EP0288340A1 - Moyens de chauffage de citernes et citernes pourvues de ces moyens - Google Patents

Moyens de chauffage de citernes et citernes pourvues de ces moyens Download PDF

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EP0288340A1
EP0288340A1 EP88400675A EP88400675A EP0288340A1 EP 0288340 A1 EP0288340 A1 EP 0288340A1 EP 88400675 A EP88400675 A EP 88400675A EP 88400675 A EP88400675 A EP 88400675A EP 0288340 A1 EP0288340 A1 EP 0288340A1
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EP
European Patent Office
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tank
heating
air
path
quadrants
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EP88400675A
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German (de)
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Inventor
Philippe Batigny
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Arbel Fauvet Rail SA
Original Assignee
Arbel Fauvet Rail SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/06—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with the heat-exchange conduits forming part of, or being attached to, the tank containing the body of fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/74—Large containers having means for heating, cooling, aerating or other conditioning of contents
    • B65D88/744—Large containers having means for heating, cooling, aerating or other conditioning of contents heating or cooling through the walls or internal parts of the container, e.g. circulation of fluid inside the walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/74—Large containers having means for heating, cooling, aerating or other conditioning of contents
    • B65D88/748—Large containers having means for heating, cooling, aerating or other conditioning of contents for tank containers

Definitions

  • the invention relates to means for heating tanks and to tanks provided with these means.
  • These tanks conventionally have a cylindrical body with a substantially horizontal axis, closed at its ends by bottoms and resting on a support by means of at least two cradles.
  • a heat-insulated jacket is generally produced in a half-shell reserving between its internal wall and the wall of the tank a peripheral chamber partially crossed by the cradles.
  • electrical heating is known in the form of armored resistance boxes mounted in a removable manner under the tank, and this throughout the latter.
  • the boxes located in the lower part do not allow homogeneous heating of the air present in the peripheral chamber.
  • One result which the invention aims to obtain is a heating tank of this type which is even more efficient.
  • the subject of the invention is such means for reheating tanks, in particular characterized in that: - they comprise two sheets cut out in the shape of a horseshoe and arranged in an opposite manner around the tank in two diametrical planes out of phase ninety degrees from each other, these two sheets in at least one section are welded to the tank in order to "partition" the chamber between the tank and the insulated liner into four quadrants and, - at one end of the tank, one of the partition sheets is extended so as to prevent, with the other sheet, any communication of the quadrants it separates and of the quadrants located on the opposite side of the other sheet to form there the ends of the preferred path where the exit and the input of said path are connected.
  • a subject of the invention is also the tanks provided with these means.
  • the tank 1 comprises a cylindrical body 2 with a horizontal axis, which body 2 is closed at its ends by bottoms 3.
  • This tank rests on a support 4 of any known type, such as the chassis of a wagon or of a road transport vehicle, by means of cradles 6.
  • a heat-insulated liner 8 reserving between its internal wall and the tank a peripheral chamber 10 partially crossed by the cradles 6.
  • the chamber 10 is "partitioned" so as to define, all around the tank 1, at least one preferred path of air 13 at the outlet 16 from which path 13 is taken. this air and it is passed over a heating battery before bringing it to the inlet 20 of the path 13 and finally, one establishes in the path and on the battery a forced circulation of this air.
  • the design of the tanks is simple and in particular it is useless to provide for the holding of the tank at external pressure and above all the efficiency is better since: - on the one hand, the entire surface of the wall of the tank is used as an exchange surface and, - on the other hand, thanks to the forced routing of air on the heating coil, we obtain a better emissivity and of the order of three to four watts per square centimeter, ie three to four times greater than with heating air circulating by simple natural convection.
  • the means for implementing this invention mainly comprise means 21, 22 for "partitioning" the chamber 10 so as to define all around the tank 1 at least one air path 13 with an outlet 16 and an inlet 20 and, interposed between the outlet and the inlet of the route, at least one battery for heating the air taken from the outlet of the route as well as a means establishing in the route and on the heating battery a forced circulation of the air of the room.
  • the heating coil and its fan motor of the heating and ventilation group are located outside the assembly consisting of the tank and its insulated liner.
  • the hot air is pulsed all around the tank through the preferred path 13 via the ventilation heating group operating in all recycled air.
  • the motor-fan can be of the centrifugal type, delivering a higher pressure than that of a tangential motor-fan which makes it possible to compensate for the pressure drop of the network.
  • the “partitioning" means comprise two sheets 21, 22 cut in the shape of a horseshoe and arranged in an opposite manner around the tank in two diametrical planes out of phase ninety degrees from each other.
  • one of the partition plates is extended so as to prevent, with the other plate, any communication of the quadrants 32 and 35 which it separates and of the quadrants 33, 34 situated on the opposite side of the another sheet to form the ends of the preferred path 13 where the outlet 16 and the inlet 20 of said path are connected.
  • the air heated on the heating coil of the outdoor ventilation heating group thus enters the first quadrant 32 such as the lower right quadrant in FIG. 4, and begins to exchange its calories with the tank.
  • the design of the cradle 6 of the tank reserves a longitudinal passage 36 of the air.
  • the air passes into a second quadrant 33 such as the upper right quadrant, then into the third quadrant 34 such as the upper left quadrant and finally into the fourth quadrant such as the lower left quadrant before returning to the group to be recycled there.
  • a second quadrant 33 such as the upper right quadrant
  • the third quadrant 34 such as the upper left quadrant
  • the fourth quadrant such as the lower left quadrant
  • the invention Compared to tanks fitted with heating boxes, the invention has many advantages: - the forced circulation of air around the tank, allows its homogenization and above all ensures a specific emission of power per unit area of the shielded elements of the ventilation heating group greater than in the case of natural convection.
  • the size of the electric heating elements is significantly reduced.

