Brevet FR2443018A1 — publié le 19800627

L'invention concerne un dispositif pour réchauffer et/ou vaporiser des gaz notamment des gaz liquéfiés à basse températures dispositif consistant en un récipient dans lequel sont disposés au moins une canalisation tubulaire pour le gaz à réchauffer ou à vaporiser, une installation de chauffage ainsi qutau moins un limiteur de température. Des gaz tels que de l'oxygènejde l'azotevde l'argon et des hydrocarbures, sont dans de nombreux casvpour des rAisons économiques > transportés, stockés et distribués à ltétat liquide. L'utilisation de ces gaz s'effectue en règle générale à l'état gazeux à la température ambiante. En conséquence ces gaz doivent tout d'abord être vaporisés et réchauffés. Des dispositifs pour la vaporisation et l'échauf- fement de gaz liquéfiés à basse température appartiennent depuis longtemps à l'état de la technique comme le montre le document DE-OS 2 052 154. Dans ce dispositif connu l'air atmosphérique sert à réchauffer le gaz liquéfié à basse température si bien que de tels dispositifs du fait de leur source d'énergie bon marché fonctionnent économiquement. Il est toutefois désavantageux dans ces dispositifs chauffés par l'air que leur production dépende de facteurs non influençables comme par exemple la température de l'air > l'humidité de l'air ou la vitesse de l'airs Les modifications de la température de sortie du gaz à réchauffer ou & vaporiser provoquées par une modification de ces paramètres peuvent dépasser 600 K au cours d'une année. D'autres dispositifs pour la vaporisation de liquides comme par exemple ceux décrits dans le document DE -AS 1 45' 314, sont constitués d'un corps de fonderie métallique dans lequel sont venus de fonderie un serpentin de vaporisation et un corps chauffant. Dans ces dispositifs une transmission relativement bonne de la chaleur s'effectue à partir du corps chauffant sur le serpentin de vaporisation grâce au corps venus de fonderie conduisant bien la chaleur. Un tel dispositif est toutefois relativement coûteux dans sa fabrication tandis qu'en outre d'éventuels manques d'étanchéité ou bien d'autres perturbations dans le dispositif du fait de la coulée des différents éléments ne sont pas à écarter.Un échange ou bien une réparation des éléments constitutifs tels que le serpentin de vaporisation, le corps chauffant et le limiteur de température n'est pas possible dans ce cas. Le but de la présente invention est en conséquence de créer un dispositif pour réchauffer et/ou vaporiser des gaz, dont la construction reste relativement simple et qui assure cependant une bonne transmission de la chaleur de l'élément chauffant sur le ou les tubes à chauffer et dans lequel on a en outre la garantie que dans le cas d'un défaut éventuel du dispositif celui-ci peut être réparé sans difficulté ou bien que les parties endommagées peuvent être changées et remplacées par des pièces neuves. A cet effet l'invention concerne un dispositif caractérisé en ce que pour assurer la transmission de chaleur entre l'installation de chauffage et la canalisation tubulaire une poudre métallique est prévue dans le récipient. Pour obtenir une bonne transmission de chaleur il est prévu conformément à l'invention que comme poudre métallique (granulés) on utilise du cuivre et/ou de l'aluminium. Bien entendu d'autres poudres métalliques bonnes conductrices de la chaleur peuvent également être utilisées. Conformément à l'invention, la poudre métallique (granulés) a une grosseur de grain de 10 mm à 45y m. On obtient ainsi de façon avantageuse une densité en vrac élevée garantissant une aptitude optimale à la conductibilité thermique de la poudre métallique. L'utilisation conforme à l'invention de poudre métallique comme un moyen de transmission de la chaleur à partir de l'installation de chauffage vers les conduites tubulaires présente l'avantage qu'à tout moment et sans grande complexité technique une réparation éventuellement nécessaire du dispositif peut être entreprise, car en pareil cas il est simplement nécessaire d'ouvrir le récipient et d'en vider la poudre métallique, si bien qu'ainsi des réparations ou bien des remplacements de l'installation de chauffage, des canalisations tubulaires, etc..., peuvent être entreprises sans difficulté. En outre grâce à l'utilisation de poudres métalliques, on évite avantageusement les contraintes prenant naissances du