Brevet FR2188093A1 — publié le 19740118

La présente invention a essentiellement pour objet un procédé et un dispositif d'alimentation sous pression, vers un point de distribution, d'un liquide constitué par un gaz liquéfié, tel en particulier qu'un gaz de pétrole liquéfié, butane ou propane notamment à partir d'une cuve dé stockage remplie au moins en partie par ledit liquide. Le stockage de taz sous forme liquide permet de constituer des réserves importantes de gaz stockées sous un volume relativement faible. Par exemple pour alimenter un réseau de distribution de gaz, il est nécessaire de pomper dans la cuve un peu de gaz liquéfié et de l'amener dans un appareil de gazéification ou de vaporisation dans lequel s'effectue la transformation liquide-gaz avec éventuellement détente. Cet appareil peut être constitué par exemple par un échangeur de chaleur auquel est fournie la chaleur nécessaire au changement de phase liquide-gaz. On ne connaît pas dans la technique, de matériel de pompage satisfaisant. Les pompes volumétriques, à engrenages, à piston, à membrane, etc... de réalisation classique lorsquelles sont utilisées sont peu adaptées, relativement couteuses et d'un fonctionnement peu fiable. En particulier, il n'existe pas d'appareil bien adapté au soutirage dans une citerne de butaneou de propane du gaz liquéfié destiné à alimenter selon les besoins, divers appareils à usages domestiques, tels que chauffe-eau, chaudière de chauffage central, véhicules, moteurs fixes, etc.... Pour résoudre les problèmes mentionnés, l'invention prévoit un nouveau procédé d'alimentation selon lequel on laisse le liquide contenu dans la cuve s'écouler dans une capacité de volume comparativement très réduit tout en empêchant le retour inverse du liquide de la capacité vers la cuve; on oblige le liquide contenu dans la capacité à s'écouler de ladite capacité vers ledit point de distribution tout en empêchant le retour inverse du liquide dudit point vers ladite capacité;; on laisse la pression s'élever dans ladite capacité pour chasser le liquide qui y est contenu vers ledit point de distribution en effectuant une gazéification partielle du liquide dans ladite capacité, et, lorsque le niveau du liquide dans ladite capacité descend en dessous d'un certain niveau, on effectue le soutrage de la phase gazeuse contenue dans ladite capacité de façon à y permettre une nouvelle introduction de liquide en provenance de la cuve. Grâce à ce procédé on ne met plus en oeuvre aucun dispositif mécanique tel que pompe à engrenages,à piston, à membrane ou autre. Il s'agit donc en quelque sorte d'un procédé faisant emploi de moyens statiques et fonctionnant par intermittence selon un cycle répétitif. Avantageusement,le soutirage de la phase gazeuse contenue dans la capacité en fin de cycle de vidage de ladite capacité vers ledit point de distribution se fait vers la cuve de façon à égaliser les pressions entre licuve et la capacité. le remplissage ultérieur suivant en gaz liquéfié de la capacité peut se faire ainsi simplement par gravité, et un nouveau cycle s'amorce. Le dispositif mis en oeuvre selon l'invention comprend une capacité de volume relativement faible communiquant avec la cuve par un système unidirectionnel tel qu'un clapet antiretour permettant l'écoulement du liquide contenu dans la cuve vers ladite capacité et empêchant le passage inverse du liquide de la capacité vers la cuve, un système unidirectionnel tel qu'un clapet anti-retour permettant l'écoulement du liquide contenu dans la capacité vers ledit point de distribution et empêchant le passage inverse du liquide du point de distribution vers la capacité, des moyens de détection du niveau de liquide dans la capacité, des moyens asservis auxdits moyens de détection et permettant le soudrage de la phase gazeuse contenue dans la capacité quand le niveau du liquide descend en dessous d'un niveau prédéterminé, et des moyens de chauffage du liquide contenu dans ladite capacité. Avantageusement, lesdits moyens de souirsgs de la phase gazeuse de ladite capacité comprennent un conduit mettant en communication la phase gazeuse de la capacité avec ladite cuve et un clapet monté sur ledit conduit et @mmande à l'ouverture par lesdits moyens de détection de niveau lorsque le niveau du liquide descend en dessous d@dit niveau prédéterminé. Un tel dispositif