Brevet FR2657677A1 — publié le 19910802

RECIPIENT POUR GAZ LIQUIDE, INCORPORE OU NON DANS UN APPAREIL D'UTILISATION La présente invention concerne les récipients destinés à contenir ou stocker un gaz liquide. Par gaz liquide, on entend tout corps présentant dans ses condi- tions de stockage (notamment pression, température) deux phases, à savoir liquide et gazeuse, normalement séparées par un interface Il peut s'agir d'un gaz liquéfié, c'est-à-dire d'un corps pour lequel la phase liquide est en équilibre avec sa phase vapeur, la pression gazeuse à l'intérieur du récipient étant alors égale à la pression de vapeur dudit corps; au premier rang des gaz liquéfiés se situent les gaz de pétrole liquéfiés (ou GPL), par exemple butane, par référencce auxquels la présente invention sera explicitée Il peut s'agir aussi d'un gaz dissout, c'est-à- dire d'un corps dont la phase gazeuse est en équilibre avec une phase dissoute dans un solvant approprié, ce dernier constituant la phase liquide dont il a été question précédemment. Par corps, il faut comprendre de manière générale, aussi bien un corps pur qu'un mélange de corps purs; ainsi le butane dit commercial apparaît être un mélange de butane et d'autres hydrocarburse, par exemple du butène. S'agissant des conditions de stockage, le gaz liquide contenu dans le récipient peut être sous pression ou non, la pression interne au sein du récipient étant inférieure, supérieure ou égale à la pression ambiante ou externe, par exemple atmospérique De même, la température du gaz liquide peut être ou non inférieure ou égale à la température ambiante; les récipients selon l'invention peuvent être des stockages cryogéniques, c'est-à- dire destinés à stocker des gaz liquéfiés à très basse température, par exemple de l'azote liquide. Les récipients envisagés par la présente invention peuvent revêtir différentes formes, en particulier en fonction de leur utilisation: 1) ils peuvent être fixes ou mobiles, portables ou non, de petit ou grand volume; 2) s'agissant des récipients portables, ils peuvent être rechar- geables, et donc réutilisables, ou jetables, et donc à usage unique; 3) s'agissant des récipients jetables, l'invention concerne aussi bien des récipients perforables, que la pratique désigne sous le nom de "car- touches", que des récipients présentant un dispositif de prélèvement parti- culier en phase gazeuse, par exemple un robinet, une valve ou un clapet; 4) s'agissant des récipients jetables avec valve, l'invention, con- cerne en particulier les générateurs d'aérosol, pour lesquels le gaz liquide sert d'agent propulseur d'un autre corps divisé, solide ou liquide, contenu ou non dans le même récipient ) enfin, les récipients envisagés par l'invention peuvent être ou non intégrés ou incorporés dans les appareils d'utilisation, consommant d'une manière ou d'une autre le gaz liquide sous forme gazeuse; ainsi, pour un appareil avec brûleur alimenté par la phase gazeuse d'un gaz de pétrôle liquéfié, un récipient selon l'invention peut être un réservoir intégré dans l'appareil, rechargeable avec du butane commercial par exemple, prélevé à partir d'une cartouche. La présente invention s'intéresse plus particulièrement aux réci- pients tels que définis précédemment, à même de délivrer en phase gazeuse, et seulement sous cette forme, le gaz liquide qu'ils renferment. Conformément au brevet EP-A-0 202 172, on a décrit un récipient du type précité comprenant: un corps métallique, par exemple en aluminium filé, s'étendant selon au moins une dimension dite hauteur, et comportant un fonds monobloc; ce corps est fermé par une paroi supérieure, consistant en un élément de fermeture ou coupelle rapporté sur le corps précité un tampon en matière absorbante discrète, contenu par le corps, comportant un évidement axial ou central, allongé selon la hauteur, ledit évidement ayant une extrémité haute ouverte, adjacente à la paroi supé- rieure, et une autre extrémité inférieure fermée, du côté du fonds du corps un dispositif ou valve de prélèvement du gaz en phase gazeuse, au travers de l'élément de fermeture ou paroi supérieure, comprenant une entrée pour la phase gazeuse, et une sortie avec clapet vers