Brevet FR2354507A1 — publié le 19780106

La présente invention concerne en premier lieu un procédé pour assurer l'alimentation en phase gazeuse d'un appareil générateur d'énergie utilisant comme carburant un gaz stocké sous pression dans un conteneur. On sait que les gaz combustibles, et notamment les gaz de pétrole, sont livrés sous pression à l'état liquéfié pour des raisons évidentes de facilité de manipulation et de. stockage. Toutefois, ces gaz ne peuvent être utilisés que lorsqu'ils sont en phase gazeuse et les appareils qu'ils alimentent doivent donc être équipés de moyens permettant d'assurer, d'une part, le passage des gaz en phase gazeuse et, d'autre part, la détente de la pression du gaz en phase gazeuse. Dans le conteneur de stockage, les deux phases du gaz - liquide et gazeux - coexistent et on comprend que pour le fonctionnement de certaines installations, il est possible de prélever directement la phase gazeuse dans le conteneur. Toutefois, un tel processus ne peut se concevoir que pour les installations de faible puissance et consommant peu de gaz car la vaporisation du gaz dans le conteneur doit se produire simplement grâce à l'apport calorifique de l'atmosphère ambiante. D'ailleurs, même dans le cas d'installations de faible puissance, un tel processus ne peut convenir lorsque le conteneur risque d'être exposé à des températures ambiantes inférieures à zéro degré (notamment en hiver) car il existe alors un risque important de givrage du conteneur qui ne serait plus à même, dans ces conditions, de délivrer le gaz en phase gazeuse. C'est pourquoi cette solution d'alimentation des installations par prélèvement de la phase gazeuse directement dans le conteneur n'est pratiquement pas mise en oeuvre. On préfère actuellement procéder selon un processus plus onéreux mais plus fiable permettant d'assurer une alimentation des installations en phase gazeuse quels que soient la température de l'atmosphère ambiante et le débit de gaz demandé par l'installation. Ce processus connu consiste à prélever dans le conteneur le gaz en phase liquide, b procéder à la vaporisation du gaz dans un vaporiseur et à détendre ensuite la pression du gaz ainsi amené en phase gazeuse. Généralement, la vaporisation et la détente se produisent dans un v;poriseur-détendeur dans lequel le gaz en phase liquide circule et est chauffé suffisamment pour se vaporiser. Toutefois, on s'est aperçu que de telles installations connues utilisant le gaz en phase liquide présentaient des défauts de fonctionnement. On en a rendu le carburant responsable en prétendant que la vaporisation de la phase liquide se faisait mal, ce qui entrainait des encrassements du vsxporiseur-détendeur. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients rencontrés dans ces installations et, à cet égard, elle concerne en premier lieu un procédé pour assurer l'alimentation en phase gazeuse d'un appareil générateur d'énergie, tel notamment qu'un moteur thermique, utilisant comme carburant un gaz stocké sous pression dans un conteneur, procédé qui consiste - à chauffer, de façon petmanente, la paroi extérieure du conteneur afin d'assurer le maintien à l'intérieur de celui-ci d'une phase gazeuse du carburant, quel que soit le débit demandé en aval du conteneur, - à prélever du conteneur le carburant en phase gazeuse - et, de manière connue en soi, à détendre la pression du carburant prélevé en phase gazeuse puis à l'admettre dans l'appareil. Le procédé décrit dans l'invention permet d'obtenir une température de gaz produite sous forme gazeuse à une temperature inférieure a celle des autres procédés connus. De ce fait, à volume égal, une masse plus importante de carburant est introduite au remplissage des cylindres des moteurs. L'amélioration du coefficient de remplissage des moteurs, ainsi permise par ce procédé, se traduit par des performances de puissance supérieures à l'utilisation0 Ceci, bien entendu, par rapport à tout autre procédé. On conçoit que le fait de chauffer la paroi extérieure du conteneur assure l'apport de calories nécessaire pour assurer une vaporisation constante du carburant à l'intérieur du conteneur. En effet, cette