FR2578336A1

FR2578336A1 - DEVICE FOR ADJUSTING THE FLOW OF A GAS, AND APPLICATION OF SUCH DEVICE FOR THE GAS SUPPLY OF A REACTOR

Info

Publication number: FR2578336A1
Application number: FR8503034A
Authority: FR
Inventors: Guy Muller; Michel Oulie
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Priority date: 1985-03-01
Filing date: 1985-03-01
Publication date: 1986-09-05
Also published as: DE3690098T; SU1482539A3; FR2578336B1; JPS62501986A; JPH0668360B2; DE3690098C2; WO1986005291A1

Abstract

The regulation device (D) comprises at least two capillary tubes (C1, C2, C3, C4) mounted in parallel between the upstream side and the downstream side, the inner diameter and the length of such tubes being selected so that the pressure gradient generated by said capillary tubes is sufficient low to avoid the formation of condensates from the gas, control means (B) being further provided to authorize or prevent the circulation of the gas in each capillary.

Description

DISPOSITIF DE REGLAGE DU DEBIT D'UN GAZ, ET APPLICATION D'UN
TEL DISPOSITIF A L'ALIMENTATLON EN GAZ D'UN REACTEUR.DEVICE FOR ADJUSTING THE FLOW OF A GAS, AND APPLICATION OF A
DEVICE FOR SUPPLYING GAS TO A REACTOR.

L'invention est relative à un dispositif de réglage du débit d'un gaz provenant d'une source de gaz sous pression, située en amont du dispositif, et pouvant se diriger vers une zone, située en aval du dispositif, à pression plus faible, le gaz étant susceptible de former des condensats lors de sa détente de la pression amont à la pression aval. The invention relates to a device for adjusting the flow rate of a gas coming from a source of pressurized gas, located upstream of the device, and being able to move towards a zone situated downstream of the device, at a lower pressure. , the gas being capable of forming condensates during its expansion from the upstream pressure to the downstream pressure.

L'invention concerne plus particulièrement, mais nonexclusivement, un dispositif de réglage de débit de chlore gazeux utilisé, notamment, pour la chloration de lames racleuses d'essuie-glace en matière élastomère. The invention relates more particularly, but nonexclusively, a chlorine gas flow control device used, in particular, for the chlorination of scraper wiper blades of elastomeric material.

Les dispositifs de réglage de débit proposés jusqu'à ce jour, et faisant intervenir généralement des vannes à pointeau, présentent certains inconvénients liés au fait que le gaz, lors de sa détente dans le dispositif de réglage de débit, peut donner lieu à des condensats, en particulier s'il contient de la vapeur d'eau. Lorsque de tels condensats se forment, il en résulte une instabilité de débit et, dans le cas du chlore ou analogue, un milieu très corrosif, en particulier par formation d'acide hypochloreux. The flow control devices proposed up to now, and generally involving needle valves, have certain drawbacks related to the fact that the gas, during its expansion in the flow control device, can give rise to condensates. especially if it contains water vapor. When such condensates are formed, a flow instability results and, in the case of chlorine or the like, a very corrosive medium, in particular by formation of hypochlorous acid.

L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif de réglage du débit d'un gaz qui réponde mieux que jus qu'a' présent aux diverses exigences de la pratique et qui, notamment, permette d'éviter ou de réduire sensiblement la formation de condensats, tout en offrant des possibilités de réglage précis du débit. The object of the invention is, above all, to provide a device for regulating the flow rate of a gas that responds better than before to the various requirements of the practice and which, in particular, makes it possible to avoid or substantially reduce the formation of condensates, while offering possibilities of precise control of the flow.