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Abstract

L'invention se rapporte aux moyens de chauffage des citernes ainsi qu'aux citernes pourvues de ces moyens. Ils sont caractérisés en ce que : - ils comprennent deux tôles (21, 22) découpées en forme de fer à cheval et disposées de manière opposée autour de la citerne dans deux plans diamétraux déphasés de quatre vingt dix degrés l'un de l'autre, - ces deux tôles (21, 22) en au moins un tronçon sont soudées sur la citerne pour "partitionner" la chambre entre la citerne et le chemisage calorifugé en quatre quadrants et, - à une extrémité de la citerne, l'une des tôles (21, 22) de partitionnement est prolongée de manière à interdir, avec l'autre tôle (21, 22) toute communication des quadrants qu'elle sépare et des quadrants situés du côté opposé de l'autre tôle (21, 22) pour y former les extrémités du cheminement privilégié (13) où sont raccordées la sortie (16) et l'entrée (20) du dit cheminement. Application à l'industrie de la construction métallique.

Description

  • L'invention se rapporte aux moyens de chauffage des citernes ainsi qu'aux citernes pourvues de ces moyens.
  • Qu'il s'agisse de citernes fixes ou de citernes portées par des véhicules routiers ou ferroviaires, on sait que pour certains produits leur vidange voire même leur remplissage nécessite un réchauffage de la dite citerne.
  • Ces citernes présentent classiquement un corps cylindrique d'axe sensiblement horizontal, fermé à ses extrémités par des fonds et reposant sur un support par l'intermédiaire d'au moins deux berceaux.
  • Autour de la paroi de la citerne, est réalisé un chemisage calorifugé généralement en demi-coquille réservant entre sa paroi interne et la paroi de la citerne une chambre périphérique partiellement traversée par les berceaux.
  • Pour le réchauffage des grosses citernes et des produits qu'elles contiennent, il est connu de faire appel à une énergie extérieure telle de la vapeur saturée ou surchauffée envoyée dans un réseau soit de tubes plongeant dans le contenu de la citerne, soit de conduits formés d'une tôle plus ou moins galbée appliquée contre la paroi de la citerne qui est alors utilisée comme surface de condensation et de récupération de la chaleur dégagée par le changement d'état.
  • Selon le produit concerné, la pénétration de tubes de réchauffage dans le dit produit n'est pas toujours autorisée.
  • Quant à la réalisation de conduits plaqués contre la paroi de la citerne, elle nécessite de faire en sorte que la citerne tienne à la pression extérieure qui, en fonctionnement, lui sera appliquée.
  • Qu'il s'agisse de tubes plongés dans le produit ou de conduits plaqués contre la paroi de la citerne, l'échange reste limité compte tenu de la faiblesse de la surface d'échange ainsi obtenue.
  • Afin de remédier à ces inconvénients, on connaît un chauffage électrique sous la forme de caissons de résistances blindées montés de manière démontable sous la citerne, et ce tout au long de celle-ci.
  • Ces résistances blindées chauffent l'air de la chambre périphérique.
  • Cet air, qui n'est mis en mouvement que par convection naturelle, reste pratiquement statique, aussi les caissons de chauffe n'ont-ils qu'une emissivité très faible de l'ordre de un watt par centimère carré d'où la necessité de prévoir de trés grandes surfaces de chauffe ce qui, pour un ensemble "citerne plus chemisage" de volume extérieur donné, réduit la charge utile de la citerne.
  • Par ailleurs, les caissons localisés en partie basse ne permettent pas un chauffage homogène de l'air présent dans la chambre périphérique.
