Brevet FR2884895A1 — publié le 20061027

L'invention porte sur un récipient de conditionnement de l'acétylène avec dispositif conducteur thermique agencé à l'extérieur dudit récipient. Le stockage de l'acétylène en bouteille s'effectue traditionnellement par sa dissolution dans un solvant. Les bouteilles d'acétylène sont remplies d'une matière poreuse au sein de laquelle est imprégné le solvant dans lequel est dissous l'acétylène. Cette matière poreuse a une porosité pouvant être comprise entre 70 et 95%, selon sa formulation, cohérente ou non, pouvant être constituée d'éléments tels que le charbon de bois, des ciments, l'amiante, le kieselguhr, l'oxyde de zinc, des matières céramiques silico-calcaires... renforcée ou non de fibres, permet ainsi d'éviter la propagation d'une décomposition de l'acétylène à l'intérieur du récipient. Traditionnellement, le solvant utilisé pour dissoudre l'acétylène peut être de l'acétone ou du diméthylformamide (DMF). La mise en solution de l'acétylène dans son solvant est exothermique et son extraction est endothermique. En théorie, la consommation énergétique est de l'ordre de 600 Joules par gramme d'acétylène extrait du solvant. En pratique, ce phénomène se traduit par un refroidissement important de la bouteille au cours de l'extraction de l'acétylène hors du solvant et son soutirage hors de la bouteille. En plus de baisser proportionnellement à la quantité de gaz contenue au sein de la bouteille, la pression au sein de la bouteille baisse proportionnellement à la température. La pression étant le moteur de soutirage de l'acétylène, les bouteilles d'acétylène dissous sont donc particulièrement sensibles à la baisse de température accompagnant leur utilisation. Cette baisse de température apparaît donc comme néfaste au débit de gaz et conduit finalement à l'épuisement du débit lorsque la pression en sortie de bouteille passe en deçà de la pression atmosphérique. En fonction des conditions d'utilisation de la bouteille, notamment le débit de travail, la température initiale et la quantité initiale de gaz stockée, cette limitation de débit peut s'avérer très gênante lorsque le temps de maintien du débit est inférieur au temps d'utilisation nécessaire pour une application donnée. En fait, les phénomènes néfastes observés sont les suivants - la bouteille se refroidit d'autant plus lors d'un long soutirage. On constate des écarts relatifs de température pouvant atteindre -40 C par rapport à la température initiale de la bouteille qui est la température ambiante. - le débit s'épuise d'autant plus vite que la température ambiante d'utilisation de la bouteille est basse. La capacité de la bouteille à débiter sur une période longue peut donc se trouver particulièrement limitée en hiver ou dans des régions au climat froid. - le débit s'épuise d'autant plus vite que le débit de travail réglé est important par rapport au volume de la bouteille. - les propriétés de pression et température se dégradent en priorité près de l'ogive, c'est-à-dire à l'endroit de la bouteille où les phénomènes de migration de l'acétylène hors du solvant sont les plus importants. - on observe un écart de pression pouvant aller jusqu'à 4 bar entre haut et bas de la bouteille. - le fond se refroidit plus lentement allant jusqu'à un décalage de 3 à 4 heures. On observe donc localement, au sein d'une bouteille d'acétylène et au cours de sa vidange, de fortes hétérogénéités de température, de pression et de taux de chargement qui se définit comme étant la quantité d'acétylène dissoute par gramme de solvant. Ces hétérogénéités constituent l'inconvénient majeur des bouteilles actuelles d'acétylène et sont néfastes à leur utilisation optimale. En outre, ces différences de pression peuvent conduire à des contraintes pouvant provoquer localement la détérioration de la masse poreuse (fissuration, voire tassement). En conséquence, des volumes libres, préjudiciables d'un point de vue de la sécurité, peuvent apparaître au cours du temps au sein de la masse poreuse. Le problème qui se pose est alors de proposer un récipient de conditionnement d'acétylène amélioré ne présentant pas les inconvénients susmentionnés. La solution de l'invention est un récipient de conditionnement d'acétylène comprenant un corps principal contenant une masse poreuse, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un dispositif conducteur thermique agencé à l'extérieur du corps et en liaison thermique avec l'intérieur du corps de manière à permettre d'opérer un échange thermique entre ledit dispositif conducteur thermique et l'intérieur du corps du récipient. Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes le dispositif conducteur est agencé au niveau d'un orifice de sortie de gaz aménagé dans la paroi du corps. - le dispositif conducteur est agencé au niveau d'un col portant l'orifice de sortie. le dispositif conducteur comporte une partie interne pénétrant dans le corps et une partie externe aérienne située à l'extérieur du corps. - la partie interne a une forme de tige allongée comportant un passage axial et/ou une ou plusieurs rainures périphériques externes formant surface d'échange thermique interne. - le passage axial se prolonge au travers de la partie externe. - la partie externe comprend une ou plusieurs ailettes formant surface d'échange thermique externe, de préférence plusieurs ailettes disposées radialement autour de l'axe du dispositif conducteur. le dispositif conducteur communique avec l'intérieur du corps par l'intermédiaire d'un orifice agencé dans le fond du corps du récipient. - c'est une bouteille d'acétylène. Plus précisément, l'invention consiste à compenser la baisse locale de température, et donc de pression, à l'intérieur de la bouteille, en favorisant les échanges avec l'extérieur et/ou en produisant de la chaleur dans la bouteille, par l'ajout d'un dispositif conducteur de la chaleur, actif, extérieur à la