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PERFECTIONNEMENTS AUX:INSTALLATIONS DE POMPAGE DE GAZ LIQUEFIES.
La présente invention concerne les installations de pompage pour gaz liquéfiés et, plus spécialement, les installations de distribution d'oxy- géne liquide qui comprennent un réservoir et une pompe à haute pression ex- térieure à ce réservoir mais groupée avec celui-ci en un même ensemble calo- rifugé et réalisé de manière à réduire au minimum les pertes d'oxygène pen- dant les manipulations et le pompage.
A cet effet., on a proposé de noyer la pompe dans l'oxygène liquide d'un bac étanche qui communique à a partie inférieure avec la sor- tie d'oxygène liquide du réservoir et à sa partie supérieure avec la phase gazeuse dans ce même réservoir. En disposant ce bac à un niveau suffisamment au-dessous du réservoir,on assure l'écoulement de l'oxygène liquide et l'a- morçage de la pompe quelle que soit la pression dans le réservoir et sans qu'il soit nécessaire d'élever cette pression par apport de chaleur extérieu- re et au:prix d'une perte en oxygène liquide.
De plus, la.masse d'oxygène liquéfié entretenue dans le bac est à une pression supérieure à la pression de la phase gazeuse dans le réservoir puisque celui-ci est en charge par rapport au bac, de sorte que cette masse peut absorber une certaine quantité de chaleur sans se vaporiser. Toutefois, cet avantage est purement théorique car,en reliant la capacité étanche du bac par sa partie supérieure avec la phase gazeuse dans le réservoir, le corps de pompe est mouillé sur toute sa surface intérieure au bac par l'oxygène liquide avec lequel les échanges thermiques sont plus intenses qu'ils ne le seraient avec de l'oxygène gazeux.
De plus,, le dégagement irrégulier de l'oxygène vers la phase gazeuse du ré-. servoir perturbe le régime de marche de la pompe.
L'invention a surtout pour but de remédier à ces inconvénients tout en conservant par ailleurs tous les avantages des installations du genre ci-dessus. A cet effet, elle se caractérise principalement en ce que la conduite qui fait communiquer la phase gazeuse dans le réservoir avec le bac, part d'un point de ce dernier situé à un niveau sensiblement inférieur au
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point le plus haut de la capacité étanche dudit bac, mais supérieur au ni- veau moyen des lumuères d'aspiration de la pompe, de façon à entretenir un tampon gazeux à la partie supérieure du bac au-dessus d'un niveau sensible- ment constant d'oxygène liquide, sans jamais découvrir ces lumières d'aspi- ration.
Cette définition de principe montre immédiatement qu'il est pos- sible, d'une part, de maintenir un niveau constant du liquide à une hauteur au-dessus des lumières d'aspiration de la pompe suffisante pour éviter le désamorçage mais en limitant au maximum les surfaces d'échange thermique en- tre le métal du corps de pompe et d'oxygène liquide, et, d'autre part, de permettre le dégagement d'oxygène gazeux du bac dans la phase gazeuse dans le réservoir,en principe sans retour appréciable d'oxygène liquide au ré- servoir par la conduite qui relie la phase gazeuse dans ce dernier, avec le bac.
En ce qui concerne ses formes de mise en oeuvre, l'invention se caractérise notamment en ce que : a) On prévoit sur les conduites qui relient le bac respectivement à la sortie du liquide du réservoir et à la phase gazeuse dans ce réservoir, des vannes d'arrêt, d'une part, et des vannes de mise en communication avec l'extérieur d'autre part, -de façon à permettre à volonté :
de renvoyer le liquide du bac au réservoir, de refroidir le bac et la pompe par circulation d'oxygène gazeux provenant du réservoir, ou de souffler un gaz chaud pour dégivrer la pompe. b) Lorsque la pompe est du type horizontal à, corps entouré par une chambre à liquide au droit des lumières d'aspiration, cette chambre, qui constitue une partie du bac, est complétée par un prolongement supérieur sur lequel est montée la conduite qui fait communiquer la phase gazeuse dans le réservoir avec le bac.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple seulement, deux formes de réalisation de l'invention.
La figure 1 est un schéma en coupe de l'ensemble : réservoir, bac et pompe d'une installation de pompage d'oxygène liquide.
La figure 2 est une coupe axiale schématique d'une pompe horizon- tale transformée pour constituer un bac à niveau constant selon l'invention.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, l'installation de pompage comprend, en un même ensemble agencé par exemple pour être fixé sur la plateforme d'un véhicule automobile ou d'une remorque : le réservoir u- suel 1 à oxygène liquide supposé sphérique et le bac étanche 2 avec la pompe 3, cet ensemble étant soigneusement calorifugé. Dans les installations de ce genre, c'est-à-dire à bac étanche communiquant d'une part avec la sortie du liquide 4 du réservoir et avec la phase gazeuse 5 dans ce dernier, le bac est tout entier situé au-dessous du plan horizontal passant par la sortie 4 du liquide, au point le plus bas du réservoir.
