Brevet FR2682175A1 — publié le 19930409

Vaporiseur de gaz liquéfié Protégé contre les conséquences du gel d'un fluide d'apport calorifique. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux appareils de vaporisation ou vaporiseurs permettant de vaporiser un gaz liquéfié, comportant - une capacité recevant le gaz liquéfié et dans laquelle s'effectue la vaporisation de celui-ci, - un circuit de circulation d'un fluide d'apport calorifique pour provoquer la vaporisation du gaz liquéfié et comportant un échangeur thermique disposé à l'intérieur de la susdite capacité pour être baigné au moins partiellement par le gaz liquéfié et destiné à être parcouru par le fluide d'apport calorifique, des moyens d'entrée pour amener le fluide d'apport calorifique dans ltéchangeur et des moyens de sortie pour évacuer le fluide d'apport calorifique hors de l'échangeur. Les gaz liquéfiés, pour être utilisés à l'état gazeux doivent être vaporisés, ce qui impose un apport calorifique. Cet apport peut être assuré par une circulation, dans le vaporiseur, d'un fluide d'apport calorifique qui, de façon économique, peut être de l'eau chaude. La température de vaporisation de la plupart des gaz liquéfiés étant inférieure à 0 C, il y a risque de gel si l'eau ne contient pas un agent antigel. Le gel de l'eau d'apport calorifique contenue dans un vaporiseur provoque l'éclatement de ce dernier, qui s'accompagne en outre d'une fuite importante de gaz liquéfiés. Dans le cas de gaz de pétroles liquéfiés, par exemple de propane, cela peut être grave de conséquence. Le risque de gel exclut donc la possibilité d'alimenter les vaporiseurs à partir d'un circuit d'eau chaude existant (chauffage de bâtiment, de serres...) ou de récupérer les calories d'un circuit d'eau de rejet (refroidissement de machines, évacuation de condensat...), ces différents circuits n'étant en général pas protégés contre les risques de gel. I1 en résulte que le circuit d'eau d'apport calorifique circulant dans les vaporiseurs doit en général être spécifique à ces derniers, d'où un surcoût d'installation et d'entretien. La présente invention a essentiellement pour but de remédier aux inconvénients précités des vaporiseurs de l'état de la technique et de proposer un agencement perfectionné de vaporiseur permettant l'utilisation d'un circuit de fluide existant (notamment d'eau chaude), non protégé contre le gel, afin d'éviter la création d'une chaufferie et d'un circuit d'eau spécifique au vaporisateur et de permettre une économie importante sur le coût de l'ensemble de l'installation de vaporisation. A ces fins, l'invention propose un appareil de vaporisation ou vaporiseur du type cité au préambule qui, étant agencé conformément à l'invention, se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend en outre des moyens d'absorption de dilatation disposés dans la capacité et/ou l'échangeur thermique et aptes à se déformer en cas de gel, et donc d'augmentation de volume, du fluide d'apport calorifique. Selon un premier aspect de l'invention, on prévoit que les moyens d'absorption de dilatation comprennent au moins une poche d'écrasement à parois déformables disposée à l'intérieur de l'échangeur thermique de manière que, en cas de gel du fluide d'apport calorifique contenu à l'intérieur de l'échangeur thermique, l'augmentation de volume du fluide gelé soit absorbé par une déformation des parois de la poche provoquant un écrasement de celle-ci. Dans le cas où l'échangeur comprend une multiplicité de tubes d'échange thermique, il est souhaitable que ces poches d'écrasement soient en nombre égal à celui des tubes d'échange thermique et disposées chacune dans un de ces derniers. De préférence, chaque poche d'écrasement est constituée par un élément tubulaire fermé de façon étanche. Selon un second aspect de l'invention, on prévoit que les moyens d'entrée et les moyens de sortie pour le fluide d'apport calorifique comprennent respectivement une chambre d'entrée raccordée à un conduit d'amenée du fluide d'apport calorifique et une chambre de sortie raccordée à un conduit d'évacuation dudit fluide, chambres qui sont en communication avec l'échangeur thermique et qu'au moins une portion de paroi de la chambre d'entrée et/ou de la chambre de sortie soit déformable sous l'action de l'accroissement de volume résultant du gel du fluide. Du fait que la portion de paroi déformable peut subir des déformations non élastiques et définitives, voire même peut éclater, il est souhaitable qu'elle soit amovible de manière à pouvoir être facilement remplacée après son endommagement. Dans la pratique, les dispositions de l'invention trouveront tout leur intérêt, pour la réalisation d'un vaporiseur économique, lorsque le fluide d'apport calorifique est de l'eau. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple illustratif, mais nullement limitatif. Dans cette description, on se réfère au dessin annexé sur lequel la figure unique représente très schématiquement, en coupe, un vaporiseur agencé conformément à l'invention. Le vaporiseur agencé selon l'invention comporte - une capacité 1 qui reçoit le gaz liquéfié par un conduit d'amenée 2 et dans laquelle s'effectue la vaporisation (la phase liquide 3 étant représentée dans la moitié inférieure de la capacité 1 et la phase gazeuse 4 étant représentée dans la moitié supérieure) ; - un échangeur thermique 5 comportant une multiplicité de tubes d'échange rectilignes 6 dans lesquels circule (de la gauche vers la droite sur la figure) un fluide d'apport thermique tel que de l'eau chaude 7 ; - une chambre d'entrée d'eau 8 et une chambre de sortie d'eau 9 situées respectivement aux extrémités des tubes d'échange 6 avec lesquels elles sont en communication;; - une tubulure d'entrée 10 amenant l'eau dans la chambre d'entrée 8 - une tubulure de sortie 11 évacuant l'eau hors de la chambre de sortie 9 - les tubulures d'entrée 10 et de sortie 11 étant raccordées à un circuit hydraulique externe (non