Brevet FR2618210A1 — publié le 19890120

L'invention concerne un appareil antigel destiné à éviter l'obturation par le gel de canalisations d'alimentation en gaz combustible sous pression. On sait que le gaz combustible qui circule dans les réseaux urbains de distribution est plus ou moins chargé en eau ou en vapeur d'eau et, qu'en conséquence, en période hivernale, lorsque les conditions climatiques sont rigoureuses, des problèmes de gel de canalisations ou de formation de bouchons de glace au niveau des détendeurs dont sont équipés certains compteurs de débit, peuvent survenir. C'est pourquoi les détendeurs sont en pratique équipés de dispositifs de sécurité qui provoquent, en cas de gel entraînant une chute de pression, la mise hors gaz des détendeurs et donc l'arrêt de la distribution du gaz à l'abonné. Un technicien doit alors intervenir sur le réseau pour éliminer le bouchon de glace qui -s'est formé et rétablir une circulation normale du gaz. De façon à éviter ces problèmes, différents appareils ou dispositifs antigel ont déjà été proposés qui prévoient, d'une façon générale, d'injecter sous forme liquide ou gazeuse un fluide antigel, tel que du méthanol ou un alcool approprié, dans la canalisation, en amont du détendeur, de sorte à mélanger ce fluide au gaz combustible et ainsi abaisser le point de congélation de l'eau présente dans le gaz, réduisant ainsi, a priori, la possibilité de formation des bouchons de glace. Toutefois, les dispositifs connus n'ont pas à ce jour apporté entière satisfaction. Or, il est impératif que ces dispositifs soient tout à fait fiables, compte tenu de La gêne pour l'utilisateur que peut représenter, en L'absence de mesures de sécurité appropriées, l'obturation prolongée d'un réseau ou d'une canalisation. En particulier, se pose le problème de la régulation de L'alimentation en fluide antigel. il ne faut pas que l'arrivée de fluide dans la canalisation à protéger soit trop faible pour être efficace. il ne faut pas non plus qu'elle soit trop forte, car dans ce cas, une partie du fluide peut venir se condenser notamment dans les coudes de canalisation et endommager alors ses parois ou des organes annexes tels que des joints et autres membranes. L'invention a pour objet de résoudre les difficultés qui viennent d'être mentionnées. Elle propose à cet effet un appareil antigel prévu, a priori, pour être monté dans un coffret de distribution de gaz, entre une canalisation amont et une canalisation aval, l'appareil de l'invention se caractérisant en ce qu'il comprend - un réservoir fermé rempli en partie de fluide antigel, tel que du méthanol, de sorte à réserver vers sa partie supérieure une chambre dans laquelle ledit fluide peut se vaporiser, - un premier tube relié d'un côté à ladite canalisation amont d'alimentation en gaz et débouchant, de L'autre dans le réservoir, au-dessus du niveau maximal du liquide, à L'intérieur d'un second tube poreux dont la paroi peut être traversée au moins par le gaz combustible, ledit second tube qui s'étend dans ladite chambre où il se prolonge au-dessus du débouché du premier tube en se terminant par une extrémité de fermeture, s'étendant également en partie dans le liquide, de sorte à s'en imprégner, à conduire ce liquide vers sa partie située au-dessus du débouché du premier tube et à le mélanger, par vaporisation, avec le gaz combustible qui traverse sa paroi, - et un conduit d'évacuation du gaz chargé en vapeur, ledit conduit s'ouvrant d'un côté sur ladite chambre de vaporisation et de l'autre sur la conduite aval à laquelle est relie ledit réservoir. Ainsi, on obtient un appareil pratiquement insensible aux variations possibles de la pression du réseau et dans lequel le liquide antigel est toujours entraîné sous phase vapeur, diminuant ainsi largement les risques de détérioration des canalisations, joints et autres membranes. En outre, la régulation de la quantité de vapeur qui se mélange au gaz combustible s'effectue automatiquement en fonction du débit de gaz, c'està- dire en fonction de La demande de l'abonné. En l'absence de débit de gaz, il n'y a pas de perte inutile de liquide antigel. Enfin, on notera que l'appareil est de fabrication peu coûteuse et peut s'adapter aisément sur tous les coffrets de distribution existants. L'invention apparaîtra plus clairement de la description