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"Procédé et détendeur pour réaliser la détente fractionnée. "
Certains gaz, et en particulier le méthane, lorsqu'ils ont été comprimés à haute pression (150 atmosphères par exemple) dans des récipients, nécessitent une détente fractionnée pour pouvoir 'être amenés d'une façon régulière et continue, à leur pression d'utili- sation (3 à 5 atmosphères). Il a été constaté, en effet, que si on utilise pour l'emmagasinage du méthane des récipients ordinaires, munis d'un détendeur normal, l'écoulement ne se fait que par à coups, probablement par suite de.la congélation provoquée par la brusque chute de pression.
On a proposé, pour réaliser la détente fractionnée de tels fluides, d'accoupler, sur une même conduite d'utilisation, pourvue d'un détendeur ordinaire, plusieurs bouteilles, dont les unes sont chargées de gaz fortement comprimé et les autres vides. On ramène ainsi la forte pression du gaz à une pression plus basse (de 150 à 75 atmosphères par exemple) et le gaz ainsi détendu traverse le détendeur habituel pour tomber à la pression d'utilisation.
Ce système donne le résultat 'cherché, mais il présente l'in- convénient d'un encombrement souvent inacceptable, et de plus, de
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, @ nécessiter de nombreux raccords.
La présente invention a pour objet un procédé d'effectuer la détente fractionnée du méthane et des gaz analogues sans devoir employer simultanément plusieurs bonbonnes à l'endroit d'utilisa- tion, et elle a également pour but de créer un dispositif permet- tant de réaliser ce procédé.
Suivant l'invention, la détente fractionnée est réalisée en munissant la bonbonne d'un détendeur multiple, formé par la combi- naison, en un seul appareil ou non, de deux. ou plusieurs déten - deurs suecessifs, le premier détendeur étant alimenté directement par le. bonbonne et transmettant le gaz détendu au détendeur sui- vant, et ainsi de suite.
En général, il suffira de combiner seulement deux détendeurs, mais il est évident que l'invention s'étend aussi à la combinaison d'un nombre plus grand de détendeurs.
L'invention prévoit divers modes de réalisation de.l'appareil de détente fractionnée, et, à titre d'exemple nullement limitatif,. on a représenté au dessin annexé, sept réalisations différentes, toutes vues en coupe sch ématique.
A la fig.l, on a combiné deux mano-détendeurs 1 & 2, du type connu, dans lequel un disque de soupape 3 est normalement maintenu @ en équilibre par l'action de deux ressorts antagonistes 4 & 5 dont le premier, logé dans là chambre 6 de petite section du corps du détendeur, tend à obturer l'entrée de gaz sous pression, tandis que le second, placé dans la chambre 7 de grande section, agit sur une membrane élastique 8 et par l'intermédiaire de celle-ci, sur la tête 9 du disque de soupape 3. La tension du ressort 5 est ré- glable par vis 10 à commande 11.
12 désigne la, conduite reliant la bonbonne .(non représentée) au premier détendeur 1. Le gaz, détendu dans ce dernier, passe, par le conduit 13, vers le 2e détendeur 2 où il est détendu à la pression d'utilisation et d'où il s'échappe par le conduit 14.
L'appareil est donc simplement composé de deux détendeurs ordinai- res réunis (de manière amovible ou'non) par une conduite 13 par- tant du premier détendeur vers la chambre de petite section du 2e
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détendeur.
Au lieu d'utiliser des détendeurs à soupapes en disque, on peut, comme représenté à la fig.2, combiner de la même façon deux détendeurs comportant des soupapes cônes 15, qui tendent à inter- cepter la communication entre les deux chambres du détendeur. Dans ce cas, le conduit 13 devra partir de la chambre à grande section du premier détendeur.
On peut également combiner un détendeur à soupape conique avec un détendeur à disque, ainsi que le montre la fig.3, la position des détendeurs pouvant.tre inversée, c'est-à-dire que le détendeur à soupape conique peut 'être placé en premier ou en second lieu par rapport à la bonbonne.
Dans les 3 cas, chaque détendeur conserve son réglage propre; l'appareil nécessite donc deux réglages.
Il y a évidemment avantage à créer un appareil ne comportant qu'un seul organe de réglage.
Les fige.4 & 6 donnent des exemples de réalisation d'un tel appareil.
A la fig.4, le détendeur habituel 1 à disque est combiné avec un second détendeur identique, mais dans lequel le ressort supé- rieur et sa vis de réglage sont supprimés. Le premier détendeur est toujours réuni à la chambre de petite section du second, mais il est réuni en m'orne temps par .un'conduit 24 à l'espace 25 situé au- dessus du diaphragme de ce. second détendeur, de sorte que la pres- sion existant dans le premier détendeur se propage dans cet espace et y remplit le r'ole du ressort 5. L'appareil complet sera donc ré- glable par la seule vis 10 du premier détendeur.
