Brevet FR2807821A1 — publié le 20011019

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de détente de gaz destinés à équiper en particulier les conteneurs de gaz, notamment les bouteilles de gaz. II est connu que la détente des gaz s'accompagne généralement abaissement de leur température. Seuls l'hydrogène et l'hélium échappent en partie à ce phénomène d'abaissement de la température lors détentes adiabatiques dites de type Joule-Thomson. Bien cette propriété soit variable d'un gaz à l'autre, le C02 N20 se détendent avec des abaissements de température particulièrement importants peuvent engendrer un refroidissement important détendeurs canalisations auxquels ces sources de gaz sont raccordees, accompagne d'un givrage externe et parfois un givrage interne formation paillettes, en particulier en présence d'humidité, pouvant soit bloquer ou ralentir le débit de gaz, soit empêcher le fonctionnement clapet de détente du détendeur et conduire ainsi à une élévation incontrolee de la pression de gaz en sortie dudit détendeur. Les solutions connues pour remédier à ces problèmes sont de dissiper frigories dans l'air ambiant en dotant le détendeur d'ailettes favorisant l'échange thermique par convection ou d'installer un réchauffeur électrique entre la bouteille et le détendeur pour réchauffer le gaz et limiter le givrage. Cependant, ces solutions ne sont pas toujours idéales et présentent des inconvénients. Ainsi, détendeurs à dissipation thermique naturelle trouvent leurs limites dans débits élevés, dans les contraintes d'encombrement ou dans les conditions climatiques. leur côté, les réchauffeurs électriques sont installés sur les bouteilles en amont du détendeur, sur (e circuit haute pression. Dès lors, leur montage demande une extrême rigueur car toute fuite sur le circuit haute pression peut devenir critique. ailleurs, leur fabrication nécessitant des quantités de matière importantes pour qu'ils puissent résister aux hautes pressions de gaz, il en résulte ceux-ci présentent des poids et encombrement importants et engendrent alors des problèmes d'utilisation. plus, leur efficacité demeure limitée car ne transfèrent la chaleur par convection sur du gaz non détendu donc non froid et de faible vitesse. Le transfert par conduction au détendeur également limité par faibles surfaces en contact entre le réchauffeur 'le détendeur, et une partie la chaleur transférée au détendeur se perd échange avec l'air environnant sans contribuer à prévenir ni la formation condensation et givre a l'extérieur, ni les phénomènes de limitation débit ou de blocage des composants actifs à l'intérieur. Pour remplir leur rôle et tenter de remédier partiellement aux inconvénients et problèmes susmentionnés, les réchauffeurs doivent être dotés résistances électriques de puissance élevée, couramment de 100 à 1000W, lesquelles impliquent la mise en oeuvre de moyens régulation permettant d'interrompre l'alimentation électrique, lorsqu'il a pas de débit, et ce, pour limiter l'échauffement du réchauffeur et robinet de bouteille, les risques de dilatations... En outre, ces appareils sont souvent encombrants, chers à l'achat et consommateurs d'énergie. Enfin, l'introduction d'un tel composant rigide et de longueur non négligeable entre le robinet et le détendeur de la bouteille, augmente les risques détérioration du robinet en cas de chute de la bouteille ou de choc sur détendeur. Dit autrement, le montage d'un réchauffeur sur une bouteille conduit à une accumulation de composants devant supporter des gaz à haute pression avec, comme corollaire, une augmentation des risques de pollution du gaz, de fuite, de contraintes excessives sur le robinet et déséquilibre de la bouteille. ' De là, le problème qui se pose est de résoudre le problème du fort refroidissement résultant de la détente d'un gaz à haute pression sortant d'un récipient où il est conditionné à ladite haute pression de manière à éviter les problèmes de givrage du détendeur ou de la canalisation situés en sortie dudit récipient. La solution de la présente invention consiste alors en un dispositif de détente de fluide sous pression pour récipient de fluide, en particulier pour bouteille de gaz, composé d'un corps comportant au moins un passage interne de fluide et destiné à être fixé audit récipient de fluide, ledit dispositif comportant, en outre, des moyens de pré-détente de gaz agencés sur ledit passage et des moyens de réchauffage de gaz permettant de réchauffer au moins partiellement le fluide après pré-détente. Selon le cas, le dispositif de l'invention peut comprendre l'une plusieurs des caractéristiques suivantes - les moyens de réchauffage comprennent un résistance électrique chauffante. - les moyens de pré-détente de gaz comprennent un étranglement une restriction dudit passage etlou un clapet de pré-détente. - les moyens de réchauffage comprennent un résistance électrique chauffante recouverte par un revêtement protecteur externe. - les moyens de pré-détente de gaz sont agencés sur le passage gaz en amont du clapet de détente du corps. - il est choisi par les détendeurs et les ensembles robinets détendeurs. L'invention concerne aussi une bouteille de gaz équipée dispositif selon l'invention et