l'extérieur de la cartouche un tube d'alimentation disposé dans l'évidement du tampon de matière absorbante, s'étendant selon la hauteur, comportant une extrémité libre située dans ledit évidement, entre le dispositif de prélèvement et le fonds du corps, et communiquant par son autre extrémité avec l'entrée du dispositif de prélèvement, et ce de manière étanche par rapport à l'intérieur dudit évidement une cheminée monobloc, obtenue par exemple par moulage d'une matière plastique, disposée dans l'évidement du tampon de matière absor- bante, formant un parement interne perméable au gaz, et comportant une pluralité de passages ou perforations transversales, distribués à la fois selon la hauteur et selon le périmètre de la cheminée. Dans toute la présente description et les revendications, par matériau ou matière absorbant, il faut comprendre un matériau présentant un volume apparent excédant dans une proportion importante son volume réel, et ayant donc une grande surface développée, tant interne qu'externe, pour retenir par tension superficielle la phase liquide du gaz liquide Un tel matériau présente donc une proportion importante de vides Il s'agit d'un matériau discret, au sens d'une matière présentant des éléments unitaires ou particules, tels que fibres ou grains, rassemblés sans intégrité physique entre lesdits éléments; il s'agit par exemple d'un matériau poreux, fibreux, ou ayant toute autre forme, consistance, ou texture, dès lors qu'il répond à la définition générale précédente, et ce quelle que soit la nature du matériau employé, naturelle, minérale, organique, synthétique, etc A titre de matériau absorbant, peuvent convenir en pratique des matières fibreuses végétales, telles que coton cardé, déchets de coton, fibres de cellulose, et parmi ces dernières, différentes sortes de pâte à papier, dénommées par les praticiens de cette industrie, respectivement pâte mécanique, pâte kraft écrue de résineux, pâte kraft blanchie de feuilles, pâte blanchie au bisulfite de résineux, pâte kraft blanchie de résineux, pâte blanchie, qualité dite fluff. Par "extrémité libre" du tube d'alimentation, il faut entendre la partie de ce dernier comportant un ou plusieurs orifices de soutirage du gaz liquide sous forme gazeuse Cette extrémité libre est disposée à distance de la paroi de la cheminée, par exemple au centre de cette dernière, pour éviter tout contact de l'orifice de soutirage (ou de sa bordure) directement avec le matériau absorbant. Par étanchéité entre l'entrée (dans le sens d'écoulement du gaz prélevé) du dipositif de prélèvement, et l'extrémité du tube d'alimentation opposée à l'orifice de soutirage, on entend une étanchéité vis à vis de la phase liquide du gaz, éventuellement présente à l'intérieur du récipient de manière libre, par exemple dans l'évidement du tampon de matière absor- bante, c'est-à-dire en dehors du matériau absorbant. Le problème central de ces récipients réside dans la relative liberté des particules telles que fibres de la matière absorbante, lesquelles sont susceptibles d'être entraînées d'abord par la phase liquide puis par la phase gazeuse en circulation dans le récipient, lors du prélèvement du gaz. Ces particules sont tout d'abord susceptibles de s'aggréger pour former des "bourres" mobiles et libres dans le récipient; ces bourres peuvent se fixer entre la bordure de l'orifice de soutirage du tube d'alimentation, et le matériau absorbant, et constituer ainsi de véritables mêches transportant la phase liquide vers le tube d'alimentation, ce qui va en l'encontre du prélèvement recherché uniquement en phase gazeuse Ces particules peuvent ensuite obstruer, voire boucher différents orifices de faible section sur le passage de la phase gazeuse, tels que le clapet de la valve de prélèvement, mais aussi différents organes de l'appareil d'utilisation consommant la phase gazeuse, comme des injecteurs par exemple. Pour obvier cette circulation des particules du matériau absorbant, selon le brevet EP-C-0202172, on a proposé et utilisé une solution à deux étages, pour ainsi dire: d'abord, on a prévu la cheminée définie précédemment réalisée de manière monobloc en matière plastique, comportant une multitude