Brevet FR2197161A1 — publié le 19740322

De nombreux produits fluides sont contenus, en attendant leur utilisation, dans des réservoirs de stockage qui peuvent être réapprovisionnés à partir d'une unité de distribution mobile de grande capait. tes réservoirs sont généralement munis d'organes ou d'appareillaga divers assurant les fonctions de sécurité et permettant le soutirage du produit fluide à utiliser, le remplissage de la cuve lorsque cela est nécessaire, ainsi que l'appréciation à tout moment de la quantité résiduelle de produits contenus. tes moyens d'appréciation de la quantité résiduelle de produit ont généralement une double fonction à savoir : renseigner l'utilisateur sur l'autonomie disponible et avertir le personnel, chargé du réapprovisionnement, du coefficient de remplissage atteint à tout moment au cours d'une opération de réapprovisionnement. Si ces moyens donnent relativement satisfaction pour la première fonction ci-dessus, il s'est avéré qu'ils étaient, par contre, incapables de fournir une information suffisamment exacte du coefficient de remplissage. Une telle imprécision conduit fréquemment, au cours d'une opération d'approvisionnement à des débordements dont les conséquences peuvent être graves, en particulier, lorsqu'il s'agit de produits fluides combustibles, volatiles ou détonants. La présente invention vise à résoudre ce problème en créant un dispositif limiteur de remplissage offrant une grande sûreté de fonctionnement tout en étant de conception simple et robuste. Une autre particularité de l'objet de l'invention réside dans le fait qutil est conçu de manière pouvoir être monté rapidement et à peu de frais, sans faire intervenir de personnel qualifié, sur les réservoirs actuels non spécialement conçus pour une telle mise en place. Conformément à l'invention, le dispositif limiteur de remplissage pour réservoir de stockage de produit fluide est caractérisé en ce qutil comprend un capteur de niveau comprenant un support tubulaire pouvant être engagé dans et monté sur un réservoir à l'intérieur duquel le support tubulaire maintient un flotteur suspendu, pivotant et relié, par une transmission positive à distance, à un limiteur de débit interposé sur la canalisation de remplissage du réservoir et comprenant un obturateur normalement sollicité en position de fermeture par un or gane élastique exerçant une force de rappel inférieure au couple produit par le flotteur qui, daiis son état libre non influencé par le produit fluide contenu dans le réservoir, maintient contre 1'act on de l'organe élastique, l'obturateur du limiteur dans une position d'ouverture maximale déterminée par une butée amo- vible autorisant le déplacement de l'obturateur vers une position extrême pour laquelle le flotteur est sensiblement aligné avec le support tubulaire de manière à pouvoir être introduit dans le réservoir. Dlverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La fig. 1 est une élévation schématique, partie en coupe, d'une installation de distribution de produit fluide munie du dispositif de l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation en partie arrachée montrant à plus grande échelle le dispositif. La fig. 3 est une coupe transversale prise sensiblement suivant la ligne III-III de la fig. 2. La fig. 4 est une coupe prise selon la ligne IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est une coupe-élévation partielle montrant, à plus grande échelle, une autre forme de réalisation de l'un des organes du dispositif. Selon la fig. 1, l'installation de distribution de produit fluide comprend un réservoir ou cuve 1 comportant à sa partie supérieure une virole 2 délimitant un trou d'homme 3. ba virole 2 est fermée avec étancheité par une plaque 4 amovible, munie de raccords ou autres organes 5, 6 et 7 pour le passage et le monbage d'appareillages de servitude. Le raccord 5 supporte un tube plongeur 8 éventuellement pourvu d'un filtre ou crépine 9 et relié extérieurement à la plaque 4, à un tube 10 menant à un ensemble de soutirage.Le raccord 6 supporte un tube d'évent 11 destiné à éviter, dans tous les cas d'utilisation, les risques de mise en pression ou en dépression du réservoir 1. Le raccord 7 est relié à une canalisation de remplissage 12 dont l'extrémité libre est fermée par un raccord amovible 13 permettant le bran chement avec l'organe complémentaire d'une unité de distribution et de réapprovisionnement. Le réservoir 1 supporte directement ou aussi par l'intermédiaire de la plaque 4 des moyens de jaugeage classiques 14 