CA1280068C - Procede et appareil pour fournir sous pression un melange de co2 et de so2 ou un melange analogue - Google Patents
Procede et appareil pour fournir sous pression un melange de co2 et de so2 ou un melange analogueInfo
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Abstract
Le CO2 gazeux est fourni sous 10 bars et à débit constant à l'entrée primaire d'un dispositif d'aspiration. Du SO2 gazeux provenant d'une bouteille chauffée contenant du SO2 liquide est acheminé via une ligne chauffée pourvue d'un débitmètre réglable à l'entrée secondaire du dispositif d'aspiration. Le mélange sortant de ce dernier est injecté dans un réservoir-tampon dont la pression est régulée sur une valeur supérieure à la pression d'utilisation, et est prélevé dans ce réservoir-tampon pour être utilisé. Applications à la fourniture aux fonderies de moyenne importance de mélanges de durcissement de noyaux ou de moules en sable.
Description
~ il00~;8 La presente invention est relative à un procede et à un appareil pour fournir sous pression un melange dlun premier gaz et d'un deuxième gaz ayant à la temperature ambiante une tension de vapeur saturante insuffisante, nota~ment un melange C02-S02. Elle s'applique en particulier à la fourniture aux fonderies de moyenne im¢ortance de melanges de durcissement de noyaux ou de ules en sable.
Les procedes de moulage utilisant un durcissement de noyaux ou de ules en sable au yen d'un mélange C02-S02 (dioxyde de carbone-dioxyde de soufre) se developpent actuellement du fait de leurs lo avantages importants (très bon etat de surface des noyaux ou des ules, atmosphère de travail ameliorée dans les ateliers).
Pour les petites fonderies, on utilise des bouteilles de melange C02-S02 en phase liquide, ~is cette solution n'est plus acceptable éconamiquement lorsque les debits de melange demandés deviennent relativement importants.
Pour les grandes fonderies, qui necessitent par exemple des debits instantanes de mélange de l'ordre de 20 Nm3/h (mètres cubes normaux par heure), on pulvérise du S02 liquide dans un courant de C02 gazeux chauffé, on remplit un réservoir-tampon avec le melange gazeux sous une pression régulee supérieure à la pression d'utilisation, et on prélève le melange dans ce reservoir-tampon. Ceci necessite un ensemble de pampage du S02 liquide dont le coût devient prohibitif pour des debits moins importants.
L'invention a pour but de fournir une solution bien adaptee aux situations intermediaires, c'est-à-dire aux debits moyens. Dans le cas de mélanges C02-S02, elle convient pour les fonderies consommant par exemple 7 Nm3/h de melange, en valeur instantanee maximale.
A cet effet, l'invention a pour objet un procedé pour fournir sous pression un mélange d'un premier gaz et d'un deuxième gaz ayant à la temperature ambiante une tension de vapeur saturante insuffisante, not~mment un mélange C02-S02, du type dans lequel on remplit un réservoir-tampon avec le mélange gazeux sous une pression régulée superieure à la pression d'utilisation, et on prélève le melange dans ce reservoir-tampon, caractérisé en ce qu'on chauffe un recipient contenant le deuxième gaz sous forme liquide à une temperature qui correspond à une tension de vapeur saturante legèrement superieure à la pression du reservoir-tampon, et on amène la vapeur ainsi formee dans un dispositif ,, ~
~80()~8 d'aspiration parcouru par un courant du premier gaz sous une pression nettement superieure et relié en aval au réservoir-tanFon.
De préference, on fLxe le debit du premier gaz, et on règle le debit du deuxième gaz pour obtenir la composition désirée du melange.
L'invention a également pour objet un appareil destiné ~ la mise en oeuvre d'un tel procede. Cet appareil, du type ccmprenant des moyens pour realiser le melange des deux gaz, des moyens pour introduire le melange dans un reservoir-tampon maintenu à une pression regulee superieure à la pression d'utilisation, et des moyens pour prelever le lo melange dans ce reservoir-tampon, est caracterise en ce que les moyens de melange comprennent : une source du premier gaz sous une pression nettement superieure à la pression du reservoir-tampon ; une conduite reliant cette source à l'entree primaire d'un dispositif d'aspiration relié en aval au reservoir-tampon ; un recipient contenant le deuxième gaz sous forme liquide ; une ligne reliant ce recipient à l'entree secondaire du dispositif d'aspiration ; et des moyens de chauffage dudit recipient.