Selon l'invention, un dispositif de réglage du débit d'un gaz provenant d'une source de gaz sous pression, située en amont du dispositif, et pouvant se diriger vers une zone située en aval du dispositif, à pression plus faible, le gaz étant susceptible de former des condensats lors de sa détente de la pression amont à la pression aval est caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux tubes capillaires, montés en parallèle entre l'amont et l'aval, le diamètre intérieur et la longueur de ces tubes étant choisis de telle sorte que le gra dient de pression, créé par ces tubes capillaires, soit suffisamment faible pour éviter la formation de condensats à partir du gaz, des moyens de commande étant en outre prévus pour autoriser ou empêcher la circulation du gaz dans chaque capillaire. According to the invention, a device for regulating the flow rate of a gas coming from a source of pressurized gas situated upstream of the device and able to move towards an area situated downstream of the device, at a lower pressure, the gas being capable of forming condensates during its expansion from the upstream pressure to the downstream pressure is characterized in that it comprises at least two capillary tubes, mounted in parallel between upstream and downstream, the internal diameter and the length of these tubes being chosen so that the pressure gradient created by these capillary tubes is sufficiently small to prevent the formation of condensates from the gas, control means being further provided to allow or prevent the gas circulation in each capillary.

Les moyens de commande sont avantageusement formés par des vannes, par exemple manuelles ou électromagnétiques, fonctionnant en tout ou rien ; ces vannes sont généralement disposées en aval des tubes capillaires. The control means are advantageously formed by valves, for example manual or electromagnetic, operating in all or nothing; these valves are generally arranged downstream of the capillary tubes.

De préférence, les tubes capillaires sont choisis de manière à déterminer, chacun, un débit différent de celui des autres tubes capillaires. En particulier, les tubes capillaires peuvent être choisis de telle sorte que, dans un classement des capillaires par ordre croissant de leur débit, le capillaire de rang supérieur a un débit double de celui du capillaire de rang immédiatement inférieur. Preferably, the capillary tubes are chosen so as to determine, each, a flow rate different from that of the other capillary tubes. In particular, the capillary tubes may be chosen such that, in a ranking of the capillaries in ascending order of their flow rate, the higher-order capillary has a flow rate twice that of the immediately lower-ranking capillary.

A titre d'exemple, le dispositif peut comporter quatre capillaires disposés en parallèle, le capillaire de rang ou de poids inférieur assurant un débit de 0,0625 1/ion, tandis que les capillaires suivants assurent, respectivement, des débits de 0,125 1/mon ; 0,25 1/mon ; 0,5 1/mon. Ces quatre capillaires, suivant qu'ils sont ouverts ou fermés, permettent d'obtenir seize débits différents, en comptant le débit nul (capillaires tous fermés) et le débit maxi (0,94 1/mon) obtenu lorsque tous les capillaires sont ouverts. By way of example, the device may comprise four capillaries arranged in parallel, the capillary of rank or of lower weight ensuring a flow rate of 0.0625 l / ion, while the following capillaries ensure, respectively, flow rates of 0.125 l / l. my ; 0.25 1 / my; 0.5 1 / my. These four capillaries, depending on whether they are open or closed, make it possible to obtain sixteen different flow rates, counting the zero flow (capillaries all closed) and the maximum flow rate (0.94 1 / mon) obtained when all the capillaries are open. .

Généralement, chaque capillaire a une longueur d'au moins quelques millimètres. Chaque tube capillaire peut être réalisé en verre. Le diamètre intérieur des capillaires est généralement de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm. Generally, each capillary has a length of at least a few millimeters. Each capillary tube can be made of glass. The internal diameter of the capillaries is generally of the order of 0.1 to 0.2 mm.

Une application particulièrement intéressante d'un tel dispositif de réglage de débit concerne l'alimentation d'un réacteur pour la fixation d'un gaz sur un solide, en particulier pour la chloration de lames râcleuses d'essuie-glace en matière élasto merle. Un tel réacteur et le procédé de traitement correspondant ont été dé cri8 darus la demande de brevet FR 2 537 014 déposée le 6 décembre 1982 au nom de la demanderesse sous le numéro d'enregistrement national FR 82 20405. A particularly advantageous application of such a flow control device relates to feeding a reactor for fixing a gas to a solid, in particular for the chlorination of windscreen wiper blades of elastomer material. Such a reactor and the corresponding treatment method have been described in the patent application FR 2 537 014 filed on December 6, 1982 in the name of the applicant under the national registration number FR 82 20405.