de perforations transversales, de section unitaire relativement faible, permet- tant d'arrêter les particules ou fibres du matériau absorbant ensuite, le dispositif de prélèvement comporte un filtre, par exemple en fibres compressées de polyamide, disposé entre son entrée pour la phase gazeuse, reliée au tube d'alimentation, et le clapet de la valve. Une telle cheminée, nécessairement en matière plastique pour une production en série industrielle, s'avère être d'une réalisation délicate En effet, elle nécessite pour son moulage la mise en oeuvre d'un noyau et donc d'une broche de moulage C'est donc une pièce relativement complexe, et d'un coût de revient important. Le filtre intégré à la valve de prélèvement, non seulement renchérit son coût, mais surtout fixe le mode de remplissage en gaz liquide, pour des récipients du type cartouches jetables En effet, par la perte de charge qu'il oppose à la phase liquide, le filtre empêche tout remplissage par la valve On est donc obligé de remplir ces récipients, par l'ouverture du corps, avant sertissage de l'élément de fermeture ou coupelle intégrant la valve Un tel mode de remplissage est plus complexe à mettre en oeuvre, notamment en termes de sécurité, lorsque le gaz liquide est un gaz de pétrole liquéfié. La présente invention a pour objet de remédier à de tels inconvé- nients Plus précisément, l'invention a pour objet des moyens intégrés à un récipient tel que défini précédemment, permettant un piégeage effectif des particules ou fibres de matière en suspension, tout en simplifiant la construction et donc la réalisation dudit récipient. A titre principal, selon l'invention, d'une part les passages trans- versaux de la cheminée consistent en des fenêtres transversales relative- ment importantes, dont la section de passage est du même ordre de grandeur, ou supérieure à la section interne transversale de la cheminée, et d'autre part une nappe textile circonscrit et enveloppe la cheminée, en étant supportée par cette dernière. La nappe textile est de préférence une structure non tissée, notamment en fibres artificielles ou de synthèse, par exemple en polypro- pylène ou polyéthylène. Le diamètre moyen des interstices de la nappe textile est choisi entre une valeur supérieure, au-delà de laquelle les particules de la matière absorbante sont susceptibles de passer du tampon absorbant dans la chemi- née, et une valeur inférieure, en deçà de laquelle la nappe présente une imperméabilité relative à la phase gazeuse du gaz De telles valeurs peuvent être aisément déterminées par des essais de routine. La solution selon l'invention apporte les avantages déterminants suivants: elle permet de simplifier et d'alléger la réalisation de la cheminée la nappe textile permet de filtrer et retenir, de manière particulièrement efficace, les particules de matière absorbante, au point de pouvoir supprimer le filtre normalement prévu dans le dispositif ou valve de prélèvement la réalisation de l'ensemble cheminée-nappe textile est particu- lièrement simple à mettre en oeuvre; il suffit d'enrouler une ou plusieurs fois la seconde sur la première la surface développée interne de la nappe textile augmente la surface intrinsèque d'évaporation du matériau absorbant, ce qui accroit la capacité d'évaporation et donc le débit des récipients selon l'invention. Au total, on aboutit non seulement à un récipient de conception et construction plus simples, mais surtout à un récipient pouvant être rempli directement par le dispositif de prélèvement ou valve Un tel remplissage permet en particulier de chasser de la valve toutes particules du matériau absorbant, après fermeture de la cartouche. Selon un mode d'exécution de l'invention, de manière connue en soi, la cheminée comporte une collerette à son extrémité supérieure De manière nouvelle, cette collerette est disposée au contact du dispositif de prélèvement, ou de la paroi supérieure du corps, en isolant ainsi l'intérieur de la cheminée vis à vis des particules de la matière absorbante, au niveau de la collerette. Avec la même préoccupation, à savoir isolement de la cheminée vis à vis des particules de la matière absorbante, l'extrémité de la cheminée