Brevet FR2298061A1 — publié le 19760813

La présente invention concerne en premier lieu un procédé pour assurer le passage en phase gazeuse d'un fluide provenant d'une source où il se trouve à l'état liquide, ledit fluide étant destiné à alimenter un appareil fonctionnant exclusivement en phase gazeuse, tel notamment qu'un appareil de combustion. L'invention concerne, également, un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. De nombreux appareils créateurs d'énergie sont conçus pour fonctionner à l'aide d'un mélange carburant-comburant dans lequel le comburant est de l'air: c'est le cas notamment des moteurs à explosion alimentés en essence, des brû- leurs d'appareils de chauffage ou d'éclairage fonctionnant au gaz, etc ... Dans ce type d'appareil, pour que la combustion du combustible soit aussi parfaite que possible, il est essentiel que le mélange carburant-comburunt soit réalisé avec soin et il est donc impératif que le carburant se présente, dans la chambre de mélange, sous la forme gazeuse. Cependant le carburant, pour des raisons évidentes d'encombrement et de sécurité, ne peut se trouver à l'état gazeux dans les réservoirs servant de source d'alimentation de ces appareils. II est donc emmagasiné à l'état liquide, qu'il s'agisse de l'essence ou du gaz. Se pose alors, au moment de l'utilisation, le problème de la transformation en phase gazeuse du carburant, transformation qui est fonction essentiellement de la pression et/ou de la température auxquelles se trouve le carburant. Ainsi, notamment dans le cas d'utilisation de gaz butane ou propane livré en bouteille pressurisée, la phase gazeuse est obtenue en détendant le gaz à l'aide d'un détendeur. Toutefois, cette détente ne peut se produire et la phase gazeuse être maintenue que si la température d'utilisation du fluide est supérieure à celle de son point de rosée. Cette considération est très importante car elle entrain une détermination du carburant en fonction des conditions, notamment de températures, dans lequel il est utilisé. Ainsi, par exemple, jusqu a présent pour des installations susceptibles d'être exposées à des températures relativement basses voisines dè OOC ou inférieures, on était obligé d'employer du gaz propane dont le point de rosée est inférieur au gaz butane. Or, le gaz butane est meilleur marché et surtout est produit en quantités supérieures au gaz propane, ce qui rendrait son emploi beaucoup plus économique si n'existait pas la contrainte rappelée ci-dessus. La présente a justement pour objet général de permettre , de façon commode, l'utilisation de tout type de carburant en éliminant les inconvénients liés au respect d'une température d'utilisation limite du carburant. Plus spécifiquement, en ce qui concerne les gaz, l'invention permet de substituer le gaz butane au gaz propane dans tous les usages de ce dernier sans qu'on ait à se préoccuper de la température à laquelle le gaz est soumis. Certes, on connait déjà des installations dans lesquelles on utilise comme source d'énergie du gaz butane en phase liquide. Ces installations comportent une centrale permettant de vaporiser le butane et la distribution aux divers appareils de combustion est effectuée en envoyant le butane en phase gazeuse de la centrale aux appareils par des tuyauteries qui doivent être calorifugées et chauffées pour éviter que la température du gaz ne descende au-dessous du point de rosée, auquel cas le gaz se condenserait à nouveau. Ces installations connues sont - coûteuses puisqu'elles nécessitent une centrale de vaporisation, un calorifugeage et un chauffage des tuyauteries de transfert de la phase gazeuse, - encombrantes car une canalisation véhiculant un produit en phase gazeuse doit être de section supérieure à une canalisation véhiculant une phase liquide, pour un même débit de gaz au niveau des appareils de combustion, - peu fiables car il n'est jamais certain que le gaz ne se recondense pas dans les canalisations d'alimentation malgré toutes les précautions prises. La présente invention se propose de remédier à l'ensemble de ces inconvénients en permettant d'acheminer le carburant en phase liquide jusqu'aux appareils de combustion, ce qui a pour conséquence l'utilisation d'un circuit d'alimentation de faible encombrement ainsi que de tuyauteries de faible section ; par suite, on obtient simultanément un abaissement du coût et un accroissement de la fiabilité des installations. Selon l'invention, ce but est atteint par un procédé permettant d'assurer, au voisinage immédiat des appareils à alimentation, le passage à la phase gazeuse d'un fluide se présentant en phase liquide, procédé caractérisé en ce que - I'on fait pénétrer sous une pression