Brevet FR2611348A1 — publié le 19880902

n Procédé et dispositif pour la vaporisation d'un gaz liquéfie". L'invention concerne un procédé pour évaporer un gaz liquéfié par échange thermique avec l'air ambiant, procédé dans lequel le gaz liquéfié est alternativement amené à une première et à une seconde unité d'évaporation dans laquelle il est évapor, tandis que l'autre unité d'évaporation est libérée du dépôt de glace formé lors de l'évaporation précédente. L'invention concerne, en outre, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Des gaz, tels que par exemple l'azote, l'opy- gène ou l'argon, qui sont utilisés 9 l'état gazeux, sont dans de nombreux cas, conservés i l'état liquéfié à des températures se situant très au-dessous de la température ambiante. La quantité de gaz nécessaire est ensuite respectivement vaporisée en cas de besoin, est amenée au dispositif utilisateur. Le gaz liquéfié à basse température est vaporisé dans des évaporateurs chauffés par l'air, sans apport d'énergie étrangère et par libre convexion avec l'air ambiant, et il est échauffé approximativement à la température ambiante.Si les évaporateurs devaient fonctionner sans interruption pendant de très longues périodes, il se présenterait le risque que la surface des évaporateurs croisse progressivement du fait de la congélation de I'humidité de l'air. La glace, le givre ou bien la neige, ont une action thermo-isolante, qui diminue de façon drastique le rendement de l'évaporateur. Pour y remédier, les évaporateurs chauffés par l'air, sont, en conséquence, en règle générale, subdivisés en deux ou même en plusieurs unités d'évaporation. Tandis qu'une unité fonctionne en évaporation, l'autre unité est régénérée c'est-à-dire débarrassée de la glace et de la neige. A des intervalles de temps réguliers, ou bien dès que la régénération est terminée, les unités d'évaporation sont commutées. Pour des températures ambiantes inférieures à OOC, les évaporateurs ne peuvent pas être régénérés pendant la phase de repos. La glace, le givre et la neige, ne fondent plus. Pour maintenir le rendement des évaporateurs, il est nécessaire de les débarrasser mécaniquement (par exemple avec des balais, ou bien avec une énergie étrangère (par exemple avec une soufflerie à jet de vapeur) de la glace et de la neige. les mesures ainsi prises demandent cependant beaucoup de temps et présentent des difficultés à cause de la hauteur fréquemment utilisée pour l'évaporateur (jusqu'à environ 6 mètres) et du fait du tassement des surfaces des charges thermiques. L'invention a en conséquence pour but de dé veloppet un procédé du type initialement mentionné dans lequel meme pour des températures ambiantes basses, le dépôt de glace sur l'unité d'évaporation peut être enlevé facilement et rapidement. Ce but est atteint, conformément à l'invention en ce que le gaz évaporé est réchauffé et est canalisé à travers unité d'évaporation devant être débarrassée du dépôt de glace. Conformément à l'invention, il est fait appel au gaz vaporisé lui-même pour enlever le dépôt de glace. le gaz circule alors à l'intérieur de l'unité d'évaporation, c'est-à-dire à travers les mêmes sections transversales d'écoulement à travers lequelles est canalisé, pendant l'évaporation, le gaz liquéfié à vaporiser. Le gaz vaporisé est réchauffé à une température qui suffit pour dét-acher le dépôt de glace de la surface de l'évaporateur. Le dépôt de glace va glisser de la surface dans la mesure où cette surface de l'évaporateur a une inclinaison suffisante. Le procédé conforme à l'invention permet un dégivrage d'unitésd'évaporation givrées, avec une dépense d'énergie réduite et d'une manière extrêmement simple. De préférence, le réchauffement du gaz a'effectue en fonction de la température ambiante, c'est-à-dire que plus la température ambiante est basse, plus élevée est la température à laquelle le gaz est réchauffé. Dans un complément préféré du procédé conforme à 1' invention, le gaz vaporisé est réchauffé dans un réchauffeur électrique. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention comprend deux unités d'évaporation chauffées à l'airs qui sont susceptibles d'être reliées wec une source d'un gaz liquéfié à basse température, et à une canalisation d'évacuation pour le gaz vaporisé, et ce dispositif est caractérisé en ce que les unités d'évaporation sont reliées entre elles, par l'in termédiaire d'un réchauffeur. Ce réchauffeur est avantageusement un réchauffeur électrique. Dans un complément avantageux de l'objet de l'invention, une soupape à fermeture rapide commandée par un thermostat est disposée sur la canalisation d'évacuation. Ordre à cette soupape à fermeture rapide, qui se ferme lorsqu'une température prédéfinie est franchie vers le bas, on empêche qu'en cas d'un branchement erroné, du gaz à basse température s'écoule directement dans la canalisation d'évacuation. L'invention ainsi que d'autres particularités de cette invention vont être exposées plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur la figure unique ci-jointe. La figure est un schéma fonctionnel du procédé conforme à l'invention. Une canalisation 1 est reliée à un réservoir, non représenté, d'un gaz liquéfié à basse température, par exemple de l'azote, de l'oxygène ou de ltargon. La canalisation 1, se ramifie en deux canalisations 2 et 3 sur lesquelles sont diposées des soupapes 4 ou 5. les soupapes 4 et 5 sont de préférence, des soupapes pneumatiques. De la canalisation 2, part une ramification 6 vers une unité d' évaporation 7, tandis que de la canalisation 3, part une ramification 8 vers une unité d'évaporation 9. les unités d'évaporation 7, 9, comportent respectivement des sections transversales d'écoulement pour le gaz liquéfié, qui, sur leur face externe, sont en contact avec l'air ambiant. De telles unités d'évaporation sont constitudes par exemple d'un grand nombre de longueurs de tubes verticales, qui comportent sur leur face externe des nervures pour augmenter leur surface d'échange thermique. A partir de l'extrémité, opposée à la ramification 6, de l'unité d'évaporation 7, une canalisation 10, sur laquelle est disposée une soupape 11, part vers un réchauffeur 12. le réchauffeur 12 qui est de préférence un réchauffeur électrique, est par ailleurs relié par l'intermédiaire d'une canalisation 13 sur laquelle est disposée une vanne 14, à l'extrémité opposée à la ramification 8, de l'unité d'évaporation 9. Les canalisations 10 et 13 sont en liaison d'écoulement l'une avec l'autre. Entre l'unité d'vaporation 7 et la-soupaDe 11, une canalisation 15 part de la canalisation 10 par l'intermédiaire d'une soupape'l8, vers une canalisation d'évacuation 17. Une canalisation 18 part d'une ramification entre la soupape 14 et le dispositif d'évaporation 9, sur la canalisation 13, par l'intermédiaire d'une soupape 19, également vers la canalisation d'évacuation 17. En aval du point de jonction des deux canalisations 15, 18, la canalisation 2 débouche par l'intermédiaire d'une soupape 21 et la canalisation 3 par l'intermédiaire d'une soupape 22 débouche dans la canalisation d'évacuation. les soupapes 21, 22 sont, de préférence, dessoupapespneumatiques. La canalisation d' évacuation 17 comprend une souDape à fermeture rapide 23 commandée par un thermostat.Un régulateur de température 24 commande la puissance du réchauffeur électrique 12 en fonction de la température du gaz délivré dans la canalisation 17. Lors de la mise en oeuvre du procédé d'évaporation, les soupapes 15,16, 19, 21 sont tout d'abord fermées, tandis que les autres soupapes sont ouvertes. le gaz liquéfié s' écoule alors par les canalisations 1, 2, 6 vers la première unité d'évaporation 7, dans laquelle il est vaporisé, et échauffé à une température qui se situe an peu audessous de la température ambiante. La température du gaz ainsi vaporisé se situe å la sortie de l'unité d'évaporation 7 à peu près entre 5 et 100 au-dessous de la température ambiante. le - gaz s' écoule alors par la canalisation 10 vers le réchauffeur 12, dans lequel il est réchauffé. Dans le réchauffeur, le gaz est réchauffé au-dessus de OOC, de préférence entre 30 et 600C, le gaz ainsi réchauffé, quitte le réchauffeur 12 par l'intermédiaire de la canalisation 13 et traverse la seconde unité d'évaporation 9. Ce gaz cède alors une partie de la chaleur qu1 il contient aux surfaces d'échange thermique de l'unité d'évZporation. Un dépôt de glace ou de givre se trouvant sur les surfaces externes de l'unité d'évaporation 9, est ainsi fondu ou bien