opposée au dispositif de prélèvement est obturée par la nappe textile, par exemple un repli de ladite nappe textile. La présente invention est maintenant décrite par référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure l représente une vue en coupe axiale d'un récipient selon l'invention, du type cartouche jetable avec valve de prélèvement la figure 2 représente une vue en coupe selon le plan II-II, de la partie médiane ou intermédiaire de la cheminée incorporant l'extrémité libre du tube d'alimentation, à échelle agrandie la figure 3 représente une vue en coupe selon le plan III-III de la figure 1, de la cheminée appartenant au récipient selon la figure 1, toujours à échelle agrandie. La cartouche à gaz illustrée en figure 1 comprend un corps 2 s'étendant selon une dimension dite hauteur, ayant une forme généralement cylindrique, pourvu d'une paroi ou coupelle supé- rieure 3, et comportant un fond concave 2 a un tampon 4 de matière absorbante, contenu dans le corps 2, comportant un évidement 4 a allongé selon la hauteur, cet évidement ayant une extrémité 4 b supérieure ouverte, adjacente à la coupelle 3, et une autre extrémité 4 c inférieure, fermée, du côté du fond 2 a du corps 2 un dispositif ou valve de prélèvement du gaz en phase gazeuse, du type valve aérosol, au travers de la coupelle supérieure 3, cette valve comprenant un embout d'entrée 5 a et une sortie 5 b vers l'extérieur de la cartouche, ainsi qu'un corps 15 dans lequel coulisse un clapet 13 en relation avec un joint d'étanchéité 16 un tube d'alimentation 6 consistant en un simple conduit souple en matière plastique, disposé dans l'évidement 4 a, s'étendant selon la hauteur, comportant une extrémité libre 6 a, située dans ledit évidement entre la valve 5 de prélèvement et le fond 2 a du corps, et communiquant par son autre extrémité 6 b avec l'embout 5 a d'entrée de la valve 5 l'extrémité 6 b est fixée sur l'embout 5 a de manière étanche par rapport à la phase liquide du gaz liquide contenu par le récipient 1 selon l'invention une cheminée 7 monobloc, obtenue par moulage d'une matière plastique, disposée dans l'évidement 4 a du tampon 4, formant un parement interne perméable au gaz, et comportant à cet effet une pluralité de fenêtres ou passages transversaux 7 c, distribués régulièrement à la fois selon la hauteur et selon le périmètre de la cheminée 7; comme le montre la figure 1, la section de passage de chaque fenêtre 7 c est du même ordre de grandeur, ou supérieure à la section interne transversale de la cheminée une nappe textile 8 circonscrivant et enveloppant, selon un ou plusieurs tours, la cheminée 7, cette nappe étant supportée par cette dernière, une coiffe 17 d'inviolabilité, obturant la sortie 5 b de la valve 5 et pourvue d'une bande de garantie 18 déchirable. Le corps 2 est réalisé en une seule pièce, par filage ou extrusion d'un lingot d'aluminium Il comporte une ouverture supérieure 2 b bordée par un bourrelet périphérique 2 c La coupelle 3 formant paroi supérieure est sertie sur le bourrelet 2 c, un joint 14 étant disposé entre ces deux éléments de manière à assurer une étanchéité parfaite Le centre de la coupelle 3 comporte un bossage creux 3 b, ouvert vers le bas, qui retient le corps 15 de la valve 5, par rétreinte centripète en dessous de la tête du corps 15 La coiffe d'inviolabilité 17 comporte une jupe extérieure 17 a comportant une saillie annulaire inférieure venant s'engager élastiquement sous le bourrelet 2 c du corps 2. Comme déjà dit, la valve 5 est du type aérosol, et comporte outre le corps 15 se terminant par l'embout d'entrée 5 a, le clapet 13 rappelé élastiquement contre le joint 16, et mobile dans l'alésage interne du corps 15. La cheminée 7 est réalisée de manière simplifiée mais de manière monobloc, en matière plastique, et comporte une pluralité de montants 7 a selon une première direction, à savoir la hauteur, distribués selon le périmètre ou circonférence de cette même cheminée, et une pluralité de traverses ou nervures 7 b, selon une deuxième direction, à savoir la circon- férence précitée, distribuées selon la hauteur de la cheminée 7 L'entrecroi- sement des montants 7 a et traverses 7 b détermine les fenêtres