Brevet FR2028900A1 — publié le 19701016

- 2 - 2028900 La présente invention concerne un. dispositif pour remplir un récipient de gaz liquide, comprenant deux parties susceptibles d'être accouplées entre elles et dont la première est fixée sur le récipient. 5 A l'heure actuelle, les gaz liquides, notamment les dérivés liquides du naphthe, tels que le propane, le butane et leurs mélanges, comme d'ailleurs l'amoniaque liquide, ont pris une grande importance, vu que ces gaz présentent l'avantage de pouvoir être transportés à l'état liquide et emmagasinés en peti-10 tes quantités, à température normale et sous une faible pression. On a donc la possibilité de louer aux utilisateurs de petits récipients métalliques remplis de gaz propane; une fois vides, les-dits récipients sont repris et échangés contre des pleins. Jusqu'à ce jour, le remplissage de tels récipients 15 était cher, de sorte qu'il n'était effectué qu'à des stations centrales. Cette façon de faire compliquait le transport et nécessitait l'emmagasinage de nombreux récipients vides et pleins. Un de ces désavantages consiste en ce que les soupapes montées sur les récipients rendent l'installation de remplis-20 sage compliquée et empêchent 11 établissement de nombreuses stator». ; à proximité des utilisateurs. Certaines des soupapes connues de ces récipients sont constituées par des soupapes à- pointeau ou à membrane actionnées par un volant, ces soupapes portant des moyens permettant d'a-25 dapter une conduite pour l'admission et la sortie du gaz. D'autres soupapes connues comprennent une soupape de retenue se fermant vers l'extérieur du récipient et portent des ajutages d'admission et de sortie du gaz qui s'ouvrent lorsque la conduite est mise en place. 30 Un des désavantages des récipients connus consiste en •ce qu'il faille peser le récipient à chaque remplissage. Il faut qu'un coussin de gaz reste dans le récipient même rempli, coussin dont le volume est déterminé par rapport au contenu total du récipient. Cependant, vu que le volume total varie d'un récipient 35 à l'autre,ceci pour des raisons de fabrication, le poids admissible de remplissage varie également d'un récipient à l'autre. C'est la raison pour laquelle le poids admissible de remplissage 70 02282 - 3 - 2028 est poinçonné sur chaque récipient qui doit être pesé lors du remplissage. Ce pesage représente une opération supplémentaire qui est sujette à des erreurs et c'est une des raisons pour laquelle le remplissage des récipients est limité à quelques sta-5 tions centrales. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et le dispositif qui en fait l'objet est caractérisé par le fait que ladite première partie comprend deux soupapes de retenue se fermant vers l'extérieur du récipient et 10 présentant deux chemins d'écoulement distincts, ces chemins partant de niveaux différents déterminés à l'intérieur du récipient, tandis que la seconde partie présente des moyens pour ouvrir les deux soupapes de retenue lorsque cette seconde partie est accouplée à la première, et deux passages distincts qui pro-15 longent, de manière étanche, les deux chemins d'écoulement, le premier passage étant agencé de manière à être fermé, grâce à une soupape, par la présence du gaz liquide et le second passage étant agencé dé manière à pouvoir être relié à une conduite amenant le gaz liquide de remplissage. 20 Les dessins annexés illustrent, à. titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif pour remplir un récipient de gaz liquide, ses deux parties constitutives étant accouplées entre elles; 25 la fig. 2 est une coupe longitudinale, à plus grande êchelles de la première partie du dispositif, sans récipient; et la fig. 3 est un schéma des conduites d'une station d'hydrogènes carburés liquides permettant le remplissage simple et facile de récipients. 