l'utilisation d'un dispositif selon l'invention d'une bouteille de gaz selon l'invention dans une opération de soudage, de coupage, de traitement thermique ou analogue. La solution de principe de la présente invention consiste donc à créer au sein du détendeur, une pré-détente par un étranglement du passage du gaz par exemple, et apporter de la chaleur en aval de cette -détente directement dans le détendeur. Le détendeur peut être de type classique avec simplement un raccord d'entrée spécialement aménagé, donc économique. La solution de l'invention présente les avantages d'assurer un meilleur transfert de chaleur au gaz ; gaz pré- détendu est froid et, à débit constant, sa vitesse est plus grande donc favorable au transfert par convection forcée. de répartir la détente en deux sites, à savoir étranglement de pré- détente et clapet de détente, et donc de conduire à un refroidissement moindre du clapet de détente. d'intégrer les résistances dans le détendeur et donc mieux le réchauffer par conduction avec des pertes diminuées. de limiter les actions nécessaires au montage et au démontage de l'installation donc les risques d'oublis ou de fausses manoeuvres en particulier sur le circuit haute pression. de limiter la puissance électrique nécessaire du fait rendement accru et des pertes limitées. Exemples Des exemples de réalisation de l'invention sont illustrés sur les figures 1 à 3 ci-jointes. Sur ces figures, le sens du gaz est schématisé par les flèches S. Sur la figure 1, on voit un détendeur comprenant corps 1 de détendeur avec deux manomètres (haute et basse pressions) comprenant, en outre, une zone de pré-détende 2 formée d'une restriction 12 ou d'un étranglement aménagé dans le passage 7 de gaz et d'un réchauffeur 3 de gaz formé d'une résistance 5 électrique chauffante gainée d'un revêtement protecteur externe. La résistance 5 électrique est aménagée dans le raccord 14 d'entrée de gaz sortant d'une bouteille de gaz (non montrée), entre restriction 12 et le clapet 20 de détente du détendeur. Un filtre 15 agencé en aval de la zone de pré-détende 2, laquelle est détaillée sur figure 2. Après pré-détente, le gaz est évacué, via le passage 8, vers corps 1 détendeur où il subit une ou plusieurs autres détentes permettant de réduire encore sa pression. Selon le cas, comme schématisée sur la figure 3, la pré-détende peut être aussi assurée par un clapet 9 coopérant avec un ressort 10 et portant un joint d'etanchéité 11, ledit clapet 9 étant agencé en aval de la restriction 12. Le clapet 9 oppose au passage du gaz une force de résistance qui fonction la section au droit du joint d'étanchéité 11 et de la force ressort 1 variante, le dispositif de pré-détente et de réchauffage l'invention peut être intégré dans un robinet-détendeur intégré ; dans ce cas, la pré-detente peut être assurée par un clapet de retenue de pression qui cumule ainsi deux fonctions pour le coût d'une seule. présente invention est applicable à toutes les installations conditionnements contenant un gaz sous pression, en particulier du C02 des melanges à base de C02 conditionnés en bouteilles destinés domaine soudage MAG ou au domaine des boissons gazeuses, c'est-à- dire pour pressuriser un liquide avec un gaz, en particulier de la bière avec du dioxyde carbone. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détente de fluide sous pression pour récipient de fluide, en particulier pour bouteille de gaz, composé corps (1) comportant au moins un passage (7, 8) interne de fluide destiné à être fixé audit recipient de fluide, ledit dispositif comportant, en outre, des moyens de "-détente (2, 12, 9, 10, 11) de gaz agencés ledit passage (7, 8) et moyens de réchauffage (3, 4) de gaz permettant de réchauffer au moins partiellement le fluide après pré-détente. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé ce que les moyens réchauffage (4, 5) comprennent une résistance (5) électrique chauffante. 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé ce que les moyens pré-détente (2, 12, 9, 10, 11) de gaz comprennent un étranglement ou une restriction (12) dudit passage (7, 8) et/ou clapet (9) de pré-détente. 4. Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérise ce que les moyens de réchauffage (4, 5) comprennent une résistance (5) électrique chauffante recouverte par un revêtement (4) protecteur externe. 5. Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérise ce que les moyens de pré-détente (2, 12, 9, 10, 11) de gaz sont agencés sur le passage (7, de gaz en amont du clapet de détente (20) du corps (1). 6. Dispositif selon les revendications 1 à 5, caractérise ce qu'il est choisi parmi détendeurs et les ensembles robinets-détendeurs. 7. Bouteille de gaz équipée d'un dispositif selon les revendications 1 à 6. 8. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 ou d'une bouteille de gaz selon la revendication 7 dans opération de soudage, de coupage ou de traitement thermique. 9. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 ou d'une bouteille de gaz selon la revendication 7 pour pressuriser un liquide avec un gaz. 10. Utilisation selon la revendication 9, dans laquelle le liquide est une boisson, en particulier de la bière et le gaz du dioxyde de carbone.