transversales 7 c Cette cheminée 7 comporte une collerette supérieure 7 f, disposée au contact de la coupelle supérieure 3, en isolant à ce niveau l'intérieur de la cheminée 7 vis à vis des particules de la matière absorbante A l'extrémité opposée 7 e, à savoir à l'extrémité inférieure de la cheminée 7 du côté du fond 2 a, l'ouverture 7 g à ce niveau est obturée par la nappe textile 8, sous la forme d'un repli de cette dernière introduit dans l'ouverture 7 g La cheminée présente par ailleurs sur son pourtour extérieur une pluralité d'ergots 7 e d'accrochage de la nappe textile, distribués à la fois selon la hauteur et selon la circonférence de ladite cheminée. Comme le montre la figure 2, de manière monobloc avec la cheminée 7, un manchon intermédiaire 9 est disposé au centre de la cheminée 7, l'extrémité libre 6 a du tube d'alimentation étant insérée et maintenue à l'intérieur du manchon 9 De manière générale, cette dispo- sition permet de maintenir l'extrémité 6 a à distance de la paroi de la cheminée 7, et partant de la matière absorbante du tampon 4. Plus précisément, l'extrémité libre 6 a est en contact étanche selon tout son pourtour extérieur, avec la face intérieure du manchon 9, et ce dernier se prolonge vers le bas au-delà de l'extrémité 6 a, pour être fermé par un fond transversal 9 a perforé Le manchon intermédiaire 9 et/ou les ponts radiaux 11 de fixation sur la cheminée, comportent des lumières latérales 12 assurant le passage du gaz, non seulement de part et d'autre des ponts radiaux mais également de part et d'autre du manchon 9. Grâce à cette disposition particulière des lumières 12, combinée au fond perforé 9 a, on constitue une cage de soutirage ou "crépine" de filtration, adjacente à l'extrémité libre 6 a du tube d'alimentation Cette disposition permet aussi une double filtration des particules susceptibles de passer entre la collerette 7 f et la coupelle 3, une première fois au travers de la partie des lumières 12 située au niveau des ponts radiaux 11, et une deuxième fois au travers de la cage de soutirage identifiée précédemment. Selon la technique décrite dans le document EP-A-0202172, les récipients ou cartouches venant d'être décrits sont remplis avec un volume approprié du gaz sous forme liquide Ce dernier est contenu dans le volume disponible (volume utile du récipient 1 moins volume réel du matériau absorbant du tampon 4), et détermine dans l'évidement 4 a un interface liquide gaz affleurant ou situé au-dessous de l'extrémité libre 6 a du tube d'alimentation 6, quel que soit la position du récipient dans l'espace. REVENDICATIONS I Récipient ( 1) destiné à contenir un gaz liquide, à la fois sous forme liquide ou gazeuse, comprenant: un corps ( 2) s'étendant selon au moins une dimension dite hauteur, ayant une paroi supérieure ( 3) et un fond ( 2 a) un tampon ( 4) en matière absorbante discrète, contenu par ledit corps, comportant un évidement ( 4 a) allongé selon la hauteur, ledit évidement ayant une extrémité ouverte ( 4 b) adjacente à la paroi supérieure du corps, et une autre extrémité ( 4 c) du côté du fond du corps un dispositif ( 5) de prélèvement du gaz en phase gazeuse, au travers de la paroi supérieure du corps, comprenant une entrée ( 5 a) et une sortie ( 5 b) un tube d'alimentation ( 6) disposé dans l'évidement ( 4 a), s'éten- dant selon la hauteur, comportant une extrémité libre ( 6 a) située dans ledit évidement, entre le dispositif de prélèvement et le fond du corps, et communiquant par son extrémité ( 6 b) avec l'entrée ( 5 a) dudit dispositif de prélèvement, de manière étanche par rapport à l'intérieur dudit évi- dement une cheminée ( 7) disposée dans l'évidement ( 4 a) du tampon ( 4), formant un parement interne perméable au gaz, comportant une pluralité de passages ( 7 c) transversaux, distribués à la fois selon la hau- teur et selon le périmètre de ladite cheminée caractérisé en ce que d'une part les passages transversaux ( 7 c) de la cheminée ( 7) consistent en des fenêtres transversales dont la section de passage est du même ordre de grandeur ou supérieure à la section interne transversale ( 7 d) de ladite cheminée, et d'autre part une nappe textile ( 8) circonscrit et enveloppe ladite cheminée, en étant supportée par cette dernière. 