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La présente invention constitue un perfectionnement ou une varian- te au brevet principal et concerne une charge poreuse pour les récipients utilisés pour l'emmagasinage de gaz tels que l'acétylène dissous et un pro- cédé de fabrication de ces récipients.
Le brevet principal décrit un procédé de formation d'une charge poreuse monolithique à l'intérieur d'un récipient., selon lequel on introduit dans le récipient une bouillie comprenant, en poids, 10 parties d'oxyde de calcium, 67 à 187 parties d'eau, 1 à 10 parties de fibre minérale (d'amiante par exemple), 10 à 15 parties de silice cristalline finement divisée, suscep- tible de passer à travers un tamis à ouverture de mailles de 0,074 mm et, à titre d'agent de suspension, 1,8 à 6,5 parties d'hydroxyde de magnésium frais, de carbonate de magnésium basique, de bentonite, de sulfate d'alumi- nium, d'aluminate de sodium ou d'hydroxyde d'aluminium frais, puis on so- lidifie la bouillie à l'intérieur du récipient en appliquant une quantité de chaleur suffisante pour terminer la réaction du mélange et expulser la presque totalité de l'eau.
On procède à la solidification du mélange de préférence en chauffant la suspension à une température comprise entre 190 et 230 C, tandis qu'on relie la partie supérieure du récipient à une chambre d'expansion initialement remplie d'air. Par suite de la dilatation thermi- que, le liquide contenu dans le récipient pénètre dans la chambre d'expansion de sorte que la pression à l'intérieur du cylindre peut s'élever jusqu'à une valeur désirée sans qu'on courre le risque d'explosion. Après que la masse contenue dans le récipient a durci, on enlève la chambre d'expansion, puis on chauffe le récipient pendant plusieurs jours dans un four à une tempéra- ture maximum de 315 Ce en complétant ainsi la dessiccation de la masse.
La masse poreuse ainsi obenue a une densité apparente inférieure à 320 kg/m3 et sa résistance à l'écrasement est supérieure à 14 kg/cm2 et souvent à 28 kg/cm2.
Ainsi qu'il est décrit au brevet principal, on peut omettre les agents de suspension ci-dessus mentionnés dans le cas où la silice utilisée consiste en 10 à 70 % d'une silice fortement réactive finement broyée, le reste consistant en de la silice cristalline broyée dont la presque totalité passe à travers un tamis à ouverture de mailles de 0,074 mm.
On a maintenant découvert qu'on peut obtenir des propriétés améliorées, en particulier en ce qui concerne le retrait, lorsqu'il existe concurremment un agent de suspension du type spécifié et de la silice fortement réactive. En outre, on a découvert qu'on peut remplacer la chambre d'expansion par un dispositif présentant un passage contenant un élément filtrant poreux qui permet au liquide de s'échapper selon un débit réduit, de façon à créer la charge hydraulique désirée à l'intérieur du récipient, tout en l'empêchant d'atteindre des pressions dangereuses.
La présente invention fournit donc un procédé de formation de charges poreuses monolithiques dans un récipient selon le brevet principal, caractérisé en ce qu'on remplit complètement le récipient d'une bouillie comprenant, en poids, 10 parties d'oxyde de calcium, 67 à 187 parties d'eau, 1 à 10 parties de fibre minérale, 10 à 15 parties de silice consistant en 50 à 60 % de silice fortement réactive finement broyée, le reste consistant en de la silice cristalline broyée dont la presque totalité passe à travers un tamis à ouverture de maille de 0, 074 mm, et 1,8 à 6,5 parties d'un agent minéral de suspension, ledit agent pouvant consister en hydroxyde de magnésium frais, le carbonate basique de magnésium, bentonite, sulfate d'aluminium, aluminate de sodium ou hydroxyde d'aluminium frais.
Selon l'invention, on effectue de préférence l'échappement du liquide contenu dans le récipient résultant de la dilatation thermique provoquée par l'application de la chaleur nécessaire pour favoriser la réaction du contenu, à travers un passage de section réduite relié au sommet du récipient et créant un écoulement suffisamment rapide pour éviter qu'il ne se crée une pression excessive, mais suffisamment lent toutefois pour maintenir la pression à l'intérieur du récipient à une valeur au moins égale à la pression
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de vapeur en équilibre correspondant à la température de chauffage. L'invention a également pour objet un dispositif destiné à être raccordé à l'ouverture de remplissage du récipient en vue de fournir le taux d' écoulement ci-dessus mentionné.