ne fait donc appel q des m@@ens très simples et très fiables tels que des clapsts anti-retour et un système de détection à flotteur, le dispositif fonctionnant pour le reste automatiquement par simple gazéification d'une faible proportion du gaz liquéfié admis à chaque cycle dans la capacité. Cette gazéification dans la capacité peut autre accélérée, si nécessaire en utilisant des moyens de chauffage qui peuvent être mis en service uniquement lorsque cela est utile et pour une partie du cycle correspondant à un temps de vaporisation et de refoulement du gaz liquéfié de la capacité vers le point de distribution. L'invention apparaitra plus clairement à laide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'illustration et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'une installation de distribution de gaz de pétrole liquéfié mettant en oeuvre le procédé de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe verticale à plus grande échelle d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe horizontale faite sensiblement selon la ligne brisée III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue semblable à @elle de la figure 2 et relative à une variante, cette vue étant faite sensiblement selon le plan de coupe IV-IV de la figure 6;; -les figures 5 et 6 sont des vues en coupe faites sensiblement et respectivement selon le plan horizontal V-V de la figure 4 et selon-le plan vertical VI-VI de cette meme figure. On se reportera tout d'abord à la figure 1 dans laquelle an a illustré schématiquement une cuve ou citerne 10 contenant as liquéfié, pa@ exemple du butane liquéfié dont le niveau app@@aît en 11. Cette @@ @ est normalement maintenue sous la pression de @@ phase gazeuse 12 qui peut suffire à refouler le butane li@uefié à la partie inférieure de la couv vers le p@int de @ist@ tion dudit gaz liquéfié, qui dans l'exemple @s@ré es@ constit@é @ar @@ récipient évaporateur ou vaporiseu@ 11 fournissan@ le gaz butane sous pression à 1- la cana@@sation 5 de dist@i@ de l'installation. te vaporiseur 14 est évidemment @atisé et peut être de tout type convenable approprie. Sur la couv 10 est prévu en 16 une soupape de sécurité qui s'ouvr@ en cas de surpression intempestive dans la cuve. Conformément d l'invention, en dessous du niveau de la cuve 10 est monté un dispositif d'alimentation du point de distribution 14 qui comprend une capacité 17 qui communique avec la y se liquide 15 de la cuve 10 par un conduit 18 commandé s)ar un clapet unidirectionnel 19 permettant le passage du gaz liquéfié de la cuve 10 vers la capacité 17. Un clapet anti-retour 20 permet de meme le passage de la phase liquide 2 contenue dans la capacité 17 et l'écoulement vers le vaporiseur 14.La phase gazeuse 22 de la capacité communique avec la cuve 10 par un conduit 25 normalement fermé par un clapet 24 qui ne s'ouvre que lorsque le niveau du liquide 21 dans la capacité 17 descend en dessous d'un certain niveau. Un mécanisme 25 à flotteurs 25 permet de détecter le niveau du liquide dans Ta capacité 21 et de commander au moment voulu l'ouverture du clapet 24 comme il apparaîtra plus loin. Dans le système envisagé à la figure 1, est montré plus en détails aux figures 2 et 3, le mécanisme 25 commande par T'intermédiaire d'unsystème à bascule 28, l'ouverture ou la fermeture d'un contact magnétique 29 qui à partir d'une source d'alimentation en courant électrique 50 commande un relais 51. le relais 51 commande un contact 52 de mise en service d'une résistance électrique de chauffage 77 alimentée par la source de courant 30. On se reportera maintenant plus particulièrement aux figures 2 et 5. La capacité 17 est formée en deux parties, à savoir un fond t7a et un couvercle 17b l'étanchéité étant assurée par un joint 35. te gaz liquéfié, c'est-à-dire le liquide, s'écoule de la cuve 50 par gravité dans le conduit 18 et pénètre dans la capacité 17 lorsque le clapet 19 s'ouvre. Ceci se produit lorsque les flotteurs sont en position basse. le mécanisme 25 à bras de levier comprend les flotteurs 26,le bras de levier 56 et l'axe fixe 57 d'articulation dudit levier. Un mécanisme 28 d'un type connu à ressort 58 et passage de point mort permet de commander, selon la position du ou des flotteurs 26 dans la capacité 17 le basculement d'un levier coudé 39 dans une position montrée en traits pleins dans la figure 