WO2002050416A1 - Dispositif de detente de gas liquefie a element de vaporisation separe - Google Patents

Dispositif de detente de gas liquefie a element de vaporisation separe Download PDF

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    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a device for expanding liquefied gas with a separate vaporizing element.
  • Liquefied petroleum gas is increasingly used as an energy source for motor vehicles. This fuel has very interesting advantages, at the top of which we must mention very low pollution and advantageous taxation practiced by many countries and allowing a significant reduction in the cost price per kilometer.
  • liquefied gas to operate an engine initially designed to receive liquid fuel requires the use of a specific device ensuring the vaporization of the gas under a pressure and with a determined flow rate.
  • This device is usually in the form of a box, generally made of light metal cast such as aluminum, and comprising a double enclosure formed by a vaporization chamber for the gas and a thermal chamber in which a hot liquid which is most often constituted by. engine cooling water taken from a bypass on the circuit connecting it to the radiator, or to the exhaust piping in the case of marine engines cooled with sea water.
  • the two chambers have a wall common arranged to allow the transmission of calories.
  • the vaporization chamber also acts as a pressure regulator and for this purpose comprises a valve generally actuated by an internal membrane.
  • the device according to the present invention aims to remedy these drawbacks. It is indeed easily adaptable to all types and sizes of engines, and allows a significant reduction in manufacturing costs thanks to the simplicity of its design, while ensuring excellent heat exchange between the gas to be vaporized and the fluid of heater.
  • FIG. 1 shows the assembly of vaporization element and regulating element
  • FIGS. 2 and 3 have in section, on a different scale, respectively the vaporization element and the regulating element of FIG. 1 and FIGS. 4 and 5 show, also in section, variants of the vaporization element.
  • the device consists of a spray element
  • a tube 3 which may be a flexible tube.
  • the regulating element 2 conforms to the devices usually integrated in current vapor pressure regulators, but is devoid of thermal chamber. It essentially comprises a flexible membrane 4 taken between the bottom 5 and the cover 6 of a housing and acting on a valve 7 arranged on the inlet 8 of the gas coming from the vaporizing element 1.
  • the regulating element 2 may be equipped with accessories (not shown) mounted on known devices, such as an idle valve or multiple chambers at different pressures.
  • the vaporization element 1 consists of a heat exchanger consisting of a sealed enclosure 9 advantageously made of insulating material and in which the heating fluid circulates 10.
  • a tube 11, preferably made of brass or bronze, is immersed in this liquid and is connected on one side to the liquefied gas tank and on the other to the regulating element 2. It is in this tube, thanks to the calories provided by the heating fluid 10 that the gas vaporizes.
  • the shapes and arrangements of the sealed enclosure 9 and of the vaporization tube 11 may be any.
  • the vaporizing element 1 consists of a tubular heat exchanger of known type with vaporization tube 11 folded several times on itself in order to form a coil of considerable length (FIG. 4).
  • the sealed enclosure consists of a hose 12 of reinforced rubber of the "hose" type through which the vaporization tube 11 passes and closed at its two ends by elbow fittings 13 through which said tube passes.
  • This arrangement makes it easy to adapt the characteristics (length, diameter, curvature) of the spray element to any case that may arise (Figure 5).
  • the device could possibly be equipped with a low-voltage electric heating cord winding around the vaporization tube 11.
  • the assembly will advantageously be supplemented by safety devices commonly used in this type of embodiment, such as a valve for stopping the liquid gas at the inlet of the vaporizing element 1, or a system for controlling the flow of heating fluid. 10, these devices being slaved to pressure or temperature sensors.
  • the device which has just been described lends itself particularly well to the production of vapor-pressure systems of liquefied petroleum gas adaptable equally to all types of engines.
  • the invention is not limited to the sole embodiment of this device for vaporizing liquefied gas described above by way of example; on the contrary, it embraces all the variant embodiments and applications respecting the same principles.

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Abstract

Un dispositif de détente de gaz liquéfié à élément de vaporisation séparé est formé de deux parties indépendantes reliées par une simple tubulure (3), un élément de régulation du débit et de la pression du gaz vaporisé (2), raccordé au moteur, et un élément de vaporisation (1) consistant en un échangeur thermique constitué d'un tube (11) en matériau conducteur de la chaleur dans lequel passe le gaz, liquide à l'entrée raccordée au réservoir d'alimentation et gazeux à la sortie, ce tube étant immergé dans le liquide (10) de réchauffement lui-même contenu dans une enceinte (9) réalisée de préférence en matériau isolant. Il a pour but de permettre l'alimentation au moyen de gaz de pétrole liquéfié (G.P.L.) de moteurs à explosion recevant normalement un carburant liquide.