bouteille, et visible et contrôlable par l'utilisateur. L'invention permet une diminution du temps de repos entre deux utilisations, parfois nécessaire à la remontée et ré-homogénéisation en température du système, jusqu'à éventuellement la remise à température ambiante du système; un débit plus important à volume de bouteille donné en utilisation prolongée; et une récupération optimale de l'acétylène dissous dans la bouteille. La présente invention propose donc un moyen d'augmenter l'autonomie (c'est-à-dire la capacité relative) des bouteilles d'acétylène qui est illustrée sur les figures 1 et 6. Une bouteille d'acétylène constituée d'un corps principal ou l'enveloppe métallique 1 et d'une masse poreuse 2 contenant du solvant et de l'acétylène dissous est munie sur sa partie haute d'un élément statique 3 conducteur de la chaleur, extérieur à la bouteille, monté sur la bouteille par insertion au travers de l'orifice 4 du goulot ou col 5, au moyen d'une tige 6 au travers de laquelle le passage 10 de l'acétylène peut se faire de manière sécurisée, comme montré en Figures 1 et 2. Deux modes de réalisation de l'invention sont schématisés sur les Figures 3 et 4, à savoir un système externe à ailettes avec tube plongeur dans le taraudage réalisé en partie haute de la bouteille garnie en masse poreuse (Fig. 3) et un système interne à ailettes 11 en contact avec le dispositif externe (Fig. 4). Dans les deux cas précédents, le dispositif externe fait office de caloduc ou radiateur. Celui-ci peut être rempli d'eau thermostatée en mouvement. De façon alternative, il est plein et son dimensionnement et sa structure permettent de réaliser l'apport de chaleur nécessaire à la bouteille sous-jacente par les échanges calorifiques avec l'extérieur. Selon une autre alternative, il intègre une résistance chauffante, qui descend à l'intérieur de la bouteille, reliée à un thermostat externe qui en permet le contrôle à distance. Il est aussi envisageable d'intégrer la solution de l'invention à une tête de bouteille, l'échangeur thermique faisant office de carénage de tête, le robinet et le détendeur étant placés à l'intérieur. Les chariots oxyacétyléniques sont composés d'une bouteille d'acétylène et d'une bouteille d'oxygène, soit de capacités proches, correspondant à un rapport de consommation de 1.1 à la faveur de l'oxygène pour des application de procédés à la flamme comme le soudage, soit de capacité a peu près double pour l'oxygène si des opérations d'oxycoupage complètent l'utilisation du soudage. La bouteille d'oxygène est classiquement plus haute que la bouteille d'acétylène. Il est dès lors également envisagé, que la différence de hauteur (h: voir Fig. 5 et 6) entre les bouteilles d'acétylène et d'oxygène montées sur un chariot, soit exploitée pour le montage du système précédemment décrit devant favoriser la conduction de chaleur depuis l'extérieur, en utilisant un élément supérieur à ailettes tel que décrit ci-avant, comme montré en Figure 5, ou élément inférieur à la bouteille d'acétylène, comme illustré en Figure 6, en contact avec un système d'ailettes internes. Le réhausseur parfois utilisé sur les chariots oxy-acétyléniques, comme le chariot ROLLERFLAMTM commercialisé par la société AIR LIQUIDE est alors supprimé. En variante, le dispositif inférieur externe à la bouteille faisant office de caloduc, peut être dissocié de l'élément 11 à ailettes internes pour le transport et y être raccordé par emboîtement, vissage ou serrage au point d'utilisation. Dans ce cas, le dispositif conducteur communique avec l'intérieur du corps par l'intermédiaire d'un orifice agencé dans le fond du corps du récipient. En outre, le dispositif externe peut être partie intégrante du chariot de transport. Les moyens d'échange de chaleur avec le milieu ambiant décrit ci-dessus pour bien vidanger les bouteilles, sont également bénéfiques au remplissage pendant lequel ils facilitent l'évacuation de la chaleur de dissolution. Revendications 1. Récipient de conditionnement d'acétylène comprenant un corps principal (1) contenant une masse poreuse (2), caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un dispositif (3) conducteur thermique agencé à l'extérieur du corps (1) et en liaison thermique avec l'intérieur du corps (1) de manière à permettre d'opérer un échange thermique entre ledit dispositif conducteur (3) thermique et l'intérieur du corps (1) du récipient. 2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif conducteur (3) est agencé au niveau d'un orifice (4) de sortie de gaz aménagé dans la paroi du corps (1). 3. Récipient selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif conducteur (3) est agencé au niveau d'un col (5) portant l'orifice (4) de sortie. 4. Récipient selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif conducteur (3) comporte une partie interne (6) pénétrant dans le corps (1) et une partie externe (7) aérienne située à l'extérieur du corps (1). 5. Récipient selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie interne (6) a une forme de tige allongée comportant un passage (10) axial et/ou une ou plusieurs rainures (8) périphériques externes formant surface d'échange thermique interne. 6. Récipient selon la revendication 5, caractérisé en ce que le passage (10) axial se prolonge au travers de la partie externe (7). 7. Récipient selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie externe (7) comprend une ou plusieurs ailettes (9) formant surface d'échange thermique externe, de préférence plusieurs ailettes (9) disposées radialement autour de l'axe du dispositif conducteur (3). 8. Récipient selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif conducteur (3) communique avec l'intérieur du corps (1) par l'intermédiaire d'un orifice (12) agencé dans le fond (13) du corps (1) du récipient. 9. Récipient selon les revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est une bouteille d'acétylène.