Un exemple de realisation de l'invention va maintenant être decrit en regard du dessin annexe, sur lequel :
- la figure 1 est une vue schematique d'un appareil conforme à
l'invention ; et - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif d'a.spira-tion de cet appareil.
L'appareil represente à la figure 1 est destine à fournir à une
Les procedes de moulage utilisant un durcissement de noyaux ou de ules en sable au yen d'un mélange C02-S02 (dioxyde de carbone-dioxyde de soufre) se developpent actuellement du fait de leurs lo avantages importants (très bon etat de surface des noyaux ou des ules, atmosphère de travail ameliorée dans les ateliers).
Pour les petites fonderies, on utilise des bouteilles de melange C02-S02 en phase liquide, ~is cette solution n'est plus acceptable éconamiquement lorsque les debits de melange demandés deviennent relativement importants.
Pour les grandes fonderies, qui necessitent par exemple des debits instantanes de mélange de l'ordre de 20 Nm3/h (mètres cubes normaux par heure), on pulvérise du S02 liquide dans un courant de C02 gazeux chauffé, on remplit un réservoir-tampon avec le melange gazeux sous une pression régulee supérieure à la pression d'utilisation, et on prélève le melange dans ce reservoir-tampon. Ceci necessite un ensemble de pampage du S02 liquide dont le coût devient prohibitif pour des debits moins importants.
L'invention a pour but de fournir une solution bien adaptee aux situations intermediaires, c'est-à-dire aux debits moyens. Dans le cas de mélanges C02-S02, elle convient pour les fonderies consommant par exemple 7 Nm3/h de melange, en valeur instantanee maximale.
A cet effet, l'invention a pour objet un procedé pour fournir sous pression un mélange d'un premier gaz et d'un deuxième gaz ayant à la temperature ambiante une tension de vapeur saturante insuffisante, not~mment un mélange C02-S02, du type dans lequel on remplit un réservoir-tampon avec le mélange gazeux sous une pression régulée superieure à la pression d'utilisation, et on prélève le melange dans ce reservoir-tampon, caractérisé en ce qu'on chauffe un recipient contenant le deuxième gaz sous forme liquide à une temperature qui correspond à une tension de vapeur saturante legèrement superieure à la pression du reservoir-tampon, et on amène la vapeur ainsi formee dans un dispositif ,, ~
~80()~8 d'aspiration parcouru par un courant du premier gaz sous une pression nettement superieure et relié en aval au réservoir-tanFon.
De préference, on fLxe le debit du premier gaz, et on règle le debit du deuxième gaz pour obtenir la composition désirée du melange.
L'invention a également pour objet un appareil destiné ~ la mise en oeuvre d'un tel procede. Cet appareil, du type ccmprenant des moyens pour realiser le melange des deux gaz, des moyens pour introduire le melange dans un reservoir-tampon maintenu à une pression regulee superieure à la pression d'utilisation, et des moyens pour prelever le lo melange dans ce reservoir-tampon, est caracterise en ce que les moyens de melange comprennent : une source du premier gaz sous une pression nettement superieure à la pression du reservoir-tampon ; une conduite reliant cette source à l'entree primaire d'un dispositif d'aspiration relié en aval au reservoir-tampon ; un recipient contenant le deuxième gaz sous forme liquide ; une ligne reliant ce recipient à l'entree secondaire du dispositif d'aspiration ; et des moyens de chauffage dudit recipient.
Un exemple de realisation de l'invention va maintenant être decrit en regard du dessin annexe, sur lequel :
- la figure 1 est une vue schematique d'un appareil conforme à
l'invention ; et - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif d'a.spira-tion de cet appareil.
