Brevet FR2301758A1 — publié le 19760917

L'invention concerne le remplissage des réservoirs enterrés pour le stockage de liquides, notamment d'hydrocarbures. On sait que pour éviter les nuisances dues aux débordements intempestifs lors du remplissage de ces réservoirs, il a été édité des normes, notamment la norme française NF M 88.502.Selon cette norme, un dispositif monté à demeure et faisant partie de la canalisation fixe d'emplissage du réservoir doit interrompre automatiquement le remplissage lorsque le niveau liquide a atteint dans ce réservoir un premier niveau déterminé, proche du remplissage maximal. Le dispositif doit alors permettre, par une intervention manuelle de l'opérateur, la vidange de la tuyauterie de remplissage reliant le véhicule de livraison à la canalisation fixe.Enfin, si le niveau liquide dans le réservoir atteint un deuxième niveau déterminé, légèrement supérieur au précédent et correspondant au niveau maximum de remplissage de sécurité, le dispositif doit non seulement prévoir la fermeture automatique de la canalisation, mais faire que l'intervention manuelle précédente demeure sans effet. Pour satisfaire cette norme, il existe déjà un certain nombre de dispositifs relativement complexes qui tous font appel, pour fermer la vanne de remplissage, à une source d'énergie extérieure ou à une accumulation d'énergie, par exemple au moyen de ressorts, ce qui dans tous-les cas conduit à des solutions onéreuses pouvant nécessiter de la part de l'opérateur des actionnements multiples. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif qui satisfasse à la norme précitée sans présenter les inconvénients précédents, c'est-à-dire qui soit d'un mécanisme extremement simple et d'un fonctionnement absolument automatique. Le dispositif selon l'invention est constitué par une vanne à clapet dont le clapet bascule duns le sens de l'écoulement et autour d'un axe sensiblement horizontal pour assurer la fermeture, cet axe étant solidaire, à l'extérieur du corps de la vanne, d'un levier de manoeuvre simple ou double portant un flotteur dont le poids assure l'ouverture du clapet et son escamotage latéral et dont la flottaison assure la fermeture du clapet, le corps de la vanne comportant extérieurement une petite cuve ouverte vers le haut contenant un deuxième flotteur de petites dimensions solidaire d'un levier articulé terminé par un crochet de verrouillage. cette cuve comportant en position basse un purgeur de vidange à ressort actionné dans le sens de l'ouverture par un prolongement de l'ensemble basculant comportant le clapet, le levier et le flotteur lorsque celui-ci est en position d'ouverture, et un purgeur de remplissage à ressort faisant comnwniquer l'intérieur du corps de vanne avec l'intérieur de la petite cuve en étant actionné par un autre pro longement du meme ensemble basculant lorsque celui-ci se trouve en position de fermeture, position dans laquelle il se trouve verrouillé par le crochet de verrouillage précédent lorsque ladite petite cuve est vide, et déverrouillé lorsque cette cuve est suffisamment remplie pour soulever le second flotteur. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une coupe verticale schématique de l'ensemble de l'installation - la figure 2 est une vue en élévation de la vanne selon l'invention, - la figure 3 est une vue de profil de cette meme vanne, - la figure 4 est une coupe verticale partielle selon IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une coupe verticale partielle selon V-V de la figure 3, - la figure 6 est une vue correspondant à la figure 2 d'une variante de réalisation. On voit sur la figure 1 le camion citerne 1 dont le contenu de la citerne 2 doit etre déchargé par gravité ou par pompage dans le réservoir enterré 3. Pour cela, le conduit 4 situé à la base de la citerne et passant éventuellement par la pompe non représentée se termine par une vanne d'arret 5 et un embout de raccordement 6 permettant le raccordement de l'extrémité d'un tuyau flexible 7 dont l'autre extrémité est raccordée à l'embout 8 terminant la conduite fixe de remplissage 9 du réservoir 3. Un dispositif d'évent 10 met constamment l'intérieur de la citerne en communication avec l'atmosphère. Cette disposition permet le déchargement de l'hydrocarbure dans le réservoir 3, mais ne permet pas d'éviter le débordement du réservoir 3 lorsque celui-ci est complètement plein, avec par conséquent un danger de pollution et d'incendie. C'est pourquoi la norme précitée impose en outre la présence d'un dispositif remplissant les conditions énumérées ci-dessus. Conformément à l'invention, ce dispositif, désigné dans son ensemble par 11, est interposé sur la conduite fixe 9 à l'intérieur du réservoir 3 et à une hauteur appropriée correspondant aux deux niveaux N1 et N2 correspondant, selon la norme, le premier