qui va suivre faite en référence aux dessins d'accompagnement dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement l'appareil antigel de l'invention branché sur le réseau et disposé à l'intérieur d'un coffret de distribution conventionnel, - la figure 2 illustre schématiquement l'appareil antigel, selon une coupe médiane verticale, et - la figure 3 illustre l'appareil de la figure 2 selon une coupe réalisée le long de la ligne III III. On se reportera tout d'abord à la figure 1 où est illustré schématiquement un coffret normalement fermé, repéré 20, de distribution de gaz combustible, tel que du gaz naturel, dans lequel on a représenté en position branchée L'appareil antigel repéré 1 de l'invention. Tel qu'illustré, dans le coffret 20 débouche une conduite 21, dite "conduite amont", d'alimentation en gaz sous pression adaptée reliée au réseau. Un robinet 29 disposé sur la conduite 21, à l'intérieur du coffret, permet d'autoriser ou d'interdire la circulation du gaz en aval du robinet. Son utilité apparaîtra notamment lors du branchement ou du retrait de l'appareil 1. En aval de la conduite 21 par rapport au sens de circulation du gaz indiqué par la flèche 22 est disposé l'appareil 1 antigel de l'invention que l'on décrira plus en détail ci-après. Une prise raccord étanche 21a permet de relier, vers son extrémité d'admission, l'appa- reil à la conduite amont 21, tandis qu'une autre prise raccord 21b permet de relier L'extrémité d'évacuation de ce même appareil à une conduite 23 dite "conduite aval", laquelle débouche dans un détendeur-régulateur 24 relié à l'entrée 25a d'un compteur 25, par une conduite 26. A La sortie 25b de ce même compteur, une autre conduite 27 sortant du coffret permet la distribution du gaz vers l'abonné, dans le sens de la flèche 28. On se reportera maintenant à la figure 2 pour voir illustré plus en détail l'appareil antigel 1. Selon l'invention, cet appareil comprend un réservoir 2 métallique, par exemple en acier, comportant une partie cylindrique circulaire d'axe 3 sensiblement vertical, fermée à sa base par un fond 4 et à son sommet par une calotte 5 qui peut présenter une forme convexe. Le réservoir 2 qui sert de cuve de stockage est remplie d'un liquide antigel 6 volatil, tel que du méthanol, sur une partie h de sa hauteur H, de sorte à laisser une hauteur h' = H - h libre au-dessus du niveau du liquide, ménageant ainsi en quelque sorte une chambre 7 de vaporisation du liquide en-partie haute du réservoir. A travers le fond 4, sensiblement dans l'axe 3, pénètre d'une façon étanche un tube 8 métallique, sensiblement cylindrique circulaire, tel qu'un tube en cuivre, ouvert à ses extrémités et relié, au niveau de son extrémité inférieure 8a, à la canalisation 21 amont d'alimentation en gaz combustible, par l'intermédiaire du joint du raccordement étanche 21a. Le tube 8 traverse le réservoir de sorte à déboucher, par son extrémité supérieure 8b, au-dessus du niveau maximal repéré 6a du liquide 6, de sorte qu'en position normale d'utilisation de l'appareil, le liquide ne puisse s'écouler dans le tube. Tel qu'illustré, le tube 8 s'ouvre par son extrémité supérieure 8b à l'intérieur d'un second tube 9, également cylindrique circulaire,à paroi poreuse, réalisé en métal fritté ou en céramique et fermé à son extrémité supérieure 9a. Le tube 9 dont la paroi peut être traversée par le gaz combustible et qui plonge dans le liquide sur une partie de sa hauteur en venant porter sur le fond 4 du réservoir, vient entourer étroitement et de façon sensiblement concentrique le tube 8 qu'il coiffe à sa partie supérieure de sorte à réserver, entre sa paroi de fermeture 9a et l'ouverture 8b du tube 8, une hauteur de paroi suffisante pour permettre le chargement ou la "saturation" en vapeur de liquide antigel du gaz combustible qui débouche de ce même tube intérieur 8. En pratique, le tube 9 poreux pourra occuper la presque totalité de la hauteur du réservoir, le tube 8 pouvant occuper, quant à lui, environ les deux tiers de cette même hauteur. De façon à limiter les pertes de charge dans l'appareil, quelles que soient les variations de pression d'alimentation en gaz combustible et afin d'éviter un colmatage de ses pores, des orifices 10 pourront être ménagés latéralement au tube 9, du côté de sa partie extrême 9a non immergée, tel