  • De plus, dans le cas de produits dangereux dégageant notamment des gaz inflammables, les résistances blindées disposées sous toute la citerne multiplient les risques d'explosion à la suite d'arcs de court-circuits.
  • On connait également (DE-U-7.120.959 et GB-A-2.049.628) un procédé selon lequel on "partitionne" la chambre de manière à définir, tout autour de la citerne, au moins un cheminement privilégié de l'air en sortie duquel cheminement, on prélève cet air et on le fait passer sur une batterie de chauffage avant de le ramener à l'entrée du cheminement et enfin, on établit dans le cheminement et sur la batterie une circulation forcée de cet air.
  • Un résultat que l'invention vise à obtenir est une citerne à réchauffage de ce type qui soit encore plus efficace.
  • A cet effet, l'invention a pour objet de tels moyens de réchauffage de citerne notamment caractérisés en ce que :
    - ils comprennent deux tôles découpées en forme de fer à cheval et disposées de manière opposée autour de la citerne dans deux plans diamétraux déphasés de quatre vingt dix degrés l'un de l'autre,
    - ces deux tôles en au moins un tronçon sont soudées sur la citerne pour "partitionner" la chambre entre la citerne et le chemisage calorifugé en quatre quadrants et,
    - à une extrémité de la citerne, l'une des tôles de partitionnement est prolongée de manière à interdir, avec l'autre tôle toute communication des quadrants qu'elle sépare et des quadrants situés du côté opposé de l'autre tôle pour y former les extrémités du cheminement privilégié où sont raccordées la sortie et l'entrée du dit cheminement.
  • L'invention a également pour objet les citernes pourvues de ces moyens.
  • Elle sera bien comprise à l'aide de la description ci-aprés faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement :
    • - figure 1 : une vue en perspective d'une citerne selon l'invention,
    • - figure 2 : un schéma montrant le parcours de l'air dans cette citerne,
    • - figures 3 à 6 : des coupes selon III-III à VI-VI de la figure 1.
  • En se reportant au dessin, on voit que la citerne 1 comprend un corps cylindrique 2 d'axe horizontal, lequel corps 2 est fermé à ses extrémités par des fonds 3.
  • A cette citerne sont bien entendu raccordées des dispositifs de remplissage et/ou de vidange et au moins un orifice de visite (non représentés).
  • Cette citerne repose sur un support 4 de tout type connu tel le chassis d'un wagon ou d'un véhicule de transport routier, par l'intermédiaire de berceaux 6.
  • Autour de la citerne est disposé un chemisage calorifugé 8 réservant entre sa paroi interne et la citerne une chambre périphérique 10 partiellement traversée par les berceaux 6.
  • Pour chauffer l'air compris dans cette chambre périphérique 10, la chambre 10 est "partitionnée" de manière à définir, tout autour de la citerne 1, au moins un cheminement privilégié de l'air 13 en sortie 16 duquel cheminement 13, on prélève cet air et on le fait passer sur une batterie de chauffage avant de le ramener à l'entrée 20 du cheminement 13 et enfin, on établit dans le cheminement et sur la batterie une circulation forcée de cet air.
  • La conception des citernes est simple et notamment il est inutile de prévoir la tenue de la citerne à la pression extérieure et surtout l'efficacité est meilleure puisque :
    - d'une part, toute la surface de la paroi de la citerne est utilisée comme surface d'échange et,
    - d'autre part, grâce au cheminement forcé de l'air sur la batterie de chauffage, on obtient une émissivité meilleure et de l'ordre de trois à quatre watts par centimètre carré soit trois à quatre fois plus importante qu'avec un chauffage de l'air circulant par simple convection naturelle.