30 Dans la fig. 1, on a représenté en 1 la partie supé rieure d'un récipient, par exemple d'une bouteille en acier soudé. Le sommet de ladite bouteille porte une collerette 2 soudée sur elle et en 3 on voit la première partie du dispositif de remplissage. Dans la fig. 1, cette première partie 3 est vissée 35 sur la seconde partie 6, grâce à un écrou-chapeau de raccord 4 en forme de volant à main 5. Il ressort de la fig. 2 que la première partie 3 bap original 70 02282 - k - 2028900 comprend les pièces suivantes: un boîtier 8 constituant un corps de soupape vissé dans la collerette 2 par son filet 7, ce boîtier 8 se prolongeant, à l'intérieur 9 du récipient 1, par un tube plongeur 10 et portant un corps de soupape en forme de 5 douille 11 monté de manière à pouvoir se déplacer à l'intérieur du boîtier 8. Le corps de soupape 11 se prolonge également à l'intérieur 9 du récipient 1 par un tube plongeur 12. Le tube plongeur 12, qui est coaxial au tube plongeur 10, est relié au corps de soupape 11 par un filet 13 et porte, à cette extrémité 10 de connexion, une partie évasée m formant une rainure annulaire 15 dans laquelle repose un joint.d'étanchéité 16. Le joint 16 coopère avec un siège de soupape 17 constitué par une pièce intercalaire 18 vissée de manière étanche, grâce à un joint torique 19, dans le boîtier 8. La pièce intercalaire 18 porte un 15 perçage axial 23 par lequel passe, avec jeu, le corps de soupape 11 également percé axialement. Enfin, ladite pièce intercalaire 18 est munie d'un retrait 20 dans lequel est logé un ressort de pression 22 prenant appui, par une de ses extrémités, contre la pièce intercalaire 18 et, par son autre extrémité, contre le 20 jborps de soupape 11 pour presser le joint 16 sur le siège 17. Dans la fig. 1, on a représenté le joint 16 écarté du siège 17. Grâce à la disposition décrite ci-dessus, le joint 16, le siège 17 et le ressort 22 constituent une première soupape de retenue, dont l'écoulement se fait, à partir du récipient 1, 25 par l'interstice annulaire 2H situé entre les tubes plongeurs 10, 12 passe entre le joint 16 et le siège 17, le perçage 23, le retrait 20 et de là, vers le haut, par un espace annulare 25 prévu dans le boîtier 8, comme décrit ci-après. On voit clairement dans la fig. 2 que le bord supé-30 rieur de la pièce intercalaire 18 présente des retraits 26 qui permettent, d'une part, le passage entre le retrait 20 de la pièce 18 et l'espace annulaire 25 et, d'autre part, constituent des points d'attaque pour un outil approprié permettant de bloquer la pièce intercalaire 18 dans le boîtier 8. 35 Le perçage axial 27 du corps de soupape 11 qui dé bouche axialement dans le tube plongeur 12 s'agrandit-dans sa partie supérieure pour former une chambre 28dans laquelle est logée 02282 - 5 - 2028900 une bille 2 9 qui présente un jeu latéral déterminé et est soumise à-la force d'un ressort de pression 30. Cette bille 29 constitue le corps de soupape d'une seconde soupape de retenue, dont le siège est formé par un joint circulaire 31 percé en son 5 centre et dont le diamètre interne est plus petit que le diamètre externe de la bille 29. Le joint 31 est fixé sur le corps de soupape 11 par un êcrou-chapeau 32 assuré en position par un goujon fileté 33. L'écrou-chapeau 32 présente, sur sa face latérale, des rainures 21 qui débouchent dans l'espace annulaire 25 10 pour former la continuation du passage d'écoulement avec la première soupape de retenue 16,17,22. Comme déjà mentionné, la bille 29, le joint 31 et le ressort 30 constituent une seconde soupape de retenue, dont l'écoulement commence à l'intérieur du tube plongeur 12 et passe 15 par le perçage 27, la chambre 28, la bille 29 et le joint 31. La face supérieure frontale de 1 écrou-chapeau 32 constitue un siège 34 qui coopère avec un joint d'étanchéité 35 qui forme une des pièces constitutives de la seconde partie 6 du dispositif conforme à l'invention. 