Brevet FR2498295A1 — publié le 19820723

Dans la quasi totalité des emplois thermiques, technologiques et de moteurs, les gaz de pétrole liquéfiés, tels que propane, butane et leurs mélanges, sont utilisés à l'état de vapeurs fournies par un vaporisateur. Cette transformation de l'état liquide à l'état de vapeur s'effectue avec absorption de chaleur. Le rôle du vaporisateur est de transmettre la chaleur latente de vaporisation au gaz liquéfié soumis à transformation, et d'empêcher que le liquide passe à travers l'appareil sans avoir subi complètement la transformation en gaz. La vaporisation du gaz liquéfié peut être obtenue de deux manières différentes, à savoir par vaporisation naturelle ou forcée. Dans la vaporisation naturelle, si l'on prélève, d'un récipient quelconque contenant le gaz liquéfié, une certaine quantité de vapeur, il se crée à l'intérieur du récipient une diminution de pression qui modifie les conditions d'équilibre, de sorte que la masse liquide entre en ébullition spontanée, avec production de vapeur et absorption de chaleur venant de ltextérieur afin de rétablir un nouvel état d'équilibre. Lorsque la quantité de gaz liquéfié à vaporiser est telle qu'elle ne peut pas dépendre pour la vaporisation des conditions de température ambiantes normales, on a recours à la vaporisation forcée. Par celà, le gaz en phase liquide est introduit dans un échangeur de chaleur où il reçoit les calories qui sont nécessaires pour la vaporisation. Les vaporisateurs actuellement disponibles sur le marché peuvent être répartis en trois groupes, à savoir a) vaporisateurs pour véhicules automobiles à ga$ liquéfié. La vaporisation se produit seulement dans un serpentin de cuivre immergé dans le liquide de refroidissement du moteur à alimenter en gaz b) vaporisateurs à usage domestique et artisan 1. la capacité de production n'est généralement pas supérieure à 100 kg/heure de gaz liquéfié. Ils sont constitués par une chambre cylindrique ou en serpentin qui est immergée dans de l'esa ou autre liquide à o0-90 C. c) vaporisateurs industriels d'une capacité supérieure à 200 kg.heure de gaz liquéfié. Ils sont constitués par un faisceau de tubes immergé dans de liteau chaude ou de la vapeur sous pression de 2 à 3 kg/cm2. lorsque le vaporisateur est en exercice, la pression du gaz liquéfié en vapeur est presque égaie à la pression du réservoir. Le niveau du gaz liquéfié dans le vaporisateur est réglé de manière à réaliser une surface d'échange thermique adéquate pour la production de la quantité de vapeur nécessaire pour l'utilisateur. Les vaporisateurs pour automobiles ne comportent pas de dispositifs particuliers de sécurité pour le blocage de l'arrivée du liquide dans le cylindre. Dans les vaporisateurs moyens, la régulation de l'afflux du gaz liquide est assurée an moyen d'une soupape d'admission commandée par flotteur. Mais l'arrêt d'arrivée du liquide dans un vaporisateur froid 'est pas garanti, ni l'empêchement que le liquide passe sans avoir subi complètenent la transformation en vapeur. Dans le cas de prélèvement supérieur à la valeur de prévision de l'appareil, pour cause de pertes de calories ou d'excès d'utilisation, il se crée dans le vaporisateur une chute de pression et, en conséquence, une ébullition spontanée de la masse liquide. Cette ébullition du liquide empêche le flotteur de prendre une position correcte de fermeture, et, en conséquence, on constate une émission de gouttes de liquide (pulvérisation) qui se rassemblent en une masse compacte liquide sur une paroi du vaporisateur. En raison de cet inconvénient, l'installation d'utiiisation du gaz court un plus grand risque de danger, car l'arrivée du gaz liquéfié au brlleur modifie le rapport carburant/air et compromet le fonctionnement du dispositif de régulation et de contrôle de flamme. Dans les grands vaporisateurs industriels, le flotteur ne commande pas directement la soupape d'admission de liquide dans l'appareil, mais il agit, par l'intermédiaire d'un circuit électrique ou pneumatique, sur une soupape à commande appropriée. Sn résumé, le grave inconvénient rencontré dans les vaporisateurs actuellement disponibles dans le commerce réside dans le risque de passage discret du gaz liquéfié à travers le vaporisateur, provenant, par exemple, de ce que le niveau du liquide dans le réservoir est supérieur au niveau du vaporisateur ou oien de ce que, par inadvertance, on met en sert vice la distribution sans réchauffement préalable du vaporisateur ou bien on procède à des prélèvements de gaz supérieurs à la capacité de protection maximale du vaporisateur. La présente invention a pour objet un vaporisatou pour gaz liquéfié comportant une soupape d'admission de gaz liquéfié, vaporisateur caractérisé en ce que l'ouverture et la fermeture de la soupape sont basées sur une différence de dilatation thermique des métaux constituants les éléments de commande (tige A et levier C) qui ne permet l'ouverture que lorsque le vaporisateur est à l'état chaud. Conformément à l'invention, le vaporisateur est rdalisé sous la forme d'un échangeur de chaleur en un seul corps de métal, à haut degré de dilatation thermique, réchauffé directement par exemple par des résistances électriques incorporées. Dans ce corps métallique sont prévues une ou plusieurs chambres, en forme de conduits cylindriques, connectées en série, à travers lesquelles passe le gaz liquide à vaporiser. Le flux de liquide est régularisé au moyen d'une soupape commandée par une tige de métal possédant un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui du corps de vaporisateur. Le déplacement du corps obturateur de la soupape est obtenu grace à la différence de dilatation thermique