Brevet FR2654717A1 — publié le 19910524

La présente invention concerne un procede et un dispositif pour la fabrication de cylindres de C02 solide. Le dioxyde de carbone ou C02 est un composé chimique dont l'utilisation est très répandue dans de nombreux secteurs de l'industrie. Mais ce compose présente les propriétes particulières qui rendent son utilisation a de faibles quantités très difficile, notamment pour le dosage de C02 par les techniques actuelles. En effet, le dosage de C02 liquide est peu précis lorsqu'il s'agit de quantités faibles inférieures au gramme, et il en de même du dosage de la neige de C02 solide. Actuellement, la seule voie précise du dosage de C02 consiste a la pesée de C02 solide compacté en pellets, puis broyé avant le dosage pondéral de C02. Mais cette méthode exige un équipement très sophistiqué afin d'assurer la précision de la pesée. De plus il faut tenir compte de la rapidité et de la variation de vitesse de sublimation de CO2, ainsi que du risque de fixation d'humidité par le CO2 au cours du broyage et de la pesée. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des techniques existantes, et propose un procédé et un dispositif pour la fabrication de cylindres de C02 de poids précis. Un autre objet de la présente invention est la production de cylindres de C02 solide ayant une masse volumique déterminée et un volume régulier. L'invention a également pour objet ltobtention des cylindres C02 solide dont le poids unitaire est inférieur à 1 gramme, afin de permettre une pesée de C02 solide sans broyage préalable, et avec une précision améliorée du dosage de C02. Le procédé de fabrication de cylindres CO2 solide, selon l'invention, comprend essentiellement les étapes suivantes exécutées de façon répétitive - introduction de la neige C02 solide dans des moyens de compactage et d'extrusion en position attente; - compactage de la neige de C02 solide à une masse volumique prédéterminée; - extrusion de C02 solide compacté à travers un orifice de façon à obtenir un cylindre de C02 solide extrudé; - découpage du cylindre de C02 solide extrude lorsque celui-ci atteint une longueur prédéterminée; et - retour des moyens de compactage et d'extrusion à leur position d'attente pour recommencer les étapes de fabrication. La neige de C02 solide est de préférence obtenue par détente d'un flux de CO2 liquide sous pression dans une enceinte, faisant partie des moyens de compactage et d'extrusion ou située à l'extérieur desdits moyens. Dans le second cas, on peut prévoir un moyen de transfert de la neige de C02 solide depuis l'enceinte jusque dans les moyens de compactage et d'extrusion. Le dispositif de fabrication de cylindres de C02 solide, selon l'invention, comprend des moyens d'obtention d'une neige de C02 solide à partir de C02 liquide sous pression; des moyens d'introduction de la neige de C02 solide dans des moyens de compactage et d'extrusion; des moyens de détection de la longueur d'un cylindre de C02 solide à la sortie des moyens de compactage et d'extrusion; et des moyens de découpage du cylindre de C02 solide extrudé. Les moyens de compactage et d'extrusion sont de préférence constitués par un corps tubulaire dont une partie d'extrémité présente une section intérieure tronconique et se termine par une conduite d'extrusion débouchant dans un orifice de sortie. Ladite conduite d'extrusion présente une section inférieure à la section intérieure du reste du corps tubulaire. A l'intérieur du corps tubulaire se trouve un piston animé d'un mouvement alternatif de va-et-vient entre deux positions extrêmes. Le corps tubulaire présente également une ouverture entre les positions extrêmes du piston pour alimenter le corps tubulaire en neige de CO2 solide. Les moyens d'obtention de la neige de CO2 solide peuvent être incorporés dans les moyens de compactage et d'extrusion. On peut par exemple réaliser une détente de CO2 liquide sous pression à l'intérieur du corps tubulaire pour obtenir la neige de CO2 sur la paroi intérieure dudit corps tubulaire, auquel cas il est nécessaire de rendre une partie d;la paroi du corps tubulaire perméable au CO2 gazeux, de façon à évacuer le CO2 gazeux formé pendant la détente. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier de l'invention pris à titre nullement limitatif et illustré par le dessin unique annexé qui représente une vue schématique partielle en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention. Tel qu'il est illustré sur la figure unique, le dispositif de l'invention comprend des moyens 1 d'obtention de la neige de CO2 solide à partir de CO2 liquide sous pression; des moyens 2 de compactage et d'extrusion pour transformer la neige de CO2 solide en un cylindre de CO2 solide compacté et extrudé; des moyens 3 de détection de la longueur du cylindre de CO2 solide extrudé; et des moyens 4 de découpage du cylindre de CO2 solide extrudé. Les moyens 1 d'obtention de la neige de CO2 solide sont constitués par une enceinte 5 sous forme d'une trémie, une conduite d'entrée 6 située sur la partie supérieure de la trémie, une ouverture de sortie 7 située sur la partie inférieure de la trémie, une vis sans fin 8 en rotation autour d'un axe vertical 9 situé à l'intérieur de la trémie 5. Le CO liquide sous pression est introduit selon la flèche 10 2 dans l'enceinte 5 par l'intermédiaire de la conduite d'entrée 6. La pression qui règne à l'intérieur de l'enceinte 5 est égale à ou au voisinage de la pression atmosphérique. Le flux de C02 liquide sous pression subit une détente à l'intérieur de l'enceinte 5 qui s'accompagne d'une chute de température pour former une neige de C02 solide déposée essentiellement sur les parois intérieures de l'enceinte 5, la vis sans fin 8 et son axe 9. Une partie de C02 liquide après la détente est devenue C02 gazeux et se volatilise à travers des ouvertures, non représentées, de l'enceinte 5. La vis sans fin 8 est en rotation autour de son axe 9 de façon à ramener la neige de C02 solide vers la partie inférieure de 1' enceinte 5. Un tiroir d'alimentation, non représenté, est situé sur le fond de l'enceinte 5 et effectue un mouvement alternatif pour pousser une quantité de neige de C02 solide à travers l'ouverture de sortie 7, vers une ouverture 11 d'alimentation des moyens 2 de compactage et d'extrusion. Les moyens 2 de compactage et d'extrusion comprennent un corps tubulaire 12 et un piston 13 animé d'un mouvement alternatif de va-a-vient, selon la flèche 14, dans le corps tubulaire 12, entre une position d'attente 15 et une position de fin de course 16. Le corps tubulaire 12 présente une partie d'extrémité, où se trouve la position de fin de course 16 du piston 13, qui comporte une section interne tronconique 17 prolongée par une conduite d'extrusion 18 de section réduite et débouchant par un orifice de sorte 19. La neige de C02 est introduite dans le corps tubulaire 12 par l'ouverture 11 d'introduction, lorsque le piston 13 se trouve dans la position d'attente 15. Le piston 13 effectue ensuite un mouvement de poussée rapide jusqu'à une position intermédiaire 20 et exerce une pression pouvant aller de 200 à 250 bars sur la neige de C02 solide. Le piston 13 continue sa poussée avec une vitesse plus faible d'extrusion. Le C02 solide compacté est extrudé à travers l'orifice de sortie 19 sous forme d'un cylindre dont la masse volumique est de 3 l'ordre 1,45 kg/dm , proche de la masse volumique du solide 3 cristallisé de C02 (1,56 kg/dm ). Les moyens 3 de détection comprennent un capteur 21 de contact mécanique monté sur une plaque 22 face à l'orifice de sortie 19 d'extrusion. La distance entre la surface de contact du capteur 21 et l'orifice de sortie 19 peut être réglée par des moyens de réglage 23 selon la longueur de cylindres de C02 solide extrudés exigée par la fabrication. Les moyens 3 de détection sont reliés aux moyens 4 de découpage et pilotent ces derniers. Lorsque le cylindre extrudé 24 touche la surface de contact du capteur 21, les moyens 3 de détection envoient un signal d'actionnement des moyens 4 de découpage qui peuvent être constitués par un vérin de cisaillement dont la lame de cisaillement 25 effectue un mouvement descendant pour couper net le cylindre de C02 extrudé 24.Le piston 13 effectue alors un mouvement de retour rapide jusqu'à la position d'attente 15 pour un nouveau remplissage du corps tubulaire 12 par la neige de C02 solide et l'opération de compactage, d'extrusion, de détection, de découpage et de retour en attente se répète pour permettre une production en cadence élevée de cylindre de C02 solide 24. Il est à remarquer que la présente invention permet de réaliser des cylindres de C02 solide d'une masse volumique et d'une taille déterminées selon leur utilisation envisagée. On peut par exemple dimensionner le dispositif de façon à produire des cylindres de C02 solide extrudés ayant un diamètre de 6 mm et une longueur de 5 mm, ce qui correspond à un poids unitaire de 0,2 g. On peut ainsi rendre des dosage de C02 plus précis. I1 est ainsi tout à fait possible de fabriquer des cylindres de C02 solide de poids encore plus faible. On peut également mentionner la possibilité d'obtenir la neige de C02 solide directement par détente de C02 liquide sous pression à l'intérieur du corps tubulaire 12, auquel cas il est nécessaire de prévoir une portion de paroi du corps tubulaire 12 perméable au C02 gazeux et situé entre les deux positions extrêmes 15 et 16 du piston 13. La détente a lieu chaque fois que le piston 13 se trouve à sa position d'attente 15. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de cylindres de C02 solide, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes exécutées de façon répétitives - introduction de la neige de CO2 solide dans des moyens (2) de compactage et d'extrusion en position d'attente (15); - compactage de la neige de CO2 solide à une masse volumique prédéterminée; - extrusion de CO2 solide compacté à travers un orifice (19) de façon à obtenir un cylindre de C02 solide extrudé (24); - découpage du cylindre extrudé lorsque celui-ci atteint une longueur prédéterminée; - et retour des moyens de compactage et d'extrusion a leur position d'attente. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étape d'introduction de la neige de C02 solide comporte une phase d'obtention de la neige de C02 solide par détente d'un flux de C02 liquide sous pression à l'intérieur d'une enceinte (5), et une phase d'introduction de la neige ainsi obtenue dans les moyens de compactage et d'extrusion en position d'attente. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étape d'introduction de la neige de CO2 solide est constituée par une obtention directe par détente d'un flux de C02 liquide sous pression à l'intérieur des moyens de compactage et d'extrusion en position d'attente. 4. Dispositif de fabrication de cylindres de CO2, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (1) d'obtention d'une neige de CO2 solide à partir de C02 liquide sous pression; des moyens d'introduction de la neige de CO2 solide dans des moyens (2) de compactage et d'extrusion; des moyens (3) de détection de la longueur d'un cylindre de C02 solide extrudé (24) à la sortie (19) des moyens de compactage et d'extrusion; des moyens (4) de découpage du cylindre de C02 solide extrudé. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de compactage et d'extrusion comprennent un corps tubulaire (12) et un piston (13) animé d'un mouvement alternatif de va-à-vient dans le corps tubulaire et capable d'exercer une poussée mécanique permettant de compacter et d'extruder la neige de C02 solide, le corps tubulaire (12) comportant une partie d'extrémité dont la section interne est tronconique (17) se terminant par une conduite d'extrusion (18) de section réduite et constante débouchant par un orifice de sortie (19). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le corps tubulaire (12) présente une partie de paroi perméable au CO2 gazeux située entre une position d'attente (15) et une position de fin de course (16) du piston (13). 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que les moyens (3) de détection comprennent un capteur (21) de contact situé en face de l'orifice de sortie (19) et un moyen de réglage (23) de distance séparant la surface de contact du capteur (21) et l'orifice de sortie d'extrusion (19). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que les moyens (4) de découpage sont pilotés par des moyens (3) de détection pour découper le cylindre de C02 solide extrudé (24) par cisaillement. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que les moyens (1) d'obtention de la neige de CO2 solide comprennent une enceinte (5) en forme de trémie pourvue d'une conduite d'entrée (6) de C02 liquide sous pression et d'une ouverture de sortie (7) de la neige de C02 solide communiquant avec les moyens de compactage et d'extrusion, une vis sans fin (8) en rotation autour de son axe (9) pour ramener la neige de C02 solide vers 1 l'ouverture de sortie (7), et un tiroir d'alimentation permettant de remplir périodiquement les moyens (2) de compactage et d'extrusion, la neige de C02 solide étant obtenue par détente d'un flux de C02 liquide sous pression à l'intérieur de l'enceinte (5). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revenications 4 à 8, caractérisé par le fait que l'obtention de la neige de C02 solide à partir de C02 liquide sous pression est assurée directement par les moyens (2) de compactage et d'extrusion.