20 La seconde partie 6 (voir fig. 1) comprend un bloc 36 présentant des passages qui, dès que ladite partie 6 est accouplée à la partie 3, sont en communication, par des chemins d'écoulement distincts, avec les deux soupapes de retenue disposées dans la première partie 3. 25 Une tubulure de raccord 37 est vissée dans le bloc 36 et sa partie inférieure cylindrique 38 s'engage dans le taraud 39 d'un raccord 40 (fig. 2) de la première partie 3. Le taraud 39 est sans importance et sert uniquement à recevoir la tubulure de raccord d'une conduite d'utilisation (non représenté^. 30 La tubulure 3 7 est rendue étanche par rapport au boîtier 8 au moyen d'un joint 40 0 et présente un épaulement 41 qui sert de butée, limite la force qui agit sur l'écrou 4 et empêche la perte de ce dernier. La tubulure de raccord 37 présente un passage axial 35 42 qui s'élargit, dans sa zone inférieure, sous forme d?un cylindre de guidage 43. Ce dernier contient un piston de guidage 45 portant des rainures 44 sur sa face latérale, monté de manière à 70 02282 - 6 - 2028900 pouvoir se déplacer longitudinalement et soutenant, par sa face inférieure, le susdit joint d'étanchéité 35. Le piston de guidage 45 est également percé axialement et son perçage retient un tube 46 qui s'étend vers le haut par le passage axial 42, 5 en passant par un perçage 47 pratiqué dans le bloc 36. L'extrémité supérieure du tube 46 porte un dispositif de commande non représenté qui permet de déplacer ledit tube dans le perçage 47. Un goujon 48, planté à l'extrémité inférieure du tube 46, s'étend coaxialement à ce dernier, ce goujon dépassant la face fron-10 taie inférieure du joint 35. Enfin, le tube 46 est retenu dans le perçage 47 par deux presse-étoupe 49,50 de construction connue. Un perçage transversal 51 est prévu dans la portion supérieure étanche du tube 46, ce perçage communiquant avec un trou de déviation 52 15 pratiqué dans le bloc 36. Le trou de déviation 52 permet de raccorder une conduite d'admission du gaz liquide (non représentée). Il ressort des explications fournies ci-dessus que, lorsque la seconde partie 6 du dispositif est accouplée à la première partie 3, le déplacement vers le bas du tube 46 oblige 20 les soupapes de retenue, disposées dans la partie 3 et qui sont fermées dans la fig. 2, de s'ouvrir (fig.l). En effet, le goujon 48 agit sur la bille 29 et la soulève de son siège, de sorte que le joint 35 repose sur le siège34 et que tout le corps de soupape 11 est déplacé vers le bas pour que le joint 16 quitte 25 son siège 17. Le passage axial 42 dans la tubulure de raccord 37 débouche dans une chambre 5 3 du bloc 36 et s'étend, par un.passage latéral 54, dans une chambre 55. La chambre 55'est fermée, dans sa partie inférieure, par un plateau 56 rendu étanche par 30 un joint 57. Ce pàteau n'est pas représenté en détail; il peut être fixé sur le bloc 36 par des vis ou des boulons. L'extrémité supérieure de l^chambre 55 est fermée par un plateau 58 et rendue étanche par un joint 59. Un perçage 61 prévu au centre du .plateau 58 constitue un passage vers l'extérieur à partir de la cham-bre 55. Un joint d'étanchéité 60 est monté à l'entrée du passage 61. Un flotteur cylindrique 62 est monté librement dans la chambre 55 et son extrémité inférieure porte une tige de guidage 6 3 70 02282 2028900 qui s'engage dans un trou 64 pratiqué dans le plateau 56. L'extrémité supérieure dudit flotteur est munie d'un pointeau 65. Dès que le gaz liquide arrive dans la chambre 55 (ce qui sera décrit plus en détail ci-après),le flotteur 62 est 5 soulevé et son pointeau 65 ferme le passage 61. Dès que ce passage est oituré, l'écoulement à partir de la première soupape de retenue et de sa prolongation dans la seconde partie 6, notamment dans l'espace annulaire 24, le perçage axial 23, le retrait 20, l'espace annulaire 25, les rainures 26 et 44, le cylindre de 10iguidage 43, le passage axial 42, la chambre 53, le passage latéral 54 et la chambre 55, est coupé. Dans la fig. 3, orifreprésenté une forme de réalisation- d'un procédé de remplissage d'un