EP0893347A1 - Cryogenic valve in an apparatus for packaging a product - Google Patents
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- EP0893347A1 EP0893347A1 EP19980401477 EP98401477A EP0893347A1 EP 0893347 A1 EP0893347 A1 EP 0893347A1 EP 19980401477 EP19980401477 EP 19980401477 EP 98401477 A EP98401477 A EP 98401477A EP 0893347 A1 EP0893347 A1 EP 0893347A1
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- F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
- F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
Definitions
- the present invention relates to an apparatus supply of a cryogenic liquid, of the type including a thermally insulated main line in which is mounted a throttling member of the liquid flow.
- the start of nitrogen vaporization before closing the box, expels air from the box, ensuring thus inerting the product. Then, after closing the box, the end of the nitrogen vaporization puts the overpressure box, which allows it to be handled at will without risk of denting or crushing.
- the invention aims to allow adjustment improved flow of cryogenic liquid. To this end, it relates to a device of the aforementioned type, characterized in that it includes a degassing pipe tapped on the main pipe downstream of the organ strangulation.
- the invention also relates to a valve cryogenic for such an apparatus.
- This valve cryogenic of the type comprising a valve body which defines an upstream pipe section, a section of downstream pipe, as well as a seat located between these two sections, and a shutter mounted movable in the body by relative to the seat, is characterized in that the body of valve has a hole that opens into the part upper section of the downstream section.
- the seat is frustoconical and converge downwards and is extended downwards by a cavity
- the shutter includes a frustoconical conjugate part of the seat and a lower part adapted to be received with play in said cavity when the shutter is in position closing.
- the invention also relates to an installation for packaging a product in containers scroll, comprising a nitrogen supply apparatus liquid as defined above, arranged above the container conveyor, between a filling station containers with the product and a closing station containers.
- FIG. 1 Schematically shown in Figure 1 a liquid product packaging installation non-carbonated in a row of cans cylindrical contiguous 1. These boxes are carried by a conveyor 2 and pass successively, in the direction of arrow F, under a station 3 for filling boxes with the product, under a device 4 for supplying a net 5 of liquid nitrogen, and under a crimping station 6 a waterproof cover 7.
- Posts 3 and 6 are conventional, so that only the apparatus will be described below 4.
- the apparatus 4 comprises, from upstream to downstream, a double-shell liquid nitrogen tank 8, the upper openings of the two envelopes being connected by a thermally insulating collar 9.
- the envelope exterior 10 is equipped with a fixing structure 11 to an appropriate support (not shown).
- Col 9 is crossed by a supply line 12 controlled by a 12A liquid nitrogen level sensor in the enclosure inside 13 of the tank, and by a degassing 14 leading to the surrounding atmosphere.
- the tank is additionally equipped with various accessories conventional, not shown.
- the bottom of the envelope 10 has an orifice from which the outer casing 15 of a pipe starts main 16 for supplying liquid nitrogen.
- This pipe consists of a first section 17 extending vertically downward, from a second horizontal section 18, and a third section 19 extending vertically downwards.
- a liquid nitrogen distribution head 22, interchangeable is provided at the downstream end of the driving 16.
- valve 23 In the horizontal section 18 is mounted a valve 23.
- the latter ( Figures 1 and 2) includes essentially a valve body 24 surrounded by a thermal insulation 25, a shutter 26 actuated by a vertical control rod 27, and an actuator 28 located at the upper end of the rod 27.
- the body of valve 24 has, from its upper face, a vertical bore 29 extended downwards by a counter bore blind with the same axis X-X, which defines a cavity cylindrical 30.
- a section of upstream pipe 31 inclined downwards, from a side face of the valve body and opens into the cavity 30. Its diameter is slightly lower than that of the counterbore ( Figure 3).
- a downstream pipe section 32 inclined downwards in the same way as section 31, starts from the bore 29 and opens onto the opposite side face of the body valve.
- a hole 33 made in the downstream part of the body 24 opens at a point intermediate of the downstream section 32 and is connected to joint sealed, by welding, to a degassing tube 34.
- This last ( Figure 1) extends upstream between the tube 20 and the casing 15 of the pipe 16, then in space inter-wall of the tank 8, and ends with a butt 35 which crosses with watertight seal the part inner envelope 13 and opens into this one.
