Brevet FR2644557A1 — publié le 19900921

264455? La présente invention a pour objet à titre de produit industriel nouveau, un dispositif qui permet l'injection de gaz dans une enceinte étanche. avec un débit et une pression appropriés, tout en permettant la récupération du gaz en fin de cycle, pour sa réutilisation au cycle suivant. Les injections de gaz sont utilisées dans les opérations de traitements thermiques en général, et dans les opérations de trempe sous gaz en surpression en particulier. Une disposition courante, dans ce cas, consiste à utiliser un gaz (azote, hélium, argon, etc...), qui est expulsé à l'air libre à la fin de chaque cycle. Il est à noter, cependant, que l'azote permet d'atteindre des vitesses de refroidissement limitées, qui ne permettent pas d'effectuer les opérations de trempe sous gaz sur certains types d'acier. Il résulte de ce qui précède, 2 inconvénients: impossibilité d'effectuer certains traitements sous azote, et perte systématique du gaz à chaque opération. Le dispositif selon l'invention, est remarquable en ce qu'il comporte une baudruche tampon contenue dans un réservoir, et qui contient la réserve de gaz nécessaire à chaque cycle en étant alternativement: - vidée en direction de l'enceinte à alimenter sous l'action d'air comprimé dans le réservoir - remplie à partir de l'enceinte après remise à l'air libre du réservoir, et avec l'appoint d'une pompe à vide placée sur un circuit bipasse. Cette disposition permet de réutiliser le même gaz pour des cycles successifs, et donc d'utiliser des gaz onéreux ou dangereux et plus performants. Une des utilisations possibles est celle de l'hélium, qui permet d'obtenir des vitesses de refroidissement supérieures de plus de 2 fois à celles de l'azote à pression égale, et autorise des traitements qui ne peuvent être habituellement effectués sous gaz; mais également celle de mélanges gazeux tels qu'azote et fort pourcentage d'hydrogène. Le dispositif selon l'invention est figuré sur le dessin 1/1. Il est constitué d'une baudruche (8) destinée à alimenter sous pression une enceinte (1), par l'intermédiaire d'une canalisation (2) de forte section. - La canalisation est pourvue d'une vanne pilotée (3) et d'un circuit bipasse pourvu d'une pompe à vide (4), avec 2 vannes d'isolement (5 et 6). et une vanne d'échappement (1 3). La baudruche(8)est placée dans un réservoir(7)pourvu de 2 orifices - l'un pourvu d'une vanne d'échappement pilotée de forte section (9) - l'autre d'une vanne pilotée de mise sous pression (10) 2 - Un orifice avec raccord ( 1) et vanne de fermeture (12), permet le remplissage initial de gaz (ex: hélium). Le fonctionnement de cet ensemble se fait comme suit: 1 ) Vannes (6, 10, 12 et 14) fermées, et vannes (3, 5, 9 et 13) ouvertes, on vide la baudruche et l'enceinte à l'aide de la pompe à vide. 2 ) On raccorde le réservoir d'hélium au raccord (1), on ferme la vanne (3), on ouvre la vanne (12), et on remplit la baudruche à pression légèrement supérieure à la pression atmosphéricque; la baudruche occupe alors l'espace du réservoir (7), on ferme ensuite les vannes (9 et 12) ainsi que les vannes (13 et 5) 3 ) On ouvre la vanne (10), et à l'aide d'un compresseur ou d'un réservoir de gaz ou d'air comprimé, ou à partir d'un réseau extérieur d'air comprimé, on comprime la baudruche dans le réservoir avec une pression supérieure à la pression atmosphérique et à la pression que l'on veut obtenir dans l'enceinte (1) en fin de cycle remplissage. La différence de pression à appliquer détermine la vitesse de remplissage de l'enceinte, de manière à ce qu'en fin de vidange de la baudruche dans l'enceinte par ouverture de la vanne (3), la pression dans le réservoir (7) soit au minimum égale à la Pression désirée dans l'enceinte (1), qui elle-même sera supérieure à la pression atmosphérique. On pourra d'ailleurs déterminer en fin de remplissage, une pression dans le réservoir (7) supérieure à celle que l'on veut obtenir dans l'enceinte (1) et prévoir parallèlement une réserve de gaz dans la baudruche (8); le remplissage de l'enceinte (1) étant alors interrompu à la pression requise par la vanne (3). Dans ce cas, des appoints de gaz en cours d'utilisation, peuvent être réalisés (vanne (3) fermée) par un circuit éventuel de complément de section réduite placée en bipasse de la vanne (3) avec une vanne pilotée normalement fermée (14), commandée en ouverture par un système de mesure de pression dans l'enceinte (1). 4 ) Cette dernière pression étant atteinte, on ferme les vannes (3&10) 5 ) Pour vider l'enceinte, on ouvre la vanne (9) de mise à l'air libre, puis la vanne (3). Le gaz, qui est resté à une pression supérieure à la pression atmosphérique, retourne dans la baudruche et revient à une pression voisine de la pression atmosphérique. 6 ) On ferme la vanne (3), et après ouverture des vannes (5 et 6), on finit de vider l'enceinte (1) dans la baudruche (8) avec la pompe à vide (4). 7 ) En fin de cycle, on ferme les vannes (9, 6 et 5), et l'on est ainsi prêt à reprendre un nouveau cycle, tel que décrit à partir du paragraphe 3- 8 ) Hors cycle, la quantité initiale d'hélium peut être reconstituée par des appoints, par l'orifice ( 1) et la vanne (12). -3 - REVENDICATIONS 1) Dispositif d'injection de gaz sous pression et débit appropriés, dans une enceinte étanche, avec récupération du gaz. Caractérisé par une baudruche (8) remplie de gaz, et placée dans un réservoir (7) mis sous pression de gaz ou d'air comprimé, et qui alimente une enceinte (I) par une canalisation (2), avec circuit bipasse (4, 5 et 6). 2) Un dispositif selon revendication 1, caractérisé par l'utilisation d'un réservoir (7) mis sous pression par le débit d'un compresseur ou un gaz comprimé, à partir d'une vanne pilotée de mise sous pression, pour comprimer la baudruche (8). 3) Un dispositif selon revendication 2, caractérisé par la compression de la baudruche, à une pression supérieure à la pression à obtenir dans l'enceinte (1) en fin de cycle. 4) Un dispositif selon revendication 1, caractérisé par une canalisation (2) de forte section, pour alimenter l'enceinte (1), ou pour 1 5 retourner le gaz de l'enceinte a la baudruche. ) Un dispositif selon revendications I et 4. caractérisé par un circuit bipasse qui permet de constituer le vide et, en fin de retour du gaz dans la baudruche, de finir de vider l'enceinte du gaz restant, par deux vannes (5 et 6) et une pompe à vide (4). 6) Un dispositif selon revendications I et 2, caractérisé par une vanne d'échappement pilotée de forte section (9), permettant la mise à l'air libre du réservoir, lors du remplissage de la baudruche. 7) Un dispositif selon revendication 1, caractérisé par un raccord (1 1) et une vanne (12), permettant le remplissage initial et l'appoint du gaz. 8) Un dispositif selon revendications I et 4, caractérisé par un circuit éventuel de complément de section réduite avec vanne (14), placé en bipasse de la vanne (3) et destiné à effectuer des appoints de gaz dans l'enceinte (1) par la commande d'un système de mesure de la pression dans l'enceinte.