Dans une telle application, on prévoit avantageusement des vannes électromagnétiques pour autoriser ou empêcher la circulation du gaz dans chaque capillaire, la commande de ces électrovannes étant asservie à divers paramètres tels que la vitesse de défilement du solide à traiter, la température de traitement, la température de la source de gaz, etc... In such an application, electromagnetic valves are advantageously provided to allow or prevent the flow of gas in each capillary, the control of these solenoid valves being controlled by various parameters such as the speed of movement of the solid to be treated, the treatment temperature, the temperature of the gas source, etc.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci après, à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. The invention consists, apart from the arrangements set out above, in a certain number of other arrangements which will be more explicitly discussed below, with regard to a particular embodiment described with reference to the accompanying drawing, but which is in no way limiting.

La figure 1, de ce dessin, est un schéma d'un dispositif de réglage selon l'invention. Figure 1 of this drawing is a diagram of an adjusting device according to the invention.

La figure 2, enfin, est un schéma d'une application d'un tel dispositif à l'alimentation d'un réacteur pour la fixation d'un gaz sur un solide. Figure 2, finally, is a diagram of an application of such a device for feeding a reactor for fixing a gas on a solid.

En se reportant au dessin, notamment à la figure 1, on peut voir un dispositif D de réglage du débit d'un gaz, à savoir du chlore dans l'exemple considéré, provenant d'une source de gaz sous pression 1, située en amont du dispositif
D. La source de gaz 1 est formée par une bouteille 2, sous pression, contenant un équilibre gaz/liquide à la température considérée. Cette température est donc inférieure à la temperature critique du gaz. Dans le cas du chlore, la bouteille 2 est avantageusement maintenue, dans une enceinte climatique, à une température de 130 C pour laquelle la pression d'équilibre gaz/liquide est de 5,5 bars absolus et donc de 4,5 bars relatifs.Referring to the drawing, particularly to FIG. 1, there can be seen a device D for regulating the flow rate of a gas, namely chlorine in the example under consideration, coming from a source of pressurized gas 1, situated in upstream of the device
D. The gas source 1 is formed by a bottle 2, under pressure, containing a gas / liquid equilibrium at the temperature in question. This temperature is therefore lower than the critical temperature of the gas. In the case of chlorine, the bottle 2 is advantageously maintained, in a climatic chamber, at a temperature of 130 C for which the gas / liquid equilibrium pressure is 5.5 bar absolute and therefore 4.5 bar relative.

Le gaz peut se diriger, suivant le sens des flèches
F, vers une zone A, située en aval du dispositif D, se trouvant à une pression plus faible que la pression. du gaz dans la source 1. Le dispositif D se trouve à une température également inférieure aux températures critiques du gaz considéré, le chlore dans l'exemple envisagé, et des vapeurs, notamment de la vapeur d'eau, véhiculées par ce gaz. Il en résulte que 1 gaz est susceptible de former des condensats lors de sa détente de la pression amont qui règne dans la source 1, à la pression aval qui règne dans la zone A.The gas can move, following the direction of the arrows
F, to a zone A, located downstream of the device D, at a pressure lower than the pressure. The device D is at a temperature also lower than the critical temperatures of the gas in question, the chlorine in the example envisaged, and vapors, especially water vapor, carried by this gas. As a result, 1 gas is capable of forming condensates during its expansion from the upstream pressure prevailing in the source 1 to the downstream pressure prevailing in zone A.

Le dispositif D comprend plusieurs tubes capillaires
C1, C2, C3, C4, montés en parallèle entre l'amont et l'aval.Device D comprises several capillary tubes
C1, C2, C3, C4, connected in parallel between upstream and downstream.

Dans l'exemple représenté, quatre tubes capillaires C1-C4 sont prévus ; il est clair qu'un nombre différent de tubes capillaires peut être utilisé selon les besoins.In the example shown, four capillary tubes C1-C4 are provided; it is clear that a different number of capillary tubes can be used as needed.