2 lorsque le flotteur est en position haute ou dans une position 39" montrée en pointillés dans cette même figure lorsque le flotteur est en-position basse. le levier coudé 59 est articulé autour d'un axe fixe 40 et il porte à son extrémité 39a -un aimant permanent 41.Dans la position en traits forts illustrée àla figure 2, lorsque l'aimant 41 est appliqué contre la paroi 17c du couvercle 17b en regard du contact magnétique 29, celui-ci est formé, commandant, comme illustré à la figure 1, l'alimentation du relais 51 et l'alimentation consécutive de la résistance de chauffage 33. Dans l'exemple illustré le clapet anti-retour 20 qui permet le passage du gaz liquéfié de la capacité 17 vers le vaporiseur 14 (point de distribution) est un clapet du type à bille 43 qui est normalement maintenue sur son siège par l'action d'un ressort 44. le clapet 24 commandant la communication de la phase gazeuse 22 de la capacité 17 avec la cuve est monté solidaire d'une tige 45 dont l'extrémité inférieure porte une tête 46 de plus grand diamètre. Un ressort 47 prenant appui sur le levier 36 maintient normalement le clapet 24 fermé en position haute du flotteur. Lorsque les flotteurs 26 descendent le levier 36 pivotant autour de l'axe 37 entraîne en fin de course la tête 46 de la tige 45 dans le sens de la flèche f ouvrant le clapet 24. A la figure 3, on aperçoit plus clairement lqtumière 48 dans laquelle est passée la tige 45 du clapet 24. A la figure 7 également, on aperçoit la position symétrique des deux flotteurs 26 de chaque côté du levier 56 et la conformation particulière de ce levier facilitant notamment le positionnement du mécanisme à basculement brusque 28. le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit se déduit aisément de ce qui précède. La cuve 10 étant sous pression, du liquide tend à s'écouler normalement et automatiquement de la cuve 10 vers la capacité 17 et de capacité 17 vers le point de distribution 14, du fait de la disposition des clapets 19 et 20 qui tendent à s'ouvrir pour permettre le passage dans ce sens du gaz liquéfié. Si par suite d'une demande trop importante de l'installation en aval du dispositif, et/ou de conditions -météorologiques défavorables (basses températures), la pression vient à manquer dans la cuve 10 et l'évaporateur 14 est insuffisamment alimenté, le dispositif d'alimentation de l'invention fonctionne de la façon suivante. La capacité 17 se remplit de liquide 21 du fait que ce liquide tend normalement par gravité à la remplir à partir de la cuve 10 et du fait que la pression dans la capacité 17 est faible, puisqu'autrement le liquide 21 aurait été chassé vers le vaporiseur 14 alimentant l'installation. Lorsque le niveau de liquide dans la capacité 17 s'élève suffisamment, par exemple comme montré à la figure 2, les flotteurs 26 entraînant le levier 56 commandent le mécanisme 28 à déclenchement brusque dans la position illustrée en traits forts à la figure 2 plaquant l'aimant 41 contre la paroi 17c en regard du contact magnétique 29. Celui-ci se ferme, alimente le relais 51 qui ferme le contact 52 et alimente la résistance électrique chauffante 33.Une vaporisation d'une petite quantité de gaz liquéfié se produit alors dans la capacité 17 faisant monter la pression et refoulant par suite la phase liquide 21 à travers le clapet 20 en direction de la distribution. Lorsque le niveau dans la capacité 17 descend dessous d'une certaine valeur, par exemple seneiblemer@ au niveau de la @s@stance 33, les flotteurs 26 descendent simultanément. A @@ @ment, @@ @ a beculement du systèm- à rupture brusque @8, @@@ure du contact ra@@étique 29, désexcitation du reléis 31, ouverture du @@@tact 32 et coupure de l'alimentation du chauffage @e la résista 33.Un instant plus ara ou simultanément, le le niveau du liquide 21 dans la capacité 17 continuant à baisser du fait de l'inertie thermique de la résistance 33 continuant à vaporiser du gaz liquéfié, le levier @6 ent@aîne la tête 46 de la tige 45 du clapet 24 commandant l'ouverture de ce clapet et l'égalisation de Ta pression de la phase gazeuse 22 dans la capacité 17 et de la pression régnant dans la cuve 40. Cette baisse de pression dans la capacité 17 permet l'ouverture du clapet t9 et un nouveau remplissage de la capacité 17 en liquide s'écoulant par simple gravité de la cuve 10 dans le conduit 18 à