un combustible liquide et, en particulier, d'un gaz combustible liquéfié tel que le butane, le propane et leurs mélanges, en vue, notamment, de l'alimentation en combustible gazeux d'installations de chauffage central individuelles, fonctionnant au gaz. Elle a pour objet un procédé de vaporisation d'un combustible liquide et, en particulier, d'un gaz combustible liquefié, caractérisé en ce qutil consiste à vaporiser en continu le combustible liquide par un apport indirect de calories par l'intermédiaire d'un liquide qui forme accumulateur thermique et auquel les calories nécessaires sont apportées directement et indépendamment du circuit parcouru par le combustible liquide en cours de vaporisation. L'invention a également pour objet un appareil, destiné à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte une cuve remplie d'un liquide intermédiaire dans lequel baignent deux échangeurs thermiques indépendants l'un de l'autre et constitués, l'un, par au moins un corps de chauffe pourvu de moyens d'apport de calories et, l'autre, par un corps de vaporisation pourvu, à l'une de ses extrémités, d'un raccord d'arrivée du combustible liquide à vaporiser et, à son autre extrémité, d'un raccord de sortie du combustible vaporisé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la Fig. 1 est un schéma illustrant le procédé suivant l'invention; la Fig. 2 est une coupe longitudinale verticale d'un appareil concrétisant ce schéma. On se reportera d'abord à la Fig. 1. Le procédé consiste à vaporiser un combustible liquide tel qutun gaz liquéfié, à l'aide d'un liquide intermédiaire 1 qui est contenu dans une cuve 2 et dans lequel baignent deux échangeurs: au moins un corps de chauffe 3 et/ou 3a et un corps de vaporisation 4. Le liquide 1 est choisi de préférence de manière à avoir une chaleur spécifique élevée; on peut utiliser notamment les huiles en général ou un mélange d'eau et de glycol. Le corps de chauffe 3 est constitué par un tube dans lequel circule, dans le sens des flèches fl, de l'eau chaude qui, dans le cas d'une installation de chauffage central, est prélevée sur le circuit d'eau de cette installation. L'élément de chauffe 3a est constitué par une résistance électrique sous gaine étanche. Quant au corps de vaporisation 4, il constitue un échangeur tubulaire. Avant d'entrer dans ce corps de vaporisation, la gaz liquéfié, 2 qui arrive suivant le sens de la flèche fol ,peut Etre détendu à'une pression P1 intermédiaire entre la pression PO qui règne dans la citerne d'alimentation et la pression d'utilisation P2, par un détendeur moyenne pression 5. A la sortie du corps de vaporisation 4, le gaz est détendu à cette pression d'utilisation P2 par un détendeur basse pression 6. Comme on le comprend, le liquide 1 est chauffé par apport de calories données par l'eau chaude parcourant le corps de chauffe 3 et/ou par effet Joule par le courant électrique parcourant le a corps de chauffe Da. Le liquide 1 transmet la chaleur au corps de chauffe 4 et vaporise le combustible liquide. Comme on le voit, le liquide intermédiaire 1 assure plusieurs fonctions: a) sécurité: il évite tout contact direct du gaz avec l'eau chaude et élimine tout risque de rentrée de gaz dans le circuit d'eau chaude; b) transmissinn de la chaleur: la température du liquide intermédiaire s'établit entre celle du corps de chauffe 3 et/ou 3a et celle du gaz en cours de vaporisation; les calories apportées a par le corps de chauffe 3 et/ou 3a sont cédées au liquide intermé- diaire qui les transmet à son tour au corps de vaporisation; ce principe évite toute surchauffe éventuelle et élimine les incon vénients qui pourraient en résulter tels que polymérisation, entrainement d'huile, etc. ; c) volant thermique: la quantité de liquide intermédiaire est choisie, compte tenu de la chaleur spécifique de ce liquide, pour amortir les à-coups de la demande de gaz et les décalages éventuels entre l'appel de gaz au brtleur de l'appareil à alimenter et la circulation d'eau chaude ainsi que les interruptions éventuelles d'apport de calories, ce qui peut se produire: soit par interruption de la circulation d'eau chaude dans le circuit de chauffage (c'est le cas pour certaines chaudières mixtes lorsque l'appareil fonctionne en chauffe-bains); soit en cas de panne de courant momentanée, provoquant l'arrêt de la pompe de circulation ou l'arrêt de la résistance électrique si le vaporiseur fonctionne à l'électricité. En première approximation, pour des installations courantes en basse pression, il suffit de 8 à 10 litres d'huile intermédiaire pour assurer une autonomie correspondant à la vaporisation de 1 kg environ de propane liquide. Dans le cas général, un volant thermique correspondant à 30 minutes de soutirage de gaz sera suffisant. Toutefois, dans certains cas, en fonction de conditions d'emploi particulières, il pourra autre prévu