déterminée le fluide en phase liquide dans une première enceinte où règne une pression moindre, - I'on chauffe ladite enceinte à une température supérieure à celle du point de rosée du fluide afin de permettre la vaporisation de ce dernier, - puis l'on détend le fluide en phase gazeuse dans une seconde enceinte en maintenant la phase gazeuse à une température supérieure à celle du point de rosée du fluide. Selon le procédé, avant que l'appareil de combustion ne fonctionne, on assure le chauffage de ladite première enceinte par une source de chaleur indépendante de l'appareil de combustion. Par contre, après la mise en fonctionnement de l'appareil, le chauffage de la première enceinte est assuré directe ment.par la chaleur dégagée par l'appareil. De même, selon un aspect important de l'invention, le maintien de la phase gazeuse à une température supérieure à celle du point de rosée est assuré par la chaleur dégagée par l'appareil. Ainsi, on comprend que c'est l'appareil lui-même qui fournit, pour la plus grande part, l'apport de chaleur nécessaire à la vaporisation du fluide, I'ap- port d'énergie extérieur à l'appareil étant limité strictement aux périodes de mise en route de l'appareil, c'est-à-dire pendant un temps négligeable par rapport à ia durée totale de fonctionnement de l'appareil. On réalise donc là encore une économie d'énergie substantielle. L'invention concerne aussi un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé caractérisé en ce qu'il comporte deux enceintes de détente montées en série et communiquant l'une avec l'autre, la première enceinte étant reliée à la source de fluide en phase liquide et la seconde à l'appareil de combustion, ladite première enceinte au moins étant équipée d'un moyen de chauffage de son volume interne alimenté en énergie distinctement de l'appareil de combustion et assurant la vaporisation du fluide à l'intérieur de la première enceinte avant la mise en marche de l'appareil de combustion. La première enceinte est équipée, également, d'un second moyen de chauffage de son volume interne qui est mis en action lorsque l'appareil de combustion fonctionne, ce second moyen de chauffage étant constitué par une partie du dispositif qui est conductrice de la chaleur et dont la première enceinte est solidaire, cette dite partie conductrice étant, par ailleurs, exposée au flux calorifique émis par l'appareil de combustion. Par ailleurs, le dispositif comporte un moyen de chauffage assurant le maintien de la seconde enceinte à une température supérieure à celle du point de rosée du fluide, ce moyen de chauffage étant avantageusement constitué par ladite partie conductrice dont il est fait mention ci-dessus. Selon un aspect plus particulier de l'invention, les deux enceintes sont constituées par des détendeurs munis de clapets tarés de contrôle de leur alimentation, le clapet du second détendeur commandant la communication entre les deux détendeurs. De plus, les deux enceintes sont situées avantageusement de part et d'autre d'une plaque commune dont elles sont solidaires, cette plaque étant conductrice de la chaleur et étant soumise constamment à l'action d'au moins une source de chaleur qui peut etre soit une résistance électrique incorporée à la plaque, soit l'appareil de combustion lui-même. L'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente, schématiquement, une forme de réalisation possible d'une installation employant le dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une coupe à plus grande échelle d'une première forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 3 est une variante en coupe du dispositif de l'invention et - la figure 4 représente, schématiquement, une autre forme de réalisation possible d'une installation. Dans ce qui suit, on a choisi de décrire l'invention adaptée au cas où l'on désire alimenter en gaz butane un brûleur à gaz de type radiant. On comprendra cependant que l'invention ne doit pas être limitée à cet exemple particulier. A la figure 1, on a représenté une installation comprenant un radiant désigné de façon générale en 1 et une source de gaz butane représentée par une bouteille classique 2 dans laquelle le butane se trouve en phase liquide et sous pression. On considèrera que l'installation est appelée à fonctionner à une température ambiante inférieure à celle du point de rosée du butane. Le radiant est supporté par une structure porteuse fixe 3 et comporte une chambre de mélange 4 fermée sur une face par un ensemble de plaquettes céramiques perforées 5 à la surface 6 desquelles le gaz sera enflammé. Un réflecteur 7 prolonge vers l'avant la chambre de mélange. La chambre de mélange 4 présente un orifice 8 par lequel sont introduits