Brevet FR2188094A1 — publié le 19740118

La présente invention concerne un appareil cryo génique et plus particulièrement la distribution de liquides à partir de récipients cryogéniques. Des dispositifs connus pour la distribution de liquides à partir de récipients cryogéniques fonctionnent en appliquant une preSsion dans le creux du récipient, pression qui est ensuite utilisée pour éjecter le liquide du récipient par @ l'intermédiaire d'un tube de sortie convenable. Ce tube se prolon ge dans le récipient, habituellement à travers un élément de fermeture, drue distance relativement grande de manière que son extrémité ouverte libre soit immergés dans la masse de liquide contenue dans.le récipient, la pression régnant--au-dessus de la masse du liquide étant alors destinée à refouler le liquide par l'intermédiaire du tube lors de l'ouverture d'un robinet du tube à l'extérieur du récipient. Dans certains dispositifs connus, la pression régnant dans le creux du récipient est engendrée habituellement par des agitateurs, des palettes ou des réchauffeurs. Toutefois, les dispositifs connus ne donnent pas entière satisfaction. 'es dispositifs mécaniques comprennent des pièces mobiles qui posent des problèmes de surchauffage des paliers et/ou des moteurs uti -lnsés ou bien, en variante, les pièces des dispositifs sont soumises aux conditions,-cryogéniques et il est possible que des pièces soient gelées.Si on utilise un réchauffeur, il peut griller dans les conditions rigoureuses imposées Dans un autre dispositif connu, la pression neces- saire pour éjecter le liquide est engendrée en pompant de l'air comprime dans le creux du récipient cryogénique. Toutefois, ltair introduit dans le récipient contient de la vapeur d'eau, des impuretés, etc. qui tendent à se solidifier par congélation dans les conditions rigoureuses utilisées et foraient une écume sur la surface du liquide.Ceci est la cause d'une contamination du li- quide et l'appareil en question-est encrassé en particulier par la quantité de glace produite'. Ce problème est encore agravé du fait qu'en pratique, ces récipients ne sont pas entièrement vidés, mais habituellement, on l'rétablit le niveau" a:vec une nouvelle quantité--ae liquide-'l9rso;iie cela est nécessaire et que le rapport des impuretés au liquide augmente.La présente invention concerne un procédé de mise sous pression d'un récipient cryogénique, qui consiste à extraire une partie du liquide cryogénique dudit récipient, à évaporer cette partie et à introduire le gaz ainsi obte- nu dans le creux du récipient. lia-présente invention concerne également-un procédé d'extraction d'un liquide cryogénique d'un récipient dans lequel la pression engendrée par le procédé décrit ci-dessus, est utili- sée -pour éjecter ledit liquide dudit récipient-. Selon une autre de ses caractéristiques, la présente invention concerne un appareil destiné à engendrer une pression dans un récipient cryogénique, ledit appareil comprenant une-pompe destinée à extraire- une partie du liquide cryogénique dtun récipient par 11 Intermédiaire d'un conduit qui peut se prolonger jusqu à une position voisine du fond du récipient et par lequel ladite partie du liquide peut passer dans un évaporateur pour former un gaz, et un conduit pour introduire le gaz dans le creux du récipient cryogénique. La pompe et l'évaporateur sont reliés de préférence en série de manière que le liquide extrait du récipient passe directement dans l'évaporateur, la pompe n'en- trant en contact qu'avec le gaz résultant.En outre, les deux conduits peuvent traverser un élément de fermeture du récipient et être en contact avec ce dernier sur une partie de leur longueur. Selon une autre de ses caractéristiques, l'inven- tion concerne un dispositif destiné à éjecter un liquide cryogénique d'un récipient cryogénique, ledit dispositif comprenant un appareil comme décrit ci-dessus pour engendrer une pression dans le récipient cryogénique dans lequel un autre conduit permet d'éjecter le liquide cryogénique du récipient. Cet autre conduit peut traverser l'élément de fermeture du récipient et être en contact avec ce dernier sur une partie de sa longueur, ledit conduit pouvant se prolonger dans le volume occupé par une masse de liquide cryogénique à stocker dans ledit récipient cryogénique et à éjecter ultérieurement de ce dernier. lies trois conduits décrits plus- haut, c'est-à-dire le conquit d'extraction du liquide, le conduit destiné à introduire le gaz dans le récipient et le conduit déjection du liquide peuvent être de longueur variable afin de les adapter à des réci pients cryogéniques de diverses dimensions. De préférence, le conduit d'extraction du liquide et le conduit dtéjection du liquide peuvent se prolonger jusqu'à une position voisine du fond du récipient cryogénique avec lequel ltappareil doit être utilisé. L'invention concerne également un récipient cryogénique équipé d'un appareil selon l:invention. B2un des trois conduits décrits ci-dessus, tous ou une combinaison de ces conduits peuvent être incorporés en partie ou en totalité dans la paroi d'un tel récipient cryogénique. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une coupe transversale d'un appareil selon l'invention. Sur le dessin, un récipient cryogénique 10 contient une masse 12 d'un liquide cryogénique. lie récipient 10 comporte un col 14 et un élément de fermeture 18 dans l'alésage 16 de ce dernier. lie dispositif, désigné d'une façon générale par 20, comprend une petite pompe à vide 22 reliée par un tube capillaire en cuivre 24 à un évaporateur 26 ayant la forme d'un serpentin en cuivre. Un tube 28 se prolonge du côté d'entrée de l'évaporateur 26 à travers l'élément de fermeture 18 et presque jusqu'au fond 29 du récipient. Un autre tube 30 ayant un alésage plus large que le tube 28 se prolonge également du voisinage de la surface interne du fond du récipient à travers l'élément de fermeture 18 pour se terminer par un ajutage 32. Unzrobinet 34 est monté dans le tube 30. Un autre tube 36 part du côté refoulement de la pompe à vide 22,traverse le récipient 18 et se termine dans le creux 38 (ctest-à-dire L'espace libre au-dessus de la masse du liquide 12 dans le récipient 10). lie récipient 10 est chargé d'une certaine masse @ volume d'u@ liquide cryogénique, par exemple de l'azote liqui r-', L'élé@ent de @ermeture 1 8 est ensuite mis en position et le dispositif de mise sous pression et d'extraction est monté sur ce der@ier. Commodément, l'élément de fermeture 18 fait partie du dispositif qui peut être facilement et rapidement transféré d'un récipient vide à un récipient plein. L@@sque le dispositif est en place, tandis que les tubes 28 et 30 se prolongent d'une grande distance à l'intérieur du récipient et sont ainsi i-: gos dans le liquide jusqu'à ce que le récipient soit prat@q@@@ent vide, il faut prendre soin de s'assurer autant que possitle que le tube 36 traverse juste l'élé- ment de fermeture 18 poIu' pénétrer dans le creux 38 qui existe toujours même lorsque le récipient vient d'être rempli. Si le tube 36 se prolonge dans l'espace occupé par la masse du liquide cryogénique, alors, il ne doit pas se prolonger d'une distance suffisante pour qutune quantité importante du gaz refoulé hors du tube 36 pénètre dans le tube 30 ou 28. la pompe est ensuite mise en marche et une faible quantité du liquide cryogénique est extraite du récipient par l'intermédiaire du tube capillaire 28 et aspirée dans l'évapora- teur 26 dans lequel le liquide est transformé en un gaz, et il se produit une augmentation de pression à l'entrée de la pompe. lie gaz est relativement chaud à cet endroit et peut traverser la pompe sans causer de dommage ou de difficultés. La pompe refoule ensuite le gaz chaud dans le creux 38 du récipient. Le gaz provoque alors l'ébullition d'une partie du liquide contenu dans le récipient ce qui engendre une quantité supplémentaire de gaz sous pression. tes matériaux utilisés pour la construction de l'appareil selon l'invention sont ceux connus en pratique pour résister aux conditions dans lesquelles l'appareil doit fonctionner. lie dispositif combiné d'extraction et de mise sous pression d'un liquide a été utilisé avec un certain nombre de récipientset a fonctionné à une pression manométrique comprise entre 0,245 et 2,8 bars, ce qui a permis d'obtenir des débits d'extraction de 1,5 à 20 litres de liquide par minute. La présente invention a 11 avantage que les pièces mobiles du dispositif se trouvent à l'extérieur du récipient et fonctionnent sensiblement à la température ambiante. Ainsi, la pompe à vide fonctionne dans les conditions pour lesquelles elle a été conçue et il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens de protection compliqués. En outre, étant donné que le liquide cryogénique,. tel que l'azote1 est utilisé pour engendrer la pression, la possibilité dtune contamination du liquide ou d'un encrassement de l'appareillage associé est réduite ou même supprimée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits sans sortir du cadre de l'invention. RENE?TDICiTIONS 1. Procédé de mise sous pression d'un récipient cryogénique en utilisant un gaz, caractérisé en ce que le gaz est engendré en extrayant une partie du liquide cryogénique du récipient (10), en évaporant ladite partie du liquide pour former le gaz qui est introduit sous pression dans le récipient pour engendrer la pression désirée. 2. Appareil de mise sous pression d'un récipient cryogénique, caractérisé en ce qu'unie pompe (22) est agencée pour extraire une partie du liquide cryogénique d'un récipient (10) par un conduit (28) qui peut se prolonger jusqu'à une position voisine du fond (29) du récipient et par lequel la partie du liquide peut passer dans un évaporateur (26) pour engendrer un gaz, un conduit (36) étant utilisé pour introduire le gaz ainsi engendré dans un creux (38) du récipient cryogénique (10). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pompe (22) et l'évaporateur (26) sont montés en série de manière que le liquide extrait du récipient (10) passe directement dans ltévaporateur, la pompe n'entrant ainsi en contact qu'avec le gaz produit. 4. Appareil selon le revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les deux conduits (28) et (36) traversent un élément (18) de fermeture du récipient avec lequel ils sont en contact sur une partie de leur longueur. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un autre conduit (30) est utilisé pour éjecter le liquide cryogénique du récipient (10), ledit conduit (30) traversant l'élément de fermeture (18) avec lequel il est en contact sur une partie de sa longueur. 6. Installation caractérisée en ce qu'elle comporte un appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, en combinaison avec un récipient (10) contenant un liquide cryogénique. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce quelle comporte un autre conduit permanent incorporé dans la paroi du récipient et permettant d'éjecter le liquide cryogénique du récipient (10). 8. Procédé d'extraction d'un liquide cryogénique d'un récipient qui le contient, procédé caractérisé en ce que la pression engendrée par le procédé selon la revendication 1, est utilisée pour éjecter le liquide cryogénique du récipient (10) par l'intermédiaire d'un conduit d'éjection (30).