La silice fortement réactive consiste en de la silice dont les particules ont une dimension plus faible que celles qui passent juste à travers un tamis à ouverture de mailles de 0,046 mm, ou en silice amorphe, par exemple de la terre de diatomées.
Lorsqu'on utilise de la silice consistant en 50 à 60% de terre de diatomées, une proportion préférée des ingrédients de la bouillie est la suivante, exprimée en poids et sur la base du mélange sec :
EMI2.1
<tb>
<tb> Chaux <SEP> 10 <SEP> parties
<tb> Silice <SEP> totale <SEP> 12 <SEP> à <SEP> 14 <SEP> parties
<tb> Sulfate <SEP> d'aluminium <SEP> 1,8 <SEP> à <SEP> 2,5 <SEP> parties
<tb> liante <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> parties
<tb>
La quantité totale d'eau pour les ingrédients ci-dessus doit être comprise entre 10 et 12 parties par partie de chaux. Ceci donne une charge poreuse finale d'une porosité de 90 à 93 % et d'une densité apparente de 192 à 288 kg/m3.
L'amiante constitue la fibre minérale préférée et elle doit se présenter sous la forme librement désagrégée. Les types commerciaux d' amiante tels que la chrystolite sont tout à fait satisfaisants et l'on a constaté que dans le cas où l'on a recours au type connu sous le nom d'amosite, il convient d'adopter les quantités les plus faibles de la gamme indiquée.
Avant d'être soumis à un traitement ultérieur, les cylindres remplis ne doivent pas être laissés au repos pendant un temps suffisant pour provoquer un dépôt substantiel des ingrédients solides du mélange à l'extrémité supérieure des cylindres. Des périodes de repos pouvant atteindre une heure ne sont pas considérées cornue nuisibles, mais il est préférable d'avoir recours à des périodes plus courtes.
Au lieu de la chambre d'expansion telle que décrite au brevet principal, le présent procédé utilise un dispositif présentant un passage contenant un élément filtrant poreux.Dans un mode d'exécution d'un dispositif d'autoclave, le passage est fermé par un élément de filtre en une matière poreuse dont les pores sont suffisamment petits pour empêcher un passage substantiel des ingrédients solides de la bouillie, tout en permettant le passage de l'eau lorsque celle-ci est refoulée hors des cylindres remplis de bouillie sous l'action de l'expansion hydraulique provoquée par le-chauffage de la bouillie.
L'élément de filtre doit avoir une porosité ou perméabilité et une surface de section transversale susceptibles d'assurer le taux désiré d'écoulement compatible, entre certaines limites, avec la dimension du cylindre avec lequel il est utilisé, ainsi qu'avec le taux du chauffage.
Si le taux d'écoulement est trop faible,l'enveloppe du cylindre risque d' être endommagée par suite d'une pression interne excessive du fait que l'eau ne peut pas s'échapper du cylindre à un taux suffisant pour maintenir une pression de sécurité à mesure que l'eau contenue dans la bouillie se dilate sous l'effet du chauffage au cours des traitements à l'autoclave. Si le taux d'écoulement est trop élevé, la pression de vapeur désirée , nécessaire à la réaction en autoclàve, ne sera pas maintenue dans le cylindre. On détermine commodément à l'avance le taux d'écoulement en mesurant l'écoulement de l'air à travers l'élément sous une pression différentielle de 3,5 kgs/cm2 et à 21 C: il doit de préférence être compris entre 56,6 et 113,2 litres par heure.
Pour fabriquer des cylindres selon un mode préféré d'exécution du procédé de l'invention, le dispositif à autoclave peut contenir un élément de filtre calibré de façon à assurer un écoulement de 99,1 à 104,8 litres par heure d'air à 21 C et sous une pression différentielle de 3,5 kg/cm2.
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On a constaté que des éléments de filtre ainsi calibrés, assurent la quan- tité convenable de l'échappement de l'eau pendant le traitement de durcis- sement pour des cylindres dont la capacité volumétrique est comprise entre 12,7 et 70,8 litres.
