Brevet FR2750617A1 — publié le 19980109

i La présente invention concerne un distributeur de gaz, du type comportant un répartiteur, destiné à être fixé dans une bouteille de traitement du gaz en regard d'un orifice d'entrée ou de sortie. De tels distributeurs sont destinés par exemple à être installés dans des bouteilles renfermant des maté- riaux adsorbants notamment pour la séparation de l'azote de l'air. Dans les bouteilles à circulation axiale vertica- le, deux orifices d'entrée ou de sortie sont disposés respectivement dans la partie inférieure et dans la partie supérieure de la bouteille. En fonction de la période du cycle de fonctionnement de l'installation, l'orifice inférieur ou supérieur assure l'entrée du gaz dans la bouteille, alors que l'orifice opposé assure sa sortie. Les orifices sont disposés suivant l'axe de la bouteille. Ainsi, le gaz issu de l'orifice d'entrée doit être réparti sur toute la section de la bouteille afin d'optimiser le rendement de l'installation. Le distribu- teur de gaz disposé dans la bouteille en sortie de l'ori- fice a pour but de permettre une distribution homogène du gaz sur toute cette section. La présente invention a pour but de fournir un distributeur de gaz, assurant une bonne distribution et qui soit simple à réaliser. A cet effet, l'invention a pour objet un distri- buteur de gaz, du type précité, caractérisé en ce que ledit répartiteur comporte une coiffe recouvrant ledit orifice et comportant une paroi de diffusion d'extrémité ajourée disposée sensiblement perpendiculairement à l'axe de l'orifice, et une paroi de diffusion latérale ajourée qui converge vers ladite paroi d'extrémité et qui entoure celle-ci, et en ce que le taux d'ajourage de la paroi latérale est supérieur au taux d'ajourage de la paroi d'extrémité. Suivant des modes particuliers de réalisation, le distributeur peut comporter l'une ou plusieurs des carac- téristiques suivantes: - la paroi latérale est tronconique, notamment avec un angle au sommet sensiblement égal à 60 ; - le taux d'ajourage de la paroi latérale est compris entre le double et le quadruple du taux d'ajou- rage de la paroi d'extrémité et est notamment sensible- ment égal au triple; - le taux d'ajourage de la paroi d'extrémité est sensiblement égal à 8 %; - la surface de la paroi d'extrémité est infé- rieure à la surface de la paroi latérale; - la surface de la paroi d'extrémité est comprise entre la moitié et le huitième de la surface de la paroi latérale et est notamment sensiblement égale au cinquiè- me; - il comprend une grille de support d'un lit de matériaux de traitement disposé dans la bouteille, laquelle grille recouvre ledit répartiteur et est suppor- tée par un ensemble de goussets rayonnants centrés sur ledit répartiteur; - lesdits goussets comportent des plaques perfo- rées s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de sortie de l'orifice et destinés à prendre appui sur le fond de la bouteille; - au moins certains goussets s'étendent depuis la périphérie extérieure de la bouteille, jusqu'à un point écarté du répartiteur; et - l'orifice d'entrée ou de sortie est ménagé au travers d'un tampon d'obturation d'un trou d'homme de la bouteille et en ce que le répartiteur est fixé sur ledit tampon en regard dudit orifice, le diamètre extérieur du répartiteur étant inférieur au diamètre intérieur du trou d'homme. L'invention a en outre pour objet une bouteille de traitement de gaz, caractérisée en ce qu'elle comporte un distributeur tel que défini ci- dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur les- quels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une bouteille d'adsorption muni du distributeur de gaz selon l'invention; et - la figure 2 est une vue de dessus en coupe transversale de la bouteille de la figure 1 prise suivant la ligne II-II. La bouteille d'adsorption 10 représentée sur la figure 1 est à circulation axiale verticale. Elle est destinée au traitement de l'air et notamment à la sépara- tion par adsorption de l'azote et de l'oxygène de l'air. Elle comporte une paroi latérale cylindrique 12 d'axe X-X, un fond 14 et une paroi supérieure 16. Le fond 14 et la paroi supérieure 16 comportent en leur centre une calotte sphérique de grand rayon notée respectivement 14A, 16A. Chaque calotte est prolongée à sa périphérie par une couronne.toroïdale 14B, 16B ayant un rayon de courbure inférieur à celui de la calotte sphérique 14A et 16A et sur laquelle est soudée tangentiellement la paroi latérale 12. Un orifice 18 est disposé au centre du fond 14 suivant l'axe X-X de la bouteille. Celui-ci est prolongé extérieurement par un coude 20 muni d'une bride 20A pour la fixation d'un tuyau d'alimentation. Le