Description

DISPOSITIF DE DÉTENTE DE GAZ LIQUÉFIÉ À ÉLÉMENT DE VAPORISATION SÉPARÉ.
La présente invention a pour objet un dispositif de détente de gaz liquéfié à élément de vaporisation séparé.
Il a pour but de permettre l'alimentation au moyen de gaz de pétrole liquéfié (G.P.L.) de moteurs à explosion recevant normalement un carburant liquide. Il peut convenir à tous les types de moteurs à combustion internes, et est en particulier destiné aux moteurs de bateaux.
Le gaz de pétrole liquéfié est de plus en plus utilisé comme source d'énergie pour les véhicules à moteurs. Ce carburant présente en effet des avantages très intéressants, en tête desquels il faut citer une très faible pollution et une taxation avantageuse pratiquée par de nombreux pays et permettant une diminution sensible du prix de revient kilométrique.
L'emploi de gaz liquéfié pour faire fonctionner un moteur initialement conçu pour recevoir un carburant liquide nécessite l'utilisation d'un dispositif spécifique assurant la vaporisation du gaz sous une pression et avec un débit déterminés.
Ce dispositif se présente habituellement sous la forme d'un boîtier, généralement réalisé en fonte de métal léger tel que l'aluminium, et comportant une double enceinte formée d'une chambre de vaporisation du gaz et d'une chambre thermique dans laquelle circule un liquide chaud qui est le plus souvent constitué par. l'eau de refroidissement du moteur prélevée grâce à une dérivation pratiquée sur le circuit reliant celui-ci au radiateur, ou à la tuyauterie d'évacuation dans le cas de moteurs marins refroidis à l'eau de mer. Les deux chambres ont une paroi commune agencée pour permettre la transmission des calories.
La chambre de vaporisation joue également le rôle de régulateur de pression et comporte à cet effet une valve généralement actionnée par une membrane interne.
La conception de ce système entraîne un certain nombre d'inconvénients.
En raison du fait que le transfert de chaleur s'effectue à travers la paroi commune aux deux chambres, et que les autres parois de la chambre de vaporisation communiquent avec l'extérieur, il se produit d'importantes pertes de calories et pour obtenir une vaporisation correcte du gaz liquéfié, les constructeurs sont amenés à prévoir des parois de séparation en forme de labyrinthe pour augmenter la surface commune, ce qui entraîne évidemment des coûts de fabrication élevés. Malgré ces dispositions, il est nécessaire dans certains cas de prévoir un moyen de chauffage complémentaire, par exemple une résistance électrique comme le décrit le brevet N° FR 2 759 419, ou une enceinte étanche externe pourvue d'un élément d'apport calorifique et reliée à la chambre thermique du boîtier de vaporisation par une double canalisation en circuit fermé comme dans laquelle circule un fluide assurant le transfert vers le vaporisateur des calories produites dans l'enceinte chauffée, ce dispositif faisant l'objet de la demande de brevet N° FR 9808 110.
En outre, les appareils existants ne permettent pas l'alimentation de moteurs de forte puissance et il faut dans ce cas prévoir plusieurs vapo-détendeurs pour un seul moteur.
Le dispositif selon la présente invention a pour objectif de remédier à ces inconvénients. Il est en effet aisément adaptable à tous les types et toutes les tailles de moteurs, et permet une importante diminution des coûts de fabrication grâce à la simplicité de sa conception, tout en assurant un excellent échange thermique entre le gaz à vaporiser et le fluide de chauffage.
Il est formé de deux parties indépendantes reliées par une simple tubulure, un élément de régulation du débit et de la pression du gaz vaporisé, raccordé au moteur, et un élément de vaporisation consistant en un échangeur thermique constitué d'un tube en matériau conducteur de la chaleur dans lequel passe le gaz, liquide à l'entrée raccordée au réservoir d'alimentation et gazeux à la sortie, ce tube étant immergé dans le liquide de réchauffement lui-même contenu dans une enceinte réalisée de préférence en matériau isolant. Sur les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 montre l'ensemble élément de vaporisation et élément de régulation, les figures 2 et 3 présentent en coupe, à une échelle différente, respectivement l'élément de vaporisation et l'élément de régulation de la figure 1 et les figures 4 et 5 montrent, également en coupe, des variantes de l'élément de vaporisation.
Le dispositif, figures 1 à 5, est constitué d'un élément de vaporisation
1 et d'un élément de régulation 2 de la pression et du débit, ces deux éléments étant indépendants et reliés par une tubulure 3 qui peut être un tube souple.
L'élément de régulation 2 est conforme aux dispositifs habituellement intégrés dans les vapo-détendeurs courants, mais est dépourvu de chambre thermique. Il comporte essentiellement une membrane souple 4 prise entre le fond 5 et le couvercle 6 d'un boîtier et agissant sur un clapet 7 disposé sur l'arrivée 8 du gaz provenant de l'élément de vaporisation 1. L'élément de régulation 2 pourra être équipé des accessoires (non représentés) montés sur les appareils connus, tels que vanne de ralenti ou chambres multiples à pressions différentes.
L'élément de vaporisation 1 consiste en un échangeur thermique constitué d'une enceinte étanche 9 réalisée avantageusement en matériau isolant et dans laquelle circule le fluide de chauffage 10. Un tube 11 , de préférence en laiton ou en bronze est immergé dans ce liquide et est raccordé d'un côté au réservoir de gaz liquéfié et de l'autre à l'élément de régulation 2. C'est dans ce tube, grâce aux calories apportées par le fluide de chauffage 10 que le gaz se vaporise.
Les formes et dispositions de l'enceinte étanche 9 et du tube de vaporisation 11 pourront être quelconques.
En particulier, selon une première variante d'exécution, l'élément de vaporisation 1 est constitué d'un échangeur thermique tubulaire de type connu avec tube de vaporisation 11 replié plusieurs fois sur lui-même afin de former un serpentin de longueur importante (figure 4).
Selon une seconde variante d'exécution, l'enceinte étanche est constituée d'un tuyau 12 de caoutchouc armé de type "durite" dans lequel passe le tube de vaporisation 11 et fermé à ses deux extrémités par des raccords coudés 13 traversés par ledit tube de vaporisation cette disposition permet d'adapter aisément les caractéristiques (longueur, diamètre, courbure) de l'élément de vaporisation à tous les cas pouvant se présenter (figure 5).
Le dispositif pourra éventuellement être équipé d'un cordon chauffant électrique basse tension s'enroulant autour du tube de vaporisation 11.
L'ensemble sera avantageusement complété par des dispositifs de sécurité couramment utilisés dans ce genre de réalisations, tels que vanne d'arrêt du gaz liquide à l'entrée de l'élément de vaporisation 1 , ou système de contrôle du débit de fluide de chauffage 10, ces dispositifs étant asservis à des capteurs de pression ou de température.
Grâce à sa simplicité, à sa facilité de montage et à son faible coût de revient, le dispositif qui vient d'être décrit se prête particulièrement bien à la réalisation de systèmes vapo-détendeurs de gaz liquéfié de pétrole adaptables indifféremment sur tous les types de moteurs.
Comme il résulte de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de vaporisation de gaz liquéfié décrite ci-dessus à titre d'exemple; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation et d'application respectant les mêmes principes.
Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires.