délivrant des informations visuelles ou sonore. La fig. 1 montre que le réservoir 1 est équipé, en plus, du dispositif limiteur de remplissage conforme à l'invention. Ce dispositif comprend un détecteur-capteur de niveau 15 contrôlant à distance, par l'intermédiaire d'une transmission positive 16, le fonctionnement d'un limiteur de débit 17. Le détecteur-capteur de niveau 15 comprend un support rigide 18 constitué, pour des raisons qui ressortent de ce qui suit, par un tube traversant axialement le tuyau d'évent 91 sur lequel il est fixé en position axiale par l'intermédiaire d'un bouchon 19 analogue à celui pouvant être monté sur un ii' de raccordement ou de division prolongeant le tuyau 11. Selon la fig. 2, le bouchon 19 présente un trou axial 20 de diamètre égal au jeu près à celui du tube 18. Le trou 20 débouche dans un alésage 21 coaxial mais de plus grand diamètre dans lequel peut être fixé un presse-étoupe 22 libre de tourner sur le tube 18. Le presseétoupe 22 est chargé de provoquer l'écrasement partiel d'un oint d'étanchéité torique 23 contre un rebord annulaire 24 formé par ou rapporté sur le tube 18.Il est évident que d'autres modes de réalisation peuvent être prévus et qu'un meme résultat pourrait etre atteint en assurant la fixation axiale étanche du tube 18 au moyen d'un écrou et d'un contre-écrou visés sur une partie filetée du tube pour prendre appui de part et d'autre du bouchon 19. La partie terminale basse du support tubulaire 18, plongeant à l'intérieur du réservoir ou cuve 1, est munie d'une chape 25 présentant un corps 26 prolongé par au moins une aile 27 assurant la suspension par un axe 28 d'un capteur de niveau 29. Ce capteur est formé par un flotteur 30 porté par ou solidaire d'un bras 31 monté pivotant dans un plan vertical sur l'axe 28. Le bras 31 et le flotteur 30 présentent, comme le support 18, une section ou un encombrement transversal inférieur au diamètre interne du tuyau d'évent 11. Le bras 31 est associé à un galet 33 présentant une gorge périphérique 34 pour le guidage, le coulissement et l'inflexion d'un câble 35 ancré sur un axe d'arrêt porté par le bras 31.Au-delà du galet 33, le câble 35 traverse la chape 25 et pénètre dans une gaine de protection 37 disposée à l'intérieur du tube de support 18 dans lequel elle est retenue par un embout d'arrat 38. Le câble 35 et la gaine 37 constituent ensemble la transmission à distance 16 et sont guidés par le tube 18 qui est prolongé au-delà du presse-4toupe 22 par une gaine souple étanche 18a menant jusqu'au limiteur de débit 17 monté sur la canalisation 12. Le limiteur de débit 17 est constitué, comme cela ressort des fig. 7 à 4, par un corps 39 en forme de mamelon délimitant un conduit cylindrique 40 sensiblement de même section que la canalisation 12. Le corps 39 présente dans sa partie médiane transversale deux trous 41 diamétralement opposés contenant deux paliers 42 supportant les tourillons ou axes 43 et 44 d'un obturateur 45 du type papillon dont le diamètre est légèrement inférieur à la section du conduit 40. L'axe 44 traverse totalement le palier 42 correspondant qui est formé par un bottier 46 à l'intérieur duquel l'axe 44 fait saillie.Le bottier 46 forme à sa périphérie un appendice tubulaire 47 présentant un trou borgne 48 dans lequel est placé un rebord 49 porté par ltextrémité correspondante d'un tube 18 sur lequel est montée la gaine 18a. le collet 49 est maintenu avec étanchéité dans l'appendice 47 par un joint 50 et un presse-étoupe 51. Le fond du trou 48 communique avec le bottier 46 par un passage 52 prévu pour le guidage et le coulissement du câble 35 qui est assujetti de façon réglable à la périphérie d'un galet récepteur 53 solidaire en rotation de l'axe 44 et logé dans le boitier 46. L'axe 44 supporte également un organe élastique 54 par ailleurs ancré sur le boitier 46 et dont l'action tend à faire tourner l'axe 44 et, par suite, le papillon 45, dans le sens de la flèche fi.L'amplitude maximale de rotation est limitée par un doigt 55 solidaire du galet 5 pour coopérer avec une butée fixe 56 porte par le bottier 46. La position de la butée 56 est choisie pour que la position limite d rotation dans le sens de la flèche f1 corresponde à l'alignement du papillon 45 avec le plan transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal du corps 40. L'amplitude maximale de rotation de l'axe 44 dans le sens contraire à celui de la flèche f1 est déterminée par une butée amovible 58 limitant normalement la plage utile de déplacement du doigt 55 à une valeur