coude 20 est soudé directement sur la calotte sphérique 14A. La paroi supérieure 16 comporte également un ori- fice 22 ménagé suivant l'axe X-X. Une bride 23 est soudée extérieurement sur la paroi 16 au droit de cet orifice 22. Elle délimite un trou d'homme permettant l'accès à l'intérieur de la bouteille 10. Un distributeur de gaz 24 est fixé dans la bouteille 10 en sortie de l'orifice 18. Il comporte un répartiteur 25 formé par une coiffe 26 recouvrant ledit orifice. Cette coiffe comporte d'une part une paroi de diffusion d'extrémité 28 sensiblement plane et disposée perpendiculairement à l'axe de l'orifice 18 et d'autre part une paroi de diffusion latérale 30 de forme tronco- nique convergeant vers la paroi d'extrémité 28. La paroi latérale 30 est soudée sur le fond 14 suivant sa circon- férence de plus grand diamètre. Dans l'exemple représenté, la paroi d'extrémité 28 a un diamètre de 300 mm. La paroi latérale 30 est définie par un tronc de cône dont l'angle au sommet est égal à 60 . Le diamètre de ce tronc de cône est progres- sivement décroissant depuis l'orifice 18 vers la paroi d'extrémité 28 d'un diamètre de 500 mm au diamètre de 300 mm de la surface d'extrémité. Ainsi, la surface de la paroi d'extrémité 28 est sensiblement égale au cinquième de la paroi latérale 30. En pratique, la paroi d'extrémité est dimension- née de telle sorte que sa surface soit comprise entre la moitié et le huitième de la surface de la paroi latérale. Les parois 28 et 30 sont ajourées. Elles sont par exemple perforées d'un ensemble de trous régulièrement répartis. Afin d'assurer une bonne distribution du gaz, le taux d'ajourage de la paroi latérale 30 est supérieur au taux d'ajourage de la paroi d'extrémité 28. Le taux d'ajourage encore appelé taux de vide est défini par le rapport de la surface ajourée de la paroi sur la surface totale de celle-ci. Le taux d'ajourage de la paroi latérale est par exemple compris entre le double et le quadruple du taux d'ajourage de la paroi d'extrémité, et est notamment sensiblement égal au triple. Le taux d'ajourage de la paroi d'extrémité est sensiblement égal à 8 %, alors que le taux d'ajourage de la paroi latérale est sensiblement égal à 23 %. Le distributeur de gaz 24 comporte en outre une grille 32 disposée audessus du répartiteur 25 au niveau de la liaison entre le fond 14 et la paroi latérale 12. La grille 32 supporte un premier lit 34, formé de billes d'alumine ou de céramique, améliorant encore l'homogé- néité de la diffusion du gaz vers un second lit 36, destiné au traitement du gaz. Le lit 36, formé de maté- riaux adsorbants s'étend sur l'essentiel de la hauteur de la bouteille et est recouvert par un lit supérieur 38 de billes de céramique. Ce dernier assure la cohésion du lit de matériaux adsorbants lors de la circulation du gaz, les billes de céramique ayant une densité supérieure à celle du matériau adsorbant. La grille 32 est supportée par un ensemble de goussets rayonnants 40. Ces goussets sont centrés sur le répartiteur 25 et prennent appui sur le fond 14. Ils comportent par exemple deux plaques principales 42 disposées perpendiculairement l'une à l'autre et s'éten- dant suivant des diamètres de la bouteille. Ces plaques comportent deux encoches courbes 44 pour le passage du répartiteur 25. De plus, les plaques 42 sont pourvues de perçages 45 destinés à assurer l'équilibrage des pres- sions entre les quatre cadrans délimités par celles-ci. Des goussets supplémentaires 46 sont disposés radialement entre le fond 14 et la grille 32. Ils sont formés par des plaques percées s'étendant parallèlement à l'axe de sortie de l'orifice 18. Ces plaques s'étendent depuis la périphérie extérieure de la bouteille jusqu'à sensiblement la moitié du rayon de celle-ci. Ainsi, elles sont interrompues avant le répartiteur 25. L'orifice supérieur 22 est pourvu également d'un distributeur de gaz 50 comportant un répartiteur 51 identique au répartiteur 25. Le répartiteur 51 est relié, par l'intermédiaire d'un divergent 52, à un tampon 54 d'obturation du trou d'homme. Le tampon 54 est traversé par un orifice 56 muni d'une bride 58 pour la fixation d'une conduite de l'ins- tallation. Ainsi, le diamètre du divergent 52 augmente progressivement de l'orifice 56 vers distributeur 51. Une plaque annulaire 59 percée axialement assure la liaison de la sortie du divergent et de la paroi latérale du répartiteur au niveau de sa périphérie de plus grand diamètre. Par ailleurs, des jambes de liaison 60 sont prévues entre le tampon 54 et la plaque 59. Le diamètre extérieur du répartiteur 51 est sen- siblement inférieur au diamètre intérieur du trou d'homme délimité par la bride 23. Ainsi, le répartiteur 51 fixé sur