fait des sollicitations de températures différentes de l'installation de chauffage ainsi que des conduites tubulaires (dilatation ou bien contraction).La raison en est que la poudre métallique par opposition à la réalisation rigide en pièces de fonderie est 'élastique", si bien qu'ainsi les modifications dûes à la dilatation ou bien à la contraction des différentes parties sont absorbées par la poudre métallique. Dans une forme de réalisation préférée du dispositif l'installation de chauffage est disposée centralement dans le récipient et entourée par les canalisations tubulaires disposées sur un cercle concentrique (faisceau tubulaire). Pour empêcher qu'un échauffement non souhaitable de l'installation de chauffage ou bien un échange de chaleur trop réduit se produisent, il est en outre proposé conformément à l'invention qu'un limiteur de température soit disposé sur un tube et/ou sur l'installation de chauffage. On est ainsi assuré que! l'installation de chauffage ne s'échauffe pas exagérément et en outre en combinaison avec un limiteur de température qui est disposé sur la canalisation tubulaire à travers laquelle passe le gaz à réchauffer ou à vaporiser, on est également assuré que ce gaz présente la température de fonctionnement nécessaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation de chauffage est constituée de plusieurs canalisations tubulaires à travers lesquelles circule un fluide de chauffage à contre-courant avec le gaz à réchauffer ou à vaporiser, ce gaz circulant de son c8té à travers le récipient dans des canalisations tubulaires parallèles l'une à l'autre. Ce type de construction se recommande particulièrement lorsque comme fluidebehauffant on utilise par exemple des gaz chauds, de l'eau chaude ou bien de la vapeur. Par la disposition réciproque d'une part des canalisations tubulaires canalisant le fluide chauffant et d'autre part des canalisations tubulaires canalisant le gaz à échauffer dans la poudre métallique, une transmission de chaleur optimale est garantie simultanément de façon avantageuse. D'autres avantages de l'invention découlent de la description qui va suivre d'exemples de réalisatio,spréférés de I'invtio en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels : - les figures 1 à 4 représentent différentes formes de réalisation de dispositifs pour l'échauffement et/ou la vaporisation de gaz. Une première forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention est représentée sur les figures 1 et 1aO Comme on peut le voir le dispositif est constitué d'un récipient 10 dont les parois sont faites d'un matériau isolant 12. On empoche ainsi efficacement que la chaleur présente à l'intérieur du récipient s'échappe inutilement dans l'environnement. Dans ltespace interne 14 du récipient 10 sont disposées de nombreuses paires de canalisations tubulaires 16. Chacune de ces canalisations tubulaires est courbée en forme de U et constitue avec les autres canalisations tubulaires ce que l'on appelle un faisceau de tubes comme celà peutAetre vu de façon plus claire sur la figure la. Comme le montre cette figure la,les extrémités correspondant l'une à l'autre d'un tel tube sont disposées diamétralement l'une par rapport à l'autre et en face l'une de l'autre. Les canalisations tubulaires 16 sont groupées de façon telle dans l'espace interne 14 du récipient qu'elles sont disposées sur un cercle concentrique à l'axe médian 18 de ce récipient. Un élément électrique chauffant 20 est disposé centralement dans le récipient et donc également centralement par rapport à l'axe médian 18. Cet élément chauffant revêt a forme d'un barreau chauffant et présente la constitution habituelle connue en soi qui n'a donc en conséquence pas besoin d'être explicitée davantage ici. A l'élément chauffant 20 est associé un limiteur de température sous la forme d'un thermostat 22, grâce auquel la température instantanée de l'élément chauffant est détectée, et lorsqu'une température trop élevée est atteinte cet élément chauffant est déconnecté pour le protéger d'nue surchauffe et dônc d'un endommagement. Comme on peut le voir en outre sur la figure 1 il est prévu sur une des canalisations 16 un second thermostat 24 servant à la commande proprement dite de l'élément chauffant. De façon correspondante à ces valeurs de réglage l'élément chauffant 20 est mis en circuit ou hors circuit par le thermostat 2h, si bien