  • Ces gains en efficacité permettent de réduire l'importance des batteries de chauffage et donc la place qu'elles occupent.
  • Les moyens en vue de la mise en oeuvre de cette invention comprennent principalement des moyens 21, 22 pour "partitionner" la chambre 10 de manière à définir tout autour de la citerne 1 au moins un cheminement 13 de l'air avec une sortie 16 et une entrée 20 et, intercalée entre la sortie et l'entrée du cheminement, au moins une batterie de chauffage de l'air prélevé en sortie du cheminement ainsi qu'un moyen établissant dans le cheminement et sur la batterie de chauffage une circulation forcée de l'air de la chambre.
  • La batterie de chauffe et son moto-ventilateur du groupe chauffage ventilation sont situés à l'extérieur de l'ensemble constitué par la citerne et son chemisage calorifugé.
  • L'air chaud est pulsé tout autour de la citerne à travers le cheminement privilégié 13 par l'intermédiaire du groupe de chauffage ventilation fonctionnant en tout air recyclé.
  • Le moto-ventilateur peut être du type centrifuge, délivrant une pression plus importante que celle d'un moto-ventilateur tangentiel ce qui permet de compenser la perte de charge du réseau.
  • Les moyens de "partitionnement" comprennent deux tôles 21, 22 découpées en forme de fer à cheval et disposées de manière opposée autour de la citerne dans deux plans diamétraux déphasés de quatre vingt dix degrés l'un de l'autre.
  • Ces deux tôles, en au moins un tronçon, sont soudées sur la citerne pour "partitionner" la chambre entre la citerne et le chemisage calorifugé en quatre quadrants 32 à 35.
  • A une extrémité de la citerne, l'une des tôles de partitionnement est prolongée de manière à interdir, avec l'autre tôle toute communication des quadrants 32 et 35 qu'elle sépare et des quadrants 33, 34 situés du côté opposé de l'autre tôle pour y former les extrémités du cheminement privilégié 13 où sont raccordées la sortie 16 et l'entrée 20 du dit cheminement.
  • L'air réchauffé sur la batterie de chauffe du groupe de chauffage ventilation extérieur rentre ainsi dans le premier quadrant 32 tel le quadrant inférieur droit sur la figure 4, et commence à échanger ses calories avec la citerne.
  • La conception du berceau 6 de la citerne réserve un passage 36 longitudinal de l'air.
  • Parvenu à l'autre extrémité de la citerne, l'air passe dans un second quadrant 33 tel le quadrant supérieur droit puis dans le troisième quadrant 34 tel le quadrant supérieur gauche et enfin dans le quatrième quadrant tel le quadrant inférieur gauche avant de revenir dans le groupe pour y être recyclé.
  • Ce cheminement est schématiquement représenté figure 2.
  • Par rapport aux citernes équipées de caissons chauffants, l'invention présente de nombreux avantages :
    - la circulation forcée de l'air autour de la citerne, permet son homogénisation et surtout assure une émission spécifique de puissance par unité de surface des éléments blindés du groupe de chauffage ventilation plus importante que dans le cas d'une convection naturelle.
  • A puissance égale, la dimension des éléments électriques chauffants s'en trouve nettement réduite.
  • Le coût du dispositif de réchauffage ramené à l'unité citerne est abaissé.
  • Aucun parc de pièce de rechange n'est à prévoir.
  • Le réchauffage des produits dangereux notamment des gaz inflammables est assuré dans de meilleures conditions et les arcs de court-circuits ne pouvant se produire avec les résistances blindées puisqu'elles sont situées à l'extérieur de l'ensemble citerne chemisage calorifugé.
  • Il est bien évident que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté à partir duquel l'homme de l'art pourra définir toute variante de réalisation.