le tampon 54 est mis en place en même temps que celui-ci après remplissage de la bouteille. Le lit 38 de billes de céramique s'étend au-dessous du répartiteur 51, de sorte qu'il peut être nécessaire d'interposer un ballon gonflable entre le lit supérieur et le répartiteur lors du transport de la bouteille afin d'éviter tout déplacement des lits superposés. On comprend qu'avec de tels distributeurs, comportant notamment des répartiteurs présentant sur leur surface centrale et leur surface latérale des taux d'ajourage différents, l'essentiel du gaz issu de l'ori- fice d'alimentation est distribué radialement. Seule une faible proportion du gaz circule suivant l'axe de sortie. Ainsi, le gaz est distribué sur l'ensemble de la section de la bouteille, assurant ainsi une utilisation optimale du lit de matériaux adsorbants. De plus, lorsque l'alimentation s'effectue par l'orifice inférieur, les goussets qui s'étendent radiale- ment ne perturbent pas la distribution du gaz sur toute la section de la bouteille. Les perforations ménagées au travers de ces goussets assurent un équilibrage des pressions entre les différents secteurs qu'ils définis- sent, malgré une alimentation en gaz qui peut être légèrement dissymétrique, du fait notamment de la pré- sence du coude 20 en entrée de la bouteille. Lors de l'évacuation du gaz de la bouteille par l'un des orifices, le gaz est soumis à un effet d'aspira- tion. Dans une bouteille telle que décrite ici, cette aspiration s'effectue de manière homogène sur toute la section de la bouteille grâce au distributeur disposé en regard de l'orifice. Aussi, le distributeur décrit ici assure un écoulement homogène du gaz sur toute la section de la bouteille tant à l'entrée dans la bouteille qu'à la sortie de celle-ci. REVENDICATIONS 1.- Distributeur de gaz (24; 50), du type comportant un répartiteur (25; 51), destiné à être fixé dans une bouteille (10) de traitement de gaz en regard d'un orifice d'entrée ou de sortie (18, 56), caractérisé en ce que ledit répartiteur (25; 51) comporte une coiffe (26) recouvrant ledit orifice et comportant une paroi de diffusion d'extrémité (28) ajourée disposée sensiblement perpendiculairement à l'axe de sortie de l'orifice (18), et une paroi de diffusion latérale ajourée (30) qui converge vers ladite paroi d'extrémité (28) et qui entou- re celle-ci, et en ce que le taux d'ajourage de la paroi latérale (30) est supérieur au taux d'ajourage de la paroi d'extrémité (28). 2.- Distributeur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la paroi latérale (30) est tronconique, notamment avec un angle au sommet sensiblement égal à . 3.- Distributeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le taux d'ajourage de la paroi latérale (30) est compris entre le double et le quadruple du taux d'ajourage de la paroi d'extrémité (28) et est notamment sensiblement égal au triple. 4.- Distributeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le taux d'ajourage de la paroi d'extrémité (28) est sensiblement égal à 8 %. 5.- Distributeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de la paroi d'extrémité (28) est inférieure à la surface de la paroi latérale (30). 6.- Distributeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface de la paroi d'extrémité (28) est comprise entre la moitié et le huitième de la surface de la paroi latérale (30) et est notamment sensiblement égale au cinquième. 7.- Distributeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une grille (32) de support d'un lit (36) de matériaux de traitement disposé dans la bouteille, laquelle grille recouvre ledit répartiteur (24) et est supportée par un ensemble de goussets rayonnants (40) centrés sur ledit répartiteur (24). 8.- Distributeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits goussets (40) comportent des plaques perforées (42) s'étendant sensiblement paral- lèlement à l'axe de sortie de l'orifice (18) et destinés à prendre appui sur le fond (14) de la bouteille. 9.- Distributeur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'au moins certains goussets (46) s'étendent depuis la périphérie extérieure de la bouteil- le, jusqu'à un point écarté du répartiteur (25). 10.- Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée ou de sortie (56) est ménagé au travers d'un tampon (54) d'obturation d'un trou d'homme de la bou- teille et en ce que le répartiteur (51) est fixé sur ledit tampon en regard dudit orifice, le diamètre exté- rieur du répartiteur étant inférieur au diamètre inté- rieur du trou d'homme. 11.- Bouteille de traitement de gaz, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un distributeur (24; 50) selon l'une quelconque des revendications précédentes.