Brevet FR2704026A1 — publié le 19941021

La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation en énergie d'un appareil pneumatique animé par un gaz sous pression et, plus particulièrement, à un tel dispositif permettant d'assurer l'autonomie d'un tel appareil. On utilise couramment dans l'industrie des appareils animés par un gaz moteur sous pression, tels que pompes, perceuses, marteaux pneumatiques, et autres outils divers. De tels appareils sont normalement tributaires de la présence, dans les locaux d'utilisation, d'un réseau de distribution d'air comprimé par exemple. Cette contrainte limite considérablement leur champ d'action. En outre, il arrive que l'air comprimé distribué par un réseau soit de mauvaise qualité, étant par exemple saturé en eau susceptible de corroder l'appareil alimenté. La présente invention a pour but de fournir un dispositif d'alimentation en énergie d'un appareil animé par un gaz moteur sous pression, qui élimine ces inconvénients et qui assure donc l'autonomie de fonctionnement de l'appareil et son alimentation avec un gaz moteur propre. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif autonome d'alimentation en énergie d'un appareil pneumatique animé par un gaz sous pression, remarquable en ce qu'il comprend a) un réservoir mobile de liquide cryogénique, b) des moyens solidaires du réservoir pour soutirer et vaporiser des fractions successives du liquide cryogénique de manière à porter la vapeur obtenue à une pression prédéterminée d'alimentation de l'appareil et c) des moyens pour commander sélectivement l'alimentation de cet appareil avec la vapeur ainsi obtenue. L'alimentation de l'appareil par un gaz moteur issu d'un réservoir mobile, éventuellement transportable manuellement, assure une totale autonomie de fonctionnement de cet appareil. L'utilisation d'un liquide cryogénique, tel que de l'azote liquide protégé par le réservoir qui le contient permet d'alimenter l'appareil avec un gaz moteur parfaitement propre. Suivant un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, les moyens de soutirage et de vaporisation comprennent au moins un conduit à serpentin raccordé au fond du réservoir pour prélever un volume du liquide cryogénique contenu dans celui-ci, ce conduit étant équipé de moyens de vaporisation de ce volume de liquide dans une partie du conduit délimitée par un clapet anti- retour, du côté du réservoir et par une vanne commandée du côté de l'appareil alimenté, le clapet anti-retour empêchant un refoulement de vapeur dans le réservoir et la vanne étant commandée par les moyens de commande sélective de l'alimentation de l'appareil pneumatique. Avantageusement, le dispositif comprend plusieurs conduits à serpentin dont les vannes commandées respectives sont sélectivement actionnées par les moyens de commande de l'alimentation de l'appareil pneumatique pour assurer cette alimentation avec un gaz moteur de pression prédéterminée convenable. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure unique représente schématiquement le dispositif d'alimentation suivant l'invention. Sur cette figure, on a représenté en coupe axiale un réservoir 1 de liquide cryogénique, comprenant classiquement une double paroi 11,12, la paroi interne 12 contenant le liquide cryogénique, de l'azote liquide par exemple. Suivant l'rinvention, deux conduits à serpentin 21 et 22 sont raccordés en 3 au fond de la paroi 12 du réservoir pour soutirer du liquide cryogénique contenu dans le réservoir. Sur chaque conduit 21,22 sont montés, respectivement, des clapets anti-retour 41, 42, des évaporateurs 51,52 et des vannes commandées 61,62. Les conduits 21 et 22 sont ainsi montés en parallèle entre le point de soutirage 3 et l'entrée 71 de gaz moteur d'un appareil 7 tel qu'une pompe ou un outil pneumatique quelconque. Dans le mode de réalisation représenté à la figure, donné seulement à titre d'exemple, cet appareil est constitué par une pompe 7 immergée dans le liquide cryogénique du réservoir pour refouler ce liquide dans un conduit d'alimentation 8 d'une installation utilisant un tel liquide. Toujours à titre d'exemple, cette installation peut être celle décrite à la demande de brevet européen No. 505 222 déposée au nom de la demanderesse, utilisée pour la congélation de produits alimentaires. Avantageusement, les conduits 21 et 22 et les organes associés sont disposés entre les deux parois 11 et 12 du réservoir de manière à constituer un tout transportable, éventuellement à l'aide de poignées 181,182. Les conduits 2I et 22 servent à vaporiser du liquide soutiré en 3 de ce réservoir. On comprend que le liquide soutiré ayant franchi le clapet anti-retour 41 par exemple, s'écoule dans l'évaporateur 51. Celui-ci peut être constitué, par exemple, par une capacité chargée de copeaux métalliques. Le liquide cryogénique s'écoule alors en films minces sur la surface de ces copeaux en établissant ainsi une grande surface d'évaporation pour l'azote liquide. L'azote vaporisé se répand alors dans le serpentin depuis le clapet antiretour 41 jusqu'à la vanne 6z supposée fermée. La pression croissante de l'azote sur le clapet empêche celui-ci de s'ouvrir et cette pression peut alors continuer à croître dans l'enceinte fermée délimitée dans le conduit entre le clapet 41 et la vanne fermée 61, jusqu'à ce qu'une pression convenable soit établie, de 6 bars par exemple pour la pompe 7. Quand cette pression est atteinte, il y a ouverture de la vanne commandée 61 et le gaz contenu dans le conduit 21 alimente la partie motrice de la pompe 7 qui refoule de l'razote liquide dans le conduit 8. On comprend que la vaporisation de l'azote dans le conduit 2, prend un certain temps et que, après l'ouverture de la vanne 61, la pression de l'azote gazeux fourni à la pompe commence à redescendre, éventuellement jusqu'à une valeur ne convenant pas à l'alimentation de la pompe. Grâce à la présence, suivant l'invention, d'au moins un autre conduit à serpentin tel que 22, on peut néanmoins