Les tubes capillaires C1-C4 sont montés dans des conduits tl, t2, t3, t4, reliés en parallèle à une tubulure d'arrivée 3, transversale, elle-même reliée par un tuyau 4 à la source 1. A leur autre extrémité, les conduits tout4 sont reliés en parallèle à une autre tubulure transversale 5, ellemême reliée par un tuyau 6 à la zone A d'utilisation du gaz. The capillary tubes C1-C4 are mounted in ducts t1, t2, t3, t4, connected in parallel to an inlet manifold 3, transverse, itself connected by a pipe 4 to the source 1. At their other end, the ducts all4 are connected in parallel to another transverse tubing 5, itself connected by a pipe 6 to the gas utilization zone A.

Les tubes capillaires C1-C4 sont de préférence en verre, tandis que les conduits tout4 peuvent être en polytétrafluoréthylène. The C1-C4 capillary tubes are preferably made of glass, while the all4 conduits may be made of polytetrafluoroethylene.

Le diamètre intérieur et la longueur des tubes capillaires C1-C4 sont choisis de telle sorte que le gradient de pression, créé par chaque tube capillaire, soit suffisamment faible pour éviter la formation de condensats à partir du gaz. The inner diameter and the length of the capillary tubes C1-C4 are chosen such that the pressure gradient created by each capillary tube is sufficiently small to prevent the formation of condensates from the gas.

On s'est aperçu, en effet, que pour une chute de pression déterminée 1 P, la formation de condensats se trouve réduite et même supprimée, si cette chute de pression est répartie suivant une longueur non négligeable, de sorte que le gradient de pression ne soit pas trop élevé. It has been found that for a given pressure drop 1 P, the formation of condensates is reduced and even eliminated, if this pressure drop is distributed along a non-negligible length, so that the pressure gradient do not be too high.

Les capillaires disponibles sur le marché ont généralement un diamètre intérieur pouvant varier de 0,1 mm à 0,2 mm avec un diamètre intermédiaire de 0,15 mm. La longueur des capillaires C7-C4 est de plusieurs millimètres. Cette longueur peut varier notamment de 2 mm à 200 mm. Commercially available capillaries generally have an inner diameter ranging from 0.1 mm to 0.2 mm with an intermediate diameter of 0.15 mm. The length of the C7-C4 capillaries is several millimeters. This length can vary in particular from 2 mm to 200 mm.

Des moyens de commande B sont en outre prévus pour autoriser ou empêcher la circulation du gaz dans chaque capillaire C1-C4, et donc dans le conduit tout4 correspondant. Control means B are further provided to allow or prevent the flow of gas in each capillary C1-C4, and thus in the conduit all4 corresponding.

Ces moyens de commande B sont avantageusement formés par des vannes vl-v4 associées à chaque conduit tout4. Ces vannes v1-v4 sont du type à fonctionnement tout ou rien, c'est à-dire qu'elles sont soit totalement ouvertes, soit totalement fermées. Ces vannes vl-v4 peuvent être manuelles ou, de préférence, à commande électromagnétique (électrovannes), notamment à revêtement en polytétrafluoréthylène. Les vannes vl-v4 sont disposées en aval des tubes capillaires sur chaque conduit tout4. These control means B are advantageously formed by v1-v4 valves associated with each duct while 4. These v1-v4 valves are of the all-or-nothing type of operation, ie they are either fully open or fully closed. These vl-v4 valves can be manual or, preferably, electromagnetically controlled (solenoid valves), in particular with polytetrafluoroethylene coating. The valves v1-v4 are disposed downstream of the capillary tubes on each conduit all4.

De préférence, les débits de chaque capillaire C1-C4 sont différents. Avantageusement, les débits sont choisis de telle sorte que, si l'on classe les capillaires par ordre croissant de leur débit, le capillaire de rang supérieur a un débit double de celui du capillaire de rang immédiatement inférieur. Par exemple, le capillaire C4 sera le capillaire de débit minimum tandis que les capillaires C3, C2 > C1 auront des débits progressivement croissants. Le capillaire C3 assurera un débit double de celui du capillaire C4 , le capillaire C2 assurera un débit double de celui de C3, et de même pour C1, vis à vis de C2. Preferably, the flow rates of each C1-C4 capillary are different. Advantageously, the flow rates are chosen so that, if the capillaries are classified in increasing order of their flow rate, the upper-order capillary has a flow rate twice that of the capillary of immediately lower rank. For example, the capillary C4 will be the capillary of minimum flow while the capillaries C3, C2> C1 will have progressively increasing flow rates. The capillary C3 will provide a flow double that of the capillary C4, the capillary C2 will provide a double flow of that of C3, and the same for C1, with respect to C2.