récipient au moyen du dispositif conforme à l'invention. Ce procédé est caractérisé 15 par le fait que la seconde partie du dispositif est accouplée à la première, par le fait que le premier passage est relié à la conduite d'une pompe aspirante, tandis que le second passage est connecté à la conduite d'admission du gaz liquide, la première soupape de retenue permettant l'aspiration de la pression 20 résiduelle dans le récipient à remplir et la seconde soupape de retenue étant ouverte tant que le gaz liquide.s'écoule dans le récipient à remplir, cela jusqu'à ce que le niveau du gaz liquide atteigne les chemins d'écoulement dans lesquels 1*8 deux soupapes de retenue sont disposées, la soupape de retenue située dans le 25 premier chemin se fermant d'elle-même et coupant tout écoulement du gaz liquide. Dans la fig. 3, on retrouve le récipient 1 sur lequel sont fixées les parties 3 et 6 du dispositif visible dans la fig. 1. Une conduite 66 part du trou de déviation 52 vers un 30 récipient de résen/e 6 7 contenant le gaz liquide et comprenant, comme représenté, une prise sous forme d!un tube 68 s'étendant jusqu'à proximité du fond du récipient de réserve 67, c'est-à-dire au-dessus du niveau 69 du gaz liquide. Une conduite 70 s'étend du passage 61 (fig. 1) du 35 dispositif vers une soupape d'inversion 71 qui permet de relier ladite conduite 70 soit, au piston d'aspiration 72 d'une pompe aspirante 73, soit à son piston d'entraînement 74. La soupape 8ad original 70 02282 2028900 d'inversion 71 est reliée, par une conduite 75, au récipient de réserve 67, au-dessus du niveau du gaz liquide sur lequel agit constamment une pression gazeuse déterminée. Comme déjà mentionné ci-dessus, la pompe aspirante 5 73 comprend un piston d ' entraînement qui est actionné par le gaz sous pression contenu dans le récipient de réserve 67. Le gaz qui se détend après son travail est expédié dans l'atmosphère par un dispositif d'échappement 76. Le piston d'entraînement 74-fait marcher le piston d'aspiration 72 qui aspire, par la con-10 duite 70, le reste du gaz sous pression contenu dans le récipient 1, jusqu'à ce que la différence de pression entre ledit récipient 1 et le récipient de réserve 6 7 soit suffisante pour que le gaz liquide s'écoule, par la conduite 66, du récipient de réserve 67 dans le récipient 1. 15 En peu de temps, le récipient 1 est rempli de gaz liquide et cela jusqu'à ce que le niveau du liquide atteigne le tube 10 qui plonge dans le récipient 1. Une fois ce niveau atteint, le gaz liquide passe vers le haut par l'espace annulaire 24 (fig. 1) et arrive dans la chambre 55, de sorte que la conduite 2 0 70 est immédiatement coupée. Par là, l'arrivée à partir du récipient de réserve 6 7 est également coupée. Une manoeuvre delà soupape d'inversion 71 produit une nouvelle égalisation de la pression et met la pompe aspirante 73 hors service.Le récipient 1 est rempli et cela toujours d'une quantité de gaz liquide dé-25 terminée, sans nécessiter un pesage et sans devoir utiliser une énergie étrangère de remplissage. On constate que l'installation d'une station de remplissage est simple. Si l'on coupe les conduites 6 6,75 au récipient de réserve 67 en fermant les soupapes d'arrêt 77,78, 30 ledit récipient peut être enlevé pour être expédié à la fabrique qui le remplit. Le récipient de réserve 67 peut aussi être monté fixe à la station de remplissage et être rempli à partir d'une colonne ou d'un camion-citerne. Le remplissage des récipients 1 est très rapide, 35 de sorte que l'utilisateur peut être propriétaire des récipients et n'est plus obligé de les échanger. Par ailleurs, l'utilisateur est sûr que le remplissage est exact sans pesage, vu que le degré de remplissage de chaque récipient 1 est déterminé par la 70 02282 - 9 - 2028900 longueur du tube plongeur 10, longueur qui est adaptée au type de récipient. On comprend que la partie 3 fixée sur le récipient 1 de l'utilisateur sert de soupape de prélèvement. Il 5 suffit, lors du branchement de la conduite au récipient 1 (filet 39), que la bille 29 soit soulevée de son siège 31, ce qui permet au gaz de s'écouler, comme dans les récipients connus contenant du gaz liquide. 