représenté); - un thermostat placé à la sortie de l'eau d'apport calorifique et réglé sur un seuil de température supérieur à 00C - une vanne automatique 13 placée sur l'arrivée 2 du gaz liquéfié au vaporiseur, commandée par le thermostat 12 par l'intermédiaire d'une liaison 14 ; - deux plaques de dilatation et/ou d'éclatement 15, par exemple en forme de disque, placées sur une portion de paroi délimitant respectivement les chambres d'entrée 8 et de sortie 9 d'eau ; les disques 15 étant fixés de façon amovibles (par exemple par bridage) sur les parois correspondantes pour pouvoir être facilement remplacés après endommagement ; et - des poches d'écrasement 16, déformables et écrasables sous l'action d'une pression extérieure, qui sont constituées chacune d'un élément tubulaire fermé de façon étanche et par exemple remplies d'un gaz (par exemple de l'air) sous pression atmosphérique, ces poches étant en nombre égal à celui des tubes d'échange thermique et disposées chacune dans l'un de ceux-ci. En fonctionnement normal, l'eau, ayant une température suffisante, assure la vaporisation (en 4) du gaz liquéfié (en 3) et le thermostat 12 maintient la vanne automatique 13 en position d'ouverture pour que le gaz liquéfié arrive librement dans la capacité 1. Si la température de l'eau sortant de la chambre de sortie 9 vient à descendre en-dessous d'un seuil de température prédéterminé, le thermostat 12 commande la fermeture de la vanne automatique 13. Le gaz liquéfié restant dans la capacité 1 est vaporisé par l'eau d'apport calorifique continuant de circuler ; mais l'admission de gaz liquéfié dans la capacité 1 ne sera ensuite autorisée que si la température de l'eau d'apport calorifique remonte audessus du seuil de réglage du thermostat (ce seuil pouvant être identique au seuil de fermeture de la vanne ou au contraire lui être supérieur). Dans le cas maintenant où le thermostat et/ou la vanne automatique ne fonctionnerait pas, il se produirait, progressivement, le gel de l'eau d'apport calorifique au contact du froid dégagé par le gaz liquéfié. Le gel commencerait par l'eau contenue dans les tubes d'échange 6 en raison de l'importance de la surface de contact eu égard à la petitesse du volume d'eau. Les poches d'écrasement 16, d'un volume et d'une souplesse suffisants, se déforment alors en s'écrasant sous l'effort de compression exercé par la glace qui occupe un volume supérieur à celui de l'eau non gelée. Si les conditions ayant conduit au gel de l'eau contenue dans les tubes d'échange se maintiennent, par conductibilité thermique ou par suite de la température ambiante l'eau contenue dans les chambres d'entrée et/ou de sortie va également geler. Alors les portions de paroi déformables 15 se déforment sous l'action de la poussée exercée par la glace et, à l'extrême, éclatent. Grâce à l'agencement de l'invention l'éclatement des parties essentielles du vaporiseur est ainsi évité - soit préventivement par arrêt automatique de la vaporisation, - soit par dilatation/écrasement des poches déformables et/ou déformation/éclatement de portions de parois déformables qui sont aisément remplaçables. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Appareil de vaporisation pour vaporiser un gaz liquéfié, comportant - une capacité (1) recevant le gaz liquéfié (3) et dans laquelle s'effectue la vaporisation de celui-ci, - un circuit de circulation d'un fluide d'apport calorifique (7) pour provoquer la vaporisation du gaz liquéfié et comportant un échangeur thermique (6) disposé à l'intérieur de la susdite capacité (1) pour être baigné au moins partiellement par le gaz liquéfié (3) et destiné à être parcouru par le fluide d'apport calorifique (7), des moyens d'entrée (8) pour amener le fluide d'apport calorifique dans l'échangeur, et des moyens de sortie (9) pour évacuer le fluide d'apport calorifique hors de l'échangeur, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'absorption de dilatation (15, 16) disposés dans la capacité (1) et/ou l'échangeur thermique (6) et aptes à se déformer en cas de gel, et donc d'augmentation de volume, du fluide d'apport calorifique. 2. Appareil de vaporisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'absorption de dilatation comprennent au moins une poche d'écrasement (16) à parois déformables disposée à l'intérieur de l'échangeur thermique de manière que, en cas de gel du fluide d'apport calorifique contenu à l'intérieur de l'échangeur thermique, l'augmentation de volume du fluide gelé soit absorbé par une déformation des parois de la poche provoquant un écrasement de celle-ci. 3. Appareil de vaporisation selon la revendication 2, dans lequel l'échangeur comprend une multiplicité de tubes d'échange thermique (6), caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs poches d'écrasement (16) qui sont en nombre égal à celui des tubes d'échange thermique (6) et qui sont disposées chacune dans un tube d'échange thermique (6). 4. Appareil de vaporisation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque poche d'écrasement est constituée par un élément tubulaire fermé de façon étanche. 5. Appareil de vaporisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'entrée et les moyens de sortie pour le fluide d'apport calorifique comprennent respectivement une chambre d'entrée (8) raccordée à un conduit (10) d'amenée du fluide d'apport calorifique et une chambre de sortie (9) raccordée à un conduit (11) d'évacuation dudit fluide, chambres qui sont en communication avec l'échangeur thermique et en ce qu'au moins une portion (15) de paroi de la chambre d'entrée et/ou de la chambre de sortie est déformable sous l'action de l'accroissement de volume résultant du gel du fluide. 6. Appareil de vaporisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que la portion (15) de paroi déformable est amovible pour être remplaçable. 7. Appareil de vaporisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fluide d'apport calorifique est de liteau.