à un arret automatique du remplissage en conservant la possibilité d'un remplissage ultérieur pour vidanger les conduits d'alimentation 7 et 9, et le deuxième à un arret absolu excluant cette dernière posai bilité. Pour cela, le dispositif 11 selon l'invention est constitué par une vanne à clapet comportant un corps de vanne 12 avec un embout supérieur 13 destiné à etre raccordé avec la partie supérieure de la canalisation 9 et un embout inférieur 14 destiné à etre raccordé avec la partie inférieure 9a de cette canalisation. Dans ce corps est disposé un clapet 15 susceptible de basculer autour d'un axe latéral 16, par exemple horizontal, disposé de manière que le clapet une fois rabattu à l'horizontale, cosse représenté en traits mixtes sur la figure 2, vienne obturer le siège correspondant au débouché de l'est 14 dans la cavité intérieure du corps 12.Au contraire, lorsque la vanne est ouverte, le clapet 15 est relevé dans une direction sensiblement verticale, coppa représenté en traits interroipus sur la figure 2. Le clapet 15 est calé sur son axe 16, et les extrémités de cet axe 16, dépassant d l'extérieur du corps de vanne 12, sont solidaires chacune d'une des deux branches d'un double levier doublement coudé 17 colportant de chaque cote une branche 18 sensiblement dans le prolongement du clapet 15, une branche perpendiculaire 19 portant à son extrémité un orifice 20 et une dernière branche 21, de préférence parallèle à 18 et de sens inverse, les deux branches 21 correspondantes étant réunies entre elles par une partie 22 formant une sorte d'étrier. A l'intérieur de cet étrier est logé un flotteur principal 23 fixe par un axe traversant les deux orifices 20. Le corps 12 de la vanne comporte en outre sur le côte une petite cuve 24 ouverte sur le dessus et munie de deux petits purgeurs b ressorts 25 et 26. Le premier de ces purgeurs, désigné par 25 et visible sur la figure 5, est constitué par une tige 27 traversant verticalement un orifice 28 situé à la base de la cuve 24, cette tige étant terminée 3-ffir partie supérieure par un clapet 29 muni d'un joint 30, tandis qu'd sa partie inférieure est fixée une rondelle 31 servant d'appui pour le ressort de rappel 32 rappelant le clapet 29 sur ssn siège. Ce purgeur 25 fait comsuniquer l'intérieur de la cuve 24 avec l'exte- rieur pour permettre la vidange du liquide contenu lorsque la tige est enfoncée sous l'effet d'un doigt%3 visible sur la figure 1 et solidaire d'une des branches 18 du double levier basculant. L'ensemble est agencé de lanière que le purgeur 25 soit ouvert lorsque l'ensemble basculant est dans la position représentée-en traits pleins sur la figure 2, c'est-à-dire lorsque le flotteur 23 n'est pas immergé, de telle manière que son poids fournisse le couple nécessaire a l'actionnement du purgeur 25. Le deuxième purgeur 26, visible notamment sur la figure 4, est cons titué également par une tige 34 traversant successivement un orifice 35 de co-unication entre l'intérieur du corps 12 de la vanne et l'intérieur de la cuve 24, et un orifice 36 traversant la paroi extérieure de la cuve. Cette tige est également terminée du cOte intérieur au corps 12 par un clapet 37 muni d'un joint 38 avec dans sa partie médiane une rondelle 39 servant d'appui pour le ressort de rappel 40 repoussant le clapet 37 sur son siège.L'extrémité de la tige 34 dépassant à l'exterieur de la cuve 24 par l'orifice 36 se trouve à une position convenable pour pouvoir etre actionnée par la traverse 22 de l'ensemble mobile lorsque celui-ci se trouve dans la position représentée en traits mixtes sur la figure 2, c'est-à-dire lorsque le clapet 15 est fermé sur son siège. Enfin, le corps de vanne 12 comporte un bossage 41a supportant l'axe 41 d'oscillation d'un levier 42 dont une partie coudée 43 comporte à son extrémité un petit flotteur 44 situé à l'intérieur de la cuve 24, et dont l'autre partie 45 se termine par une extrémité 46 en forme de crochet susceptible de venir s'accrocher sous la deuxième branche 18 de l'ensemble mobile lorsque celui-ci est dans la position relevée représentée en traits mixtes sur la figure 2. Au départ, lorsque le niveau liquide dans le réservoir 3 est suffisamment bas pour ne pas atteindre le flotteur 23, celui-ci, par son propre poids, actionne par le doigt 33 l'ouverture du purgeur 25, de sorte que la cuve 24 demeure vide. Pour décharger une nouvelle quantité d'hydrocarbures dans le réservoir 3, il suffit de raccorder les deux extrémités de la manche souple 7, comme exposé plus haut, et d'ouvrir la vanne d'arret 5 du camion pour permettre le déchargement par gravité,en mettant en outre la pompe en route dans le cas où l'on désire un déchargement par pompage. Dans les deux cas, l'hydrocarbure s'écoule à travers la vanne 12 dont le clapet est relevé verticalement, comme représenté en