qu'illustré clairement à la figure 2. Ces orifices 10 pourront notamment être régulièrement répartis autour du tube et disposés dans un même plan de coupe. Il est à noter que la prévision d'un tube poreux ainsi constitué, et non pas d'une simple mèche absorbante plongeant dans le liquide, constitue une caractéristique importante de l'invention. A titre d'exemple, on pourra notamment utiliser un tube fritté fabriqué à partir de billes de bronze agglomérées entre elles en température et en pression et présentant un diamètre unitaire de bille d'environ 400 Vm. La porosité de paroi du tube pourra être d'environ 35 % et la dimension d'ouverture des pores comprise sensiblement entre 20 et 30 pm. Un tube en inox fritté ou en céramique présentant de telles caractéristiques pourraît également convenir. Revenant à la figure 2 on remarque qu'afin d'assurer l'évacuation du gaz combustible qui s'est chargé en vapeur de liquide antigel, l'appareil 1 comprend également un conduit d'échappement vers la canalisation aval 23. Tel qu'illustré, ce conduit s'étend dans le réservoir au niveau d'une chambre d'évacuation 12 qui communique d'un côté avec la chambre 7 de vaporisation et de l'autre avec un embout 13 qui fait saillie vers L'extérieur à La paroi du réservoir et est relié, par l'intermédiaire du joint de raccordement 21b, à la canalisation aval 23. Comme on le voit clairement aux figures 2 et 3, la chambre 12 est en fait limitée par la paroi latérale cylindrique du réservoir et par une portion de tube 12a soudé à cette paroi et qui s'étend verticalement sensiblement à partir du sommet de la chambre 7 jusqu'en dessous du raccordement à l'embout 13, ou il présente un coude de fermeture de la chambre et de raccordement à la paroi. On remarquera que la partie inférieure coudée du tube 12a s'étend en-dessous du niveau maximal 6a du liquide, protégeant par là même l'embout 13 et permettant une construction compacte la plus adaptée de l'appa reil, en fonction des caractéristiques imposées par l'arrangement des coffrets de distribution existants. Par mesure de sécurité et du fait que l'appa- reil antigel peut être disposé dans le coffret de distribution 20 à demeure ou pendant une période hivernale relativement longue, il est préférable de prévoir un embout 15 de remplissage du réservoir formé vers sa partie supérieure, ainsi qu'un embout 16 de vidange débouchant en partie basse de ce même réservoir. Bien entendu, en cours de fonctionnement de l'appareil, les embouts 15 et 16 seront obturés par un bouchon (non représenté) étanche. Sur la figure 2, on a représenté L'appareil antigel muni d'un tube 14 indicateur du niveau de remplissage en Liquide du réservoir. Un tel tube indicateur n'étant pas indispensable, il n'a pas été représenté sur l'appareil schématisé à la figure 1. Dans L'hypothèse où l'on prévoira un tel tube indicateur, celui-ci sera relié d'un côté à l'embout 15 de remplissage, par l'intermédiaire d'un tube de raccordement coudé 15a et, de l'autre, à l'embout 16 de vidange, par l'intermédiaire d'un autre tube de raccordement coudé 16a, les embouts 15 et 16 étant, dans ce cas, formés sur la paroi latérale cylindrique circulaire du réservoir. Le fonctionnement de l'appareil antigel que l'on vient de présenter se déduit aisément de la description structurelle qui vient d'être faite. Le tube poreux 9 qui plonge dans le liquide antigel est imprégné sur toute sa Longueur, le liquide remontant par capillarité. Le gaz combustible issu de la canalisation amont 22 pénètre dans l'appareil en circulant à l';nté- rieur du tube 8, à paroi étanche au liquide, vers le sommet duquel il débouche sur La partie supérieure non immergée du tube poreux 9. Le gaz combustible traverse alors la paroi en regard de ce tube 9 et se sature en vapeur de liquide antigel. Traversant la chambre 7, il peut encore éventuellement se charger en vapeur, après quoi il s'échappe du réservoir par la chambre 12 et l'embout 13, débouchant alors dans la conduite aval 23. On comprend donc que le principe de fonctionnement de l'appareil est tel que le liquide antigel contenu dans le réservoir ne se mélange au gaz combustible et n'est entraîné, sous forme de vapeur, vers la canalisation aval puis vers l'appareil de l'abonné (non représenté) que lors des appels de gaz, c'est-à-dire en pratique dès qu'un débit de