Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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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
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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
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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
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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
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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.