Avec quatre capillaires montés en parallèle et fonctionnant en tout ou rien, on réalise une combinaison binaire naturelle à quatre bits. On peut obtenir ainsi seize débits différents en incorporant, dans ce décompte, le débit nul obtenu lorsque tous les Capillaires sont fermés. With four capillaries connected in parallel and operating in all or nothing, a natural four-bit binary combination is realized. One can thus obtain sixteen different flows by incorporating, in this count, the null flow obtained when all the capillaries are closed.

Dans l'application particulière envisagée pour leali- mentation d'un réacteur en vue de la chloration de lames râ- cleuses d'essuie-glace, le débit maximum de chlore souhaité est de l'ordre de 1 1/mon. In the particular application envisaged for the leasing of a reactor for the chlorination of windscreen wiper blades, the desired maximum flow rate of chlorine is of the order of 1 l / m.

On choisit avantageusement, pour le capillaire C4, correspondant au plus petit poids ou au rang inférieur, un débit de 0,0625 1/mon. Les capillaires C3, C2, Cl auront, respectivement, des débits de 0,125 1/mon ; 0,25 1/mon ; et 0,5 1/mon. For the capillary C4, which corresponds to the lowest weight or the lowest rank, a flow rate of 0.0625 l / mon is advantageously chosen. The capillaries C3, C2, C1 will respectively have flow rates of 0.125 l / mon; 0.25 1 / my; and 0.5 1 / mon.

Les différents débits que l'on peut obtenir sont séparés par un quantum de 0,0625 1/mon. The different flow rates that can be obtained are separated by a quantum of 0.0625 1 / mon.

Des explications qui précèdent, on comprend immédiatement que le réglage du débit est effectué, en quelque sorte, sous une forme numérique, en commandant l'ouverture ou la fermeture des vannes appropriées vl-v4 pour l'obtention du débit souhaité. From the foregoing explanations, it will be understood immediately that the flow rate adjustment is done, in some way, in numerical form, by controlling the opening or closing of the appropriate valves v1-v4 to obtain the desired flow rate.

Ce réglage est obtenu sans formation de condensats au niveau des capillaires C1-C4 du fait du gradient de pression réduit. This adjustment is obtained without formation of condensates at the C1-C4 capillaries because of the reduced pressure gradient.

La figure 2 illustre, sommairement , l'application d'un tel dispositif à l'alimentation d'un réacteur 7, schématiquement représenté, pour la chloration de lames râcleuses d'essuie-glace, en matière élastomère, défilant sous forme d'un ruban continu 8. Le réacteur 7, comme décrit dans le brevet FR 2 537 014 déjà cité, est constitué par exemple par un tube légèrement incliné par rapport à la verticale, muni à sa partie haute d'un dispositif d'étanchéité approprié 9 permettant le passage du ruban 8. A sa partie basse, le tube 7 plonge dans une cuve 10 contenant du liquide, notamment de l'eau, pour former un joint liquide. Le gaz de réaction, le chlore dans l'exemple envisagé, est introduit dans la partie basse du réacteur 7 par un tube 11.Le ruban 8, dont la surface a été traitée dans le réacteur 7 par réfaction avec le chlore, sort du réacteur 7 en plongeant dans la cuve 10 puis en ressortant de cette cuve. FIG. 2 illustrates, summarily, the application of such a device to the feed of a reactor 7, schematically represented, for the chlorination of windscreen wiper blades made of elastomeric material, moving in the form of a continuous ribbon 8. The reactor 7, as described in the patent FR 2,537,014 already cited, is constituted for example by a slightly inclined tube relative to the vertical, provided at its upper part with a suitable sealing device 9 allowing the passage of the ribbon 8. At its lower part, the tube 7 plunges into a tank 10 containing liquid, especially water, to form a liquid seal. The reaction gas, the chlorine in the example envisaged, is introduced into the lower part of the reactor 7 by a tube 11. The ribbon 8, whose surface has been treated in the reactor 7 by refaction with the chlorine, leaves the reactor 7 by dipping into the tank 10 and out of this tank.