vaporisation étant un phénomène endothermique exige d'autant plus de calories que le débit en aval du conteneur est plus important. Naturellement, on pourrait assurer le réchauffage du conteneur de toute manière approprié mais de préférence, selon l'invention, ce chauffage est assuré par la circulation autour du conteneur d'au moins un fluide chaud provenant d'une source de chaleur. Dans le cas particulier ob l'appareil générateur d'énergie est un moteur à explosion, le chauffage du conteneur sera assuré par le circuit de refroidissement du moteur qui échauffera une masse d'air en circulation constante, de telle façon que le conteneur soit chauffé par convection. De préférence et encore selon l'invention, I'air chaud circulant autour du conteneur est de l'air prélevé dans le milieu ambiant que l'on canalise pour qu'il circule au contact du circuit de refroidissement du moteur, cet air chaud étant ensuite évacué à l'atmosphère après avoir été en contact avec les parois du conteneur. On notera que cette disposition préférée utilisant comme source de chaleur le circuit de refroidissement du moteur est possible car, lors de la mise en marche de l'installation, il n'est pas nécessaire de chauffer immédiatement le conteneur étant donné que, dans des conditions de température normale, il existe toujours dans le conteneur une certaine quantité de carburant en phase gazeuse que l'on appelle communément ciel gazeux". Cette réserve de carburant en phase gazeuse est toujours suffisante pour assurer la mise en route du moteur. Ensuite, très rapidement, la source de chaleur (c'est-b-dire le circuit de refroidissement dans le cas d'un moteur à explosion) sera susceptible de produire suffisamment de calories pour assurer le chauffage du conteneur, De la sorte, à aucun moment du carburant en phase liquide ne pourra etre introduit dans l'installation. L'invention concerne, également, une installation mettant en oeuvre le procédé ci-dessus et comportant un appareil générateur d'énergie, un conteneur standard de carburant renfermant un gaz liquide sous pression se présentant pour partie sous forme liquide et pour partie sous forme gazeuse et un circuit d'alimentation en gaz reliant l'appareil au conteneur, ce circuit d'alimentation étant équipé d'un détendeur-régulateur de la pression du gaz arrivant à l'appareil ; cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de chauffage de la paroi extérieure du conteneur. On notera qu'étant donné le prélèvement du carburant en phase gazeuse dans le conteneur, ce dernier est équipé d'un robinet conçu pour prélever la phase gageuse du carburant. Le conteneur peut être de tous types connus, adapté au genre d'installation qu'il doit alimenter et notamment etre mobile, mi fixe ou fixe. Toutefois, selon un aspect particulier de l'invention, celle-ci trouve une application intéressante dans les installotions du type des véhicules utilitaires, tels que chariots élévateurs, engins de traction, engins de nettoiement (arroseuses ou ba- layeuses) Pour ce type de véhicule, il est intéressant de disposer d'un conteneur de carbu rant amovible et facilement échangeable pour éviter les immobilisations du véhicule. Ce type d'installation comportera donc un conteneur standard constitué par une bouteille amovible et échangeable de gaz liquéfié, tel que butane ou propane. Dans ce cas, la bouteille sera reliée au circuit d'alimentation du moteur par un raccord démontable spécial, du type de celui qui est décrit dans la demande de brevet fronçais nO PV 76 07867 du 18 Mars 1976 au nom du demandeur pour "Dispositif de raccordement rapide d'un appareil à une source de fluide". Lorsque l'installation comporte un moteur thermique équipé d'un circuit de refroidissement, le dispositif de chauffage du conteneur est constitué, avantageuse- ment, par un bloc échangeur de chaleur situé au voisinage du conteneur et branché sur le circuit de refroidissement de façon à être traversé par le fluide de refroidissement sortant du moteur en étant, donc, chauffé par ce dernier. Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif de chauffage comporte une entrée raccordée par une première tuyauterie à la partie du circuit de refroidissement du moteur amenant au radiateur le fluide de refroidissement chauffé dans le moteur et une sortie raccordée par une seconde tuyauterie à la partie du circuit de refroidissement acheminant hors du radiateur et vers le moteur le fluide de refroidissement. Par ailleurs, le dispositif de chauffage du conteneur pourra être avantageusement constitué par un châssis destiné à recevoir une bouteille de gaz standard amovible, un organe générateur de chaleur étant monté dans le châssis afin de se trouver sous l'emplacement de la bouteille, tandis qu'un système de maintien assure la retenue de la bouteille dans son châssis. Avantageusement, le châssis du dispositif de chauffage ménagera avec la paroi de la bouteille un espace communiquant avec l'atmosphère de telle sorte que de l'air frais ambiant puisse pénétrer dans ledit espace1 y être chauffé au contact de l'organe générateur de chaleur puis s'échapper vers l'atmosphère après avoir circulé autour de la paroi de la bouteille. On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée de l'invention en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'une installation constituée selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma d'une installation, plus particulièrement destinée à l'alimentation d'un moteur à explosion ; - la figure 3 représente, schématiquement, un véhicule autonome équipé d'une installation selon l'invention et - les figures 4 à 7 représentent le dispositif de chauffage d'une bouteille équl- pant.le véhicule de la figure 3. Dans le schéma de a figure 1, on a représenté de façon générale en 1, un appareil générateur d'énergie utilisant comme carburant un gaz de pétrole liquéfié qui est stocké sous pression dans un conteneur 2. Le conteneur 2 est équipé d'un robinet 3 de commande du débit de gaz qui comporte une tubulure 4 dont l'orifice d'entrée plonge dans la phase gazeuse du carburant 5 appelé communément "ciel gazeux ". Le conteneur 2 est relié à l'appareil 1 par une canalisation 6 sur laquelle est montée une électrovanne 7 assurant une régulation du débit de gaz et, éventuel le- ment, un filtre 8 qui n'est cependant pas indispensable. Sur la canalisation 6 est également monté un détendeur régulateur 9 assurant la détente de la pression du carburant en phase gazeuse provenant du conteneur. Sous le conteneur 2 est représenté en 10 un organe de chauffage qui peut etre de tout type approprié et constitué par exemple par une résistance électrique, une rampe de gaz ou de préférence, comme c'est le cas dans l'exemple représenté, par un élément échangeur de chaleur branché sur le circuit 1 1 de refroidissement de l'appareil générateur d'énergie 1. Comme on le voit particulièrement à la figure 1, de préférence, on ménagera un espace entre le générateur de chaleur 10 et le conteneur 2 afin que le chauffage de ce dernier se produise de préférence par convection. Dans le cas particulier qui est représenté aux figures 1 et 2, l'appareil générateur d'énergie est un moteur à explosion 12 équipé d'un carburateur 13. Le carburateur 13 peut etre, soit un carburateur conçu spécifiquement pour les gaz de pétrole liquéfié, soit éventuellement un carburateur "mixte", c'est-à-dire conçu pour fonctionner à volonté, soit avec des gaz de pétrole liquéfié, soit avec de l'essence. Dans ce cas, ledit carburateur présentera, comme on le montre en trait interrompu à la figure 1, un système 14 d'admission pour l'essence. Comme on le voit plus particulièrement à la figure 2, le générateur de chaleur pour le chauffage du conteneur 2 est constitué par un élément classique de radiateur présentant un corps creux muni d'ailettes et comportant une entrée 15 et une sortie 16 pour un fluide chaud circulant à l'intérieur de l'élément creux. Llélé- ment de radiateur 10 est raccordé au circuit de refroidissement du moteur 12 - d'une part, grâce à une tubulure 17 branchée entre un orifice 18 prévu sur le moteur et l'entrée 15 de radiateur 10 - et d'autre part, une canalisation 19 branchée entre la pompe à eau 20 du moteur et la sortie 16 de l'élément de radiateur 10. La circulation du fluide de refroidissement du moteur est donc dérivée