gaz est détecté par le compteur 25. A débit nul de gaz correspond donc un débit sensiblement nul de fluide antigel. Bien entendu, l'invention ne se Limite pas exclusivement aux modes particuliers de réalisation que l'on a présentés. En particulier, on pourraît prévoir dans une variante de réalisation et si l'installation de l'appareil sur le coffret de distribution de gaz le requérait, de faire déboucher l'embout 13 d'évacuation du gaz combustible chargé en vapeur, au-dessus du niveau maximal du liquide contenu dans le réservoir. Si cet embout débouchait vers le sommet du réservoir, il pourrait être alors inutile de prévoir le tube coudé 12a. En d'autres termes, l'embout 13 pour raît communiquer directement avec La chambre de vaporisation 7 du réservoir. Enfin, si l'on maintient la chambre 12, on pourrait pour la limiter, prévoir, au lieu d'une portion de tube 12a, une paroi sensiblement hémisphérique ou hémielliptique toujours fixée étroitement sur la paroi latérale du réservoir 2 et ouverte d'un côté sur la chambre 7 et de l'autre sur l'embout 13. REVENDICATIONS 1. - Appareil antigel destiné à éviter l'obtura- tion par le gel de canalisations d'alimentation en gaz combustible sous pression, ledit appareil étant monté dans un coffret (20) de distribution de gaz, entre une canalisation (21) amont et une canalisation (23) aval, caractérisé en ce qu'il comprend :: - un réservoir (2) fermé, rempli en partie de liquide (6) antigel volatil, tel que du méthanol, de sorte à réserver vers sa partie supérieure une chambre (7) dans laquelle le liquide (6) peut se vaporiser, - un premier tube (8) relié d'un côté (8a) à ladite canalisation amont (21) d'alimentation en gaz et débouchant, de l'autre (8b) dans le réservoir, audessus du niveau maximal du liquide, à l'intérieur d'un second tube (9) poreux dont la paroi peut être traversée au moins par le gaz combustible, ledit second tube (9) qui s'étend dans ladite chambre (7) où il se prolonge au-dessus du débouché (8b) du premier tube (8) en se terminant par une extrémité (9a) de fermeture, s'étendant également en partie dans le liquide (6), de sorte à s'en imprégner, à conduire ce liquide vers sa partie située au-dessus du débouché (8b) du premier tube et à le mélanger, par vaporisation, avec le gaz combustible qui traverse sa paroi, - et un conduit (12, 13) d'évacuation du gaz chargé en vapeur de liquide, Ledit conduit s'ouvrant d'un côté sur ladite chambre (7) du réservoir et de l'autre sur la conduite (23) avale à laquelle est relié le réservoir (2). 2. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second tube (9) poreux est réalisé en métal fritté,tel que du bronze. 3. - Appareil selon La revendication 1, caractérisé en ce que Ledit second tube (9) poreux est réalisé en céramique. 4. - Appareil selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 3, caractérisé en ce que le conduit (12, 13) d'évacuation -du gaz combustible chargé en vapeur de liquide s'étend en partie à l'intérieur du réservoir (2), au niveau d'une chambre (12) ménagée contre une paroi latérale du réservoir et qui communique d'un côté avec ladite chambre (7) de vaporisation et, de l'autre, avec un embout (13) faisant saillie à ladite paroi latérale, vers l'extérieur du réservoir, et formant moyen de raccordement à ladite canalisation (23) aval. 5. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier tube (8) pénètre dans le réservoir (2) vers sa partie inférieure formant fond (4) et s'y étend sensiblement concentriquement audit second tube (9) qui l'entoure étroitement jusqu'à ce qu'il débouche au-dessus du niveau (6a) maximal du liquide (6). 6. - Appareil selon L'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit second tube (9) poreux est pourvu, du côté de son extrémité (9a) de fermeture, au-dessus du niveau maximal (6a) dudit liquide, d'orifices (10) de communication entre l'intérieur du tube et ladite chambre (7) du réservoir. 7. - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un tube (14, 15a, 16a) indicateur du niveau de remplissage en fluide du réservoir, ledit tube étant relié à ce dernier par L'intermédiaire, d'une part, d'un embout (16) de vidange qui débouche dans le réservoir (2) vers sa partie inférieure et, d'autre part, d'un embout (15) de remplissage qui débouche dans la chambre (7) de ce même réservoir.