la veine gazeuse par un injecteur classique 9 ainsi que de l'air entrainé par aspiration.La bouteille 2 est reliée à l'injecteur par une tu yauterie 10-11 sur laquelle est interposé le dispositif selon l'invention qu'on dé crira à présent plus en détail en référence à la figure 2. Le dispositif de la figure 2 comporte une plaque métallique 12 portée par la structure fixe 3 de l'appareil, une extrémité de cette plaque 12 réservant un logement 13 pour une résistance électrique 14 reliée à une source de courant électrique. De part et d'autre de la plaque 12 et dans la zone de la résistance 14, sont fixées des enceintes de détente respectivement 15 et 16 qui sont de structure générale similaire. Les enceintes 15-16 sont constituées d'un corps creux respectivement 17-18 dont le fond est solidaire de, ou est constitué par, une face de la plaque 12 et dtun chapeau respectivement 19-20. Le corps 17-18 et le chapeau 19-20 sont liés par exemple par boulonnage de leurs rebords périphériques entre lesquels est insérée une membrane 21-22 divisant l'espace intérieur de l'enceinte en une chambre de détente du fluide 2324 et un espace supérieur dans lequel est monté un ressort 25-26 exerçant sur la membrane une pression déterminée réglable par une vis de pression 27-28. Le corps 17-18 présente un nez de raccordement latéral 29-30 percé axialement et sur lequel vient se raccorder l'un des tuyaux 10 ou 1 1 de l'installation ; le nez 29 reçoit le tuyau 10 ce qui relie donc l'espace intérieur de la chambre de détente 23 à la bouteille 2 de gaz liquide, tandis que le nez 30 re çoit le tuyau 1 1 qui fait communiquer la chambre de détente 24 avec l'injecteur 9. Un clapet 31 est disposé à l'intérieur de la chambre 23 de manière a, alternativement, obturer (position représentée en trait continu) ou libérer (position en trait interrompu) I'orifice du nez 29. Ce clapet 31 est monté en bout d'un levier 32 articulé en 33 sur le corps, l'extrémité opposée du levier étant attelée à une tige 34 fixée en 35 à la membrane 21. On conçoit immédiatement que le déplacement de la membrane 21 provoque le basculement du levier 32 et, par suite, le déplacement du clapet 31 par rapport à son siège. Par ailleurs, un tube 36 est monté transversalement au dispositif de telle façon qu'une extrémité 37 soit située dans la chambre 23 et son extrémité 38 dans la chambre 24, ce tube faisant communiquer, par conséquent, les chambres 23 et 24. Un clapet 39 est disposé dans la chambre 24 en regard de l'extrémité 38 du tube qui lui sert de siège et ce clapet est monté en bout d'un levier 40 articulé en 41 sur le corps et actionné par une tige 42 liée en 43 à la membrane 21. Les flèches matérialisent le parcours du fluide dans le dispositif, les flèches droites symbolisant le fluide en phase liquide et les flèches ondulées le fluide en phase gazeuse. On notera que, comme on le voit particulièrement à la figure 2, la plaque 12 déborde largement en 44des corps 17 et 18 et dans l'installation cette partie 44 est destinée à s'étendre dans la zone des flammes du brûleur afin qu'elle soit exposée au flux calorifique. Le fonctionnement du dispositif est évident. On supposera tout d'abord que le brûleur ne fonctionne pas. Pour le mettre en état de marche, on commence par alimenter en courant électrique la résistance 14 de la plaque 12 afin que celle-ci s'échauffe ainsi que les chambres 23 et 24. On ouvre ensuite le robinet "R" de la bouteille 2 et le gaz en phase liquide pénètre par le tuyau 10 dans la chambre 23, le clapet 31 étant ouvert et la membrane 21 déprimée, ce qui est également {'état du clapet 39 et de la membrane 21. Le gaz se vaporise dans la chambre 23 sous l'effet conjugué de la possibilité qulil a de se détendre et de se réchauffer à une température supérieure à celle de son point de rosée. La pression augmente dans la chambre 23 jusqu'à ce que la membrane 21 soit repoussée dans la position en trait continu, le clapet 31 interrompant, alors, I'arrivée du gaz ce qui régularise le débit de gaz. Simultanément, le gaz vaporisé passe dans le tube 36 et entre dans la chambre 24 dans laquelle il subit une nouvelle détente et il s'écoule vers l'injecteur 9 par le tuyau 11. Dès que la pression dans la chambre 24 est suffisante pour vaincre l'action du ressort 26, la membrane revient à sa position en trait plein et le clapet 39 se ferme. Le gaz alimentant le brûleur 1 peut, alors, être allumé et le brûleur commence à fonctionner. Dès cet instant, l'extrémité 44 de la plaque est chauffée et transmet la chaleur aux chambres 23-24. On peut, alors, interrompre l'alimentation de la résistance 14. On notera que la quantité de chaleur transmise par la plaque est fonction de la