Brevet FR2391764A1 — publié le 19781222

La présente invention concerne un appareil pour mélanger en proportions déterminées un gaz et un liquide en écoulement, notamment pour l'enrichissement d'un gaz combustible en additif liquide, comprenant une conduite arrivée de gaz sous pression et un réservoir contenant ledit liquide. Lorsqu'un tel appareil est prévu pour l'enrichissement d'un gaz combustible en additif liquide, on conçoit que l'additif liquide a essentiellement pour but d'augmenter en particulier le potentiel thermique du gaz combustible. Ce dernier peut bien entendu être constitué de dits gaz combus- tibles tels vie gaz de pétrole liquéfié, gaz naturel,gaz de houille,gaz deville etc,ou de leur melange. Quant à l'additif liquide ou enrichisseur, il pourra être constitué par exemple d'un mélange d'hydrocarbures saturés ou non, suit la nature de l'utiLsaion du gaz combustible enrichi. Ce genre d'appareils peut avoir de nombreuses utilisations dans l'industrie, par exemple pour l'alimentation d'un générateur de calories, d'un organe producteur de flamme, ou les deux à la fois. I1 pourra s'agir en particulier, mais non exclusivement, d'alimenter en gaz enrichi un ou plusieurs chalumeaux de coupage de tôles. On connait déjà des appareils du type mentionné au début, notamment des appareils dans lesquels le mélange entre le gaz combustible et l'enrichisseur liquide est obtenu par barbottage du gaz dans le liquide, mais. il s'agit là d'appareils ne permette pas, quelles que soient les conditions de température et de pression pour les constituants du mélange, d'assurer en permanence une proportion constante et précise de l'enrichisseur liquide dans le gaz combustible. Le but de l'invention est, au contraire, de réaliser un appareil pour mélanger en proportions déterminées un gaz et un liquide, notamment pour l'enrichissement d'un gaz combustible en additif liquide, avec un dosage très précis de la proportion de l'additif liquide dans le gaz. Le but de l'invention est également de faire en sorte que l'appareil soit robuste, d'un fonctionnement sûr, peu coûteux, et ceci avec un encombrement et un poids réduits, et.sn outre, de faire en sorte que son fonctionnement so.1?t indépenant de toute source d'énergie extérieure et annexe, par exemple d'une source d'énergie électrique, d'une alimentation en vapeur, en eau chaude ou autre. Pour ce faire, un appareil du type mentionné au début est caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif mélangeur à organe déprimogène, dont l'entrée est reliée à ladite conduite et dont la sortie est reliée à un organe utilisateur ; une cuve intermédiaire pour ledit liquide, alimentée par une autre conduite reliée audit réser- v o i r , e t u n c o n d u i t r e I i a n t le fond de la cuve à une zone en dépression dudit dispositif mélangeur. On conçoit qu'un tel appareil pourra assurer un mélange parfaitement dosé entre un gaz et un liquide, tous deux en écoulement, notamment entre un gaz combustible et un additif liquide, ceci en amont de l'endroit o le composé combustible obtenu est amené au contact du comburant (air ou oxygène). En outre, l'appareil n'est pas tributaire, pour son fonctionnement, d'une source d'énergie extérieure, puisque l'additif liquide, aspiré automatiquement de la cuve intermédiaire dans le dispositif mélangeur, est amené également automatiquement dans ladite cuve, du fait que la partie supérieure du réservoir d'additif liquide est soumise à la pression du gaz, que ce gaz, notamment un gaz combustible, soit fourni par un autre réservoir sous pression ou par un réseau de distribution. En outre, cette dernière disposition rend plus facile l'équilibrage des pressions entre le gaz combustible et l'additif liquide avant leur mélange dans la zone en dépression du dispositif mélangeur. De façon avantageuse, ce dispositif mélangeur est constitué par un venturi, ledit conduit débouchant sensiblement au niveau de son col. Il s'agit là d'un organe bien connu, dont 16 fonctionnement est particulièrement sûr. On conçôit que l'organe déprimogène mentionné plus haut sera alors constitué par le col du venturi. Avantageusement, par ailleurs, on prévoit que ladite cuve intermédiaire est du type à niveau constant, notamment contrôlé par flotteur, et que le plan horizontal de la surface du liquide y est maintenu sensiblement au niveau de ladite zone en dépression du dispositif mélangeur. De façon également avantageuse, on pourra prévoir en outre que les deux conduites mentionnées plus haut, à savoir la conduite d'arrivée du gaz combustible et la conduite reliée au réservoir, portent chacune un détendeur; respectivement en amont du dispositif