Brevet FR2613057A1 — publié le 19880930

L'invention se rapporte à un procédé de chauffage des citernes et aux moyens en vue de la réalisation de ce procédé ainsi qu'aux citernes pourvues de ces moyens. Qu'il s'agisse de citernes fixes ou de citernes portées par des véhicules routiers ou ferroviaires, on sait que pour certains produits leur vidange voire même leur remplissage nécessite un réchauffage de la dite citerne. Ces citernes présentent classiquement un corps cylindrique d'axe sensiblement horizontal, fermé à ses extrémités par des lO fonds et reposant sur un support par l'intermédiaire d'au moins deux berceaux. Autour de la paroi de la citerne, est réalisé un chemisage calorifugé généralement en demi-coquille réservant entre sa paroi interne et la paroi de la citerne une chambre périphérique partiellement traversée par les berceaux. Pour le réchauffage des grosses citernes et des produits qu'elles contiennent, il est connu de faire appel à une énergie extérieure telle de la vapeur saturée ou surchauffée envoyée dans un réseau soit de tubes plongeant dans le contenu de la citerne, soit de conduits formés d'une tôle plus ou moins galbée appliquée contre la paroi de la citerne qui est alors utilisée comme surface de condensation et de récupération de la chaleur dégagée par le changement d'état. Selon le produit concerné, la pénétration de tubes de réchauffage dans le dit produit n'est pas toujours autorisée. Quant à la réalisation de conduits plaqués contre la paroi de la citerne, elle nécessite de faire en sorte que la citerne tienne à la pression extérieure qui, en fonctionnement, lui sera appliquée. Qu'il s'agisse de tubes plongés dans le produit ou de conduits plaqués contre la paroi de la citerne, l'échange reste limité compte tenu de la faiblesse de la surface d'éc-ange ainsi obtenue. Afin de remédier à ces inconvénients, on connaît un chauffage électrique sous la forme de caissons de résistances blindées montés de manière démontable sous la citerne, et ce tout au long de celle-ci. Ces résistances blindées chauffent l'air de la chambre périphérique. 2 2613057 Cet air, qui n'est mis en mouvement que par convection naturelle, reste pratiquement statique, aussi les caissons de chauffe n'ont-ils qu'une emissivité très faible de l'ordre de un watt par centimère carré d'o la necessité de prévoir de très grandes surfaces de chauffe ce qui, pour un ensemble "citerne plus chemisage" de volume extérieur donné, réduit la charge utile de la citerne. Par ailleurs, les caissons localisés en partie basse ne permettent pas un chauffage homogène de l'air présent dans la chambre périphérique. De plus, dans le cas de produits dangereux dégageant notamment des gaz inflammables, les résistances blindées disposées sous toute la citerne multiplient les risques d'explosion à la suite d'arcs de court-circuits. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un procédé de réchauffage de citerne qui soit très efficace afin que, pour un encombrement extérieur donné, soient offerts un volume de citerne et donc une charge utile nettement plus importante qu'avec les procédés connus à ce jour. Est également un résultat de l'invention, un procédé qui réduise les risques d'explosion par suite de court-circuits avec des résistances blindées voire les supprime. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réchauffage de citerne notamment caractérisé en ce qu'on "partitionne" la chambre de manière à définir, tout autour de la citerne, au moins un cheminement privilégié de l'air en sortie duquel cheminement, on prélève cet air et on le fait passer sur une batterie de chauffage avant de le ramener à l'entrée du cheminement et enfin, on établit dans le cheminement et sur la batterie une circulation forcée de cet air. L'invention a également pour objet des moyens en vue de la mise en oeuvre de ce procédé ainsi que la citerne pourvue de ces moyens. Elle sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ciannexé qui représente schématiquement: - figure 1: une vue de face d'une citerne avec ses berceaux pourvu de son chemisage calorifugé représenté en coupe partielle, 3 2613057 - figures 2 et 3: des coupes selon II-II et III-III de la figure 1, figure 4: une vue en bout de la citerne, - figure 5: une vue en perspective d'une citerne montrant une variante de réalisation de l'invention, - figure 6: un schéma montrant le parcours de l'air dans cette variante de réalisation, - figures 7 à 10: des coupes selon VII-VII à X-X de la figure 5. En se reportant au dessin et notamment aux figures 1 et 5, on voit que la citerne 1 comprend un corps cylindrique 2 d'axe horizontal, lequel corps 2 est fermé à ses extrémités par des fonds 3. A cette citerne sont bien entendu raccordées des dispositifs de remplissage et/ou de vidange et au moins un orifice de visite (non représentés). Cette citerne repose