surface exposée à la flamme et de l'épaisseur du métal, ce qui permet de fixer la quantité de chaleur transmise en fonction de ce qui est nécessaire La figure 3 représente une variante de réalisation assez similaire à celle de la figure 2. Les seules différences notables résident dans le fait 1 - que les enceintes sont constituées par deux détendeurs classiques du commerce qui sont soudés de part et d'autre d'une plaque 50 ayant le même rôle que la plaque 12 mais destinés uniquement à transmettre la chaleur émise par le radiant.En effet, cette plaque ne comporte pas de résistance électrique incorporée ; 20- une résistance électrique 51 est logée dans la chambre interne 23 de l'enceinte recevant le carburant en phase liquide, cette résistance étant couplée à un thermostat (non représenté) pour interrompre le chauffage dès que nécessaire ; 3 - le tube 36 de la figure 2 a été supprimé. La communication entre les chambres 23 et 24 est réalisée par un tuyau 52 branché sur des manchons filetés 53 et 54 des détendeurs, chaque détendeur présentant, en outre, un branchement 29-30 respectivement pour le raccordement à la bouteille et à l'injecteur. On notera que la plaque pourrait être remplacée par une simple tige Si l'on veut rendre le montage plus commode. Naturellement, l1invention ne doit pas être limitée au cas où tes deux enceintes sont contiguës comme représenté aux figures 1 à 3. En effet, les enceintes peuvent être séparées à condition qu'elles soient montées en série. Ainsi, dans la variante de réalisation de la figure 4 prévue pour être adaptée, également à titre d'exemple, à un brûleur radiant, L'enceinte 60 recevant par la canalisation 61 le gaz en phase liquide est située d'un côté du radiant et t'enceinte 62 détendant la phase gazeuse se trouve sur un autre côté, les deux enceintes étant raccordées par une canalisation 63 qui, avantageusement, traverse le radiant et notamment la chambre de mélange 64. Comme représenté, cette canalisation pourra longer de préférence la paroi arrière de la surface rayonnante du radiant afin d'être exposée à la chaleur dégagée par celle ci en direction de la chambre de mélange 64 et être ainsi maintenue à une température supérieure au point de rosée. De t'enceinte 62 part un tuyau 65 aussi court que possible et terminé par une buse d'injection 66 abouchée à la chambre de mélange 64 pour alimenter en gaz cette dernière. De préférence, le tuyau 65 longera également la paroi de la chambre de mélange pour être chauffé par celle-ci. On notera que, de préférence, on donnera à la canalisation 63 une pente pour éviter que d'éventuelles particules de gaz liquide ne pénètrent dans l'enceinte 62 ; en d'astres termes, L'enceinte 62 se trouvera à un niveau plus élevé que l'enceinte 60. De même, on prévoira avantageusement sur la canalisation 63 un pot de décantation 67 situé entre les deux enceintes et particulièrement au voisinage de l'enceinte 60, ce pot ayant pour rôle de récupérer les condensatsde gazeux éventuel. En amont de l'enceinte 60, une électrovanne 68 sera interposée sur la canalisation 61, cette électrovanne s'ouvrant après préchauffage de l'enceinte 60 et assurant l'alimentation de celle-ci. Comme dans les exemples précédents, L'enceinte 60 est soumise, en cours de fonctionnement du radiant, au flux calorifique dégagé par ce dernier grâce à un support métallique. 69 sur lequel est fixée l'enceinte 60 et qui s'étend à l'intérieur de l'enceinte en 70 au voisinage immédiat de la surface rayonnante du radiant. Par ailleurs, le préchauffage de l'enceinte 60 est réalisé de toute ma nière appropriée et notamment, comme dans les exemples précédents, par une résistance électrique (non représentée). Le fonctionnement est simple : la résistance électrique assurant le préchauffage de l'enceinte 60 est mise sous tension. Lorsque la température nécessaire à la vaporisation du butane est atteinte, un thermostat à bilame 71, associé au support 69, ferme le circuit et ouvre l'électrovanne 68 qui assure l'arrivée de butane liquide dans le détendeur vaporisateur 60. Le butane à l'état gazeux est détendu par la seconde enceinte ou détendeur 62 et injecté dans le radiant que lton peut allumer. On notera que pendant le temps de préchauffage, la canalisation 63 et la seconde enceinte 62 seront également chauffées, de préférence, notamment par une résistance électrique. Lorsque la température du radiant contrôlé par un second thermostat 72 est suffisante pour assurer par conductibilité le chauffage de l'enceinte 60, ledit thermostat coupe le circuit d'alimentation en courant de la résistance électrique de préchauffage. On notera, enfin, qu'un pressostat 73 est monté dans le circuit de la phase