- the bore 29 and the counter bore 30 are connected by a frustoconical seat 36.
- the shutter 26 has a intermediate part 37 frustoconical conjugate of the seat 36, fitted with a Teflon seal 38, a lower part 39, also of general shape frustoconical but with a much larger opening angle weak, and an upper link 40. This last is connected to the lower end of the rod 27 by a ring 41 which allows a slight clearance angle of the shutter around the X-X axis.
- part 37 of the shutter 26 is applied to the seat 36, and its lower part 39 is received with a large clearance in the cavity 30 (low position in Figure 3).
- the shutter In operation, the shutter is lifted from its seat (high position in dashed lines in Figure 3), which connects the pipe sections 31 and 32.
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un appareil de fourniture d'un liquide cryogénique, du type comprenant une conduite principale thermiquement isolée dans laquelle est monté un organe d'étranglement du courant de liquide.The present invention relates to an apparatus supply of a cryogenic liquid, of the type including a thermally insulated main line in which is mounted a throttling member of the liquid flow.
Elle s'applique notamment à la fourniture régulée d'azote liquide à des récipients en défilement, en vue de leur inertage et/ou de leur pressurisation.It applies in particular to regulated supply liquid nitrogen to moving containers for their inerting and / or their pressurization.
Comme il est bien connu, les entrées de chaleur inévitables dans les conduites véhiculant les liquides cryogéniques provoquent l'apparition de bulles dans ces liquides, ce qui rend difficile leur transfert à débit constant, notamment pour des débits inférieurs à 10 l/h.As is well known, the heat inputs unavoidable in pipes carrying liquids cryogenic cause bubbles to appear in these liquids, making it difficult to transfer throughput constant, especially for flow rates below 10 l / h.
Une situation particulièrement sensible à ce phénomène se rencontre dans le procédé de pressurisation de boítes de conserve par l'azote liquide. Dans cette technique, une rangée de boítes de conserve au contact les unes des autres défile, après leur remplissage par un produit non gazeux, par exemple par une boisson plate, sous une buse d'où coule un mince filet d'azote liquide. Chaque boíte reçoit ainsi quelques gouttes d'azote liquide, puis est fermée hermétiquement.A situation particularly sensitive to this phenomenon occurs in the pressurization process of cans with liquid nitrogen. In this technical, a row of cans in contact each other scrolls, after filling them with a non-gaseous product, for example by a flat drink, under a nozzle from which flows a thin stream of liquid nitrogen. Each box thus receives a few drops of nitrogen liquid, then is closed tightly.
Le début de la vaporisation de l'azote, avant fermeture de la boíte, chasse l'air de la boíte, assurant ainsi l'inertage du produit. Puis, après la fermeture de la boíte, la fin de la vaporisation de l'azote met la boíte en surpression, ce qui permet de la manutentionner à volonté sans risque de cabossage ou d'écrasement.The start of nitrogen vaporization, before closing the box, expels air from the box, ensuring thus inerting the product. Then, after closing the box, the end of the nitrogen vaporization puts the overpressure box, which allows it to be handled at will without risk of denting or crushing.
Comme on le comprend, si la quantité d'azote liquide reçue par une boíte est trop faible, la pressurisation ne sera pas suffisante pour maintenir l'intégrité de la boíte et, si cette quantité est excessive, la boíte risque d'exploser.As we understand, if the amount of nitrogen liquid received by a box is too low, the pressurization will not be sufficient to maintain the integrity of the box and, if this quantity is excessive, the box may explode.
Les chaínes de remplissage actuelles font défiler plusieurs dizaines de boítes par seconde sur une seule file, et des cadences de plus en plus élevées sont envisagées. Si l'on tient compte en outre des périodes d'accélération et de freinage des chaínes pendant les phases de démarrage et d'arrêt de l'installation, on comprend qu'un réglage très précis du débit d'azote liquide déversé à chaque instant est critique pour le développement du procédé.Current filling lines scroll several dozen boxes per second on a single line, and higher and higher rates are considered. If we also take into account the periods acceleration and braking of chains during start-up and shutdown phases of the installation, understands that a very precise adjustment of the nitrogen flow liquid spilled at all times is critical for the process development.
