Brevet FR2326656A1 — publié le 19770429

L'invention concerne l'utilisation de gaz liquéfié, par refroidissement ou plus généralement par pression comme par exemple le butane. On sait que dans un réservoir de butane liquide, le gaz se trouve à une pression très supérieure à la pression atmosphérique qui est la pression de liquéfaction du gaz à la température ambiante ou est stocké le réservoir. Lorsqu'on laisse partir du réservoir vers l'utilisation un certain débit de gaz, il se trouve remplacé par vaporisation spontanée du liquide contenu dans le réservoir, laquelle vaporisation produit un refroidissement, et par suite un abaissement progressif de la tension de vapeur. Pour de petits réservoirs l'apport de chaleur à partir de l'ambiance par les parois du récipient est en général suffisante pour établir l'équilibre.Par contre, pour de gros réservoirs et pour des débits de gaz importants, cet apport calorifique est relativement beaucoup plus faible et généralement insuf fisant, de sorte que la pression relative du gaz par rapport à la pression atmosphérique peut rapidement devenir très faible, nulle ou meme négative. I1 est donc indispensable de provoquer artificiellement la vaporisation du gaz par un apport calories. Dans certains vaporiseurs connus, cet apport de chaleur se fait à l'extérieur du réservoir à l'aide d'un échangeur. On extrait donc du réservoir non pas du gaz mais du liquide pour alimenter l'échangeur, lequel alimente en gaz la conduite d'utilisation. Ces dispositifs présentent l'inconvénient d'un investissement relativement important. Dans d'autres dispositifs vaporiseurs connus, l'apport de chaleur se fait directement au sein du liquide en disposant un élément échangeur de chaleur situé à l'intérieur du réservoir et dans le fond de celui-ci. Ces dispositifs sont relativement plus simples mais présentent l'inconvénient de nécessiter une beaucoup plus grande quantité d'énergie de chauffage que celle nécessaire à la vaporisation du gaz destiné à être consommé. En effet, par cette disposition, les calories apportées par l'échangeur sont utilisées d'abord à réchauffer la totalité de la masse du liquide et non pas seulement la faible quantité destinée à etre vaporisée. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénlents précédents en réalisant un dispositif qui présente tout ä la fois les avantages des deux vaporiseurs connus sans en présenter les inconvénients, en dégageant la chaleur utile directement à l'intérieur du réservoir, comme les vaporiseurs du deuxième type cité, sans cependant chauffer la totalité de la masse du liquide mais au contraire la seule quantité destinée à etre vaporisée, comme les vaporiseurs du premier type. L'invention consiste à disposer dans le réservoir un échangeur de chaleur mobile raccordé par des connexions couples à la source de chaleur et supporté juste au-dessous ae la surface libre du liquide au moyen d'un flotteur flottant sur ce liquide. D'autres particularités de l'invention apparaitront dans la deseription qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représente sur le dessin annexé, n lequel: la fig. 1 est une coupe verticale du réservoir permettant d voir le vaporiseur en élévation, et la fig. 2. est une coupe horizontale de ce réservoir permettant de voir le vaporseur en vue de dessus. Le vaporiseur selon l'invention comporte de manière connue un élément échangeur î placé dans le liquide et constitué par un simple tube replié en zlg-zag. Cependant, contrairement à la disposition habituelle, cet élement échangeur i n1est pas fixe mais au contraire mobile à l'intérieur du réservoir en étant réuni pour cela par des tuyaux souples 2 et 3, de préférence en acier inoxydable, et des tubulures 4 et 5 à un échangeur de chaleur extérieur 6 en passant à travers la paroi du réservoir 7, de préférence à travers le couvercle 8 du trou d'homme.En outre, l'échan- geur 1 se trouve fixé à un flotteur 9 déterminé de manière que l'échangeur soit constamment sous la surface du liquide mais à proximité immédiate de celle-ci de façon à réduire presque complétement les mouvements de convection liquide et réduire également au strict minimum le trajet des bulles de gaz à travers le liquide. Dans le mode de réalisation représenté; le flotteur est du type cloche t plongeur, ctest"a-dire qu'il est constitué par une boîte sensiblement parallélépipédique ouverte vers le bas et munie même d'ouvertures ou d'échancrures latérales 10 pour permettre au liquide d'arriver au-dessus du niveau de l'échangeur 1. La position même de cette enveloppe parallélépipédique au-dessus de l'échangeur fait qu'elle se trouve automatiquement, par le fonctionnement même de l'échangeur, constamment remplie par le gaz qui se dégage depuis sa partie supérieure fermée jusqu'au niveau des échancrures d'échappement.Le centre de gravité-de l'ensemble flottant étant nettement au-dessous du métacentre de poussée hydraulique, l'ensemble flotte constamment en demeurant horizontalement à la surface du liquide, et ceci grâce à la souplesse des tuyaux souples 2 et 3. Pour éviter des déplacements désordonnés