Brevet FR2314437A1 — publié le 19770107

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la vaporisation d'un fluide liquide, et notamment d'un eu de pétrole liquéfié. Elle s'applique plus partioulièrement à la vaperisation du butane commercial qu'on désignera par la suite pour des raisons de simplification, sous le nom de butane. X sait que l'utilisation du butane à la place du propane est avantageuse sur le plan économique, toutefois, le transfert au butane par canalisation, des lieux de stockage sux points d'utilisation est plus délicat que le transfert du propane, car le butane peut se reliquéfier plus facilement, d'où le risque d'un envahissement de butane liquide dans les appareils d'utilisation. On connait plusieurs dispositifs pour la vaporisation de gas de pétrole liquéfié, notamment un dispositif à serpentin dans un bloc chauffant, ou encore des vaporiseurs à cuve avec flotteur. Ces dispositifs présentent des inconvénients, en particulier, les serpentins s'emerassent plus ou moins rapide Ment, en raison da dépôt d'impuretés, et on sait aussi que le fonctionnement des dispositifs à flotteur est toujours plus ou moins aléatoire. La présente invention permet de remédier aux inconvénients précités, et elle a pour but un procédé de vaporisation et un dispositif, permettant non seulement de séparer les impuretds, nais également de les retenir. I;e dispositif suivant l'inven- tion possède également des moyens propres à éviter tout mauvais fonctionnement mettant en cause la sécurité, tandis que son nettoyage et son entretien sont relativement simples. ta présente invention a pour objet un procédé de vaporisa tiga d'un fluide liquide tel qu'un gaz de pétrole liquéfié et en particulier du butane, procédé dans lequel on fait écouler le fluide liquide sur un élément chauffant maintenu B une température au moins égale la température de vaporisation, et disposé à l'intérieur d'une enceinte à pression contrôlée dans laquelle on prélève le fluide gazeux. Dans le procédé suivant la présente invention, on asservit le débit d'alimentation on liquide à la température de l'élé- ment chauffant, l'alimentation en liquide étant interrompue pour des températures inférieures à une valeur déterminée, on régule la pression d'alimentation en liquide, et on limite le le débit de prélèvement de fluide gazeux à une valeur compatible avec la capacité de vaporisation de l'élément chauffant. La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, ce dispositif comportant une enceinte de vaporisation renfermant au moins tm élément chauffant, des moyens de régulation de la température dudit élément chauffant, une tubulure d'alimentation en fluide liquide, débouchant au dessus de l'élément chauffant, des moyens de régulation de la pression d'alimentation dans ladite enceinte, une tubulure de sortie du fluide gazeux raccordée à ladite enceinte, et des moyens de contracte du débit du fluide ge@eux hors de ladite enceinte. L'élément chauffant est avantageusement constitue par un tube porte-résistance renfermant une résistance électrique, et disposé verticalement, la tubulure d' alimentation en fluide liquide débouchant au-dessus de l'extrémité supérieure du tube, ce qui permet un écoulement du liquide le long des parois du tube et simultanément son passage à l'état gazeux. Le dispositif suivant l'invention comporte également des moyens de sécurité, notamment pour éviter une surchauffe, une surpression ou une invasion liquide. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, b titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. La fig. 1 représente schématiquement et partiellement en coupe, un dispositif suivant la présente invention. La fig. 2 est une vue de dessous de la partie inférieure du dispositif de la figure 1. La fig. 3 est un schéma électrique de principe, illustrant le fonctionnement da dispositif suivant l'invention. Le dispositif représenté sur les figures 1 et 2 comprend essentiellement une enceinte de vaporisation 1, un élément chauffant 2, une tubulure d'alimentation 3 en fluide liquide, et une tubulure de sortie 4 du fluide gazeux Des moyens de régulation de la température de l'élément chauffant 2 sont constitues par nn thermostat 5 qui commande l'alimentation en courant électrique d'une résistance 6 dispo- sée à l'intérieur de l'élément chauffant 2. Le thermostat 5 agit de façon à maintenir la température de l'élément chauffant 2 entre deux valeurs déterminées. Des moyens d'asservissement du débit d'alimentation en fluide liquide sont constitués par une électrovanne 7 montée dans la tubulure d'arrivée 3, et par un thermostat 8 qui comman- de l'ouverture de l'électrovanne 7 lorsqu'une température de consigne est atteinte, et sa fermeture pour uné autre température de consigne, moins élevée. Des moyens de régulation de la pression d'alimentation en liquide sont constitués par un détendeur 9 monté dans la tubulure d'alimentation 3 en aval de l'électrovanne 7. la pression d'alimentation en fluide liquide est ainsi indépendante de la pression amont du stockage. Des moyens de contrôle du débit de sortie de