L'élément de filtre peut consister en un disque de matière po- reuse résistante à la chaleur, par exemple en un métal poreux du type obtenu par frittage d'un métal en poudre comprimée. Il peut également con- sister en un élément tubulaire rempli en totalité ou en partie d'une bouil- lie analogue à celle utilisée dans le cylindre et durcie en place dans le tube avant qu'il ne s'établisse une pression dans le cylindre soumis au chauffage. Un tel tampon est suffisamment poreux pour permettre à l'eau de s'échapper, tout en empêchant une perte substantielle des matières so- lides hors du cylindre avant que le mélange ne durcisse à l'état d'une mas- se monolithique.
Lorsqu'on utilise l'élément de filtre adapté à l'autoclave, on peut procéder comme suit au traitement de durcissement, en deux étapes.
On place dans un four froid fonctionnant sensiblement àe la pression atmosphérique les enveloppes des cylindres, complètement remplies de bouillie et complètement obturés, à l'exception des évents pratiqués dans les élements de filtres des dispositifs d'autoclave. On chauffe le four pour soumettre les cylindres à une température de 102 à 121 C pendant 18 heures environ. Etant donné que la chaleur pénètre progressivement jusqu'au centre des cylindres, leur contenu se dilate hydrauliquement à un taux tel que la pression engendrée expulse l'eau dans les dispositifs d'autoclave assez rapidement pour éviter l'établissement de pression excessives.
Cette détente est toutefois suffisamment limitée pour empêcher la pression à l'intérieur des cylindres de tomber au-dessous de la pression de vapeur en équilibre avec l'eau de la température du contenu des cylindres, de sorte qu'on évite l'ébullition de la bouillie de remplissage des cylindres.
Après un tel traitement, le contenu des cylindres a subi un durcissement préalable et il est suffisamment stabilisé bien que non durci, après quoi on peut conduire le chauffage à des températures plus élevées en vue d'accélérer le durcissement final. On peut refroidir les cylindres et remplacer les dispositifs d'autoclave par des dispositifs semblables dont le taux d'écoulement est tel qu'il laisse s'échapper une quantité d'eau suffisante afin d'empêcher l'établissement d'une pression hydrostatique excessive, tout en maintenant la pression de vapeur désirée à ces hautes températu- res.
On a constaté que, pour ce traitement à l'autoclave, les éléments de filtre peuvent avoir un taux d'écoulement plus faible, par exemple équivalent au passage de 62,3 à 68 litres d'air par heure sous 3,5 kg/cm2 de pression différentielle.
La température du four pour le traitement de durcissement peut être comprise entre 204 et 260 C et être maintenue pendant deux jours entiers environ. Après avoir enlevé alors les dispositifs d'autoclave des ouvertures des cylindres, on peut cuire les cylindres jusqu'à siccité, ainsi qu'on 1' a décrit précédemment.
On a mentionné que la charge poreuse terminée remplit les enveloppes des cylindres et qu'on prend des précautions pour éviter la formation de vides substantiels. Pour des cylindres ou bouteilles destinés à être chargés en acétylène dissous, il est très important que les espaces non remplis éventuels soient plus petits que l'épaisseur maximum de l'espace vide que l'expérience a montré comme assurant la sécurité. On doit par suite éviter un retrait excessif de la charge pendant le durcissement et la cuisson, et c'est à quoi l'on parvient par l'application de la composition et du procédé selon la présente invention.
Dans les bouteilles à acétylène contenant une charge poreuse monolithique comprenant principalement du silicate de calcium, la charge peut remplir la bouteille de façon tellement complète et serrée qu'il n'existe pas d'intervalle entre la paroi intérieure de la
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bouteille et la surface de la charge. On a constaté que cet état est préjudiciable car il occasionne un chargement trop lent en acétylène des bouteilles chargées d'acétone et un dégagement du gaz lors de l'utilisation qui est plus lent qu'il n'est désirable.
En conséquence, il convient de laisser un léger intervalle entre la charge et l'extrémité supérieure des bouteilles. La composition de la charge et l'application du procédé selon l'invention permettent d'aménager un tel intervalle, dont le total, mesuré aux extrémités des bouteilles, est compris entre 0,4 et 3,2 mm. Lorsqu'on charge la bouteille d'un solvant tel que l'acétone, ceci suffit pour ménager un espace destiné à éviter les inconvénients ci-dessus mentionnés lors de la décharge, tout en évitant la formation en service d'un intervalle susceptible de conduire à un état d'insécurité.