Brevet FR2194912A1 — publié le 19740301

La présente invention concerne un dispositif de vaporisation comportant un vaporiseur pourvu d'un échangeur de chaleur, une conduite d'arrivée de gaz liquéfié et une conduite de sortie du gaz vaporisé située à la partie supérieure du vaporiseur. Dans les vaporiseurs directs fonctionnant normalement, un état d'équilibre est engendré entre la phase liquide et la phase gazeuse. Cependant, cet état d'équilibre qui résulte en particulier de l'égalité de la pression du ciel gazeux et de la pression de stockage ou de la pression de refoulement des pompes est souvent rompu lors d'une forte consommation de gaz car la quantité de liquide introduite dans le vaporiseur n'a pas le temps de se vaporiser immédiatement. On a alors proposé d'introduire un échangeur de chaleur dans ces vaporiseurs pour favoriser la vaporisation. Or, comme celle-ci dépend essentiellement de la nature du gaz liquéfié, le temps nécessaire à l'obtention de l'état d'équilibre varie dans de grandes proportions. Dans le cas du propane par exemple, on utilise le gaz à la tension de vapeur du liquide pour la température de fonctionnement et l'état d'équilibre s'obtient rapidement par la vaporisation immédiate du gaz liquéfié dès que l'échangeur est suffisamment recouvert. Par contre, dans le cas du butane, on utilise cé gaz à une pression supérieure à la tension de vapeur du stockage. L'emploi de pompes et le réchauffage du liquide à la température correspondant à la pression de refoulement desdites pompes sont nécessaires. L'état d'équilibre s'obtient alors lentement. L'échangeur de chaleur de ces vaporiseurs ne travaille donc pas constamment à un régime optimum car sa surface en contact avec le liquide ne correspond pas toujours à celle qui est nécessaire à la vaporisation. Ainsi, lorsque la consommation augmente de façon sensible dans un laps de temps relativement court, la diminution de la pression du ciel gazeux entraine l'arrivée d'un volume important de liquide qu'il faut réchauffer pour le vaporiser. La surface mouillée de l'échangeur est plus grande que la surface nécessaire à la vaporisation et l'état d'équilibre ne peut être obtenu instantanément. En outre, la montée du liquide à l'intérieur du vaporiseur prolonge le temps de mise en action de celui-ci et peut même entrainer la mise en sécurité de l'appareil contre l'envahissement du liquide lorsque la mise en action du vaporiseur est trop lente. La présente invention se propose donc de remédier aux inconvénients des vaporiseurs décrits ci-dessus en réduisant le volume du liquide introduit pour mouiller l'échangeur, en permettant l'obtention instantanée de l'état d'équilibre des pressions, en améliorant le temps de réponse de ces vaporiseurs et en éliminant les mises en sécurité intempestives. A cet effet, le dispositif de vaporisation est caractérisé en ce que la conduite d'arrivée, pourvue d'un clapet anti-retour, se termine par un organe d'aspersion placé à la partie supérieure du vaporiseur et orienté vers l'échangeur et en ce qu'il est prévu une conduite d'évacuation du liquide excédentaire partant de la partie inférieure du vaporiseur et débouchant dans la conduite d'arrivée en amont du clapet anti-retour, cette conduite d'évacuation étant pourvue d'un deuxième clapet anti-retour empechant le liquide de retourner vers le vaporiseur. Grâce à cette disposition, la totalité du liquide introduit dans le vaporiseur est au contact de l'échangeur et se réchauffe rapidement puisque la totalité de la surface d'échange nécessaire au maintien de l'équilibre entre immédiatement en action. En outre le débit de l'organe d'aspersion varie en fonction de la variation de pression entre l'amont de l'orifice d'asparion et l'intérieur du vaporiseur. I1 convient également de noter que l'excédent de liquide introduit dans le vaporiseur ne peut retourner vers le stockage sous forme gazeuse par la conduite d'arrivée, mais que le gaz liquéfié peut y retourner par la conduite d'évacuation située à la partie inférieure du vaporiseur. Le retour du liquide vers le stockage par la conduite d1évacuation s'effectue quand la pression à l'intérieu da vaporrs ur, en raison de la vaporisation provoquée par l'érhangeur deviens 1-re à la pression de la conduite d1ar- rivée. L'arrivée an liquide par la conduite d'évac- tion est ;-utefois interdite. Dans une première forme de réalisation, l'organe d'aspersion est une rampe d'arrosage. Comme cette rampe permet de mouiller une surface importante de l'échangeur, le rdchatlffage du liquide est très rapide et le rendement du dispositif est amélioré. Cette disposition peut donc être utilisée dans des dispositifs prévus pour une grande consommation en gaz. Dans une seconde forme de réalisation l'organe d'aspersion est le clapet anti-retour de la conduite d'arrivée. Cette forme de réalisation a l'avantage d'être simple et économique car elle permet la suppression de l'organe d'aspersion en conservant ses avantages. Elle est particulièrement adaptable sur des dispositifs prévus pour de faibles consommations. Un mode d'exécution de la présente invention