Claims (3)

1. Moyens de chauffage des citernes, qu'il s'agisse de citernes fixes ou de citernes portées par des véhicules routiers ou ferroviaires, applicables à une citerne qui :
- comprend chacune un corps cylindrique (2) d'axe horizontal, lequel corps (2) est fermé à ses extrémités par des fonds (3) ainsi que des dispositifs de remplissage et/ou de vidange voire un orifice de visite,
- repose sur un support (4) de tout type connu tel le chassis d'un wagon ou d'un véhicule de transport routier, par l'intermédiaire de berceaux (6),
- porte autour d'elle un chemisage calorifugé (8) réservant entre sa paroi interne et la citerne une chambre périphérique (10) partiellement traversée par les berceaux (6),
- comprend pour chauffer l'air compris dans cette chambre périphérique (10), des moyens comprenant principalement des moyens (21, 22) pour "partitionner" la chambre (10) de manière à définir tout autour de la citerne (1) au moins un cheminement (13) de l'air avec une sortie (16) et une entrée (20) et, intercalée entre la sortie et l'entrée du cheminement, à l'extérieur de l'ensemble constitué par la citerne et son chemisage calorifugé, au moins une batterie de chauffage associée à un moto-ventilateur pour former avec lui un des groupes de chauffage ventilation et qui chauffe l'air prélevé en sortie du cheminement ainsi qu'un moyen établissant dans le cheminement et sur la batterie de chauffage une circulation forcée de l'air de la chambre,
ces moyens étant CARACTERISES en ce que :
- ils comprennent deux tôles (21, 22) découpées en forme de fer à cheval et disposées de manière opposée autour de la citerne dans deux plans diamétraux déphasés de quatre vingt dix degrés l'un de l'autre,
- ces deux tôles en au moins un tronçon sont soudées sur la citerne pour "partitionner" la chambre entre la citerne et le chemisage calorifugé en quatre quadrants (32 à 35) et,
- à une extrémité de la citerne, l'une des tôles de partitionnement est prolongée de manière à interdir, avec l'autre tôle toute communication des quadrants (32 et 35) qu'elle sépare et des quadrants (33, 34) situés du côté opposé de l'autre tôle pour y former les extrémités du cheminement privilégié (13) où sont raccordées la sortie (16) et l'entrée (20) du dit cheminement.
2. Moyens selon la revendication 1 caractérisés en ce que, dans les berceaux (6) sont réservés des passages (36) permettant à l'air de circuler sans interruption depuis une extrémité jusqu'à l'autre du cheminement qui entoure quant à lui toute la citerne depuis une de ses extrémités jusqu'à son autre extrémité.
3. Citerne caractérisée en ce qu'elle est pourvue des moyens selon la revendication 1 ou 2.
EP88400675A 1987-03-23 1988-03-21 Moyens de chauffage de citernes et citernes pourvues de ces moyens Ceased EP0288340A1 (fr)

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