qu'ainsi le gaz à réchauffer ou à vaporiser passant par les canalisations tubulaires 16 présente toujours la m8me gamme de température souhaitée dans la zone de sortie du tube hors du récipient 10. Le thermostat 24 est relié par l'intermédiaire d'une canalisation 26 avec le dispositif de commande (non représenté) de l'élément chauffant 20, auquel aboutit également la canalisation 28 du thermostat 22 grée auquel l'élément chauffant 20 est protégé de la surchauffe. Pour la transmission de lténergie calorifique obtenue à partir de l'élément chauffant 20 sur les canalisations tubulaires 46 (faisceau de tube) on utilise conforrément à l'inven- tion la poudre métallique 30 avec laquelle l'espace interne 14 du récipient 10 fft presque complètement rempli. La poudre métallique (granulés), de préférence en cuivre ou en aluminium présentefune grosseur de grain se situant entre 10 mm et 45)hum si bien qu'ainsi un remplissage et une densification optimale de la poudre métallique dans le récipient sont assurés et qu'ainsi également une transmission optimale de la chaleur de l'élément chauffant 20 sur les canalisations tubulaires 16 est garantie.De préférence la poudre métallique est constituée de cuivre particulièrement indiqué à cet effet en raison de sa bonne propriété de conductionde la chaleur. L'aluminium convient également comme moyen de transmission de la chaleur mais est toutefois incompatible avec ltoxygène c'est-à-dire qutil ne doit pas être employé lorsque de l'oxygène est envoyé à travers les canalisations 16 et pour être échauffé (vaporisé). Le remplissage du récipient 10 s'effectue après que l'élément chauffant 20,les thermostats 22, 24 et les canalisations tubulaires 16, aient été montés. En secouant légèrement la masse de remplissage métallique les vides subsistant dans l'espace interne du récipient 14 sont supprimés et une densité maximum de remplissage est atteinte qui, comme celà a été indiqué assure une transmission optimale de la chaleur de l'élément chauffant 20 sur les canalisations tubulaires 16. Dans les figures 2 et 2a est représentée une autre forme de réalisation du dispositif. Comme on peut le voilà l'interieur du récipient 10 sont disposées de nombreuses canalisations tubulaires 16, 32 traversant ce récipient dans le sens longitudinal. Dans les canalisations 13 s'écoule comme dans l'exemple de réalisation de la figure 1 et la le gaz à réchauffer, dans le cas présente du bas vers le hauts comme celà est indiqué par le sens de la flèche, tandis que dans les canalisations tubulaires 32 s'écoule dans le sens opposé un fluide chauffantpar exemple de la vapeur, des gaz chauds1 ou bien de l'eau chaude.Grâce à la disposition opposée des ranalisations tubulaires 32 (fluide chauffant) et des canalisations tubulaires 16 (fluide à réchauffer) un échange de chaleur optimal est assuré c. combinaison avec la poudre métallique 30 présente dans le récipient 10. Dans cet exemple de réalisation également des thermostats (non représentés) garantissent que la température de chauffage est réglée de façon telle que le réchauffe ment souhaité ou bien la vaporisation souhaitée du gaz passant par les canalisations tubulaires 16 soit assuré. Une variante des figures 2 et 2a est représentée sur les figures3 et 3b. Pour obtenir une captation de chaleur plus importante pendant le parcours de la canalisation tubulaire t6 à travers le récipient lO, cette canalisation tubulaire 16 et également les canalisations tubulaires 32 transportant le fluide chauffant revetent une forme en hélice. Dans ce cas il n'est pas nécessaire que le récipient 10 se présente comme un récipient complet, mais il est suffisant,comme celà est représente sur la figure 3oque ce récipient soit construit sous la forme d'un corps creux cylindrique dont la paroi interne et externe est également constituée d'un matériau isolant 12.Dans ltespace interne annulaire 14 ainsi formé9 les deux canalisations tubulaires 16, 17 en forme d'hélice s'étendent d'une extrémité à l'autre du récipient et permettent d'obtenir de rette façon malgré les faibles dimensions du récipient une surface d'échange importante pour le fluide chauffant,par exemple la vapeurysi bien qu'ainsi on obtient une bonne trans- mission de la chaleur de la canaLisation tubulaire 32 sur la canalisation tubulaire 16 à l'aide de la poudre métallique 30 utilisée comme moyen de transmission. Enfin. dans les