L'appareil represente à la figure 1 est destine à fournir à une
2~ fonderie de moyenne importance un melange CO2-SO2 sous 2,5 bars avec un debit instantane pouvant s'elever jusqu'à 7Nm3/h environ. Il comprend essentiellement un dispositif d'aspiration 1, une ligne 2 de fourniture de C02 à l'entree primaire 3 de ce dispositif,une ligne 4 de fourniture de S02 gazeux à l'entree secondaire 5 du meme dispositif, et un reservoir-tampon 6.
Ccmme on le voit à la figure 2, le dispositif d'aspiration 1 est du type à venturi. Il ccmprend un corps 7 perce d'un alesage axial 8, un raccord d'entree qui constitue l'entree prLmaire 3 du dispositif, et un raccord de sortie 9.
L'alesage 8 est prolonge à chaque extremite par un contre-alesage taraude. Le raccord 3 se visse dans le contre-alesage d'entree, avec interposition d'un joint d'etancheite annul2ire lO, et se ~00~i8 prolonge par un nez 11 guidé dans l'alésage 8. L'extrémité de ce nez forme une pointe, et l'ensemble du raccord 3 est traversé par un conduit axial 12. Dans la partie de ce conduit située dans le nez 11 est fixé un tube capillaire 13.
Le raccord 9 se visse dans le contre-alésage de sortie, avec interposition d'un joint d'etanchéité annulaire 14. Il est traversé par un conduit axial 15 à entree convergente 16 et à sortie divergente 16 A
dont le diametre courant est intermediaire entre celui de l'alesage 8 et le diametre extérieur du tube capillaire 13. L'extremuté aval de ce o dernier pénetre dans la partie courante du conduit 15.
L'extrémité aval du raccord 9 est, ccmme l'extremité amont du raccord 3, adaptée pour se fixer à la conduite associée de l'appareil.
L'entrée secondaire 5 du dispositif d'aspiration l est constituee par un orifice radial du corps 7 qui debouche dans l'alésage 8 en regard de la pointe du nez 11 du raccord 3. Cet orifice 5 debouche en amont dans un contre-alésage taraude 17 dans lequel se fixe l'extremite aval de la ligne 4 de fourniture de S02.
La ligne 2 de fourniture de C02 ccmprend successivemer.t, d'amont vers l'aval : un réservoir 18 de C02 liquide sous une pression de l'ordre de 20 bars ; une vanne d'arret 19 interposée entre ce réservoir et un vaporiseur 20 ; un détendeur 21 ramenant la pression du C02 vaporisé à lo bars ; un clapet anti~retour taré 22 ; et un tronson final de conduite 23 relié au raccord 3 du dispositif d'aspiration 1.
La ligne 4 de fourniture de S02 comprend successivement, 2s d'amont vers l'aval : une bouteille 24 de S02 liquide ; une vanne d'arrêt 25 ; une conduite 26 equipée de résistances électriques de chauffage ; un débitmetre 27 ; un robinet 28 de réglage de debit ; une electro-vanne 29;
et un tronçon final de conduite 30 relié au contre-alésage 17 du dispositif d'aspiration 1.
Un dispositif 31 de chauffage par rayonnement est assccié à la bouteille 24 et cGmmandé par un capteur de pression ou pressostat 32 qui mesure la pression régnant dans la conduite 26.
Un autre dispositif 33 de chauffage par rayonnement est associé
au débitnetre 27 et commandé par un capteur de température ou thermostat 34 qui mesure la température de ce débitmetre.
Un tron~on de conduite 35 équipé d'une électro-vanne 36 est monté entre le raccord de sortie 9 du dispositif 1 et une entrée du 1~800~i8 réservoir-tampon 6. Un capteur de pression ou pressostat 37 associé à ce dernier co~mande simultanément les deux électro-vannes 29 et 36. Une conduite de prélèvement 38 ccnportant une vanne d'arret 39 et un régulateur de pression 40 conduit au poste d'utilisation du mélange.