Conformément à la caractéris- tique principale de l'invention, le bac 2 communique avec la phase gazeuse 5 dans le réservoir 1 par une conduite 6 qui se raccorde au réservoir 1, en principe au point le plus haut de ce dernier, et avec le bac en un point- in- termédiaire 7. Il suffit, dans une installation perfectionnée selon l'in- vention, que ce point 7 soit au-dessous du niveau du point de sortie 4 et au-dessus du niveau moyen des lumières d'aspiration 8 de la pompe. L'ensem- ble du corps de la pompe et de la conduite de refoulement 9 d'oxygène liqui- de est supporté par une semelle 10 convenablement calorifugée qui constitue fond supérieur obturateur étanche du bac 2 et se fixe sur celui-ci de manière à permettre un démontage facile.
Sur la figure schématique, on n'a pas re- présenté les moyens de commande du piston de la pompe qui peuvent être quel- conque et n'importent pas à l'invention.
Ainsi décrite dans sa disposition essentielle, l'installation de pompage fonctionne de la manière suivante :
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Au départ, les vannes 11 et 12 respectivement prévues sur les conduites 6 et 13 étant ouvertes 1,!) oxygène liquide sécoule dans le bac préalablement refroidi comme il sera expliqué plus loin. Cet écoulement a lieu par gravité et quelle que soit la valeur de la pression de, la phase ga- zeuse dans le réservoir 1.
Le liquide se maintient automatiquement dans ¯le bac à un niveau détermine par la position du point' 7 et la partie supé- rieure de la capacité étarche du bac forme tampon gazeux qui' se décharge dans la phase gazeuse du réservoir en refoulant éventuellement un peu de liquide dans ce réservoir par la conduite 6. On peut dire que, toutes choses égales d'ailleurs,!) la pression à l'entrée des lumières d'aspiration 8 de la pompe ne varie que progressivement avec l'abaissement du niveau de liquide dans, le réservoir.
Tout au contraire, dans les installations connus du même type général, le point 7 est placé au point le plus haut du bac de sorte que ce- lui-ci est constamment plein de liquide en contact d'échange thermique avec' toute la surface du corps de pompe intérieure au bac, de sorte que le déga- gement intense d'oxygène, qui n'a d'issue qu'à travers la conduite 6 constam- ment pleine de liquide à sa partie inférieure, a lieu par pulsions irréguliè- res et violentes qui peuvent d'ailleurs être accompagnées de phénomènes de cavitation devant les lumières d'aspiration de la pompe dont le régime est perturbée
Selon une caractéristique de l'invention, on prévoit, en plus des vannes 11 et 12 sur les conduites 6 et 13,
des vannes 14 et 15 de mise en communication de ces conduites avec l'extérieur, en des points respecti- vement situés entre les vannes 11 et 12 et le bac 2, le point 16 sur la conduite 13 étant de préférence le point le plus bas de cette dernière.
Ces vannes permettent les manoeuvres suivantes : Avant le démarrage de la pompes les vannes 12 et 14 étant fer- mées, on peut ouvrir les vannes 11 et 15 pour faire circuler de loxygène gazeux du réservoir 1 dans le bac 2 et réaliser un refroidissement préala- ble avantageux de ce bac 'et de la rompe 3.
- Avant de démarrer la pompe, on ferme les vannes 14 et 15 et on ouvre les vannes ïl. et 12, ce qui permet le remplissage du bac 2 en oxy- gène liquide jusqu'au niveau du point 7, comme déjà expliqué.
- A la fin d'une opération de pompage, ou pour démonter la pom- pe, on peut renvoyer dans le réservoir 1 le liquide contenu dans le bac 2 Pour ce faire. on ferme les vannes 11, 14 et 15 et on ouvre la vanne 12.
La montée de la pression dans la phase gazeuse à la partie supérieure du bac 2 refoule le liquide dans le réservoir 1 par la conduite 13. Ce refoulement peut être accéléré en soufflant un gaz à travers la vanne 14 ouverte. Un niveau 17 permet d'observer la fin du refoulement.
- Les vannes 11 et 12 étant fermées et les vannes 14 et 15 ou- vertes, on peut insuffler à travers 1?une de ces deux dernières vannes et,!) de préférence la vanne 14, un gaz se et chaud pour réchauffer éventuellement le bac et dégivrer la pompe par exemple.
En plus de celle normalement prévue sur le réservoir 1, on peut aussi prévoir une soupape de sûreté S sur la conduite 18, entre la vanne 14 et le bac 2.
L'invention peut être mise en oeuvre avec une pompe de type ho- rizontal représenté schématiquement par la figure 2 et dans laquelle les lumières d5aspiration 8 de la pompe sont entourées par une chambre 19. Cette chambre est pourvue d'un raccord 20 d'arrivée de liquide et d'un raccord 21 de sortie. Pour adapter ce type de pompe à une installation de pompage per- fectionnée selon 1 invention, il suffit de relier le raccord 20 à la condui- te 13 de la figure 1 et de monter sur le raccord 21 une enceinte étanche 22 raccordée en un point 7 intermédiaire de sa hauteur à la conduite 6.