fluide gazeux sont constitués par un diaphragme 10 convenablement calibré monté dans la tubulure de sortie 4, et dont la section est déterminée en fonction de la masse énergétique et de l'énergie maximale fournissant la chaleur de changement d'état du liquide N vaporiser. Les moyens de contrôle du débit de sortie peuvent également comprendre un pressostat (non représenté) ponté dans la tubulure de sortie 4 et adaptés A couper l'alimentation électrique du dispositif dans le cas où la pression à l'aval du diaphragme deviendrait inférieureàune valeur déter minée. Le dispositif comporte également un thermostat de sécurité 11 adapté à interrompre l'alimentation électrique en cas de surchauffe, ainsi qu'une soupape de surpression 12 adaptée à renvoyer un excès de gaz de l'enceinte 1 vers la tubulure d'alimentation 3. L'enceinte de-vaporisation 1 comporte à sa partie inférieure un porte-embase 13 dans lequel ést vissée une embase 14, l'é- tanchéité étant assurée par un joint 14'. l'élémentchauffant 2 est solidaire de l'embase 14 et est constitué par un tube porte-résistance 15, renfermant une résistance électrique ó, disposé verticalement et se prolongeant à l'intérieur de l'enceinte 1. la tubulure d' alimentation en liquide 3 débouche en 16 au-dessus de la partie supérieure 17 du tube 15. Des moyens pour répartir convenablement le fluide liquide sur l'élément chauffant 2 sont constitués par un manchon cylindrique 18 qui s'étend de l'extrémité 16 de la tubulure d'alimentation 3, à la partie supérieure 17 du tube 15. Le manchon 18 est rempli de laine d'acier 19. Le tube porte-résistance 15 se prolonge galement à l'exté- rieur de l'enceinte de vaporisation 1 et soei extrémité extérieure 20 comporte une plaquette 21 sur laquelle sont montés les thermostats 8 et 11. le thermostat 5 est monté sur la face inférieure 22 de l'embase 14. La référence 23 (fig. 1) désigne des moyens de filtration, tels qu'un filtre à tamis, montés dans la tubulure d'alimentation 3 en amont de l'électrovanne 7. Le dispositif est relié è une source de courant électrique. 24 et sa mise en circuit est commandée par un interrupteur bipolaire 25 (fig. 3). L'ensemble du dispositif peut être réalisé en acier, mais pour la plaquette 21 qui porte les thermostats 8 et 11, il est préférable d'utiliser du cuivre. Le dispositif suivant l'invention présente les caractéristi- ques suivantes a) une régulation précise de la température est assurée au moyen du thermostat 5 auquel on peut donner des points de consigne relativeeent étroits, et grâce à sa situation proche de l'élément chauffant 2 et de la surface d'évaporation du liquide. b) le soutirage de fluide gazeux est limité aux possibilités thermiques mises en oeuvre dans le dispositif, grâce au diaphragme 10. c) le dispositif ne peut -± être envahi de liquide, et à plus forte raison, les canalisations à son aval, car quelle que soit la pression du gaz liquéfié alimentant le dispositif à l'amont, l'arrivée liquide se produit dans celui-ci à une pression faible et régulée correspondant à une température d'équilibre appropride. Dès la mise en régime du dispositif, la température monte rapidement à une valeur plusieurs fois supérieure à cette dernière. 22) le diaphragme 10 ne permet qu'un soutirage encore compatiblè avec une montée en température interne de mise en régime interdisant l'envahissement liquide. 3#) en cas d'arrêt brutal de l'apport thermique (rupture de la résistance électrique ou du thermostat 5), le thermostat 8 agissant pour une température faible, interrompt l'ouverture de l'électrovanne. En cas de coupure de courant, l'électrovanne repose en position fermée et empêche, par conséquent l'envahissement du liquide à l'intérieur de l'appareil. d) la surchauffe, même accidentelle, est rendue impossible par le thermostat Il sollicité par sa proximité de ltélément chauffant 2 lequel porte la plaquette 21 à une température élevée, au cas où le thermostat 5 serait défaillant contacts fermés. Le thermostat 11 interrompt tout fonctionnement du vaporiseur. e) la surpression dans le vaporiveur est évitée par la soupape de surpression 12 au cas où les thermostats 11 et 5 seraient défaillants "en cascade" et l'élément ehauffant 2 bloqué en fonctionnement. La pression dans le vaporiseur est alors limitée à une valeur définie et faible. f) l'accès interne pour le nettoyage et l'enlèvement des impuretés qui se déposent dans la partie inférieure de l'enceinte 1 est simplifié : il suffit de démonter l'embase 14. Â titre d'exemple, on peut signaler qu'avec un dispositif tel que décrit ci-dessus, ayant une hauteur d'environ 30 cm et nn diamètre de l'ordre de 7 ci, on peut obtenir un débit de butane d'environ 3 kgih, les peints de consigne des différents thermostats étant les suivants - thermostat 5 de régulation de la température de l'élément chauffant 2 : 57' - 50 C. - thermostat 8 de conande de l'électrovanne 7 : 30 - 4000. - thermostat de seeurité surchauffe il : 175 C. Bn variante, on peut utiliser des fusibles calibrés interromptant l'alimentation électrique à la température de sécurité susceptible d'être atteinte en surchauffe. On peut monter plusieurs dispositifs suivant l'invention en parallble, ce qui permet d'obtenir une installation dont la capacité de vaporisation est multiple du nombre de dispositifs ainsi raccordés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s1 écarter pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé de vaporisation d'un fluide liquide, caractérisé en ce qu'on fait écouler ledit fluide liquide sur un élément chauffant maintenu a une température au moins égale à la tempé- rature de vaporisation, et disposé à l'intérieur d'une enceinte à pression contrôlée dans laquelle on prdlève le fluide gazeux. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide liquide est un gaz de pétrole liquéfiée 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide liquide est essentiellement constitué de butane liquide0 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on asservit le débit d'alimentation en liquide, a' la température de l'élément chauffant, l'alimeLta- tion en liquide étant interrompue pour des températures inférieures à une valeur déterminée, et- on régule la pression d'alimentation en liquide. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on limite le débit de prélèvement de fluide gazeux à une valeur compatibles avec la capacité de vaporisation de l'élément chauffant. 6 - Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 è 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une enceinte de vaporisation renfermant au moins un élément chauffant, des moyens de régulation de la température dudit élément chauffant, une tubulure d'alimentation en fluide liquide débouchant au dessus de l'élément chau- fend, des moyens de régulation de la pression d'alimentation dans ladite enceinte, une tubulure de sortie.du fluide gazeux raccorde C ladite enceinte, et des moyens de contrôle du débit du fluide gazeux hors de ladite enceinte. 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément chauffant comprend un tube porte-résistance renfermant une résistance électrique, ledit tube porte-rdsis- tance étant disposé verticalement, et la tubulure d'alimenta- tion en fluide liquide débouchant au-dessus de l'extrémité supérieure dudit tube. 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour répartir convenablement le fluide liquide sur l'élément chauffant. 9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de répartition du fluide liquide comprennent un manchon cylindrique s'étendant de l'extrémité de la tubulure d'alimentation à la partie supérieure de l'élément chauffant, ledit manchon étant rempli de laine d'acier. 10 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'asservissement du débit d'alimentation en fluide liquide, à la tem pérature de l'élément chauffant > 1' alimentation en liquide étant interrompue pour des températures inférieures à une valeur déterminée, 11 - Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de régulation de la température de l'élément chauffant sont constitués par un premier thermostat commandant l'alimentation en courant électrique de la résistance électrique dudit élément, les moyens d'asservissement du débit d'alimen tation ea liquide, à la température dudit élément chauffant comprennent une électrovanne montée dans la tubulure d' arrivée et commandée par un second thermostat, les moyens de régula tion de la pression d'alimentation en liquide comprennent un détendeur monté dans la tubulure d' alimentation en aval de ladite électrovanne, et les moyens de contrôle du débit de sortie de fluide gazeux comprennent au moins un diaphragme monté dans la tubulure de sortie. 12 - Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en cé que l'enceinte de vaporisation comporte à sa partie infé- rieure un porte-embase dans lequel une embase est montée amoviable, ladite embase étant solidaire d'un tube porte-résistance se prolongeant à l'intérieur de ladite enceinte, ainsi qu'à l'extérieur de celle-ci, l'extrémité extérieure dudit tube porte-résistance comportant une plaquette sur laquelle est monté le thermostat de commande de l'électrovanne, tandis que le thermostat de régulation de la température de l'élément chauf fant est monté sur la face inférieure de l'embase. 13 - Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé an ce qu'un thermostat de sécurité destiné à interrompre tout fonctionnement du dispositif en cas de surchauffe, est également monté sur la plaquette à l'extrémité du tube porte-résis- tance. 14 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de filtration en amont de l'électrovanne. 15 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape de surpression adaptée à renvoyer an excès de gaz de l'enceinte vers la tubulure d'alimentation. 16 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 15 > caractérisé en ce que les moyens de contrôle du débit du fluide gazeux dans la tubulure de sortie comprennent un pressostat. 17 - Installation de vaporisation d'un fluide liquide, caractérisé en ce qu'elle comporte plusieurs dispositifs suivant l'une quelconque des revendications 4 à 16, montes en parallèle.