angulaire égale à 900. Dans cette position limite, le papillon 45 est aligné avec le plan axial correspondant du corps 4. La butée 58 est placée devant une butée fixe 57 dont la fonction apparait dans ce qui suit. Les deux positions limites du papillon 45 définies par les butées 56 et 58 correspondent aux deux positions extrêmes susceptibles d'être prises par le capteur 29 à savoir une position basse A correspondant à un état partiellement vide du réservoir 1 et une position haute B déterminant un remplissage maximal du réservoir 1. La co-respondance exacte entre les positions homologues du détecteur 15 et du limiteur 17 est établie en régulant convenablement le câble 35 par l'intermédiaire du galet récepteur 53. A cet effet la liaison entre le câble 35 et le galet 53 peut être assurée par un écrou 59 monté sur une goupille traversant le galet 53 pour assurer sa liaison avec l'axe 44 et former en même temps le doigt 55. Le capteur 29 est réalisé pour créer un couple supérieur à la résistance globale offerte par le frottement des différentes pièces tournantes mobiles et coulissantes, et par la force de rappel exercée par le ressort 54. De la sorte, dans un état statique, toutes choses étant placées comme décrit ci-dessus, le capteur 29 est en position A et contr8le et maintient, par l'inter- médiaire de la transmission à distance 16, le papillon 45 du limiteur 17 dans la position d'ouverture dans laquelle le doigt 55 est placé contre la butée amovible 58. Le montage du dispositif sur un réservoir s'effectue de la façon suivante : On interpose le limiteur 17 entre le raccord 7 et la canalisation de remplissage 12, puis on ouvre le tuyau d'évent 11. On dévisse le chapeau 60 fermant le bottier 46 pour dégager la butée amovible 58. Le doigt 55 peut ainsi être déplacé jusqu'à la butée fixe 57, de sorte que le capteur 29 peut être amené, sans aucun déréglage de la longueur initiale du cible 35, dans la position représentée en trait mixte à la fig. i pour laquelle il s'étend dans le prolongement du support 18.Il est alors possible d'engager et de faire pénétrer le détecteur capteur 15 dans le tuyau d'évent 11 sur lequel est vissé le bouchon 19. Finalement1 on fait tourner le galet récepteur 53 dans le sens de la flèche f1 pour replacer la butée 58 qui détermine la position A du dé tecteur 29, c > est-à-dire la position extrême basse susceptible d'être atteinte en période de service. La mise en place de la butée 58 a également pour effet de ramener le papillon 45 en ali gaiement avec l'axe longitudinal du corps 39, et en conscquence, de dégager la section de passage maximale du limiteur de débit 17. Corme cela ressort de ce qui précède, le dispositif peut être rapidement monté sur des réservoirs en service non spécialement prévus pour le recevoir et sans faire intervenir d'opérations longues et délicates entrainant, par exemple, des tests d'étanchéité au niveau de la plaque 4. Le dispositif ainsi mis en place fonctionne de la façon suivante Lors d'une opération de réapprovisionnement, l'unité mobile de distribution est branchée par un tuyau flexible sur le raccord 13 de la canalisation 12 de manière à assurer l'écoulement du produit fluide vers l'intérieur du réservoir 1. Dans ce qui suit, on suppose que le remplissage s'effectue uniquement par gravité. La position du détecteur capteur de niveau 15 dans le plan vertical est déterminée pour que la mise en service du dispositif limiteur n'intervienne que vers la fin de remplissage du réservoir 1. En effet, lorsque le niveau de produit fluide à l'intérieur du réservoir 1 atteint la position basse A, le flotteur 30 est entraîné en pivotement dans le sens de la flèche f2 autour de l'axe 28. Ceci annule le couple initial engendré par le poids du flotteur 30 de sorte que l'action du ressort 54 devient prépondérante et commande le pivotement progressif dans le sens de la flèche f1 du papillon 45 qui réduit la section de passage du limiteur de débit 17. Lorsque le flotteur est amené en position B et que le doigt 55 prend appui contre la butée fixe 56, le papillon 45 est alors placé selon un plan transversal, perpendiculaire à l'axe longitudinal du corps 39. La section de passage du conduit 40 est ainsi limitée à l'intervalle 61 ce qui réduit l'écoulement du produit fluide délivré. Cette réduction de débit est affichée simultanément par l'indicateur de débit prévu sur l'unité de distribution, de sorte que le personnel, chargé de l'opération, est averti du remplissage maximal du réservoir 1 et peut fermer la vanne placée entre