traits interrompus sur la figure 2. Lorsque le niveau liquide atteint le niveau N1 représenté sur les figures 1 et 2, le flotteur principal 23 s'est soulevé d'une certaine quantité et a fait basculer le clapet 15 vers l'intérieur d'un angle suffisant pour que l'effet dynamique de l'hydrocarbure agissant sur sa face supérieure produise la fermeture du clapet et par suite le relèvement de l'ensemble mobile dans la position représentée en traits mixtes sur la figure 2. Etant donné que la cuve 24 est vide, comme on l'a vu, le flotteur auxiliaire 44,par son propre poids, produit le rappel du crochet 46 en position de verrouillage de sorte que dès que l'ensemble mobile a atteint-la position représentee en traits mixtes, la branche 18 arrière se trouve verrouillée par le crochet 46 et ne peut retomber. La fermeture rapide du clapet 15 sous l'effet dynamique du fluide en écoulement crée une surpression locale qui se déplace à travers la colonne de liquide jusque dans la citerne 2 du camion l. B!après le principe bien connu de la mécanique des fluides concernant les coups de bélier, la surpression, rencontrant dans la citerne 2 une surface libre, s'inverse et devient une dépression qui retraverse la colonne de liquide jusqu'au clapet 15, tendant à relever celui-ci. Mais le temps que se produise cet aller et retour de l'onde, ensemble basculant a eu le temps d'etre verrouillé par le crochet 46 comme on vient de le voir, ce qui maintient le clapet fermé un temps suffisant pour que les oscillations de pression s'amortissent. Cependant on a vu que, lorsque l'ensemble mobile est dans cette position haute, cela a pour effet, comme représenté sur la figure 4, d'ouvrir le purgeur 26 de remplissage de la cuve 24 qui fait communiquer la partie du corps de vanne 12 située au-dessus du clapet 15, donc encore chargée d'hydrocarbures sous pression, avec l'intérieur de la cuve 24, laquelle se remplit lentement. Au bout d'un temps, qui ne dépend que de la capacité de cette cuve 24 et du surdimensionnement de l'orifice 35 par rapport au diamètre de la tige 34, le flotteur auxiliaire 44 se trouve soulevé d'une quantité suffisante pour dégager le crochet de verrouillage 46, libérant alors l'ensemble mobile. L'écoulement du liquide dans la tuyauterie étant stoppé par la fermeture du clapet, le chauffenr du camion ferme alors la vanne d'arret 5 du camion, ce qui supprime le contact de la partie haute de la colonne liquide avec la pression atmosphérique. Le purgeur supérieur 26 étant ouvert, la pression dans le corps de vanne 12 au niveau de ce purgeur devient rapidement égale a la pression de l'air dans la cuve donc peu différente de la pression atmosphérique en vertu du principe de la statique des fluides.La colorine de liquide située au-dessus du clapet 15 n'exerce donc plus Ede pression sur celui-ci et, sous l'action du poids du flotteur principal, le clapet reprend sa position initiale, ce qui a pour effet de refermer le purgeur 26, d'une part en supprimant la poussée sur 1a partie extérieure de la tige, d'autre part éventuellement en exerçant une poussée sur le clapet 37, ce qui arrete par conséquent le remplissage de la cuve 24. D'autre part, l'ensemble mobile étant revenu à sa position de départ, ou peu s'en faut, le doigt 33 ouvre le purgeur 25, ce qui permet la vidange de la cuve 24. La vanne selon l'invention est donc prete à admettre l'écoulement de l'hydrocarbure contenu dans la manche 7 et dans la partie supérieure 9 de la canalisation fixe dès que la camioneur produit une prise d'air en démontant le raccord 6. Si par mégarde le camioneur rouvre sa vanne camion, le fonctionnement se reproduit de la meme façon avec cette différence que, dans le cas où le niveau liquide atteint le niveau N2, le poids du flotteur 23 se trouve équi libré par la poussée du liquide, de sorte que l'ensemble mobile ne revient pas å sa position de départ, meme après l'ouverture du crochet de verrouillage 46. Le liquide contenu dans la tuyauterie ne peut alors plus s'écouler par le clapet, celui-ci étant positivement maintenu en position fermée. Seul subsiste dans ce cas un léger écoulement résiduel par le jeu entre l'orifice 35 et la tige 34, mais ce jeu est relativement réduit, de telle manière que cet écoulement demeure négligeable par rapport à la capacité du réservoir. En effet, cet écoulement est calculé pour remplir la très faible capacité de la cuve 24 (quelques centimètres cube) dans un temps relativement long (quelques dizaines de secondes), permettant l'amortissement des oscillations. On peut cependant éviter complètement cette fuite résiduelle grâce à la variante de réalisation représentée sur la figure 6. Celle-ci ne se distingue de la précédente que par le fait que les branches 18 et 21 du double levier 17 Sont un peu plus longues, et que les deux branches 21, toujours