dans l'élément de radiateur 10 selon le trajet des flèches F. On notera que le circuit 6 d'alimentation en gaz du moteur est raccordé au conteneur 2, de préférence par un raccord rapide 21, du type de celui qui est décrit dans la demande de brevet français PV nO 76 07867 du 18 Mars 1976 au nom du demandeur pour "Dispositif de raccordement rapide d'un appareil à une source de fluide". Comme on le voit aux figures 1 et 2, le conteneur 2 est avantageusement constitué par une bouteille de gaz standard couchée de façon que le "ciel gazeux" 22 se trouve à la partie supérieure de la bouteille et domine la phase liquide 23 du gaz. L'orifice du tube de prélèvement 4 se trouve donc toujours dans le "ciel gazeux" 22 et à aucun moment la phase liquide du carburant ne pourra circuler vers le moteur. On notera, par ailleurs, que le détendeur-régulateur 9 pourra être de tout type approprié et, par exemple, des types vendus dans le commerce sous les appelations détendeur "C M C CLESSE ET MANDET ou CENTURY". On indiquera à présent, en référence aux figures 3 à 7, un aménagement particulier prévu pour l'équipement des véhicules autonomes tels que les chariots élévateurs ou les engins de nettoyage. A la figure 3, on a schématisé un chariot élévateur comportant un moteur à explosion fonctionnant au gaz et placé sous un capotage 24. Derrière le siège 25 du conducteur est prévu un emplacement pour une bouteille de gaz 26 qui est montée dans un dispositif de retenue désigné de façon générale en 27. Ce dispositif de retenue 27 comporte un châssis 28 formant berceau et dans lequel la bouteille est couchée et bloquée par un système de maintien 29 qu'on décrira en détail en référence aux figures 4 à 7. Le châssis 28 est monté de façon articulée sur le capotage'24 du chariot par des charnières 30 permettant le basculement de la bouteille et de son attelage. Le châssis 27 comporte deux flancs latéraux 31 dont les bords 32 sont situés approximativement au niveau de l'axe de la bouteille, ces flancs 31 étant reliés par deux flasques d'extrémité 33 présentant une découpe en demi cercle 34 garnie d'un bourrelet 35. Les parois de la bouteille, comme on le voit particulièrement à la figure 3, vien nent reposer sur les bourrelets 35. Les flasques d'extrémité 33 présentent, à leur base, une découpe 36 ménageant avec le capotage 24 du chariot un espace permettant l'introduction selon les flèches 37 de l'air ambiant à l'intérieur du châssis. Dans la partie médiane des flasques 33 est, également, aménagé un décrochement 38 destiné à recevoir un élément 39 générateur de chaleur qui s'étend sur toute la longueur du châssis et qui est fixé aux flasques 33 par des pattes 40 d'extrémité. L'élément 39 est creux et muni d'ailettes et présente deux tubulures 15 et 17 débouchant à l'extérieur et sur lesquelles se raccordent les canalisations 17-et 19 dans lesquelles circule le fluide de refroidissement du moteur, comme on l'a déjà exposé en référence à la figure 2. Sur les deux flancs latéraux 31 du châssis sont fixés des systèmes d'accrochage 41 destinés à permettre la fixation sur le châssis d'un système de maintien ou capot 29 en forme de demi tube (voir figure 4) et destiné à coiffer la bouteille. Ce capot 29 comporte deux paires de crochets 43 destinés à coopérer avec les deux paires de systèmes d'accrochage 41 du châssis afin de permettre un bridage efficace de la bouteille dans l'ensemble d'attelage. Le capot 29 présente à ses deux extrémités des bourrelets élastiques 44 destinés à venir s'appliquer sur la bouteille afin de la maintenir souplement ou contact du châssis. Par ailleurs, dans le sommet du capot 29 est pratiquée une fenêtre 45 munie, éventuellement, d'un bourrelet périphérique 46. On a représenté aux figures 6 et 7 le dispositif des figures 4 et 5 coopérant avec une bouteille 26. Comme on peut le constater sur la figure 6, qui est une coupe longitudinale du dispositif, les bourrelets 34 et 44 ferment de façon étanche l'es- pace intérieur du dispositif et obligent l'air chauffé par l'élément de radiateur 39 à circuler tout autour des parois de la bouteille pour, finalement, s'évacuer par la fenêtre supérieure 45. La figure 7, qui est une coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6, montre que l'air chaud 47 est guidé latéralement par des parois 48 inclinées et fixées aux flancs 31 du châssis et obligé de circuler de chaque c6té de la bouteille en léchant les parois de celle-ci sur une surface maximale. On assure, ainsi, un chauffage parfait de la bouteille 26 ce qui permet de maintenir une alimentation du moteur en carburant sous forme gazeuse, quelles que soient les conditions atmosphériques et le débit de gaz demandé. 