l'unité de distribution et le tuyau flexible branché sur le raccord 13. L'opération de remplissage est ainsi interrompue mais le produit fluide, encore contenu dans le tuyau flexible et la canalisation 12, peut être évacué par gravité vers l'intérieur du réservoir 1 en empruntant l'intervalle 61 Justement prévu à cet effet entre le papillon 45 et le corps 39 du limiteur 17. Comme cela ressort de ce qui précède, le dispositif selon l'invention permet d'éviter les risques de débordement au moment d'une opération de remplissage d'un réservoir, sans faire intervenir de facteurs techniques contenus et fragiles. En outre, il permet d'assurer dans tous les cas une sécurité positive, car le capteur 15 n'est soumis, en période active ou passive, à aucun effort ou à aucune contrainte susceptible d'entratner la détérioration ou la rupture de la transmission à distance 16.Si, toutefois, une telle rupture survenait, avant ou pendant une opération de remplissage, l'action du ressort 54 libéré de la contrainte antagoniste créée par le détecteur 29, entrarnerait automatiquement la rotation du papillon 45 Jusqu'à la position de limitation maximale de débit, prévenant ainsi le personnel chargé de l'opé- ration de remplissage. Outre les avantages de robustesse, de sécurité et de facilité de montage ou de démontage, il faut noter que le dispositif limiteur de remplissage est constitué d'organes simples et peut être ainsi construit et monté à un faible prix de revient. En outre, la mise en oeuvre d'organes mécaniques supprime les opérations compliquées de réglage et permet d'éventuelles opérations d'entretien ou de rénovation à un faiblie prix de revient. Par ailleurs, la conception totalement mécanique du dispositif fait qu'il est insensible aux variations des conditions ambiantes telles que température, pression, etc, et ne nécessite par conséquent aucun réglage périodique après sa mise en place. Dans ce qui précède, on indique que le remplissage du réservoir s'effectue par gravité, mais on peut aussi envisager le cas d'un remplissage forcé sous pression, par exemple, au troyen d'une pompe montée sur l'unité de distribution. Dans un tel cas, l'intervalle 61 peut être trop important pour introduire une limitation de débit suffisante pour être perçue par le personnel sur l'indicateur de débit à bord de l'unité. De toute façon, il est essentiel que le limiteur 17 soit à même de remplir la fonction de limitation, quel que soit le mode de remplissage prévu. A cet effet, on réalise le limiteur 17, comme illustré par la fig. 5, suivant laquelle l'intervalle 61 présente une largeur calculée, compte tenu de la pression fournie par la pompe en cas de remplissage forcé, pour limiter suffisamment le débit et faire intervenir l'indicateur de débit au niveau de l'unité.Le papillon 45 porte en plus dans sa partie médiane un corps de guidage 62 pour une soupape 63 maintenue ouverte par un ressort 64 dont la force est inférieure à celle développée sur la tête de soupape par la pression de fluide susceptible d'être fournie par la pompe. La section de passage en position ouverte de la soupape est calculée complémentaire à celle de l'intervalle 61 pour permettre un écoulement suffisamment rapide du fluide résiduel contenu dans les canalisations dans un cas de remplissage par gravité. Dans un cas de remplissage forcé, la soupape 62 est poussée en fermeture et ne laisse alors subsister que l'intervalle 61. Dans certains cas, on peut envisager que le personnel chargé d'une opération de remplissage ne procède pas à la fermeture de la vanne lorsque l'indicateur de débit délivre une information correspondant à la limitation maximale de l'écoulement au niveau du limiteur 17. On peut alors supposer que Si un tel état se prolonge pendant un certain temps, l'intervalle 61 laisse passer une quantité de produit suffisante pour provoquer le débordement du réservoir 1. Pour éliminer ce risque, le dispositif limiteur peut être associé à un clapet 62 placé, comme représenté en trait mixte, à la fig. 1, derrière le raccord 13 pour fermer la section de passage de la canalisation 12 dès qu'intervient une chute de débit suffisamment importante. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y tre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIuNS 1 - Dispositif limiteur de remplissage pour réservoir de stockage de produit fluide caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de niveau comprenant un support tubulaire pouvant être engagé dans et monté sur un réservoir à l'intérieur duquel le support tubulaire maintient un flotteur suspendu, pivotant et relié, par une transmission positive à distance, à un limiteur de débit interposé sur la canalisation de remplissage du réservoir et comprenant un obturateur normalement sollicité en position de fermeture par un organe élastique exerçant une force de rappel inférieure au couple produit par le flotteur, qui dans son état libre non influencé par le produit fluide contenu dans le réservoir, maintient contre l'action de l'organe élastique, ltob- turateur du limiteur dans une position d'ouverture maximale déterminée par une butée amovible autorisant le déplacement de l'ob- turateur vers une position extr4me pour laquelle le flotteur est sensiblement aligné avec le support tubulaire de manière à pouvoir entre introduit dans le réservoir. 2 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le support tubulaire du capteur de niveau est prolongé, audelà de son organe de support et de fixation sur le réservoir, jusqu'au limiteur de débit pour constituer un élément de guidage, de protection et d'étanchéité pour la transmission positive à distance qui est constituée par un câble protégé par une gaine et dont les parties terminales sont fixdes, d'une part, sur le flotteur et, d'autre part, sur un galet récepteur commandant le déplacement de l'obturateur du limiteur de débit. 9 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le support du capteur de niveau est constitué par un élément tubulaire associé à un dispositif de fixation avec étanchéité sur le tuyau d'évent et comportant, à l'intérieur du réservoir, une chape supportant, par un axe d'articulation horizontal, un galet de guidage et un flotteur pivotant présentant un encombrement transversal inférieur à la section due passage délimitée par le tuyau d'évent. 4 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le limiteur de débit est constitué par un corps délimitant un conduit axial cylindrique contenant un papillon articulé suivant un axe de rotation transversal perpendiculaire à l'axe du conduit qui supporte un boîtier extérieur contenant un galet récepteur calé sur l'axe de rotation du papillon et relié au câble de la commande à distance entre le limiteur et le détecteur. 5 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 4 caractérisé en ce que le papillon du limiteur de débit présente un diamètre inférieur à la section de passage du conduit axial du corps du limiteur de manière à déterminer avec ce dernier, lorsqu'il est en position fermée, un intervalle annulaire définissant la section minimale de passage ou d'écoulement du limiteur. 6 - Dispositif suivant les revendications 1, 4 et 5 caractérisé en ce que le papillon présente une section de passage contrôlée par une soupape élastique sensible à la pression du fluide de remplissage. 7 - Dispositif suivant les revendications 1 et 4 à 6 caractérisé en ce que le papillon est monté sur au moins un axe traversant le corps du limiteur pour faire saillie dans le bottier qui supporte un organe élastique tendant à solliciter l'axe du papillon en rotation vers la position de limitation maximale de débit déterminée par une butée fixe portée par le boitier pour coopérer avec un doigt solidaire en rotation de l'axe du papillon. 8 - Dispositif suivant les revendications 1 et 7 caractérisé en ce que la butée amovible définissant la position d'ouverture du papillon, est doublée d'une butée à position fixe déterminant, après neutralisation de la butée amovible, une plage de pivotement exceptionnelle pour le doigt et l'axe de rotation du papillon chargé de commander, par la transmission à distance, le déplacement angulaire exceptionnel du flotteur de sa position extrême basse jusqu'à une position dans laquelle il est sensiblement aligné avec le support tubulaire. 9 - Dispositif suivant les revendications 1 et 4 à 6 carac térisé en ce que l'organe élastique agissant sur l'axe de rotation du papillon exerce une force de rappel inférieure à l'effort de traction appliquée sur le câble de la transmission positive à distance par le couple produit par le flotteur dégagé de l'influence d'une masse liquide contenue dans le réservoir, cette force de rappel étant toutefois supérieure à la somme des frottements des différentes pièces mobiles du dispositif. 10 - Installation de sécurité d'un réservoir comportant, d'une part, un dispositif comprenant des moyens suivant l'une des revendications 1 à 9 et, d'autre part, un clapet à fermeture automatique sensible aux variations de débit introduites par le limiteur du dispositif.