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Procédé et appareil pour la fabrication d'acide carbonique solide. -
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil ou presse spéciale pour la fabrication d'un ou plusieurs blocs d'acide carbonique solide.
Un des buts de l'invention est d'assurer la fabrication de blocs d'acide carbonique solide de densité prédéterminée.
Un autre but de l'invention est d'assurer une production d'acide solide sous un rendement maxima et sans perte de gaz grâce à la production de neige carbonique saturée au moyen d'acide carbonique liquide refroidi par sa propre détente.
Un autre but encore de l'invention est de permettre la production de plusieurs blocs simultanément, de forme et grandeur désirées.
Les appareils générateurs connus à ce jour, permettent de récupérer l'acide carbonique passé à l'état gazeux ; la
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neige carbonique obtenue est en général sortie à la pelle puis placée dans un moule où elle est pressée jusqu'à obten - tion d'un blot d'acide solide.
Ces opérations nécessitent une main d'oeuvre importante et provoquent une perte considérable d'acide pendant le transport du générateur de neige au moule et pendant le pressage.
D'autres appareils permettent bien d'obtenir de la neige sans perte de gaz, mais on ne sait en régler ni la densité ni l'homogénéité.
Le procédé et l'appareil de l'invention évitent ces inconvénients et sources de pertes.
En substance le procédé est basé sur l'obtention, la fabrication d'une neige d'acide carbonique, entièrement sa - turée d'acide liquide, ce qui permet de produire à volonté des blocs d'acide solide (glace) d'une densité prédéterminée par la combinaison voulue et aisée à déterminer en pratique, entre la compression mécanique exercée sur la masse et la chute de température que l'on fait subir simultanément, par détente, à cette même masse. Pratiquement, la densité, la compacité du ou des blocs de glace carbonique obtenus est fonction principalement de la compression mécanique exer- cée.
Le dessin annexé représente un exemple non limitatif d' une installation pour la fabrication de glace carbonique.
La figure 1 représente une coupe verticale de l'appareil.
La figure 2 représente une coupe horizontale suivant la ligne X Y dans la figure 1.
La figure 3 représente le détail des becs d'amenée de l'acide carbonique liquide dans l'appareil.
L'appareil se compose d'un générateur de neige carboni - que A formé de tôles soudées a et pouvant résister dans sa partie inférieure à la pression intérieure de 60 kilos par
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cmê,cette partie étant renforcée par des frettes en acier T.
Le générateur A est entouré d'une enveloppe B extérieu - rement calorifugée et formée de tôles suffisamment renforcées pour résister à la pression absolue de 7 atmosphères. Cette enveloppe B entoure la chambre A jusque près de sa base.
La chambre A est maintenue entre deux plateaux fixes C et D. Elle est fermée au-dessus par le piston E d'une presse hydraulique. Ce piston peut se mouvoir sans étanchéité abso- lue dans la chambre A et sur toute la hauteur de celle-ci.
Vers le bas, la chambre A peut être obturée par le pla - teau F qui est mû par le piston G d'une seconde presse hy - draulique. L'étanchéité entre la chambre A et le plateau F est assurée par un joint H logé dans une rainure pratiquée dans le plateau F. Le bord inférieur de la chambre A vient s'appliquer sur le joint H dans cette rainure.
La chambre A est en communication à sa partie supérieure avec l'enveloppe B par une série d'ouvertures I ayant chacune une surface de un centimètre carré environ.
Les ouvertures Isont recouvertes entre la chambre A et l'enveloppe B par une bande de toile métallique à mailles minces et serrées, maintenue elle-même par une bande de toile métallique plus forte et solidement fixée de telle façon que la neige carbonique ne peut pas traverser les ouvertures I, mais que le gaz carbonique seul peut passer.
L'enveloppe B est fermée au-dessus et au-dessous ; le gaz carbonique peut y entrer par les ouvertures I et en sor - tir par les tuyauteries M et N.
La chambre A est alimentée en acide carbonique liquide dans sa partie supérieure par l'intermédiaire d'un certain nombre de becs K munis de robinets reliés à une canalisation d'acide carbonique liquide, non représentée.
Le nombre de becs K dépend des dimensions de la chambre A.
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L'enveloppe B qui est extérieurement calorifugée' est mu - nie d'un manomètre L et à sa base, de deux sorties de gaz M et N. L'une M est munie d'un robinet réglable à la main et relié à un gazomètre manoeuvrant aux environs de la pression atmosphérique. L'autre sortie N est munie d'une soupape de sûreté S étanche qui permet l'échappement du gaz à la pression absolue de 5,200 kilos (c'est-à-dire à la pression indiquée au manomètre de 4 1/5 Kg. )
Un dispositif de réglage à la main permettra de retarder la levée de la soupape S de façon à élever momentanément la pression dans l'appareil sans pouvoir dépasser cependant la pression absolue de 5 1/2 kilos par cmê.