tombe de lui-mdme après avoir été dégivré de l'intérieur. Le gaz arrive alors par la canalisation 3 à la canalisation d'évacuation 17, par l'intermédiaire de laquelle il est amené au dispositif utilisateur. la température du gaz s'écoulant vers le dispositif utilisateur est mesurée et en fonction de la valeur de température ainsi mesurée, le réchauffeur 12 est commandé par le régulateur de température 24. On est assuré, de cette façon, que le gaz atteint le dispositif utilisateur avec la température souhaitée. A des intervalles de temps prédéfinis, ou bien dès que l'unité d'évaporation 9 est dégivrée, les soupapes 4, 5, 21, 22 sont commutées, c'est-à-dire que ce sont désormais les soupapes 4, 6, 19, 22 qui sont fermées, tandis que les soupapes5, 11, 14, 21, 23 sont ouvertes. Cette commutation s'effectue automatiquement ou bien manuellement. le gaz à vaporiser s'écoule désormais de la canalisation 1 par 11 intermédiaire des canalisations 3 et 8, vers'l'unité d'évaporation 9 qui a été dégivrée dans le précédent cycle de commutation. D'une manière analogue,que précédeinment,~'le gai est vaporisé dans l'unité d'évaporation 7 et il est échauffé jusqu'à une température immédiatement inférieure à la température ambiante. Après avoir quitté l'unité d'évaporation 9, le gaz arrive par l'intermédiaire de la canalisation 13 au réchauffeur 12 dans lequel il continue à être échauffé.Le gaz est à nouveau échauffé au-dessus de OOC, de préférence entre 30 et 604C. le gaz ainsi réchauffé quitte le ré chauffeur 1 2 par l'intermédiaire de la canalisation 10 et traverse l'unité d'évaporation 7, où il càde de la chaleur aux surfaces d'échange thermique de cette unité. De cette façon, le dépôt de glace ou de givre est enlevé des surfaces d'dchange thermique de l'unité d'évaporation 7. Après avoir quitté l'unité d'évaporation 7, le gaz parvient, par l'intermédiaire de la canalisation 2, à la canalisation d'évacuation 17. Respectivement par commutation des soupapes 4, 5 ? 21, 22, les unités d'évaporation 7 et 9 sont alternativement débarrassées des dépôts de glace. La soupape à fermeture rapide 23 se ferme lors qu'unie température très basse prédéterminée est franchie vers le bas, pour empêcher de façon certaine que, du fait d'un branchement erroné, du gaz à basse température passant devant les évaporateurs, arrive directement de la canalisation 1 au dispositif utilisateur. le branchement représenté offre la possibilité que, pour des températures environnantes suffisantes, pour lesquelles il ne se produit pas de givrage des unités d'évaporation 7, 9, ces deux unités d'évaporation 7, 9 puissent être exploitées simultanément. A cet effet, les soupapes 11, 14, 21, 22 sont fermées, les soupapes 4, 5, 7,19 et 23 sont ouvertes. Les deux unités d'évaporation sont alors exploitées en parallèle. R E V E N t I C A T I O N S 1.- Procédé pour évaporer un gaz liquéfié par échange thermique avec l'air ambiant, procédé dans lequel le gaz liquéfié est alternativement amené à une première et à une seconde unité d'évaporation dans laquelle il est évaporé, tandis que l'autre unité d'évapo- :ation est libérée du dépôt de glace formé lors de l'évaporation précédente, procédé caractérisé en ce que le gaz évapord est réchauffé et est canalisé à travers l'unité d'évaporation devant être débarrassée du dépôt de glace. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réchauffement s'effectue en fonction de la température extérieure. 3.- Procédé selon l'unie quelconque des revendications j ou 2, caractérisé en ce que le gaz vaporisé est réchauffé dans un réchauffeur électrique. 4.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, avec deux unités d'évaporation chauffées à l'air, qui sont susceptibles d'être reliées à une source de gaz liquéfié à basse température d'ébullition et avec une canalisation d'évacuation pour le gaz vaporisé, dispositif caractérisé en ce que les unités d'évaporation (7, 9) sont reliées ensemble par l'intermédiaire d'un réchauffeur (1 2). 5.- Dispositif selon la revendication 42 caractérisé en ce que le réchauffeur est un réchauffeur électrique. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que dans la canalisation d'évacuation, est disposée une soupape à ferneture rapide commandée par un thermostat.