gazeuse, notamment sur la canalisation 63 pour commander la fermeture de l'électrovanne en cas de surpression accidentelle. L'invention ayant, maintenant, été exposée et son intérêt justifié sur un exemple détaillé, la demanderesse s'en réserve l'exclusivité pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ciaprès. REVENDICATIONS 1 e Procédé pour assurer le passage à la phase gazeuse d'un fluide provenant d'une source où il se trouve à l'état liquide, ledit fluide étant destiné à alimenter un appareil de combustion, caractérisé en ce que - on fait pénétrer sous une pression déterminée le fluide en phase liquide dans une première enceinte où règne une pression moindre, - on chauffe ladite enceinte à une température supérieure à celle du point de rosée du fluide afin de permettre la vaporisation de ce dernier, - puis on détend le fluide en phase gazeuse dans une seconde enceinte en maintenant la phase gazeuse à une température supérieure à celle du point de rosée du fluide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que avant que l'appareil de combustion ne fonctionne le chauffage de ladite première enceinte est assuré par une source de chaleur indépendante de l'appareil de combustion. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que après mise en fonctionnement de l'appareil de combustion, le chauffage de ladite première enceinte est assuré par la chaleur dégagée par l'appareil de combustion lui-même. 4 Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le maintien de la phase gazeuse à une température supérieure à celle du point de rosée est assuré par la chaleur dégagée par l'appareil de combustion. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux enceintes de détente montées en série et communiquant l'une avec l'autre, une première enceinte étant reliée à une source de fluide en phase liquide et la seconde enceinte étant reliée à l'appareil de combustion fonctionnant en phase gazeuse, ladite première enceinte, au moins, étant par ailleurs équipée d'un moyen de chauffage de son volume interne distinct de l'appareil de combustion et assurant la vaporisation du fluide à l'intérieur de la première enceinte avant la mise en marche de l'appareil de com bastion 6.Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite première enceinte est équipée d'un second moyen de chauffage de son volume interne qui est mis en action lorsque l'appareil de combustion fonctionne, ce second moyen de chauffage étant constitué par une partie du dispositif conductrice de la chaleur dont la première enceinte est solidaire et qui est exposée au flux calorifique développé par l'appareil de combustion lorsque celui-ci fonc tisonne 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un moyen de chauffage assurant le maintien de la seconde enceinte à une température supérieure à celle du point de rosée du fluide. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de chauffage de la seconde enceinte est constitué par une partie du dispositif conductrice de la chaleur dont est solidaire la seconde enceinte et qui est exposée au flux calorifique développé par l'appareil de combustion lorsque celui-cl fonctionne. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite première enceinte comporte un clapet taré maintenu normalement en position ouverte et assurant l'interruption de l'alimentation en liquide de l'enceinte dès que la pression dans celle-ci atteint une valeur déterminée. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce qu un clapet taré est interposé entre la première et la seconde enceinte, ce clapet étant maintenu en position normale ouverte et interrompant la communication entre les enceintes dès que la pression dans la seconde enceinte atteint une valeur déterminée. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que les deux enceintes sont situées de part et d'autre d'une plaque commune dont elles sont solidaires, cette plaque étant conductrice de la chaleur et étant soumise constamment à l'action d'au moins une source de chaleur. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une source de chaleur est constituée par une résistance électrique incorporée à la plaque. 13. Dispositif selon les revendications 1 1 ou 12 prises séparément, caractérisé en ce qu'une source de chaleur est constituée par l'appareil de combustion lui-même. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5, 6, 7, 8,9 ou 10, caractérisé en ce que les deux enceintes sont séparées et reliées par une canalisation située au voisinage de l'appareil de combustion afin d'être chauffée par ce dernier. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5, 6, 7, 8, 9,10, 11,12,13 ou 14, caractérisé en ce que le fluide est du butane.