sur un support 4 de tout type connu tel le chassis d'un wagon ou d'un véhicule de transport routier, par l'intermédiaire de berceaux 5 ou 6. Autour de la citerne est disposé un chemisage calorifugé 7 ou 8 réservant entre sa paroi interne et la citerne une chambre périphérique 9 ou 10 partiellement traversée par les berceaux 5, 6. Les moyens de mise en oeuvre du procédé de l'invention ont pour but de chauffer l'air compris dans cette chambre périphérique 9 ou 10. Selon une caractéristique essentielle du procédé selon l'invention, on "partitionne" la chambre 9, 10 de manière à définir, tout autour de la citerne 1, au moins un cheminement privilégié de l'air 11, 12, 13 en sortie 14, 15 ou 16 duquel cheminement 11, 12 ou 13, on préléve cet air et on le fait passer sur une batterie de chauffage 17, 18 avant de-!.. ramener à l'entrée 19 ou 20 du cheminement 11, 12 ou 13 et enfin, on établit dans le cheminement et sur la batterie une circulation forcée de cet air. Grâce au procédé selon l'invention, la conception des citernes est plus simple et notamment il est inutile de prévoir la tenue de la citerne à la pression extérieure et surtout l'efficacité est meilleure puisque: - d'une part, toute la surface de la paroi de la citerne est utilisée comme surface d'échange et, - d'autre part, grâce au cheminement forcé de l'air sur la batterie de chauffage, on obtient une émissivité meilleure et de l'ordre de trois à quatre watts par centimètre carré soit trois à quatre fois plus importante qu'avec un chauffage de l'air circulant par simple convection naturelle. Ces gains en efficacité permettent de réduire l'importance des batteries de chauffage et donc la place qu'elles occupent et, à l'inverse, par un ensemble citerne plus chemisage d'encombrement donné, d'augmenter la charge utile. Les moyens en vue de la mise en oeuvre de cette invention comprennent principalement des moyens 21, 22 pour "partitionner" la chambre 9, 10 de manière à définir tout autour de la citerne 1 au moins un cheminement 11, 12 ou 13 de l'air avec une sortie 14, 15 ou 16 et une entrée 19 ou 20 et, intercalée entre la sortie et l'entrée du cheminement, au moins une batterie de chauffage 17, 18 de l'air prélevé en sortie du cheminement ainsi qu'un moyen 23 ou 24 établissant dans le cheminement et sur la batterie de chauffage une circulation forcée de l'air de la chambre. Dans une première forme de réalisation de l'invention (figures 1 à 4), les moyens comprennent deux batteries de chauffage 17, 18 qui sont intégrées à l'ensemble formée de la citerne et de son chemisage calorifugé. Dans cette forme de réalisation, à chaque batterie de chauffage 17 est associée un moto-ventilateur tangentiel 23 pour former avec lui un des groupes de chauffage ventilation 25 logés sous une extrémité de la citerne. Les moyens de "partitionnement" de la chambre comprennent principalement deux tôles situées chacune d'un côté opposé de la citerne et s'étendant depuis l'entrée du moto-I7entilateur tangentiel 23 jusqu'à proximité de l'extrémité 26 de la citerne opposée à celle o se situe le groupe de chauffage ventilation 25 afin de réserver un passage 27 entre la partie supérieure 28 et la partie inférieure 29 que ces deux tôles délimitent dans la chambre. 2613057 Depuis ce passage 27 jusqu'à proximité du moto-ventilateur tangentiel, les tôles sont sensiblement situées dans le plan diamétral de la citerne, chacune d'un côté de celle-ci puis sont progressivement déviées de manière, d'une part, à ramener progressivement la section de la partie inférieure 29 du cheminement aux dimensions de l'entrée du motoventilateur tangentiel 23 et d'autre part, à obtenir un point de fonctionnement stable et satisfaisant sur la courbe débit-pression du moto-ventilateur. Selon une caractéristique secondaire de l'invention, dans les berceaux 5 sont réservés des passages 30, 31 permettant à l'air de circuler sans interruption depuis une extrémité jusqu'à l'autre du cheminement qui entoure quant à lui toute la citerne depuis une de ses extrémités jusqu'à son autre extrémité; en effet dans ces passages, les dits berceaux traversant partiellement la chambre, feraient obstacle au moins partiellement à la circulation forcée de l'air. Avantageusement, les passages 31 du berceau à proximité duquel est situé le moto-ventilateur tangentiel 23 présentent une section s'adaptant exactement à la section d'entrée de l'air dans le moto-ventilateur. Par rapport aux citernes équipées de caissons chauffants, l'invention selon cette forme de réalisation présente de nombreux avantages: - la circulation forcée de l'air autour de la citerne, permet son homogénisation et surtout assure une émission spécifique de puissance par unité de surface des éléments blindés du groupe de chauffage ventilation plus importante que dans le cas d'une convection naturelle. A puissance égale, la dimension des éléments électriques chauffants s'en trouve nettement réduite. A charge totale égale, le poids mort diminuant, la quantité de produits transportés est plus importante. Le coût du dispositif de réchauffage ramené à l'unité citerne est abaissé. Dans la variante de réalisation représentée figures 5 à , la batterie de chauffe 18 et son moto-ventilateur 24 du groupe chauffage ventilation sont situés à l'extérieur de l'ensemble constitué par la citerne et son chemisage calorifugé. 