Le gaz s'échappant par cette soupape se rend au pis aller au gazomètre ou ce qui est préférable dans un receiver situé entre la première et la deuxième compression de l'ins - tallation principale de compression qui est généralement à trois étages, l'aspiration du second étage étant généralement à une pression moindre que 5 1/5 atmosphères absolues.
Si l'installation de fabrication d'acide carbonique solide est de quelque importance le gaz à la pression absolue de 5 1/5 atmosphères se rend à l'aspiration d'un compresseur spécial de reprise à deux étages.
Le robinet M étant fermé et le piston E étant relevé, on introduit par la tubulure 0 un jet d'acide carbonique gazeux pour chasser l'air de la chambre A et de son enveloppe.
Au même instant on relève le piston G de façon à amener le plateau F à emboîter le bord inférieur de la chambre A et à faire corps avec celle-ci d'une façon étanche. Le plateau F est poussé avec une pression qui, par cm2 utile, doit tou - jours être supérieure à l'effort qui sera produit par le piston E.
.Pour fixer les idées, en appelant a x a en cmê la surface de la section horizontale intérieure de la chambre A, il fau -
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dra développer sur le piston G une force de 65 kilos x a x a, la force développée par le piston E ne dépassant pas 55 kilos x ax a.
Le robinet 0 étant fermé et le robinet M ouvert, on ou - vrira les robinets permettant l'arrivée de l'acide carbonique liquide aux becs K (tous les becs K peuvent être de préférence alimentés par un robinet unique de dimension proportionnée au débit de l' appareil ). Le volant de ce robinet est mû par vis micrométrique ce qui permet un réglage précis du débit.
L'acide carbonique liquide pénétrant dans la chambre A se transforme partie en neige, partie en gaz et produit un froid intense de moins 79 Centigrade étant donné que la pres - sion dans la chambre A est égale à celle du gazomètre c'est- à-dire voisine de la pression atmosphérique.
Le gaz développé s'échappe par M et la neige carbonique se forme petit à petit dans l' appareil.
Lorsque l'appareil est bien refroidi le robinet M est fermé à la main.
La pression augmente dans l'appareil jusqu'au moment où la soupape S se soulève, c'est-à-dire à la pression absolue de 5 1/5 atmosphères.
A ce moment la neige carbonique produite est d'un rende - ment supérieur étant donnéqu'elle est imprégnée d'acide carbonique liquide qui passera à l'état de glace carbonique dès que la pression atmosphérique sera rétablie dans l'appareil par l'ouverture du robinet M.
En agissant sur le dispositif de réglage à la main de la soupape S et en faisant monter la pression jusque 5 1/2 kilos (pression absolue) on introduirait dans la chambre A de la nei- ge carbonique humide accompagnée d'acide carbonique liquide.
On est certain de cette façon de saturer d'humidité la neige carbonique produite. En général cependant l'emploi du disposi - tif de réglage indiqué n'est pas indispensable.
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Lorsque l'appareil est rempli d'une quantité suffisante de neige carbonique (ce que l'on sait pratiquement par la du - rée de l'opération), on ferme l'arrivée de l'acide carbonique liquide aux becs K, on agit sur le piston E au moyen de la presse hydraulique supérieure avec une pression que l'on adap - te exactement à la compacité de glace carbonique que l'on désire obtenir.
Au même instant on ouvre définitivement le robinet M.
En laissant continuellement ouvert le robinet M et en agissant sur le plateau E avec une faible pression on obtiendra des blocs homogènes de densité inférieure à l'unité.
En ne laissant ouvert le robinet M qu'au début et à la fin de l'opération de pressage et en faisant agir le piston E dans la chambre A avec une pression de 55 kilos par cmê (pression absolue de 56 kilos) on obtiendra de la glace carbo - nique dépassant 1,5 de densité.
On peut ainsi obtenir à volonté et avec précision toutes les densités intermédiaires.
Lorsque le bloc d'acide carbonique solide a l'épaisseur et la densité désirée on supprime la pression sur le piston G.
Celui-ci descend ainsi que le bloc d'acide carbonique solide qui est du reste poussé hors de la chambre A par le piston E.
En même temps on ferme le robinet M.
La botte à bourrage formant le fond inférieur du cylindre de la presse supérieure, est protégée contre la forte pression de la pompe hydraulique qui agit en R au-dessus du piston su - périeur et tend à pousser celui-ci contre la dite botte à bourrage. En effet le piston arrivant près de sa fin de course, la communication s'établit entre l'espace R et la soupape V qui se soulevant, diminue la pression sur le piston E au mo - ment où celui-ci termine le démoulage du bloc d'acide carbo - nique solide. Lorsque le piston E est à fond de course on met l'espace R. en communication avec la pression atmosphérique.
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La soupape V est réglée à une pression suffisamment élevée pour permettre l'arrivée par la tubulure W d'une charge d'eau à une pression qui permet le relèvement du piston E.