Claims

REVENDICATIONS
1 °. Dispositif de détente de gaz liquéfié à élément de vaporisation séparé, ayant pour objet l'alimentation au moyen de gaz de pétrole liquéfié (G.P.L.) de moteurs à combustion internes de tous types et de toutes tailles, et en particulier destiné aux moteurs de bateaux. caractérisé en ce qu'il est formé de deux parties indépendantes reliées par une simple tubulure (3), un élément de régulation (2) du débit et de la pression du gaz vaporisé, raccordé au moteur, et un élément de vaporisation (1) consistant en un échangeur thermique constitué d'un tube de vaporisation (11 ) en matériau conducteur de la chaleur dans lequel passe le gaz, liquide à l'entrée du dit tube raccordée au réservoir d'alimentation, et gazeux à sa sortie, ce tube étant immergé dans un fluide de chauffage (10) contenu dans une enceinte étanche (9).
2°. Dispositif selon la revendication 1 , se caractérisant par le fait que l'élément de régulation (2) du débit et de la pression du gaz vaporisé est dépourvu de chambre thermique.
3°. Dispositif selon la revendication 2, se caractérisant par le fait que l'élément de régulation (2) du débit et de la pression comporte une membrane souple
(4) prise entre le fond (5) et le couvercle (6) d'un boîtier et agissant sur un clapet (7) disposé sur l'arrivée (8) du gaz provenant de l'élément de vaporisation (1), et qu'il est équipé d'une vanne de ralenti.
4°. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'enceinte étanche (9) de l'élément de vaporisation (1 ) est réalisée en matériau isolant.
5°. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'élément de vaporisation (1) est constitué d'un échangeur thermique tubulaire de type connu avec tube de vaporisation (11) replié plusieurs fois sur lui-même afin de former un serpentin de longueur importante.
6°. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, se caractérisant par le fait que l'enceinte étanche (9) est constituée d'un tuyau
(12) de caoutchouc armé dans lequel passe le tube de vaporisation (11 ) et fermé à ses deux extrémités par des raccords coudés (13) traversés par ledit tube de vaporisation.
7°. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'il est équipé d'un cordon chauffant électrique basse tension s'enroulant autour du tube de vaporisation (11).
8°. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, se caractérisant par le fait que l'élément de vaporisation (1) est équipé d'une vanne d'arrêt du gaz liquide disposée à l'entrée dudit élément de vaporisation asservi à un capteur de pression.
9°. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, se caractérisant par le fait que l'élément de vaporisation (1) est équipé d'un système de contrôle de débit du fluide de chauffage (10) asservi à un capteur de température.
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