travers le clape@ 19. a capacité 17 se remplit à nouveau de liquide et un nouveau cycle de fonctionnement s1 amorce. On prévoiera en outre un dispositif de mesure de pression dans la cuve 10 et/ou dans la capacité 17, lequel commandera la mise hors-circuit automatique de l'élément chauffant h3 dès que la pression ainsi détectée dépassera une valeur limite prédéterminée. A la figure 1, ce dispositif été montré comme étant constitué par un mano-contact 71, comprenant un détecteur de pression 70 monté sur la capacité 17 et commandant un contact 72 monté en série avec le contact magnétique 29. Selon la variante de réalisation illustrée aux figures 4 à 6, et dans lesquelles les mêmes repères indicés prime (') ont été utilisés pour désigner les éléments semblables à ceux du mode de réalisation qui vient d'être décrit, la différence essentielle réside dans la commande du clapet 24' mettant en communication la phase gazeuse de la capacité 17' avec la cuve 10. Pour le reste le fonctionnement du dispositif est le mêmeet ne sera pas décrit à nouveau. En se reportant aux figures 4 à 6, on voit que le clapet 24' est monté en bous d'une tlge de commande 50, le siège 51 du clapet 24' étant formé au centre du clapet 19?, 3qtige 50 de commande du clapet 24' est solidaire d'un piston plongeur 52 qui est susceptibie d'être at@@r@ par la b@bine 53 d'un électr@-aimant. Les cornes 54, 55 de la bobine 53 de l'électro-aimant sont alimentées e-n parallèle avec 1- résistance de chauffage 33 lorsque le contact magnét@ le 29 est fermé et qu'il commandé la fermeture du contact 32 contrôlé par le relais 51 comme illustré traits mixtes à la figure 1 fie cette façon, on comprend que le clapet 24' est ferme uniquement lorsque, par suite d'un manque de pression dans la cuve 40, il est nécessaire d'effectuer un apport de chaleu@ dans la capacité 17' en vue de refouler du gaz :: quéfié ers le point de distribution, de façon positive. la fermeture du clapet 24' permet ainsi la mon-cee en pression dans la capacité 17' et le refoulement du gaz liquéfié vers le point de distribution même si la pression dans la cuve 10 n'est pas assezélévée. En temps ordinaire, lorsque la pression dans la cuve 10 est suffisante pour assurer l'alimentation du vaporiseur 14 à travers les clapets 19', 20', le dispositif de chauffage D)' n'est pas utilisé et il y a égalisation des pressions par ouverture du clapet 24' dans la capacité 17' et dans la cuve 10. ta mise hors circuit du dispositif de chauffage D5' peut être commandée, en plus de la commande asservie par mano-contacteur 71 par un second mano-contact -(non représenté) contrôlant la pression de la cuve 10. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, d'autres moyens de commande des clapets peuvent être prévus, ainsi que différents moyens dsécurité. Par exemple la commande des clapets 24, 24' peut être une commande manométrique, pneumatique ou électromagnétique avec ou sans interposition d'un relais, au lieu d'être mécanique comme dans le mode de réalisation des figures 2 et 3 ou électromagnétique comme dans le mode de réalisation des figures 4 à 6. La prise de pression peut se faire avantageusement dans la capacité 17, 17' ou éventuellement dans la cuve ou encore au réseau de distribution. De même, le dispositif de détection de niveau peut être d'un type autre que celui à flotteur. De même, le contact magnétique 29 peut être commandé à la fermeture par d'autres moyens que le mécanisme à déclenchement brusque 28, 28'. t'invention comprend donc tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont réaliséeisuivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Procédé d'alimentation sous pression vers un point de distribution d'un liquide constitué par un gaz liquéfié, tel en particulier qu'un gaz de pétrole liquéfié, butane ou propane notamment, à partir d'une cuve de stockage, remplie au moins en partie par ledit liquide, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on laisse le liquide contenu dans la cuve s'écoulerdans une capacité de volume comparativement très réduit tout en empêchant le retour inverse du liquide de la capacité vers la cuve; on oblige le liquide contenu dans la capacité à s'écouler de ladite capacité vers ledit point de distribution tout en empêchant le retour inverse du liquide dudit point vers ladite capacité, on laisse la pression s'élever dans ladite capacité pour chasser le liquide qui y est contenu vers ledit point de distribution en effectuant une gazéification ou vaporisation partielle du liquide dans ladite capacité, et lorsque le niveau du liquide dans ladite capacité descend en dessous d'unczrtain niveau, on effectue le soutirage de la phase gazeuse contenue dans ladite capacité de façon à y permettre une nouvelle introduction de liquide en provenance de la cuve. 2.