est représenté à titre d'exemple sur le dessin dans lequel - la figure 1 est un schéma du dispositif de vaporisation dont l'organe d'aspersion est une rampe d'arrosage ; et - la figure 2 est un schéma du dispositif dont l'organe d'aspersion est le clapet anti-retour de la conduite d'arrivée du gaz liquéfié. Le dispositif de vaporisation, illustré à la figure 1, comporte un vapori seur 1 pourvu d'un échangeur de chaleur 2, une conduite d'arrivée 3 de gaz liquéfié et une conduite de sortie 4 du gaz vaporié située à la partie supérieure du vaporiseur. La conduite d'arrivée 3 est pourvue d'un clapet anti-retour 5 et d'un organe d'aspersion 6 constitué par une rampe d'arrosage placée à la partie supérieure du vaporiseur et orientée vers l'échangeur. Le dispositif de vaporisation comporte en outre une conduite d'évacuation 7 partant de la partie inférieure du vaporiseur pour déboucher dans la conduite d'arrivée 3 en amont du clapet anti-retour 5 et pourvue d'un clapet anti-retour 8 empêchant le liquide de retourner vers le vaporiseur. Le dispositif selon la figure 2 ne diffère du précédent que du fait que le clapet anti-retour Sa est utilisé comme organe d'arrosage. Au cours du fonctionnement de l'un ou l'autre de ces dispositifs de vaporisation, le gaz consommé sort de la partie supérieure du vaporiseur 1 par la conduite 4. La pression du ciel gazeux a alors tendance à diminuer et une différence de pression se crée entre l'amont de l'orifice d'aspersion et l'intérieur du vaporiseur. Or, comme le débit du dispositif d'aspersion varie en fonction de cette différence de pression, seule la quantité nécessaire de liquide est introduite pour rétablir l'équilibre. Le liquide arrive à la partie supérieure de l'échangeur par pulvérisation. Dans ces conditions, la totalité du liquide introduit dans le vaporiseur est mise au contact de l'échangeur et se réchauffe rapidement puisque la totalité de la surface d'échange nécessaire pour maintenir l'équilibre entre immédiatement en action. Le liquide se vaporise donc au fur et à mesure de son contact avec l'échangeur et l'état d'équilibre s'obtient instantanément. Le clapet anti-retour monté à l'amont du dispositif d'aspersion interdit à tout moment au liquide de retourner vers le stockage sous forme gazeuse lors d'un arrêt ou d'une diminution importante de consommation. Ce clapet permet ainsi l'amélioration du temps de réponse du dispositif lors d'une nouvelle consommation car il interdit au gaz de remplir la conduite d'alimentation. Lorsque du liquide en excès est introduit dans le corps du vaporiseur, celui-ci peut retourner vers le stockage par la conduite d'évacuation 7 partant du fond du vaporiseur. Le retour s'effectue dès que la pression à l'intérieur du vaporiseur, en raison de la vaporisation provoquée par l'échangeur, devient supérieure à la pression de stockage. Le dispositif ne peut donc plus être envahi par le gaz liquéfié et les mises en sécurité intempestives sont éliminées. Le clapet anti-retour 8 faiblement taré qui est placé sur la conduite d'évacuation empêche l'arrivée en source du liquide dans le corps du vaporiseur et coopère donc également à l'élimination des mises en sécurité intempestives. Dans le cas de l'aspersion de l'échangeur par une rampe d'arrosage, les trous d'aspersion sont disposés au voisinage de la partie inférieure de la rampe. Deux trous de plus gros diamètre peuvent être prévus pour vidanger complètement la rampe et éviter son obstruction complète lorsque les trous d'aspersion sont bouchés. Dans le cas de l'aspersion de l'échangeur par un clapet anti-retour, l'étendue de la surface mouillée est moins importante car le liquide sort uniquement autour de l'axe du clapet 5a qui est légèrement taré. Le disppsitif comportant cet organe d'aspersion est donc adapté pour les petites consommations. Le dispositif de vaporisation selon la présente invention permet d'assurer un débit instantané du vaporiseur et d'améliorer la souplesse de fonctionnement des installations qui l'utilisent I1 va de soi que l'aspersion peut se faire également par ruissellement en utilisant un échangeur et un organe d'aspersion appropriés. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de vaporisation comportant un vaporiseur pourvu d'un échangeur de chaleur, une conduite d'arrivée de gaz liquéfié et une conduite de sortie du gaz vaporisé située à la partie supérieure du vaporiseur, caractérisé en ce que la conduite d'arrivée, pourvue d'un clapet anti-retour, se termine par un organe d'aspersion placé à la partie supérieure du vaporiseur et orienté vers l'échangeur et en ce qu'il est prévu une conduite d'évacuation du liquide excédentaire partant de la partie inférieure du vaporiseur et débouchant dans la conduite d'arrivée en amont du clapet anti-retour, cette conduite d'évacuation étant pourvue d'un deuxième clapet anti-retour empêchant le liquide de retourner vers le vaporiseur. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'aspersion est une rampe d'arrosage. 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'aspersion est le clapet anti-retour de la conduite d'arrivée.