mélangeur et en amont de la cuve, ces détendeurs étant accouplés de sorte que les pressions, à leur sortie, d'une part du. gaz, d'autre part du liquide, soient égales ou pratiquement égales. Dans le même but, on pourra d'ailleurs prévoir aussi que ladite entrée du dispositif mélangeur communique avec l'espace situé au-dessus de la surface du liquide dans la cuve intermédiaire. Le dispositif mélangeur, que ce soit un venturi ou autre organe ayant la même fonction, pourra d'ailleurs comporter un organe de préréglage du genre pointeau ou analogue, ce qui permettra de prérégler les débit du gaz, selon l'utilisation envisagée. On pourra prévoir commodément, en outre, que le conduit reliant le fond de la cuve à la zone en dépression du dispositif mélangeur porte un gicleur dosage de la proportion de l'additif liquide dans le gaz. Les dispositions qui précèdent sont naturellement données surtout à titre d'exemples préférentiels et particulièrement avantageux, mais il est bien entendu qu'on pourrait leur substituer d'autres dispositions analogues ou remplissant les mêmes fonctions. En tout cas, quel que soit le mode de réalisation envisagé, on constate qu'un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'en cas d'interruption, accidentelle ou résultant par exemple d'une fausse manoeuvre, de l'arrivée du gaz, l'organe utilisateur ne sera pas envahi par le liquide , du fait que l'arrivée à celui-ci du liquide sera automatiquement stoppée, puisque c'est le gaz lui-même qui constitue en quelque sorte le moyen moteur qui permet l'arrivée du liquide à cet organe utilisateur. Ainsi, dans le cas où le dispositif mélangeur est un venturi, la dépression à son col cessera en cas d'interruption de l'arrivée du gaz, et le liquide ne pourra pas y être aspiré à partir de la cuve intermédiaire, et donc ne pourra arriver seul à l'organe utilisateur. Un mode d'exécution de l'invention est décrit ci-dessous à titre d'exemple nullement limitatif, avec référence à la figure unique du dessin annexé, dans laquelle on a représenté un appareil pour l'enrichissement d'un gaz combustible en additif liquide, pour la constitution d'un mélange combustible d'alimentation d'un ou plusieurs chalumeaux. En 1, on a reprsentê un réservoir d'auditif d'enrichis- sement liquide, constitué par exemple d'hydrocarbures saturés la partie supérieure de ce réservoir 1, située au-dessus du niveau 2 qu'y occupe le liquide, est en communication, par une conduite 3 munie d'un robinet 4, avec la conduite d'arrivée 5 du gaz cômbustible, fourni parun réseau de distribudon ou par un réservoir.Ce gazFeute constitué par des gaz de petrole liquéfiés, du gaz naturel,du gaz de ville,du gaz de t-oe, et culeur mélan3e, et trer à une pression compisse enne O et quelques bacs. Le dispositif mélangeur proprement dit est constitué, dans l'exemple choisi, d'un venturi 6 dont l'entrée 7 est en liaison, par une conduite 8, avec l'arrivée de gaz 5, et dont la sortie 9 est en liaison, par une conduite 10 munie d'une vanne 11, avec l'organe utilisateur, par exemple un chalumeau 12 de coupage de tôles. Au col 13 de ce venturi débouche un conduit incliné 14 pourvu d'un gicleur de dosage d'additif 15 et branché sur le fond d'une cuve intermédiaire 16. Cette cuve recoit le liquide enrichisseur par une autre corde 17reliée,par-exemple,à un tube plongeur 18 s'étendant jusqu'à proximité du fond du réservoir 1 et pourvu d'un robinet 19. Un agencement bien connu de flotteur 20 de commande d'ouverture ou de fermeture d'un clapet d'arrivée 21 permet de maintenir la surface du liquide dans la cuve 16 à un niveau constant, le plan horizontal h correspondant passant par le col 13 du venturi 6. Ainsi, on est assuré d'une aspiration immédiate et permanente de l'additif liquide au col du venturi, dès que son entrée 7 est soumise à la pression du gaz combustible. Afin, par ailleurs, d'équilibrer les pressions du gaz combustible et de l'additif liquide, on prévoit d'une part que les conduites 8 et 17 portent chacune un détendeur, respectivement 22 et 23, accouplés, et réglés pour que les pressions en aval soient égales ou pratiquement égales, et d'autre part que la partie supérieure de la cuve intermédiaire 16 communique avec la conduite 8 par une liaison 24. En amont du détendeur 22 est disposée une vanne 25 et en amont du détendeur 23 un filtre 26 et une vanne 27. Enfin, on peut pourvoir avantageusement le venturi 6 d'un pointeau à vis 28, pour le preréglage, selon le cas d'utilisation prévu , du débit de gaz combustible qui le traverse, en fonction des minima et maxima de débits envisagés. Ceci étant, les différentes vannes, robinets e t pointeau étant ouverts et réglés, le