- Procédé d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soutirage de la phase gazeuse contenue dans ladite capacité en fin de cycle de vidage de ladite capacité vers lendit point de distribution se fait vers la cuve de façon à égaliser les pressions entre la cuve et la capacité et en ce que l'écoulement du gaz liquéfié de la cuve vers ladite capacité se fait par gravité. 3.- Procédé d'alimentation selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la gazéification du liquide dans la capacité s'effectue par apport de chaleur et que l'on prévoit des moyens pour arrêter cet apport de chaleur lorsque la pression dans la cuve et/ou dans la capacité s'élève au dessus d'une valeur prédéterminée. 4.- Dispositif permettant l'alimentation sous pression vers un point de distribution d'un liquide constitué par un gaz liquéfié, tel en particulier qu'un gaz de pétrole liquéfié, butane ou propane notamment, à partir d'une cuve de stockage remplie au moine en partie par ledit liquide, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une capacité de volume relativement faible communiquant avec ladite ave par -sn système unidirectionnel tel qu'un clapet anti@retour permettant l'écoulement du liquide contenu dans la cuve vers ladite capacité et empêâhant le passage inverse du liquide ou du gaz de la capacité vers la cuve, un système unidlrectionnel tel qu'un clapet anti-retour permettant l'écoulement du liquide contenu dans la capacité vers ledit point de dis+ribut- > n et empêchant le passage inverse du liquide du point de distribution vers la capacité, des moyens de détection du niveau de liquide dans la capacité, des moyens asservis auxdits moyens de détection et permettant le soutirage de la phase gazeuse contenue dans la capacité quand le niveau du liquide descend en dessous d'un niveau prédéterminé, et des moyens de chauffage du liquide contenu dans ladite capacité. 5.- Dispositif d'alimentation selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de soutirage de la phase gazeuse de ladite capacité comprennent un conduit mettant en communication la phase gazeuse de la capacité avec ladite cuve et un clapet monté sur ledit conduit et commandé à l'ouverture par lesdits moyens de détection de niveau lorsque le niveau du liquide descend en dessous dudit niveau prédéterminé. 6.- Dispositif d'alimentation selon les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection de niveau comprennent un flotteur associé à un mécanisme à bras de levier ou analogue. 7.- Dispositif d'alimentation selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit mécanisme à bras de levier commande l'ouverture ou la fermeture d'un contact brusque, par exemple d'un type à bascule, qui contrôle lui-même des contacts magnétiques et relais associés commandant la mise en service ou hors service des moyens de chauffage et/ou des moyens de soutirage de la phase gazeuse de ladite capacité. 8.- Dispositif d'alimentation selon la revendication , caractérisé n ce que ledit mécanisme à bras de levier commande directement l'ouverture des moyens de soutirage de la phase vaseuse de ladite capacité. 9.- Dispositif d'alimentation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit contact à bascule commande par l'intermédiaire d'un contact magnétique et/ou d'un @elais assccié l'alimentation d'une électrovanne contrôlant le soutirage de la phase gazeuse se ladite capacité. 1 Dispositif d'alimentation selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite électrovanne commande un clapet monté axialement par apport au clapet d'écoulement du liquide de la cuve dans la capacité. 11.- Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'asservissemen-t; du type, manostat, thermostat ou analogues, qui commandent la mise hors circuit des moyens de chauffage précités lorsque la pression dans la cuve et/ou dans la capacité s'élève au-dessus d'une valeur prédéterminée.