un volant thermique plus important. En bref, le procédé qui vient d'être décrit se trouve caractérisé par: la combinaison de deux effets physiques provoquant un phénomène de vaporisation; d'une part, la détente du gaz liquéfié provoquant une vaporisation partielle adiabatique, c'est-à-dire sans apport extérieur de calories et, d'autre part, un apport de calories dans le corps de vaporisation, assurant une vaporisation à pression constante; une importante inertie thermique lui permettant de fonctionner un certain temps sans apport extérieur de calories ou avec un apport insuffisant;; dans le cas du chauffage central, un apport de calories assuré par le circuit d'eau chaude produite par la chaudière de chauffage central elle-meme, de telle sorte que l'appareil schématique de la Fig. 1 constitue un tout et ne nécessite pas d'appareil annexe producteur de chaleur pour ses propres besbins;un chauffage par un autre moyen reste néanmoins possible, ce qui est le cas du a chauffage électrique par le corps 3a. Ceci posé, on se référera maintenant au mode de realisation pratique, représenté à la Fig. 2. Le liquide 1 remplit une cuve parallélépipédique 2 dont les parois sont isolées par un calorifugeage externe 7. Cette cuve est fermée, sur le dessus, par un couvercle 8, lui-meme calorifugé en 9. Le corps de chauffe 3 est constitué par un tube à ailettes, raccordé en 10 et 11 à un circuit extérieur 12 d'eau chaude, c'est-à-dire dans le cas d'une installation de chauffage central sur le circuit d'eau chaude de cette installation. En 3a est représentée, en traits mixtes, une gaine étanche à résistance électrique, pourvue d'une prise de courant 13 sur laquelle peut être branché un circuit électrique extérieur 4. Le corps 4, parcouru par le combustible liquide à vaporiser et de préférence ascendant dans le sens de l'écoulement du combustible, est branché: à l'une de ses extrémités et par l'intermédiaire d'un détendeur moyenne pression 5, sur un conduit 15 reliant l'appareil à une source de combustible liquide; et, à son autre extrémité, à travers le détendeur basse pression 6, au conduit 18 d'amenée du gaz vaporisé au brûleur de l'appareil de chauffage à alimenter. On remarquera que dans les corps 3 et 4, d'une part, l'eau chaude et, d'autre part, le combustible liquide en cours de vapori 1 2 sation, circulent en sens inverses suivant les flèches fl et f On notera également que: l'appareil est pourvu d'un thermostat 19 commandant soit une électro-vanne, soit une vanne pneumatique 20, destinée à couper l'arrivée du liquide combustible à vaporiser en cas de chute de température au-dessous d'un seuil déterminé dans le liquide intermédiaire 1; sur l'entrée du corps de chauffe 4 est prévu un tuyau de purge 21 avec robinet 22; enfin, l'appareil peut être équipé d'un dispositif de sécurité protégeant la canalisation aval 18 contre tout envahissement liquide; sur la Fig. 2, ce dispositif a été représenté schématiquement en 16 avec un flotteur 17 formant clapet de retenue de liquide, en obturant l'orifice de sortie, maiS d'autres modes de réalisation pourraient être adoptés, notamment en utilisant im flotteur commandant le niveau du liquide en agissant sur l'arrivée du liquide et non sur la sortie (dispositif non représenté). REVENDICATIONS 1.- Procédé de vaporisation d'un combustible liquide tel que propane ou butane liquéfie et leurs mélanges, caractérisé en ce qu'il consiste à vaporiser en continu le combustible liquide par un apport indirect de calories par l'intermédiaire d'un liquide qui forme accumulateur thermique et auquel les calories nécessaires sont apportées directement et indépendamment du circuit parcouru par le gaz combustible liquide en cours de vaporisation. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise, comme source de chaleur, de l'eau chaude, prélevée sur l'installation que le procédé a pour but de chauffer, le liquide intermédiaire formant un volant thermique qui permet la poursuite de la vaporisation pendant un certain temps, sans apport extérieur de calories, c'est-à-dire une certaine autonomie de marche. 3.- Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve (2) remplie d'un liquide intermédiaire (1) dans lequel baignent deux échangeurs thermiques indépendants l'un de l'autre et constitués, l'un, par au moins un corps de chauffe (3, 3a) pourvu de moyens d'apport de calories et, l'autre, par un corps de vaporisation (4) pourvu, à l'une de ses extrémités, d'un raccord d'arrivée du combustible liquide à vaporiser et, à son autre extrémité, d'un raccord de sortie du combustible vaporisé. 4.- Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de charte()) est un tube pourvu de deux raccords (10, 11) de branchement sur un circuit extérieur d'eau chaude. 5± Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de chauffe () 8 est une résistance électrique sous gaine étanche.