Dans une telle application, les vannes électromagnétiques v1-v4 du dispositif D de réglage de débit sont avantageusement commandées à partir d'un calculateur 12 qui reçoit des informations sur divers paramètres de fonctionnement tels que la vitesse de défilement du ruban 8, fournie par un capteur 13, la température à l'intérieur du réacteur 7 fournie par une sonde 14 de mesure de température. Il peut en être de même pour tout paramètre que l'on souhaite prendre en considération. A partir des informations fournies par les capteurs et sondes divers, le calculateur 12 détermine, par exemple à partir d'un programme ou d'une loi pré-établis, le débit de chlore nécessaire et commande, en conséquence, la fermeture ou l'ouverture de chacune des vannes v1-v4. In such an application, the electromagnetic valves v1-v4 of the flow control device D are advantageously controlled from a computer 12 which receives information on various operating parameters such as the running speed of the ribbon 8, supplied by a 13, the temperature inside the reactor 7 provided by a probe 14 for measuring temperature. It may be the same for any parameter that one wishes to take into consideration. On the basis of the information provided by the various sensors and probes, the calculator 12 determines, for example from a pre-established program or law, the necessary chlorine flow rate and therefore controls the closure or the opening of each of the v1-v4 valves.

Il est clair que les exemples numériques de débit donnés dans la description qui précède sont indicatifs et non limitatifs. Des débits plus importar.ts pourraient être obtenus avec des combinaisons différentes de capillaires. It is clear that the numerical flow examples given in the foregoing description are indicative and not limiting. More important flow rates could be obtained with different combinations of capillaries.

Claims

1. Device for regulating the flow rate of a gas coming from a source of pressurized gas, located upstream of the device, and capable of moving towards an area situated downstream of the device, at a lower pressure, the gas being capable of to form condensates during its expansion from the upstream pressure to the downstream pressure, characterized in that it comprises at least two capillary tubes (C1, C2, C3, C4), connected in parallel between the upstream and the downstream, the inside diameter and the length of these tubes being chosen so that the pressure gradient created by these capillary tubes is sufficiently small to prevent the formation of condensates from the gas, control means (B) being further provided to allow or prevent the flow of gas in each capillary.

2. Device according to claim 1, characterized in that the control means (B) are formed by valves (v1-v4) operating in all or nothing.

3. Device according to claim 2, characterized in that the valves (v1-v4) are disposed downstream of the capillary tubes (C1-C4).

4. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the capillary tubes (C1-C4) are chosen so as to determine, each, a flow rate different from that of the other capillary tubes.

5. Device according to claim 4, characterized in that the capillary tubes (C1-C4) are chosen such that, in a classification of the capillaries in ascending order of their flow, the higher-order capillary has a double flow of that of the capillary of rank immediately inferior.

6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that it comprises four capillaries arranged in parallel, the capillary of rank or lower weight ensuring a flow rate of 0.0625 1 / mon, while the following capillaries ensure, respectively, flow rates of 0.125 l / min 0.25 1 / mon; 0.5 1 / my.

7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that each capillary (C1-C4) has a length of at least a few millimeters.

8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the capillaries have an inner diameter of between 0.1 mm and 0.2 mm.

9. Application of a device according to any one of the preceding claims, to the supply of a reactor (7) for fixing a gas on a solid, in particular for the chlorination of wiper blade scrapers. ice-cream made of elastomeric material.

10. Application according to claim 9, characterized in that electromagnetic valves (v1-v4) are provided to allow or prevent the flow of gas in each capillary (C1-C4), the control of these solenoid valves (v1- v4) being controlled by various parameters such as the running speed of the solid (8) to be treated, the treatment temperature, the temperature of the gas source