Les appareils des figs.5 & 6 sont identiquement combinés, mais avec des types de détendeurs correspondant respectivement à ceux des figs.2 & 3.
Enfin, la figure 7 représente un détendeur double, à un seul organe de réglage et à une seule membrane élastique.
Il est composé de trpis chambres : la chambre 16 dans laquelle débouche le gaz sous forte pression, la chambre 17 et la chambre de grande section 16. L'organe 19 d'obturation de la chambre 16 est
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placé sous l'action du ressort; 20 qui %il obturer l'entrée de gaz; cet organe est solidaire de l'organe d'obturation 21 con- tenu dans la chambre 17, lequel est influencé par le ressort 22
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agissant sur la membrane 23 de la chambre z Le ressort 23. agit donc simultanément sur les deux organes d'obturation 19 & 21, par 1'intermédiaire d'une seule membrane. Le gaz est d'abord détendu dans la chambre intermédiaire, 17. puis détendu à la pression d'u-
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dans la chambre l;8¯d'où il s'écoule.
Si l'on établit les équations d'équilibre pour les appareils des diverses figures, en admettant S la surface de la membrane élastique - Constante. s la surface de la soupape - Constante.
P la pression du gaz dans la bonbonne - Variable. p la pression du gaz à la sortie du premier détendeur - Variable. p' la pression du gaz à la sortie du 2* détendeur -Variable.
R la tension en kilogr. du ressort 5 - Constante. r la tension en kilogr. du ressort 4 - Constante.
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R & r étant choisis égaux pour le 10 et le 26 détendeur. On a pour l'appareil de la fig.1
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Ps + R r # pS ps #H'bï * p'3 d'où p = PB r f (1j Cte. pour l'appareil de la fig.2.$ = f (P) cte.
Ps # r 4. pS = R. # ' ps + r # PIS R. d'où p ^ R - P - r f ,P) 1- ote.
P'= R $ (R - Ps - r) = f (-P) 4 Cte. pour l'appareil de la fig.4.
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Ps + R = r t p3 ' pst p3= r + pts. d'tiû Po f (P) t Cte.
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P1 r?ff # ,-,? (s +S) -r #################-##=f 4- ete.
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S. pour l'appareil de la fig.5.
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Ps # r # pS s R ps # r # p*S= pS. d' oû p ¯ R -Rs,,rr. f -P) t Cte, D?=R-Ps - r (8 - s ) r ##.###-=f (-P) f Cte.
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pour l'appareil çle la fig.3 P3<-Rsr<'pS ps # r # p*S r S d'où p 'Ps i- R r P) 4F Cte. s ) -ps ¯ Bzz p'.B.gJ# -s) (-,Pl + cte.
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pour 1* appareil de la fig.6. '
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Ps 't- R ' r p& ps # r # p'S z pS , d'où P s '",. . oie.
=V- '- = (?) .cite. pour l'a pareil 'de la fig.7. ' Po t 1 s ? <-pS. ps + r 4. Pl S Il. d'ou p Pa R - rr = ± (Pj * cte.
P'=R-gLE- - | - (Pb # S - ri s f (-P) # Cte.
On en conclut que pour les appareils des 'igs .1, , 2, 4, & S, c'est-à-dire ceux composes de détendeurs du même type,' la pression à la sortie du premier et du second détendeur, varie dans le ntme
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s,ens et proportionnellement à la pression dans la bonbonne. Pour
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les appareils des figs.l & 4, la pression de sortie à chaque dé-
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tendeur diminue avec la pression P.Le contraife ve-pr-bddie pour les appareils du type à soupapes coniques.
Pour* l'appareil de la fig.6, la même liaison se révèle entre les pressions de sortie p & p'.
Pour les appareils des fige.3 & 1, au contraire, la pression p diminue - ou augmente - en même temps que P, tandis que p' aug- mente -du diminue.
Comme il y a intérêt à conserver la pression p' aussi cons - tante que possible, il est évident que les appareils de ces fige.3 & 7 seront préférables. Comme d'autre part, l'appareil de la fig.S comporte deux réglages, alors que celui de la fig.7 n'en comporte qu'un, et est évidemment -ce dernierqui sera le plus pratique..
Il est .évident cependant que les autres appareils décrite peuvent être employés, l'obtention d'une pression p' uniforme é- tant alors soumise à un double réglage répété' à chaque-variation de p'
Le détendeur multiple peut également trouver son application dans le cas de gaz fortement comprimés qui supportent sans congé- lation la brusque détente jusqu'à la pression initiale; dans ce cas, 1 '.appareil de l'invention produira son effet sur les liqui- des (eau par exemple' contenus en suspension dans le gaz , l'état @ d'impuretés, liquides qui, lors de la 'brusque détente, se congè- lent et déterminent sauvant des obstructions gênantes.
Le'détendeur jouera alors le rôle de détendeur ingivrable.