Lorsque le piston G est suffisamment descendu pour que le bloc d'acide carbonique solide soit entièrement dégagé on relève le piston E, on enlève le bloc d'acide carbonique solide formé et l'opération peut être recommencée.
On peut de cette façon produire un bloc unique d'acide carbonique de même section que la chambre A, celle-ci pouvant pratiquement varier de Om 10 à un mètre de côté.
Au lieu de produire en une opération un bloc unique d' acide carbonique solide il y a moyen d'obtenir en une opération le nombre désiré de blocs plus petits.
Si, par exemple on veut obtenir 4 blocs, on creuse dans le plateau F deux rainures en croix perpendiculaires au milieu de chaque côté du plateau F, et l'on creuse dans la partie inférieure du piston E deux rainures en croix assez profondes et se terminant au fond en biseaux. Ces rainures sont exacte - ment superposées aux rainures du plateau F.
Dans les rainures du plateau F viennent se loger des plaques métalliques verticales formant croix et terminées à la partie supérieure en biseaux. La hauteur de ces plaques, non comprise la partie encastrée dans la rainure du plateau F et non comprise la hauteur qui s'encastrera dans la rainure du plateau du piston E, est égale à la hauteur des blocs d' acide carbonique solide que l'on obtiendra.
On peut par des divisions non rectilignes et en faisant varier la forme de la chambre A obtenir des blocs de formes désirées. La chambre A peut par exemple avoir la forme cylin - drique. Moyennant un noyau central cylindrique et en agissant au moyen d'un piston E creux on pourra obtenir des anneaux d'acide carbonique solide.
L'appareil ayant un rendement meilleur lorsque les becs K
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sont alimentés par de l'acide carbonique liquide très froid par exemple à moins 20 Centigrade (moins 4 Fahrenheit ), il est à conseiller dans ce but de fournir la conduite décide carbonique liquide alimentant l'appareil une quantité dépassant de 40 % les besoins et de prélever ces 40 % d'acide carbonique liquide pour les laisser se détendre à moins lE Centigrade environ (0 Fahrenheit), usqu'à la pression d'aspiration de la haute pression du compresseur principal ou jusqu'à la pression d'aspiration de la haute pression du compresseur spécial de reprise.
Le froid ainsi produit servira dans un échangeur de température à refroidir une première fois 1'.ici - de carbonique liquide se rendant vers les becs K. Un supplément de froid lui sera fourni par échange de température avec les gaz s'échappant de N et M qui sont respectivement à. la tempé - rature de moins 560 Centigrade (moins 68,8 Fahrenheit ) et de moins 79 Centigrade (moins 1100 Fahrenheit).
De préférence, la section de passage des becs K doit pouvoir être réglée. Dans ce but, les becs K sont formés chacun par une tubulure I (figure 3 ) filetée extérieurement et soudée à la paroi a de la chambre A. Dans la figure 2 ils sont pour la simplicité montrés fixés aux angles de la chambre A.
La figure 3 représente le bec K placé sur une paroi plane a de la chambre A dans un renfoncement pratiqué dans l'envelop- pe B.
Contre la tubulure 1 vient s'appliquer entre deux joints de fibre de bois un disque métallique 2 percé à son centre d' un trou conique 3 relativement petit.
Ce disque se trouve serré entre la tubulure 1 et le tuyau d'amenée d'acide carbonique liquide 4 au moyen d'un écrou 5.
Pour arriver au réglage exact du bec il suffit de faire varier l'ouverture 3 de la pastille 2 suivant la puissance de l'installation. Il suffit d'avoir à sa disposition un jeu d.e disques 2 pour régler à sa convenance la marche et le débit de l'appareil.
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De ce qui précède, on voit que l'appareil décrit permet d'obtenir : a) la densité exactement désirée qui est obtenue par la manoeuvre à volonté du piston E. b ) une perte de gaz nulle. c) un rendement maximum grâce à la production de neige carbonique humide au moyen d'acide carbonique liquide refroidi par sa propre détente, détendu sous le piston E, tantôt à une pression inférieure, tantôt à une pression légèrement supéri - eure à celle correspondant au point triple. d ) l'appareil peut à convenance produire au lieu d'un bloc humide, plusieurs blocs de grandeur et forme désirée .
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication d'acide carbonique solide, caractérisé en ce que l'acide carbonique liquide, sous pres - sion, est amené dans une chambre reliée à un gazomètre placé sensiblement à la pression atmosphérique ; dès que la chambre est à la température de 79 C, on coupe la communication avec le gazomètre et on continue à amener de l'acide liquide pour saturer complètement la neige carbonique formée, cette satura- tion étant atteinte lorsque la pression atteint 5 1/5 à 5 1/2 atmosphères ; l'arrivée d'acide est alors interrompue et la transformation en glace est opérée par chute brusque de la pression, accompagnée d'une compression mécanique de la masse.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.