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 ci-après. REVE N D ICAT I O NS 1Procédé pour assurer l'alimentation en phase gazeuse d'un appareil générateur d'énergie, notamment un moteur thermique, utilisant comme carburant un gaz stocké sous pression dans un conteneur, caractérisé en ce qu'il consiste à à chauffer, de façon permanente, la paroi extérieure du conteneur afin d'assurer le maintien à l'intérieur de celui-ci d'une phase gazeuse du carbu rant quel que soit le débit demandé en aval du conteneur, a à prélever du conteneur le carburant en phase gazeuse et, de manière connue en soi, à détendre la pression du carburant préle vé en phase gazeuse puis à l'admettre dans l'appareil. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage du con teneur est assuré par la circulation d'au moins un fluide chaud provenant d'une source de chaleur. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2 prises ensemble, dans lequel l'appareil est un moteur à explosion, caractérisé en ce que le chauffage du conteneur est assuré par le circuit de refroidissement du moteur. 4. Procédé selon les revendications 1 et 2 prises ensemble, caractérisé en ce que le chauffage du conteneur est un chauffage par convection. 5. Procédé selon les revendications 1, 2 et 4 prises ensemble, caractérisé en ce que le conteneur est chauffé par une circulation d'air chaud autour de ses parois. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'air chaud circulant autour du conteneur est de l'air prélevé dans le milieu ambiant que l'on cana lise pour qu'il circule au contact du circuit de refroidissement du moteur afin de réaliser son échauffement, cet air chaud étant évacué à l'atmosphère après avoir été en contact avec les parois du conteneur. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des re vendications 1, 2, 3, 4 ou 5, comportant un appareil générateur d'énergie un conteneur standard de carburant renfermant un gaz liquéfié sous pres sion se présentant pour partie sous forme liquide et pour partie sous forme ga geuse et un circuit d'alimentation en gaz reliant l'appareil au conteneur et équi pé d'un détendeur régulateur de la pression du gaz arrivant à l'appareil, caractérisée en ce que l'installation comporte un dispositif de chauffage de la paroi extérieure du conteneur. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'appareil gé nérateur d'énergie est un moteur thermique et notamment un moteur à explo sion équipé d'un carburateur. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que le conteneur est équipé d'un robinet assurant exclusivement le prélèvement de la phase gazeuse du carburant stocké dans le conteneur. 10, Installation selon l'une quelconque des revendications 7, 8 ou 9, caractéri sée en ce que le conteneur standard est constitué par une bouteille amovible et échangeable de gaz liquéfié, tel que butane ou propane. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la bouteille de gaz liquéfié est reliée au circuit d'alimentation de l'appareil par un raccord démontable spécial. 12. Installation selon les revendications 7 et 8 dans laquelle le moteur thermique est équipé d'un circuit de refroidissement, caractérisée en ce que le disposi tif de chauffage du conteneur est constitué par un bloc échangeur de cha leur situé au voisinage du conteneur et branché sur le circuit de refroidisse ment de façon à etre traversé par le fluide de refroidissement sortant du mo teur et donc échauffé par ce dernier. 13. Installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'une quelconque des reven dications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6 équipant un véhicule mobile autonome et com portant ; . un moteur thermique, notamment un moteur à explosion, un carburateur relié au collecteur d'admission du moteur, . un emplacement destiné à recevoir une bouteille amovible standard de gaz liquéfié sous- pression et un circuit d'alimentation en gaz du carburateur et destiné à être rac- cordé par llintermédiaire d'un détendeur-régulateur à la bouteille standard, caractérisée en ce que ladite installation comporte, au voisinage de l'empla cement destiné à recevoir la bouteille, un dispositif de chauffage. 14. Installation selon la revendication 13 dans laquelle le moteur est équipé d'un circuit de refroidissement, caractérisée en ce que le dispositif de chauffage situé au voisinage de l'emplacement du conteneur est constitué par un bloc échangeur de chaleur branché en dérivation sur le circuit de refroidissement de façon à être traversé par le fluide de refroidissement à sa sortie du moteur. 15. Installation selon l'une quelconque des revendications 12 ou 14, caractérisée en ce que le dispositif de chauffage comporte une entrée raccordée par une première tuyauterie à la partie du circuit de refroidissement du moteur amenant au radiateur le fluide de refroidisse ment chauffé dans le moteur et une sortie raccordée par une seconde tuyauterie à la partie du circuit de refroidissement acheminant hors du radiateur et vers le moteur le fluide de refroidissement. 16. Dispositif de chauffage conçu pour chauffer un conteneur amovible destiné à équiper une installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte vn châssis destiné à etre fixé au support du moteur et à recevoir une bouteille de gaz standard amovible un organe générateur de chaleur monté dans le chdssîs afin de se trouver sous l'emplacement de la bouteille et un système de maintien de la bouteille dans le châssis. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'organe généra teur de chaleur est constitué par un élément creux présentant deux orifices destinés a efre raccordés en dérivation sur le circuit de refroidissement du moteur afin de faire circuler dans l'élément creux le fluide de refroidisse ment du moteur. 18. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le châssis du dis positif de chauffage ménage avec la paroi de la bouteille un espace commu niquant avec l'atmosphère de telle sorte que de l'air frais ambiant pénètre dans ledit espace et que l'air chauffé par l'organe générateur de chaleur s'é chappe vers l'atmosphère en étant forcé de circuler autour de la paroi de la bouteille. 19. Dispositif selon la revendication 18 destiné a recevoir une bouteille couchée, caractérisé en ce que ledit châssis présente deux cloisons opposées dont le bord supérieur présente un rayon de courbure sensiblement identique à celui de la bouteille et deux autres cloisons opposées rectangulaires dont le bord supérieur s'étend sensiblement parallèlement à l'axe de la bouteille couchée, l'écartement entre ces dernières cloisons étant supérieur au diamètre de la bou teille. 20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que le système de main tien de la bouteille dans le chassis est constitué par un àpot destiné a coif fer le châssis et la bouteilie et présentant une paroi galbtte en portion de tu be de diamètre sensiblement égal à l'écartement entre les parois rectangu laires du chassies, cette paroi galbée étant solidaire de deux flasques d'extré mité à bord arqué ayant un rayon de courbure sensiblement égal à celui de la bouteille. 21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que le capot présente un orifice d'évacuation dans l'atmosphère de l'air chauffé par l'organe géné rupteur de chaleur. 22. Dispositif selon les revendications 19, 20 et 21 prises ensemble, caractérisé en ce que le capot est attaché de façon amovible au châssis par un système d'attelage manoeuvrable manuellement. 23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 19, 20, 21 ou 22, ca ractérisé en ce que les bords des parois du châssis.et du capot destinés b ve nir au contact de la bouteille sont équipés d'un bourrelet d'étanchéité assu rant en meme temps un maintien élastique de la bouteille dans le chaAssis.