L'invention a pour but de permettre un réglage amélioré du débit de liquide cryogénique. A cet effet, elle a pour objet un appareil du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite de dégazage piquée sur la conduite principale en aval de l'organe d'étranglement.The invention aims to allow adjustment improved flow of cryogenic liquid. To this end, it relates to a device of the aforementioned type, characterized in that it includes a degassing pipe tapped on the main pipe downstream of the organ strangulation.
L'appareil suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- la conduite de dégazage est piquée sur la partie supérieure de la conduite principale;
- l'organe d'étranglement est l'obturateur d'une vanne qui comprend un corps de vanne définissant un tronçon intermédiaire amont et un tronçon intermédiaire aval de la conduite principale, ainsi qu'un siège situé entre ces deux tronçons, l'obturateur étant monté mobile dans le corps par rapport au siège, et le corps de vanne est muni d'un perçage qui débouche dans la partie supérieure du tronçon intermédiaire aval et qui est relié à la conduite de dégazage;
- la conduite de dégazage s'étend dans l'enveloppe extérieure de la conduite principale;
- l'appareil comprend en outre un réservoir de liquide cryogénique du fond duquel part la conduite principale, et la conduite de dégazage débouche dans la partie supérieure de ce réservoir.
- the degassing pipe is tapped on the upper part of the main pipe;
- the throttling member is the shutter of a valve which comprises a valve body defining an upstream intermediate section and an intermediate downstream section of the main pipe, as well as a seat situated between these two sections, the shutter being mounted movable in the body relative to the seat, and the valve body is provided with a bore which opens into the upper part of the downstream intermediate section and which is connected to the degassing pipe;
- the degassing pipe extends into the outer casing of the main pipe;
- the apparatus further comprises a cryogenic liquid tank from the bottom of which leaves the main pipe, and the degassing pipe opens into the upper part of this tank.
L'invention a également pour objet une vanne cryogénique pour un tel appareil. Cette vanne cryogénique, du type comprenant un corps de vanne qui définit un tronçon de conduite amont, un tronçon de conduite aval, ainsi qu'un siège situé entre ces deux tronçons, et un obturateur monté mobile dans le corps par rapport au siège, est caractérisée en ce que le corps de vanne est muni d'un perçage qui débouche dans la partie supérieure du tronçon aval.The invention also relates to a valve cryogenic for such an apparatus. This valve cryogenic, of the type comprising a valve body which defines an upstream pipe section, a section of downstream pipe, as well as a seat located between these two sections, and a shutter mounted movable in the body by relative to the seat, is characterized in that the body of valve has a hole that opens into the part upper section of the downstream section.
Dans un mode de réalisation de cette vanne, le siège est tronconique et convergent vers le bas et est prolongé vers le bas par une cavité, et l'obturateur comprend une partie tronconique conjuguée du siège et une partie inférieure adaptée pour être reçue avec du jeu dans ladite cavité lorsque l'obturateur est en position de fermeture.In one embodiment of this valve, the seat is frustoconical and converge downwards and is extended downwards by a cavity, and the shutter includes a frustoconical conjugate part of the seat and a lower part adapted to be received with play in said cavity when the shutter is in position closing.
L'invention a encore pour objet une installation de conditionnement d'un produit dans des récipients en défilement, comprenant un appareil de fourniture d'azote liquide tel que défini plus haut, disposé au-dessus du convoyeur des récipients, entre un poste de remplissage des récipients avec le produit et un poste de fermeture des récipients.The invention also relates to an installation for packaging a product in containers scroll, comprising a nitrogen supply apparatus liquid as defined above, arranged above the container conveyor, between a filling station containers with the product and a closing station containers.
Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 représente schématiquement, partiellement en coupe, une installation de conditionnement conforme à l'invention;
- la Figure 2 représente en coupe, à plus grande échelle, la vanne de régulation de l'installation de la Figure 1; et
- la Figure 3 représente schématiquement, à encore plus grande échelle, un détail de cette vanne.
- Figure 1 shows schematically, partially in section, a packaging installation according to the invention;
- Figure 2 shows in section, on a larger scale, the regulating valve of the installation of Figure 1; and
- Figure 3 shows schematically, on an even larger scale, a detail of this valve.