Pour décrire le fonctionnement de cet appareil, on supposera que la pression du réservoir-tampon 6 est superieure à la pression basse de consigne du capteur 37, qui est par exemple 3 bars pour l'utilisation du melange ~en a~7al du régulateur 40) à 2,5 bars. Les electro-~7annes 29 et 36 sont maintenues fermées par le capteur 37, et le ~élange est lo prélevé par la conduite 38.
Lorsque la pression du réservoir-tampon atteint la valeur basse de consigne, le capteur 37 ouvre simultanément les électro-vannes 29 et 36. Le C02 gazeux arrive sous 10 bars dans l'entrée primaire 3 du dispositif d'aspiration 1 et traverse le tube capillaire 13, qui lui confere un debit constant prédéterminé. Le courant de C02, traversant à
grande vitesse le venturi formé par le conduit lS du raccord 9, aspire du S2 gazeux par l'orifice 5, à un debit regle par le robinet 28 et contrôlé sur le debitmètre 27 ; le melange s'effectue dans le venturi et est injecte dans le réservoir-tampon 6 via la conduite 35.
La pression du S02 gazeux est réglée sur une valeur qui dépasse de 0,5 bar la pression haute de consigne du réservoir-tampon, soit
Ccmme on le voit à la figure 2, le dispositif d'aspiration 1 est du type à venturi. Il ccmprend un corps 7 perce d'un alesage axial 8, un raccord d'entree qui constitue l'entree prLmaire 3 du dispositif, et un raccord de sortie 9.
L'alesage 8 est prolonge à chaque extremite par un contre-alesage taraude. Le raccord 3 se visse dans le contre-alesage d'entree, avec interposition d'un joint d'etancheite annul2ire lO, et se ~00~i8 prolonge par un nez 11 guidé dans l'alésage 8. L'extrémité de ce nez forme une pointe, et l'ensemble du raccord 3 est traversé par un conduit axial 12. Dans la partie de ce conduit située dans le nez 11 est fixé un tube capillaire 13.
Le raccord 9 se visse dans le contre-alésage de sortie, avec interposition d'un joint d'etanchéité annulaire 14. Il est traversé par un conduit axial 15 à entree convergente 16 et à sortie divergente 16 A
dont le diametre courant est intermediaire entre celui de l'alesage 8 et le diametre extérieur du tube capillaire 13. L'extremuté aval de ce o dernier pénetre dans la partie courante du conduit 15.
L'extrémité aval du raccord 9 est, ccmme l'extremité amont du raccord 3, adaptée pour se fixer à la conduite associée de l'appareil.
L'entrée secondaire 5 du dispositif d'aspiration l est constituee par un orifice radial du corps 7 qui debouche dans l'alésage 8 en regard de la pointe du nez 11 du raccord 3. Cet orifice 5 debouche en amont dans un contre-alésage taraude 17 dans lequel se fixe l'extremite aval de la ligne 4 de fourniture de S02.
La ligne 2 de fourniture de C02 ccmprend successivemer.t, d'amont vers l'aval : un réservoir 18 de C02 liquide sous une pression de l'ordre de 20 bars ; une vanne d'arret 19 interposée entre ce réservoir et un vaporiseur 20 ; un détendeur 21 ramenant la pression du C02 vaporisé à lo bars ; un clapet anti~retour taré 22 ; et un tronson final de conduite 23 relié au raccord 3 du dispositif d'aspiration 1.
La ligne 4 de fourniture de S02 comprend successivement, 2s d'amont vers l'aval : une bouteille 24 de S02 liquide ; une vanne d'arrêt 25 ; une conduite 26 equipée de résistances électriques de chauffage ; un débitmetre 27 ; un robinet 28 de réglage de debit ; une electro-vanne 29;
et un tronçon final de conduite 30 relié au contre-alésage 17 du dispositif d'aspiration 1.
Un dispositif 31 de chauffage par rayonnement est assccié à la bouteille 24 et cGmmandé par un capteur de pression ou pressostat 32 qui mesure la pression régnant dans la conduite 26.
Un autre dispositif 33 de chauffage par rayonnement est associé
au débitnetre 27 et commandé par un capteur de température ou thermostat 34 qui mesure la température de ce débitmetre.
