Brevet FR2507917A1 — publié le 19821224

La présente invention concerne un appareil doseurmélangeur de gaz, notamment pour une installation de "biogaz", c'est-à-dire une installation de récupération et d'utilisation de la chaleur produite par la fermentation aérobie des matières organiques. Une telle installation de biogaz donne un gaz dont le pouvoir calorifique interne est d'environ 6000 Kcal (6,5 Kwh). Dans de nombreux cas, la production est susceptible d'être insuffisante pour satisfaire aux besoins, et il y a lieu d'avoir un complément d'énergie, qui peut entre apporté sous forme de propane ou butane, dont le pouvoir calorifique et les conditions d'utilisation sont différents. Ainsi, le biogaz s'utilise avec une pression de 8 à 10 mbars, le propane avec une pression de 38 mbars. Il faut donc rendre le propane utilisable dans les mimes conditions que le biogaz, c'est-à-dire ramener son pouvoir calorifique à 6000 KCal par mélange avec de l'air ou du gaz carbonique. Une solution existante, par venturi, a l'inconvénient d'être délicate au point de vue de la régulation, bien qu'ayant l'avantagEd'utiliser la propre pression du propane pour faire le mélange. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient, en fournissant un appareil doseur-mélangeur donnant un mélange de gaz homogène, cet appareil offrant un grande sécurité de fonctionnement et possèdant, par ailleurs, un prix de revient intéressant ainsi qu'un encombrement réduit A cet effet, le doseur-mélangeur de gaz objet de l'invention comprend essentiellement une bouteille mélangeuse à deux injecteurs, dont l'un reçoit un gaz tel que de l'air ou du gaz carbonique, stocké sous pression, amené par l'intermédiaire d'un détendeur et dont l'autre reçoit un autre gaz tel que propane ou butane amené à la même pression que le premier gaz, les deux injecteurs ayant des diamètres déterminés en fonction des proportions de gaz du mélange à obtenir, et la sortie de la bouteille mélangeuse étant reliée à une bouteille réserve de gaz mélangé par l'intermédiaire d'un détendeur et d'une vanne commandée par un manostat. Le principe fondamental, appliqué par l'invention, est qu' à une pression donnée, le débit d'un gaz à travers un injecteur de diamètre donné est une constante. Plus exactement, la formule donnant le débit à travers un injecteur est avec O = débit en m3/h Di = diamètre de l'injecteur en mm P = pression à l'amont en grammes par cm2 d = densité t = température en degrés C Il suffit donc d'injecter dans une bouteille les deux gaz à mélanger en proportions déterminées, en les faisant passer par deux injecteurs de diamètres appropriés, avec à l'amont la m & e pression pour les deux gaz.Dans le cas d'un mélange d'air et de propane, application plus particulièrement concernée par la présente invention, l'air est avantageusement amené à une pression au moins égale à celle du propane au moyen d'un compresseur, relié à une bouteille réserve d'air sous pression dont la so-tie reliée au premier injecteur est munie d'un détendeur. L'énergie consommée par ce dispositif est très faible, et il faut considérer qu'il ne s'agit que d'un appoint ou d'un dépannage. Toutefois la seule utilisation d'une bouteille mélangeuse à deux injecteurs risquerait de donner un mélange qui ne serait pas homogène quel que soit le débit à la sortie, comme cela a été constaté lors d'essais d'un prototype de l'appareil ; il doit en effet se produire, derrière les injecteurs, des phénomènes de turbulence qui font varier le débit de façon différente pour les deux injecteurs. La bouteille réserve de gaz mélangé, contrôlée par un manostat, évite cet inconvénient en constituant un "volume tampon". Plus particulièrement, dans le cas d'application de l'invention à une installation de biogaz, la sortie de cette bouteille de gaz mélangé est reliée à l'appareil ou à l'installation d'utilisation par l'intermédiaire d'une vanne, dont l'ouverture est commandée automatiquement en l'absence de biogaz. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suitsen référence à l'unique figure du dessin annexé représentant, très schématiquement, le principe de ce doseur-mélangeur de gaz. L'appareil représenté au dessin comprend un compresseur d'air 1, réglé sur 1,75 bar au minimum, qui est relié à l'entrée d'une bouteille réserve d'air sous pression 2, renfermant de l'air comprimé à une pression comprise entre 1,75 bar et 3 bars. La sortie de la bouteille réserve d'air 2 est reliée, par l'intermédiaire d'un détendeur 3 avec pression maximale de 1,75 bar, à un injecteur 4 d'une bouteille mélangeuse 5 à deux injecteurs 4 et 6 comportant une grille interne de mélange 7. Le second injecteur 6 de la bouteille mélangeuse 5 reçoit, par l'intermédiaire d'un détenteur 8, du propane sous une pression de 1,75 bar. La sortie de la bouteille mélangeuse 5 est reliée à un détendeur 9, faisant baisser la pression de 1,75 à 1,2 bar. Ce détendeur 9 est relié à l'entrée d'une bouteille réserve de gaz mélangé 10, par l'intermédiaire d'une vanne 71 commandée par un manostat 12. Le mélange de gaz est stocké dans la dernière bouteille 10 à une pression comprise entre 0,5 et 1,2 bar. La sortie de la bouteille réserve de gaz mélangé 10 est reliée, par l'intermédiaire d'une vanne de commande du mélange 13, à un ou plusieurs détendeurs "basse pression 14 ; la vanne 13 peut entre manuelle ou commandée automatiquement lorsqu'il n'y a plus de biogaz. Chaque détendeur 14 est enfin relié à un appareil ou une installation d'utilisation 15, à débit variable. Le principe de fonctionnement de l'appareil précédemment décrit est le suivant Lorsque le besoin s'en fait sentir, la vanne 13 est ouverte. Le mélange de gaz sort alors de la bouteille réserve 10, dans laquelle la pression diminue. Lorsque cette pression tombe en-dessousd'un minimum égal à 0,5 bar, le manostat 12 commande l'ouverture de la vanne 11. Le gaz provenant de la bouteille mélangeuse S va rétablir la pression dans la bouteille réserve 10, en passant par le détendeur 9, jusqu'à obtention de la pression maximale égale à 1,2 bar. Le débit passant par les deux injecteurs 4 et 6 de la bouteille mélangeuse 5 est alors constant, et l'arrivée se fait toujours dans les mêmes conditions : le mélange sera donc parfaitement constant. Le diamètre des injecteurs 4 et 6 sera déterminé de manière à avoir un mélange en proportions bien déterminées, et les pressions à l'amont de ces injecteurs 4 et 6 devront être absolument égales. Les valeurs de pression indiquées ci-dessus, et reproduites sur le dessin, ne le sont évidemment qu'à titre indicatif. Il va de soi, et il résulte de ce qui précède, que l'invention ne se limite pas au seul mode d'exécution de ce doseur-mélangeur de gaz qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire,toutes les variantes de réalisation et d'applications conçues selon le meme principe. REVENDICATIONS 1. - Doseur-mélangeur de gaz, notamment pour installation de "biogaz", caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement une bouteille mélangeuse (5) à deux injecteurs (4, 6), dont l'un (4) reçoit un gaz tel que de l'air ou du gaz carbonique, stocké sous pression,amené par l'intermédiaire d'un détendeur (3) et dont l'autre reçoit un autre gaz tel que propane ou butane amené à la même pression que le premier gaz, les deux injecteurs (4, 6) ayant des diamètres déterminés en fonction des proportions de gaz du mélange à obtenir, et la sortie de la bouteille mélangeuse (5) étant reliée à une bouteille réserve de gaz mélangé (10) par l'intermédiaire d'un détendeur (9) et d'une vanne (11) commandée par un manostat (12). 2. - Doseur-mélangeur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce quelepremier gaz, tel que de l'air, est amené à une pression au moins égale à celle du second gaz, tel que propane, au moyen d'un compresseur (1), relié à une bouteille réserve (2), dont la sortie reliée au premier injecteur (4) est munie d'un détendeur (3). 3. - Doseur-mélangeur de gaz selon la revendication 1 ou 2, appliqué à une installation de biogaz, caractérisé en ce que la sortie de la bouteille de gaz mélangé (10) est reliéeàl'appareil ou à l'installation d'utilisation (15) par l'intermédiaire d'une vanne (13), dont l'ouverture est commandée automatiquement en l'absence de biogaz.