On a représenté schématiquement sur la Figure 1
une installation de conditionnement d'un produit liquide
non gazeux dans une rangée de boítes de conserve
cylindriques jointives 1. Ces boítes sont portées par un
convoyeur 2 et défilent successivement, dans le sens de
la flèche F, sous un poste 3 de remplissage des boítes
avec le produit, sous un appareil 4 de fourniture d'un
filet 5 d'azote liquide, et sous un poste 6 de sertissage
d'un couvercle étanche 7.Schematically shown in Figure 1
a liquid product packaging installation
non-carbonated in a row of cans
cylindrical contiguous 1. These boxes are carried by a
Les postes 3 et 6 sont classiques, de sorte que
l'on ne décrira ci-dessous que l'appareil 4.
L'appareil 4 comprend, d'amont vers l'aval, un
réservoir d'azote liquide 8 à double enveloppe, les
ouvertures supérieures des deux enveloppes étant reliées
par un col thermiquement isolant 9. L'enveloppe
extérieure 10 est équipée d'une structure 11 de fixation
à un support approprié (non représenté). Le col 9 est
traversé par une conduite d'alimentation 12 pilotée par
un capteur 12A du niveau d'azote liquide dans l'enveloppe
intérieure 13 du réservoir, et par une conduite de
dégazage 14 débouchant sur l'atmosphère environnante. Le
réservoir est équipé en outre de divers accessoires
classiques, non représentés.The
Le fond de l'enveloppe 10 présente un orifice
d'où part l'enveloppe extérieure 15 d'une conduite
principale 16 de fourniture d'azote liquide. Cette
conduite est constituée d'un premier tronçon 17
s'étendant verticalement vers le bas, d'un deuxième
tronçon 18 horizontal, et d'un troisième tronçon 19
s'étendant verticalement vers le bas.The bottom of the
De même, du fond de l'enveloppe intérieure 13 du
réservoir part le tube intérieur 20 de la conduite 16,
lequel s'étend coaxialement tout le long de l'enveloppe
15. A l'extrémité aval de la conduite, un dispositif
d'obturation 21 est prévu entre l'enveloppe 15 et le tube
20. L'espace d'inter-paroi de la conduite 16, ainsi que
celui du réservoir 8, qui communique avec le précédent,
sont isolés thermiquement sous vide de façon classique.Similarly, from the bottom of the
Eventuellement, comme représenté en traits mixtes
sur la Figure 1, une tête de distribution d'azote liquide
22, interchangeable, est prévue à l'extrémité aval de la
conduite 16. Optionally, as shown in dashed lines
in Figure 1, a liquid
Dans le tronçon horizontal 18 est montée une vanne
de réglage 23. Cette dernière (Figures 1 et 2) comprend
essentiellement un corps de vanne 24 entouré d'une
isolation thermique 25, un obturateur 26 actionné par une
tige de commande verticale 27, et un actionneur 28 situé
à l'extrémité supérieure de la tige 27.In the
Comme on le voit mieux à la Figure 2, le corps de
vanne 24 présente, à partir de sa face supérieure, un
alésage vertical 29 prolongé vers le bas par un contre-alésage
borgne de même axe X-X, lequel définit une cavité
cylindrique 30. Un tronçon de conduite amont 31, incliné
vers le bas, part d'une face latérale du corps de vanne
et débouche dans la cavité 30. Son diamètre est
légèrement inférieur à celui du contre-alésage (Figure
3). Un tronçon de conduite aval 32, incliné vers le bas
de la même manière que le tronçon 31, part de l'alésage
29 et débouche sur la face latérale opposée du corps de
vanne. Lorsque la vanne est en position d'ouverture, les
tronçons de conduite 31 et 32 ainsi que l'espace qui les
relie peuvent être considérés comme faisant partie de la
conduite principale 16, les tronçons 31 et 32 formant
respectivement des tronçons intermédiaires amont et aval
de cette conduite.As best seen in Figure 2, the body of
Par ailleurs, un perçage 33 pratiqué dans la
partie aval du corps 24 débouche en un point
intermédiaire du tronçon aval 32 et est relié à joint
étanche, par une soudure, à un tube de dégazage 34. Ce
dernier (Figure 1) s'étend vers l'amont entre le tube 20
et l'enveloppe 15 de la conduite 16, puis dans l'espace
d'inter-paroi du réservoir 8, et se termine par une
crosse 35 qui traverse à joint étanche la partie
supérieure de l'enveloppe intérieure 13 et débouche dans
celle-ci.Furthermore, a