fonctionnement d'un appareil tel que celui qui vient d'être décrit est extrêmement simple et fiable, puisque la dépression au col 13 du venturi sera automatiquement créée dès l'écoulement du gaz combustible, ce qui provoquera l'aspiration de l'additif liquide, en proportion constante, dans l'écoulement de gaz, et sa pulvérisation en fines gouttelettes dans cet écoulement. Au contraire, si, pour une raison quelconque, le gaz- cesse d'arriver au venturi, l'absence immédiate de ladite dépression (normalement de quelques dixièmes de bar à quelques bars) empê cher a tout envahissement du chalumeau ou deboutautre agane utilisateur par l'additifide,dont l'arrivée sera immédiatement interrompue. D'autre part, du fait de l'égalisation des pressions en amont du venturi, le dosage de l'additif liquide dans le gaz de combustion sera stable, puisque défini par les caractéristiques du gicleur 15. Enfin, il y a lieu de noter un autre important avantage d'un appareil conforme à l'invention, qui réside dans le fait qu'il n'est pas tributaire d'une source d'énergie auxiliaire, et entièrement autonome.En diet,etàtitre d'etple, î'aE'1vée du gaz combustible, par la conduite 3, dans le réservoir 1, qu'il met ainsi en pression, ce qui fait monter le liquide dans le tube plongeur 18, permet de faire jouer à ce gaz le rôle annexe d'un moyen de transport de l'enrichisseur liquide vers le venturi, sans pompe ou autre moyen consommateur d'énergie. En général, avec les produits actuellement connus, le dosage s'effectuera dans une proportion d'environ 7 à 10% en poids de liquide enrichisseur dans le gaz combustible, mais il est bien évident que cette proportion peut être variée à volonté, -de même que le débit global et la pression de sortie, selon les conditions d'utilisation, la nature des produits utilisés, l'effet recherché, etc.. Bien entendu, l'utilisation de l'appareil ne se limite pas à l'alimentation des chalumeaux, un appareil conforme à l'invention pouvant être utile dans bien d'autres domaines, par ext ceiii de l'alimentation des moteurs à combustion interne,ou de machins ther miques ou de tout généteur de cabres ou producteur de flamme, et d'une façon générale dans tous les cas où il est nécessaire de mélanger, en proportion précise et en continu, un gaz et un liquide en écoulement. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Appareil pour mélanger en proportions déterminées un gaz et un liquide en écoulement, notamment pour l'enrichissement d'un gaz combustible en additif liquide, comprenant une conduite d'arrivée de gaz sous pression et un réservoir contenant ledit liquide, caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif mélangeur à organe déprimogène, dont l'entrée est reliée à ladite conduite et dont la sortie est reliée à un organe utilisateur une cuve intermédiaire pour ledit liquide, alimentée par une a u t r e c o n d u i t e r e 1 i é e a u d i t réservoir et un conduit r e I i a n t I e f o n d d e 1 a c u v e à une zone en dépression d u d i t d i s p o s i t i f m é 1 a n g e u r. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif mélangeur est constitué par un venturi, ledit conduit débouchant sensiblement au niveau de son col. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite cuve intermédiaire est du type à niveau constant, notamment contrôlé par flotteur, et en ce que le plan horizontal de la surface du liquide y est maintenu sensiblement au niveau de ladite zone en dépression du dispositif mélangeur. 4. Appareil selon l'une queltLnque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux dites conduites portent chacune un détendeur, respectivement en amont du dispositif mélangeur et en amont de la cuve, ces détendeurs étant accouplés de sorte que les pressions, à leur sortie, d'une part du gaz, d'autre part du liquide, soient égales ou pratiquement égales. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite entrée du dispositif mélangeur communique avec l'espace situé au-dessus de la surface du liquide dans la cuve -intermédiaire. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif mélangeur comporte un organe de préréglage, du'genre pointeau ou analogue, du débit dudit gaz. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit reliant le fond de la cuve à la zone en dépression du dispositif mélangeur porte. un gicleur de dosage de la proportion de l'additif liquide dans le gaz. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractssrisé en ce que ledit organe utilisateur est un générateur de calories ou un producteur de flamme, ou les deux, tels que le sont les chalumeaux, les brûleurs, les moteurs à combustion interne et les machines thermiques.