02282 2028900 - 10 - Revendications 1. Disposition pour remplir un récipient de gaz liquide, comprenant deux parties susceptibles d'être accouplées entre elles et dont la première est fixée sur le récipient, caractérisé par le fait que ladite première partie comprend deux soupapes de retenue se fermant vers l'extérieur du récipient et présentant deux chemins d'écoulement distincts, ces chemins partant de niveau différents déterminés à l'intérieur du récipient, tandis que la seconde partie présente des moyens pour ouvrir les deux soupapes de retenue lorsque cette seconde partie est accoup lëe à la première, et deux passages distincts qui prolongent, de manière étanche, les deux chemins d'écoulement, le premier passage étant agencé de manière à être fermé, grâce à une soupape, par la présence du gaz liquide et le second passage étant agencé de manière à pouvoir être relié à une conduite amenant le gaz liquide de remplissage. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps mobile de la première soupape de retenue contient le siège de la seconde soupape de retenue et son- corps mobile. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le corps mobile de la première soupape de retenue est constitué par un corps creux portant un plateau de soupape, corps creux dans lequel est disposée une bille soumi se à la force d'un ressort. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les mouvements d'ouverture et de fermeture des corps des deux soupapes de retenue se font dans le même sens et par le fait que le passage dans la seconde partie du dispositif est constitué par un tube dëplaçable longitudinale ment dans un bloc, une des extrémités dudit tube coopérant avec les corps des deux soupapes de retenue. 02282 2028900 - ii - 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le début des deux chemins d'écoulement des deux soupapes de retenue est déterminé par des tubes plongeurs de longueurs déterminées qui s'étendent à l'intérieur du récipient. 6. Dispositif suivant les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que le boîtier de la première soupape de retenue et qu'un des tubes plongeurs sont coaxiaux et reliés de manière fixe au récipient, tandis que le corps de soupape correspondant et" l'autre tube plongeur sont coaxiaux et sont déplaçables longitudinalement à 1'encontre de la force d'un ressort dans ledit corps de soupape. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que toutes les pièces constitutives de la première partie sont symétriques par rapport à un axe de rotation et sont coaxiales les unes par rapport aux autres. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la soupape qui agit lors de la présence du gaz liquide comprend un corps de soupape accouplé à un flotteur, ledit corps pouvant se déplacer librement dans une chambre disposée avant le siège de la soupape dans le premier passage. 9. Procédé de remplissage d'un récipient de gaz liquide en utilisant le dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la seconde partie est accouplée 2 la première, par le fait que le premier passage est relié à la conduite d'une pompe aspirante, tandis que le second passage est c connecté à la conduite d'admission du gaz liquide, la première soupape de retenue permettant l'aspiration de la pression résiduelle dans le récipient à remplir et la seconde soupape de retenue étant ouverte tant que le gaz liquide s'écoule dans le récipient à remplir, cela jusqu'à ce que le niveau du gaz liquide atteigne les chemins d'écoulement dans lesquels les deux soupapes de retenue sont disposées, la soupape de retenue située dans le premier chemin se fermant d'elle-même et coupant tout écoulement du gaz liquide. bad original