2 Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe textile ( 8) est une structure non tissée, notamment en fibres artificielles ou de synthèse, par exemple en polypropylène. 3 Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre moyen des interstices de la nappe textile ( 8) est choisi entre une valeur supérieure, au-delà de laquelle les particules de la matière absorbante sont susceptibles de passer du tampon absorbant ( 4) dans la cheminée ( 7), et une valeur inférieure, en-deçà de laquelle ladite nappe présente une imperméabilité relative à la phase gazeuse du gaz. 4 Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cheminée ( 7) comporte sur sa face extérieure une pluralité d'ergots ( 7 e) d'accrochage de la nappe textile, distribués à la fois selon la hauteur et selon le périmètre de ladite cheminée. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cheminée ( 7) est réalisée sous forme allégée, et comporte une pluralité de montants ( 7 a) selon une première direction, par exemple la hauteur, distribués selon le périmètre de ladite cheminée, et une pluralité de traverses ( 7 b) selon une deuxième direction, par exemple une circon- férence, distribuées selon la hauteur de ladite cheminée, l'entrecroisement des montants et traverses déterminant les fenêtres transversales ( 7 c). 6 Récipient selon la revendication 1, la cheminée comportant une collerette ( 7 f) à une extrémité, caractérisé en ce que ladite colle- rette est disposée au contact du dispositif de prélèvement ( 5), ou de la paroi supérieure ( 3) du corps, en isolant l'intérieur de la cheminée ( 7) vis-à-vis des particules de la matière absorbante, au niveau de ladite collerette. 7 Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité normalement ouverte ( 7 g) de la cheminée ( 7), opposée au dispositif de prélèvement ( 5), est obturée par la nappe textile ( 8), par exemple un repli ( 8 a) de ladite matière textile. 8 Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un manchon intermédiaire ( 9), dans lequel est insérée et maintenue l'extré- mité libre ( 6 a) du tube d'alimentation ( 6), est disposé au centre de la cheminée ( 7). 9 Récipient selon la revendication 8, caractérisé en ce que d'une part l'extrémité libre ( 6 a) du tube d'alimentation ( 6) est en contact étanche selon tout son pourtour extérieur avec la face intérieure du manchon ( 9) intermédiaire, et d'autre part ledit manchon se prolonge audelà de ladite extrémité libre, et est fermé par un fond transversal ( 9 a) perforé, pour former avec l'extrémité libre ( 6 a) du tube d'alimenta- tion une cage de soutirage ( 10). Récipient selon la revendication 8, caractérisé en ce que le manchon intermédiaire ( 9) et/ou ses moyens de fixation ( 11) sur la il cheminée ( 7) comportent des lumières ( 12) assurant le passage du gaz dans la cheminée, de part et d'autre des moyens de fixation ( 11). 11 Récipient selon la revendication 1, contenant le gaz liquide, par exemple un gaz de pétrole liquéfié, caractérisé en ce que le volume dudit gaz sous forme liquide, contenu dans le volume disponible du réci- pient (volume utile du récipient moins volume réel du matériau absorbant du tampon), correspond à un interface liquide-gaz affleurant ou situé audessous de l'extrémité libre ( 6 a) du tube d'alimentation ( 6), quelle que soit la position du récipient dans l'espace. 12 Récipient selon la revendication 1, du type jetable, caracté- risé en ce qu'il comporte un élément de fermeture ( 3), formant paroi supérieure, rapporté sur le corps ( 2). 13 Récipient selon la revendication 12, du type générateur d'aérosol, caractérisé en qu'une valve ( 5) est disposée dans l'élément de fermeture ( 3), dont l'entrée ( 5 a) communique de manière étanche avec l'autre extémité ( 6 b) du tube d'alimentation. 14 Récipient selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'entrée de la valve ( 5 a) communique directement avec la partie de cette dernière formant clapet ( 13). 15 Appareil utilisant un gaz liquide tel qu'un gaz de pétrole liquéfié, incorporant un réservoir rechargeable, ayant la forme d'un récipient selon la revendication 1.