de l'ensemble flottant, il est naturellement préférable d'assurer son guidage, verticalement ou selon un arc de cercle, à l'intérieur du réservoir. Pour cela l'enveloppe 9 peut être articulée autour d'un axe 11 à l'extrémité d'un double bras oscillant 12, lui-même.articulé autour d'un axe 13 porté par un support fixe 14 solidaire de préférence du couvercle 8. A titre de perfectionnement le double bras 12 peut comporter au-delà de l'articulation 13 un double prolon gement 15 dont chaque partie comporte un contre-poids 16, ces derniers étant déterminés de manière à compenser une partie importante du poids de l'ensemble mobile, ce qui permet par conséquent de réduire le volume nécessaire de l'enveloppe 9 pour assurer la flottaison. A titre de perfectionnement également, les déplacements en rotation du double bras 12 peuvent être utilisés pour réaliser une mesure du niveau liquide dans le réservoir. Pour cela on prévoit par exemple un secteur denté 17 solidaire d'un des bras 12 et engrenant avec un pignon 18 porté à l'extrémité d'un axe 19 qui tourillonne dans des paliers et comporte à son autre extrémité qui traverse le couvercle 8 un entraînement magnétique étanche 20 pour le dispositif de mesure du niveau. Naturellement, tout le circuit de chauffage comprenant le tube échangeur 1 ainsi que ses conduites de liaison et l'échangeur extérieur 6 sont remplies d'un liquide caloporteur par exemple de l'8au, et une pompe de circulation peut éventuellement être prévue. En conduisant le chauffage de l'échangeur extérieur 6 on peut donc vaporiser à volonté la quantité de gaz que l'on désire sans inertie calorifique importante et sans avoir en particulier à réchauffer toute la masse du liquide, puisque la quantité de liquide chauffée se trouve pratiquement isolée du point de vue convecticn des masses de liquide qui l'entoure, les mouvements de convection étant en effet empêchés avec les couches inférieures par la disposition en dessus, et avec les couches adjacentes par la paroi de l'enveloppe 9. Le gaz produit par vaporisation s'échappe naturellement du réservoir par une sortie non représentée située au sommet du réservoir. Si on le désire, l'échangeur 1 peut également comporter une partie émergée plus ou moins importante servant à réchauffer le gaz. Enfin, à titre de variante, l'échangeur immergé 1 peut être constitué par une résistance électrique 60 alimentée électriquement par des connexions souples remplaçant les tuyaux 2 et 9, ceci dans les cas où les impératifs de sécurité le permettent. Le dispositif selon l'invention permet ainsi, d'une manière simple et avec un faible apport de calories, de vaporiser rapidement une quantité déterminée de liquide à l'intérieur du réservoir de manière à accroître la pression du gaz à l'intérieur de ce réservoir ou à compenser toute baisse de pression. REVENDICATIONS 1. Dispositif vaporiseur intégré à un réservoir de gaz liquéfié du type comportant un échangeur de chaleur immergé intérieur au réservoir et raccordé par des connexions traversant la paroi du réservoir, dispositif caractérisé par le fait que cet échangeur est mobile et raccordé à cet effet par des connexions souples, et qu'il est contamment immergé juste au voisinage de la surface libre du liquide en étant fixé à cet effet à un flotteur. 2. Dispositif vaporiseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le flotteur est constitué par une enveloppe ouverte ou ajourée dans sa face inférieure et coiffant l'échangeur de manière à emprisonner une partie du gaz qui s'en dégage. 3. Dispositif vaporiseur selon l'une queleonque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le flotteur se trouve guidé dans ses déplacements verticaux par un moyen de guidage approprié. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le moyen de guidage est constitué par un bras, simple ou double, articulé d'une part sur le flotteur et dtautre part sur un point fixe à l'intérieur du réservoir. 5. Dispositif vaporiseur selon la revendicatIon 4, caractérisé par le fait que le bras simple ou double comporte un prolongement qui s'étend au-delà de son axe d?arti- culation fixe et se termine par un contrepoids simple ou double équilibrant une partie du poids du flotteur. 6. Dispositif vaporiseur selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que la rotation de l'axe d'articulation fixe du bras entraîne par une transmission appropriée un dispositif de mesure de niveau. 7. Dispositif vaporiseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'échangeur est ses connexions sont constitués par des tuyaux dans lesquels circule un fluide caloporteur réchauffé à l'extérieur du réservoir par un autre échangeur comportant une source de chaleur. 8. Dispositif vaporiseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'echan- geur est constitué par une résistance électrique chauffante et les connexions par des conducteurs électriques. 9. Dispositif vaporiseur selon l'une queiconque des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que lSéchan- geur comporte une partie émergée suffisamment importante pour chauffer la phase gazeuse.