Un tron~on de conduite 35 équipé d'une électro-vanne 36 est monté entre le raccord de sortie 9 du dispositif 1 et une entrée du 1~800~i8 réservoir-tampon 6. Un capteur de pression ou pressostat 37 associé à ce dernier co~mande simultanément les deux électro-vannes 29 et 36. Une conduite de prélèvement 38 ccnportant une vanne d'arret 39 et un régulateur de pression 40 conduit au poste d'utilisation du mélange.
Pour décrire le fonctionnement de cet appareil, on supposera que la pression du réservoir-tampon 6 est superieure à la pression basse de consigne du capteur 37, qui est par exemple 3 bars pour l'utilisation du melange ~en a~7al du régulateur 40) à 2,5 bars. Les electro-~7annes 29 et 36 sont maintenues fermées par le capteur 37, et le ~élange est lo prélevé par la conduite 38.
Lorsque la pression du réservoir-tampon atteint la valeur basse de consigne, le capteur 37 ouvre simultanément les électro-vannes 29 et 36. Le C02 gazeux arrive sous 10 bars dans l'entrée primaire 3 du dispositif d'aspiration 1 et traverse le tube capillaire 13, qui lui confere un debit constant prédéterminé. Le courant de C02, traversant à
grande vitesse le venturi formé par le conduit lS du raccord 9, aspire du S2 gazeux par l'orifice 5, à un debit regle par le robinet 28 et contrôlé sur le debitmètre 27 ; le melange s'effectue dans le venturi et est injecte dans le réservoir-tampon 6 via la conduite 35.
La pression du S02 gazeux est réglée sur une valeur qui dépasse de 0,5 bar la pression haute de consigne du réservoir-tampon, soit
3,5 ~ 0,5 - 4 bars. Cette pression est obtenue en chauffant la bouteille 24 jusqu'à la temperature correspondant à une tension de vapeur saturante de 4 bars. Pour cela, le capteur 32 met en marche le dispositif de chauffage 31 lorsque la pression dans la conduite 26 atteint sa valeur basse de consigne de 4 bars et arrête ce dispositif lorsque cette pression atteint sa valeur haute de consigne de 4,5 bars. La vapeur saturante ainsi produite est surchauffée dans la conduite 26, par les résistances électriques dont cette dernière est pourvue, et dans le débitmètre 27, par le dispositif de chauffage 33, pour garantir que c'est du S02 monophasique qui parvient au dispositif d'aspiration 1. Les valeurs haute et basse de consigne du capteur 34 sont respectivement 80C
et 70C. A la sortie du dispositif 1, la pression partielle du S02 est trop faible pour qu'existe un risque de recondensation, et aucun chauffage de la conduite 35 n'est donc nécessaire.
A msi, un courant de mélange C02-S02 à composition détermunée, par exemple à 10 % de S02, est injecte à debit pratiquement constant dans 30~)ti8 le reservoir-tampon 6, en y faisant croitre la pression. Lorsque celle-ci atteint la valeur haute de consigne du capteur 37, soit 3,5 bars, ce capteur provoque la fermeture simultanee des electro-vannes 29 et 36.
L'experience a montre que l'on obtient ainsi de fason econcmique, à partir d'une seule bouteille de S02 llquide, un mélange précis à débit moyen éventuellement variable dans le temps. On comprend que l'invention peut s'appliquer à tous les cas où l'on desire fournir un melange sous pression d'un gaz vecteur, par exemple d'un gaz inerte, et d'un gaz, par exemple d'un gaz actif, dont la tension de vapeur saturante 0 à la temperature ambiante est trop faible pour permettre un soutirage direct de la vapeur (celle du S02 à 15~C n'est que 1,8 bar) et qui est stocke sous forme liquide.
et 70C. A la sortie du dispositif 1, la pression partielle du S02 est trop faible pour qu'existe un risque de recondensation, et aucun chauffage de la conduite 35 n'est donc nécessaire.