assurer une alimentation continue de la pompe 7 en gaz moteur, à une pression prédéterminée convenable. En effet, si alors que la vanne 61 est ouverte pour alimenter la pompe, la vanne 62 est fermée, les phénomènes de soutirage et de vaporisation décrits ci-dessus se produisent dans le conduit à serpentin 22, avec formation dans ce conduit d'azote gazeux à une pression croissante. En commutant l'alimentation de la pompe sur le conduit 22 quand la pression dans ce conduit atteint une valeur prédéterminée convenant à l'alimentation de la pompe, alors que la pression dans le conduit 21 s'est abaissée en dessous de cette valeur, on assure une alimentation continue de la pompe avec un gaz à une pression convenable, en inversant périodiquement l'état des vannes commandées 61,62. Le dispositif suivant l'invention comprend donc des moyens de commande des vannes 61,62. Ces moyens peuvent comprendre comme représenté au dessin, un inverseur pneumatique 9 alimenté en gaz sous pression par une ligne 10 piquée sur le circuit 21 par exemple avec retour dans le réservoir au-dessus de la surface libre de l'azote liquide, une vanne 11 à fermeture manuelle étant disposée sur cette ligne. A la mise en service du dispositif suivant l'invention, on ouvre cette vanne. La fréquence de basculement de l'inverseur 9 est réglée par un boîtier électronique 12, en fonction du temps de vaporisation de l'azote dans chacun des deux circuits 21,22. Ce boîtier peut aussi être alimenté par des signaux P1,P2 représentatifs des pressions régnant dans les circuits 21,22, respectivement, pour ajuster la fréquence de basculement de l'inverseur de manière à assurer au mieux la continuité de l'alimentation de la pompe 7 en gaz moteur, à une pression prédéterminée convenable. On remarquera, accessoirement, que le dispositif suivant l'invention comprend encore une ligne 13 munie d'un régulateur de pression 14 et connectée entre le circuit 21 par exemple, et le réservoir pour maintenir au-dessus de la surface libre de l'azote liquide une pression prédéterminée, de 0,7 bar par exemple, de manière à faciliter l'écoulement d'azote liquide dans les conduits de vaporisation. Par ailleurs, des soupapes de sécurité 15,16,17 sont montées respectivement sur les circuits 21,22 et sur le réservoir. Il ressort de la description qui précède que l'invention permet d'assurer l'autonomie complète d'une source d'alimentation en liquide cryogénique, à pompe immergée dans le réservoir. Bien entendu, cependant, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Ainsi, il est clair que le dispositif suivant l'invention pourrait tout aussi bien alimenter en gaz moteur un appareil extérieur au réservoir. De même on pourrait prévoir entre les deux parois du réservoir plus de deux circuits à serpentin pour lisser encore la pression du gaz moteur délivré par le dispositif suivant l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif autonome d'alimentation en énergie d'un appareil pneumatique animé par un gaz sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un réservoir mobile (1) de liquide cryogénique, (b) des moyens (21,22) solidaires du réservoir pour soutirer et vaporiser des fractions successives du liquide cryogénique de manière à porter la vapeur obtenue à une pression prédéterminée d'alimentation de l'appareil et (c) des moyens (9,12) pour commander sélectivement l'alimentation de cet appareil avec la vapeur ainsi obtenue. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de soutirage et de vaporisation comprennent au moins un conduit à serpentin (21,22) raccordé au fond du réservoir (1) pour prélever un volume du liquide cryogénique contenu dans celui-ci, ce conduit (21,22) étant équipé de moyens de vaporisation (51,52) de ce volume de liquide dans une partie du conduit. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie du conduit est délimitée par un clapet anti-retour (4, 42) du côté du réservoir, et par une vanne commandée (61,62) du côté de l'appareil à alimenter, le clapet anti-retour empêchant un refoulement de vapeur dans le réservoir (1) et la vanne (61,62) étant commandée par les moyens (9,12) de commande sélective de l'alimentation de l'appareil pneumatique. 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'un évaporateur (51,r 52) est placé dans le conduit à serpentin (21, 22), entre le clapet anti-retour (41,42) et la vanne commandée (61,62). 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que l'évaporateur (51,52) est constitué par une capacité remplie de copeaux métalliques. 6. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs conduits à serpentin (21,22) dont les vannes commandées respectives (61,62) sont sélectivement actionnées par les moyens de commande (9,12) de l'alimentation de l'appareil pneumatique (7) pour assurer l'alimentation de l'appareil pneumatique avec un gaz moteur à une pression prédéterminée. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande (9, 12) sont sensibles aux pressions de vapeur (P1,P2) régnant dans les divers conduits à serpentin. 8. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux conduits à serpentin (21,22) montés en parallèle et alimentant tour à tour l'appareil pneumatique (7). 9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce qu'un inverseur pneumatique (9) alimenté par la pression de vapeur d'un circuit à serpentin commande l'inversion des états des vannes commandées (61,62) montées sur les deux conduits. 10. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel le réservoir (1) de liquide cryogénique est à double paroi, caractérisé en ce que lesdits conduits à serpentin (21,22) sont disposés entre les deux parois (11,12) du réservoir. 11. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil pneumatique (7) alimenté est incorporé au réservoir (1). 12. Dispositif conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que ledit appareil est une pompe d'alimentation d'une installation extérieure avec le liquide cryogénique contenu dans le réservoir.