6 2613057 Par contre, de même manière, l'air chaud est pulsé tout autour de la citerne à travers un cheminement privilégié 13 par l'intermédiaire du croupe de chauffage ventilation fonctionnant en tout air recyclé. Dans cette version, le moto-ventilateur 24 peut alors être du type centrifuge, délivrant une pression plus importante que celle d'un motoventilateur tangentiel ce qui permet de compenser une perte de charge du réseau qui serait plus importante. Dans cette forme de réalisation, les moyens de "partitionnement" comprennent deux tôles 21, 22 découpées en forme de fer à cheval et disposées de manière opposée autour de la citerne dans deux plans diamétraux déphasés de quatre vingt dix degrés l'un de l'autre. Ces deux tôles en au moins un tronçon sont soudées sur la citerne pour "partitionner" la chambre entre la citerne et le chemisage calorifugé en quatre quadrants 32 à 35. A une extrémité de la citerne, l'une des tôles de partitionnement est prolongée de manière à interdir, avec l'autre tôle toute communication des quadrants 32 et 35 qu'elle sépare et des quadrants 33, 34 situés du côté opposé de l'autre tôle pour y former les extrémités du cheminement privilégié 13 o sont raccordées la sortie 16 et l'entrée 20 du dit cheminement. L'air réchauffé sur la batterie de chauffe du croupe de chauffage ventilation extérieur rentre ainsi dans le premier quadrant 32 tel le quadrant inférieur droit sur la figure 8, et commence à échanger ses calories avec la citerne. La conception du berceau 6 de la citerne réserve, comme dans le mode de réalisation précédent, un passage 36 longitudinal de l'air. Parvenu à l'autre extrémité de la citerne, l'air passe dans un second quadrant 33 tel le quadrant supérieur croit puis dans le troisième quadrant 34 tel le quadrant supérieur gauche et enfin dans le quatrième quadrant tel le quadrant inférieur gauche avant de revenir dans le groupe pour y être recyclé. Ce cheminement est schématiquement représenté figure 6. Dans cette forme de réalisation, l'originalité tient notamment au fait qu'à l'inverse des citernes équipées de caissons de résistances blindées et utilisant l'électricité comme source d'énergie, chaque citerne ne porte plus son dispositif de réchauffage, celui-ci appartenant soit au support notamment pour desservir plusieurs mini-citernes associées au même support ensemble ou séparément sous le contrôle d'un organe de distribution, soit à la station de déchargement-chargement. La conception des citernes s'en trouve bien entendu grandement simplifiée. Elle présente bien entendu également les avantages évoqués plus haut. De plus, à charge totale égale, le poids mort diminuant encore, la quantité de produits transportés est encore plus importante. Lorsque le dispositif de réchauffage appartient à la station, il n'est plus soumis aux vibrations et aux à-coups. Il n'y a de ce fait aucune maintenance à assurer. Le coût du dispositif de chauffage ramené à l'unité citerne est encore abaissé. Aucun parc de pièce de rechange n'est à prévoir. Le réchauffage des produits dangereux notamment des gaz inflammables est assuré dans de meilleures conditions et les arcs de court-circuits ne pouvant se produire avec les résistances blindées puisqu'elles sont situées à l'extérieur de l'ensemble citerne chemisage calorifugé. Il est bien évident que l'invention n'est pas limitée aux deux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels l'homme de l'art pourra définir toute variante de réalisation. REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage des citernes, qu'il s'agisse de citernes fixes ou de citernes portées par des véhicules routiers ou ferroviaires, lesquelles citernes: - comprennent chacune un corps cylindrique (2) d'axe horizontal, lequel corps (2) est fermé à ses extrémités par des fonds (3) ainsi que des dispositifs de remplissage et/ou de vidange voire un orifice de visite, - reposent chacune sur un support (4) de tout type connu tel le chassis d'un wagon ou d'un véhicule de transport routier, par l'intermédiaire de berceaux (5 ou 6), - portent autour d'elles un chemisage calorifugé (7 ou 8) réservant entre sa paroi interne et la citerne une chambre périphérique (9 ou 10) partiellement traversée par les berceaux (5, 6), - comprennent des moyens ayant pour but de chauffer l'air compris dans cette chambre périphérique (9 ou 10), ce procédé