des métaux utilisés. Le siège de soupape est fixé à une extrémité du corps du vaporisateur et l'axe porteur du corps obturateur de la soupape est fixé à l'autre extrémité, de telle sorte que le déplacement du corps obturateur de la soupape est provoqué par le réchauffement et la dilatation qui en résulte du corps de vaporisateur. Si, à la température ambiante, la soupape se trouve dans sa position de fermeture, prévue dans l'opération de montage, le vaporisateur chaud s'ouvrira d'une quantité proportionnelle à la différence entre les coefficients de dilatation sous l'effet du saut thermique fourni au corps du vaporisateur L'invention est expliquée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale verticale du vaporisateur - la figure 2 est une vue en.coupe verticale transversale du vaporisateur - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale horizontale - la figure 4 est une vue en coupe des bras de levier. Le vaporisateur comprend un corps métallique dans lequel sont disposées des chambres cylindriques (figures 1 et 2) reliées entre elles en série. Ce corps est réchauffé au moyen de résistances électriques à plaques R.R1 pourvues d'un blindage isolant, fermées, conformément aux prescriptions européennes de sécurité, par des couvercles C C, de protection contre les étincelles. Il en est de mEme pour la construction anti-étincelles de la cavité 0 dans laquelle sont contenus les conducteurs électriques, le thermostat T régulateur de température de fonctionnement et un fusible de sécurité. La soupape de distriisution d'amenée de gaz liquéfié à vaporiser (figure 3) est insérée dans le parcours du gaz liquéfié dans un raccord K. Elle est eonstituée avec un siège S, un organe obturateur N, maintenu en position par un ressort M. Le ressort est choisi tel que, compte tenu de la pression du gaz liquéfié, il assure la fermeture au moyen de l'organe obturateur et du siège. Pour l'ouverture de l'obturateur, il est prévu un levier à section en L articulé sur le siège et qui déplace le tirant A dont l'extréaité est bloquée dans le raccord K. Sous l'effet du réchauffement, le corps du vaporisateur s'allonge davantage que la tige A et, en conséquence, le levier est contraint à tourner-dans.le sens horaire en comprimant le ressort M et suivant l'obturateur. L'appareil est complété par un manomètre G détecteur de pression, une fixation pour un thermomètre H, un raccord d'entrée X et un raccord de sortie Z. La figure 4 représente graphiquement les bras de levier de commande de déplacement de l'organe obturateur. la tige A est fixée sur le corps du vaporisateur au moyen d'un écrou K Le déplacement de l'organe obturateur résulte ainsi de la différence de dilatation entre le corps et la tige et est déterminé par le rapport entre les bras de levier V/U . Le dé D qui sert à bloquer la tige sert en outre à tarer l'appareil à froid. Le vaporisateur conforme à l'invention présente les avantages suivants a) sécurité d'emploi 3n effet, à froid, la soupape d'admission de gaz liquide reste parfaitement fermée et, en aucun cas, il ne peut se produire d'émission de vapeur sans réchauffage du vaporisateur qui est la seule action permettant l'ouverture de la soupape. Dans le cas d'un prélèvement de gaz supérieur à la capacité maximale prévue de l'appareil, celui-ci, après avoir cédé une partie de sa propre chaleur sensiole, réduit lui-même spontanément l'admission de liquide. b) économie d'entretien et de réparation Le vaporisateur présente un volume notablement réduit par rapport aux appareils actuels. Cette caractéristique permet une rapidité de démontage de l'appareil et une révision plus précise à l'atelier. c) économie de main-d'oeuvre Pour le réchauffage à sec, il n'est plus nécessaire d'opérer un contrôle journalier du niveau du liquide de réchauffage, et on évite ainsi le risque de gelée. d) économie d'énergie Le rendement thermique est accru de 40 % par rapport à celui des vaporisateutos actuellement connus. e) économie de coût de fabrication : Grâce à la possibilité de constituer le corps par coulée sous pression et les autres parties en série, l'appareil est réalisable avec un prix de revient notablement réduit par rapport aux vaporisateurs connus qui nécessitent également un travail mécanique dus long d'éléments plus lourds. REVEiICATIONS 10) Vaporisateur pour gaz liquéfié caractérisé en ce que le dispositif de réchauffage à sec est constitué par des résistances (R. R1) directement en contact avec la masse métallique. 20) Vaporisateur suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'ouverture et la fermeture de la soupape d'admission de gaz liquéfié sont basées sur la différence de dilatation thermique des métaux de manière à ne permettre l'ouverture que lorsque le vaporisateur est à 11 état chaud. 30) Vaporisateur suivant 2'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le flux d'écoulement de gaz assure un maintien correct de la soupape, mais s'oppose au passage du gaz liquide dans le vaporisateur froid. 40) Vaporisateur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fonction de régulation est assurée au moyen d'un dé (D) pendant la phase de montage de l'appareil. 50) Vaporisateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas d'un vaporisateur de forme cylindrique, la chaleur provoquant l'allongement du corps du vaporisateur est apportée soit par un manchon de résistances électriques, soit par fluide chaud, tel qu'eau de radiateur ou gaz d'échappement de véhicule automobile. ) Vaporisateur suivant lune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est applicable pour tous autres gaz liquéfiables soumis à une transformation en vapeur saturée ou surchauffée.