A msi, un courant de mélange C02-S02 à composition détermunée, par exemple à 10 % de S02, est injecte à debit pratiquement constant dans 30~)ti8 le reservoir-tampon 6, en y faisant croitre la pression. Lorsque celle-ci atteint la valeur haute de consigne du capteur 37, soit 3,5 bars, ce capteur provoque la fermeture simultanee des electro-vannes 29 et 36.
L'experience a montre que l'on obtient ainsi de fason econcmique, à partir d'une seule bouteille de S02 llquide, un mélange précis à débit moyen éventuellement variable dans le temps. On comprend que l'invention peut s'appliquer à tous les cas où l'on desire fournir un melange sous pression d'un gaz vecteur, par exemple d'un gaz inerte, et d'un gaz, par exemple d'un gaz actif, dont la tension de vapeur saturante 0 à la temperature ambiante est trop faible pour permettre un soutirage direct de la vapeur (celle du S02 à 15~C n'est que 1,8 bar) et qui est stocke sous forme liquide.
Claims (10)
1. Procédé pour fournir sous pression un mélange gazeux constitué d'un premier gaz et d'un deuxième gaz ayant à la température ambiante une tension de vapeur saturante insuffisante, notamment un mélange CO2-SO2, du type dans lequel on remplit un réservoir-tampon avec le mélange gazeux sous une pression régulée supérieure à la pression d'utili-sation, et on prélève le mélange dans ce réservoir-tampon, caractérisé en ce qu'on chauffe un récipient contenant le deuxième gaz sous forme liquide à une température qui correspond à une tension de vapeur saturante légèrement supérieure à la pression du réservoir-tampon, et on amène la vapeur ainsi formée dans une entrée secondaire d'un dispositif d'aspira-tion et on introduit un courant du premier gaz sous une pression nettement supérieure à la pression du réservoir-tampon dans une entrée primaire du dispo-sitif d'aspiration, la sortie de ce dernier étant reliée au réservoir-tampon.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une ligne conduit le deuxième gaz du récipient au dispositif d'aspiration et qu'on chauffe également la ligne conduisant le deuxième gaz du récipient au dispositif d'aspiration.
3. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on fixe le débit du premier gaz, et on règle le débit du deuxième gaz pour obtenir la composition désirée du mélange.
4. Appareil pour fournir sous pression un mélange gazeux constitué d'un premier gaz et d'un deuxième gaz ayant à la température ambiante une tension de vapeur saturante insuffisante, comprenant un réservoir-tampon, des moyens pour réaliser le mélange des deux gaz, des moyens pour introduire le mélange dans le réservoir-tampon, des moyens pour maintenir l'intérieur du réservoir-tampon à une pression régulée supérieure à la pression d'utilisa-tion, et des moyens pour prélever le mélange dans ce réservoir-tampon, caractérisé en ce que les moyens de mélange comprennent: un dispositif d'aspiration comprenant une entrée primaire et une entrée secon-daire, une source du premier gaz sous une pression nettement supérieure à la pression du réservoir-tampon; une conduite reliant cette source à l'entrée primaire du dispositif d'aspiration relié en aval au réservoir-tampon; un récipient contenant le deuxième gaz sous forme liquide; une ligne reliant le haut de ce récipient à l'entrée secondaire du dispositif d'aspiration; et des moyens pour chauffer ledit récipient de sorte que la vapeur produite par le chauffage se propage dans ladite conduite jusqu'à
ladite entrée secondaire.
ladite entrée secondaire.
5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'aspiration comprend un venturi.
6. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de chauffage de ladite ligne.
7. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'entrée primaire du dispositif d'aspiration comprend un tube capillaire, ladite ligne étant équipée d'un débitmètre réglable.
8. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le débitmètre est pourvu de moyens de chauffage du débitmètre régulés par un capteur de la température de ce débitmètre.
9. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de chauffage dudit récipient sont régulés par un capteur de la pression de ladite ligne.
10. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une première électro-vanne montée dans ladite ligne, une seconde électro-vanne montée entre le dispositif d'aspiration et le réservoir-tampon, et un capteur de la pression régnant dans ce réservoir-tampon, ce capteur étant adapté pour ouvrir ou fermer simulta-nément les deux électro-vannes.
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