réunies par la traverse 22, ne sont plus solidaires des extrémités des branches 19, comme précédemment, mais articulées sur ces extrémités autour d'un axe 47, déporté par rapport à l'axe 20, gracie à l'allongement des branches, et avec un débattement angulaire limité par deux butées 48 et 49 de telle manière que, lorsque le liquide est au niveau N , le flotteur 23 sous l'effet de son poids se place en position basse en appui sur la butée 48, comme représenté en traits pleins sur la figure 6, position dans laquelle la traverse 22 actionne le purgeur 26 dans les memes conditions que dans l'exemple précédent. Au contraire, lorsque le liquide atteint le niveau N2, le flotteur soulevé par le liquide se place en position haute en appui sur la butée 49, comme représenté en traits mixtes sur la figure 6, position dans laquelle la traverse 22 ne peut plus actionner le purgeur 26, ce qui supprima par conséquent la fuite résiduelle indiquée. On voit en définitive que le dispositif selon l'invention est d'une construction et d'une installation extremement simples ne nécessitant aucune source extérieure d'énergie, ni aucune action manuelle extérieure, ce qui permet facilement de l'immerger à l'intérieur du réservoir 3, tout en étant d'un fonctionnement absolument automatique et extremement sur. REVENDICATIONS 1 - Dispositif anti-débordement pour le remplissage d'un réservoir d'hydrocarbure avec arrêt automatique et possibilité de remplissage ultérieur lorsque le niveau liquide atteint un premier niveau, et arrêt automatique sans possibilité de rePplissage ultérieur lorsque le niveau liquide atteint un deuxième niveau, dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte un corps de vanne unintérieurement d'un clapet basculant autour d'un axe latéral pour se fermer sur son siège dans le sens de l'écoulement liquide dans le corps de vanne, ledit clapet étant rendu solidaire par l'intermédiaire de son axe d'un ensemble basculant comportant à l'extérieur du corps de vanne un flotteur principal dont le soulèveient provoque la fermeture du clapet, le corps de vanne comportant d'autre part une petite cuve extérieure ouverte vers le haut avec dans le bas un purgeur de vidange à ressort de rappel actionné dans le sens de l'ouverture par une partie appropriée de l'ensemble basculant lorsque le clapet est au voisinage de sa position ouverte, et un purgeur supérieur de remplissage à ressort de rappel faisant coimuniquer l'intérieur du corps de vanne en amont du clapet avec l'intérieur de la cuve et actionné dans le sens de l'ouverture par une autre partie de l'ensemble basculant lorsque le clapet est en position fermée, enfin un dispositif de verrouillage actionné par un flotteur auxiliaire situé dans la cuve et agencé de telle manière que le poids du flotteur auxiliaire fasse rappel du dispositif de verrouillage et verrouille l'ensemble basculant dons la position clapet fermé lorsque~ta-cuve est vide, tandis que ce meme verrouillage se trouve suppri é lorsque la cuve est s%ffi ent pleine pour soulever ce flotteur auxiliaire, le purgeur de remplissage étant calibré 4e telle ânière qu'il permette le remplissage de la cuve, jus-qu'au blve u produisant la suppression du verrouillage, pendant un temps suffisa ent long pour permettre l'amortissement des oscillations liquides produites par la fermeture du clapet. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fluide s'écoule verticalement de haut en bas dans le corps de vanne, dont le siège du clapet est en position horizontale, l'axe du clapet également horizontal étant solidaire à ses deux extrémités d'un double levier doublement coude terminé par une traverse et enserrant le flotteur principal, une des branches du levier étant prolongée par un doigt d'actionnement du purgeur inférieur de vidange de la cuve disposé verticalement dans la paroi de fond de celle-ci, tandis que la traverse est susceptible d'actionner le purgeur de remplissage disposé horizontalement dans deux orifices alignés traversant la paroi dû corps de vanne et la paroi de la cuve pour dépasser vers l'intérieur. 3 - Dispositif selonla revendication 2, caractérisé par le fait que l'extrémité du purgeur de remplissage située du cOté intérieur au corps de de vanne est actionné lui-même dans le sens de la fermeture par le clapet ou un bossage porté par celui-ci. 4 - Dispositif selon une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que la traverse et les deux branches terminales du double levier autour d'un axe déporté par rapport à celui du flotteur, l'articulation comportant deux butées de limitation du débattement angulaire de manière qu'en position basse la traverse agit sur le purgeur de remplissage, tandis qu'en position haute correspondant à l'immersion du flotteur, elle n'agit pas sur ce purgeur de manière à supprimer tout écoulement.