étant CARACTERISE en ce qu'on "partitionne" la chambre (9, 10) de manière à définir, tout autour de la citerne (1), au moins un cheminement privilégié de l'air (11, 12, 13) en sortie (14, 15 ou 16) duquel cheminement (11, 12 ou 13), on prélève cet air et on le fait passer sur une batterie de chauffage (17, 18) avant de le ramener à l'entrée (19 ou 20) du cheminement (11, 12 ou 13) et enfin, on établit dans le cheminement et sur la batterie une circulation forcée de cet air. 2. Moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé selon la revendications 1, applicables à une citerne qui: - comprend chacune un corps cylindrique (2) d'axe horizontal, lequel corps (2) est fermé à ses extrémités par des fonds (3) ainsi que des dispositifs de remplissaoe et/ou de vidange voire un orifice de visite, - repose sur un support (4) de tout type connu tel le chassis d'un wagon ou d'un véhicule de transport routier, par l'intermédiaire de berceaux (5 ou 6), porte autour d'elle un chemisage calorifugé (7 ou 8) réservant entre sa paroi interne et la citerne une chambre périphérique (9 ou 10) partiellement traversée par les berceaux (5, 6), - comprend des moyens ayant pour but de chauffer l'air compris dans cette chambre périphérique (9 ou 10), ces moyens étant caracterisés en ce qu'ils comprennent principalement des moyens (21, 22) pour "partitionner" la chambre (9, 10) de manière à définir tout autour de la citerne (1) au moins un cheminement (11, 12 ou 13) de l'air avec une sortie (14, 15 ou 16) et une entrée (19 ou 20) et, intercalée entre la sortie et l'entrée du cheminement, au moins une batterie de chauffage (17, 18) de l'air prélevé en sortie du cheminement ainsi qu'un moyen (23 ou 24) établissant dans le cheminement et sur la batterie de chauffage une circulation forcée de l'air de la chambre. 3. Moyens selon la revendication 2 caractérisés en ce qu'ils comprennent deux batteries de chauffage (17, 18) qui sont intégrées à l'ensemble formée de la citerne et de son chemisage calorifugé. 4. Moyens selon la revendication 3 caractérisés en ce qu'à chaque batterie de chauffage (17) est associée un moto-ventilateur tangentiel (23) pour former avec lui un des groupes de chauffage ventilation (25) logés sous une extrémité de la citerne. 5. Moyens selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisés en ce qu'ils comprennent principalement deux tôles situées chacune d'un côté opposé de la citerne et s'étendant depuis l'entrée du moto-ventilateur tangentiel (23) jusqu'à proximité de l'extrémité (26) de la citerne opposée à celle o se situe le groupe de chauffage ventilation (25) afin de réserver un passage (27) entre la partie supérieure (28) et la partie inférieure (29) que ces deux tôles délimitent dans la chambre. 6. Moyens selon la revendications 5 caractérisés en ce que, depuis le passage (27) jusqu'à prox,ité du moto-ventilateur tangentiel, les tôles sont sensiblement situées dans le plan diamétral de la citerne, chacune d'un côté de celle-ci puis sont progressivement déviées de manière, d'une part, à ramener progressivement la section de la partie inférieure (29) du cheminement aux dimensions de l'entrée du moto-ventilateur tangentiel (23) et d'autre part, à obtenir un point de fonctionnement stable et satisfaisant sur la courbe débit-pression du moto-ventilateur. 7. Moyens selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisés en ce que, dans les berceaux (5) sont réservés des passages (30, 31) permettant à l'air de circuler sans interruption depuis une extrémité jusqu'à l'autre du cheminement qui entoure quant à lui toute la citerne depuis une de ses extrémités jusqu'à son autre extrémité. 8. Moyens selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisés en ce que la batterie de chauffe (18) et son motoventilateur (24) du groupe chauffage ventilation sont situés à 1 'extérieur de l'ensemble constitué par la citerne et son chemisage calorifugé. 9. Moyens selon la revendication 8 caractérisés en ce que: - ils comprennent deux tôles (21, 22) découpées en forme de fer à cheval et disposées de manière opposée autour de la citerne dans deux plans diamétraux déphasés de quatre vingt dix degrés l'un de l'autre, - ces deux tôles en au moins un tronçon sont soudées sur la citerne pour "partitionner" la chambre entre la citerne et le chemisage calorifugé en quatre quadrants (32 à 35) et, - à une extrémité de la citerne, l'une des tôles de partitionnement est prolongée de manière à interdir, avec l'autre tôle toute communication des quadrants (32 et 35) qu'elle sépare et des quadrants (33, 34) situés du côté opposé de l'autre tôle pour y former les extrémités du cheminement privilégié (13) o sont raccordées la sortie (16) et l'entrée (20) du dit cheminement. 10. Citerne caractérisée en ce qu'elle est pourvue des moyens selon l'une quelconque des revendications 2 à 9.