figures 4, 4a est représentée une autre forme de réalisation du dispositif conformé à l'invention pour le réchauffage des gaz, Conformément à cet exemple de réalisation, en considérant le sens d'écoulement, une bouteille ds gaz 36 est disposée derrière une soupape de fermeture 34 et le dispositif est placé en aval d'un réducteur de pression 38. Pour empsscher que le gaz s'écoulant sous pression élevée de la. h-,uteille 36 givre la canalisation tubulaire 16 et surtout le réducteur de pression 38, un élément chauffant 20 est également associé à cette canalisation tubulaire et est pré centralement à l'intérieur de la canalisation tubulaire 16 enroulée en hélice comme le montre la figure 4a. Grâce à la poudre métallique 30 présente entre l'élément chauffant 20 et la canalisation tubulaire 16 en forme d'hélice dans le récipient 0, on obitent une transmission de chaleur pratiquement sans perte. Du côté sortie du récipient 10 un thermostat 24 est également associé à la canalisation tubulaire 16 thermostat grâce auquel la température du gaz réchauffé dans la canalisation tubulaire est détectée, et grtce auquel lorsque cette température passe au-dessus ou au-dessous d'une certaine limite, l'installation de chauffage 20 reliée à ce thermostat 24 est mise en circuit ou hors circuit. Dans les exemples ci-dessus décrits d'un dispositif pour le réchauffement et/ou la vaporisation de gaz, notamment de gaz liquéfiés à basse température, une poudre métallique est chaque fois utilisée comme moyen de transmission de la chaleur de l'installation de chauffage sur les canalisations tubulaires transportant le gaz. Grâce à l'utilisation conforme à l'invention de cette poudre métallique comme moyen de transmission, il est garanti de façon avantageuse qu'en cas d'un défaut éventuel du dispositif, celui-ci peut être sans difficulté réparé facilement et surtout rapidement bien que des travaux d'échange de pièces correspondants peuvent être entrepris car dans ce cas il est simplement nécessaire de vider la poudre métallique se trouvant dans le récipient pour pouvoir ainsi facilement et sans peine accéder aux différents éléments du dispositif contenus dans le récipient. Après que la réparation (ou l'échange) ait été effectuée51a poudre métallique est mise en place à nouveauwpuis densifiée par secouage et le dispositif est de nouveau prêt à fonctionner. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour réchauffer et/ou vaporiser des gazgnotamment des gaz liquéfiés à basse température 3 dispositif consistant en un récipient dans lequel sont disposés au moins une canalisation tubulaire pour le gaz à réchauffer ou à vaporiser, une installation de chauffage ainsi qutau moins un limiteur de température9 dispositif caractérisé en ce que) pour assurer la transmission de chaleur entre l'installation de chauffage (20, 32) et ia canalisation tubulaire (16) > une poudre métallique (30) est prévue dans le récipient (lu). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme poudre métallique (granulés) il est prévu du cuistre et/ou de l'aluminium. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications ' et 2, caractérisé en ce que la poudre métallique (granulés) a une grosseur de grain de 10 mm à 45 m. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de chauffage (20) est disposée centralement dans le réservoir (10) et est entourée de canalisations tubulaires disposées sur un cercle concentrique (faisceau tubulaire) (16). 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que un limiteur de température (24 ou 22) est disposé sur un tube (16) et/ou l'installation de chauffage (20). 56.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'installation de chauffage est constituée de plusieurs canalisations tubulaires (32) à travers lesquelles circule un fluide de chauffage à contrecourant avec le gaz à réchauffer ou à vaporiser, ce gaz circulant de son côté à travers le récipient (10) dans des canalisa ticns tubulaires (16) parallèles l'une à l'autre. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des resJendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que aussi bien I'istalatio de chauffage (32) que la canalisation tubulaire (t6) sont disposées en forme d'hélice dans le récipient (10). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 7, caractérisé en ce que un chauffage électrique (20) est prévu comme installation de chauffage.