On a représenté sur la Figure 2 les deux parties
du tronçon horizontal du tube 20, qui sont reliées par
des soudures aux débouchés des tronçons de conduites 31
et 32.The two parts are shown in Figure 2
of the horizontal section of the
L'alésage 29 et le contre-alésage 30 sont reliés
par un siège tronconique 36. L'obturateur 26 présente une
partie intermédiaire 37 tronconique conjuguée du siège
36, munie d'une garniture d'étanchéité 38 en Téflon, une
partie inférieure 39, également de forme générale
tronconique mais à angle d'ouverture nettement plus
faible, et une partie supérieure de liaison 40. Cette
dernière est reliée à l'extrémité inférieure de la tige
27 par un jonc 41 qui autorise un léger débattement
angulaire de l'obturateur autour de l'axe X-X.The
Au repos, la partie 37 de l'obturateur 26 est
appliquée sur le siège 36, et sa partie inférieure 39 est
reçue avec un large jeu dans la cavité 30 (position basse
de la Figure 3).At rest,
En fonctionnement, l'obturateur est soulevé de son
siège (position haute en traits mixtes de la Figure 3),
ce qui met en communication les tronçons de conduite 31
et 32.In operation, the shutter is lifted from its
seat (high position in dashed lines in Figure 3),
which connects the
Le passage de l'azote liquide à travers la région
centrale du corps de vanne provoque une perte de charge,
laquelle produit une vaporisation partielle du liquide
(flash). Grâce à la présence du perçage 33 relié au tube
34 et, de là, via le réservoir 8 et le tube 4, à
l'atmosphère, le gaz de flash ainsi produit s'évacue
immédiatement de l'azote liquide et ne parvient
pratiquement pas à la partie aval de la conduite 16.The passage of liquid nitrogen through the region
valve body center causes a pressure drop,
which produces a partial vaporization of the liquid
(flash). Thanks to the presence of the
On conçoit à la lecture de ce qui précède tout l'intérêt qu'il y a, dans cette situation d'utilisation d'un organe d'étranglement (réglage du débit en fonction de la position plus ou moins obturante de l'organe et donc variation de la perte de charge introduite), à effectuer le piquage de la conduite de dégazage sur la partie supérieure de la conduite principale, afin d'évacuer par ce moyen de façon très efficace et sélective la phase gaz formée qui s'accumule naturellement dans la partie supérieure de la conduite principale, alors que le liquide cryogénique (de ce fait substantiellement franc) circule naturellement dans la partie inférieure de la conduite principale.We understand by reading the above all the interest that there is in this situation of use a throttling device (flow adjustment according to the more or less obturating position of the organ and therefore variation of the pressure drop introduced), at stitch out the degassing line on the upper part of the main pipe, so to evacuate by this means very effectively and selective the formed gas phase which accumulates naturally at the top of the pipe main, while the cryogenic liquid (thereby substantially frank) naturally circulates in the lower part of the main pipe.
L'efficacité de l'invention a été démontrée par
les essais suivants : avec l'appareil 4 décrit plus haut,
la levée de l'obturateur de 14% de sa course maximale
conduit à une mise en régime quasi-instantanée et à un
débit d'azote liquide, en sortie, ayant une régularité
suffisante pour l'application considérée.The effectiveness of the invention has been demonstrated by
the following tests: with the
En revanche, avec le même appareil dépourvu du
perçage 33 et de la ligne de dégazage 34, une levée de
l'obturateur de 46% est nécessaire pour obtenir le débit
d'azote liquide requis, mais le débit est irrégulier; de
plus, plusieurs minutes sont nécessaires pour obtenir la
mise en régime.However, with the same device without the
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9708588A FR2765661B1 (en) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | CRYOGENIC APPARATUS AND VALVE FOR PROVIDING CRYOGENIC LIQUID, AND CORRESPONDING PRODUCT PACKAGING INSTALLATION |
FR9708588 | 1997-07-07 |
Publications (1)
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