Brevet FR2324981A1 — publié le 19770415

La présente invention concerne un dispositif de sécu- rite empêchant les hydrocarbures de passer dans le circuit de réchauffage d1un vaporiseur, en sortant de ltéchangeur ou du serpentin, en cas de rupture ou de fissure de ce dernier. Comme on le sait, la construction des vaporiseurs pour hydrocarbures liquéfiés est soumise au réglement d'aménagement et d'exploitation des dépits d'hydrocarbures liquéfiés. Une des conditions de ce règlement est que "des dispositifs de sécurité, à fonctionnement automatique, doivent empêcher les hydrocarbures de passer dans le circuit de réchauffage, en cas de rupture de ce dernier, Be circuit de réchauffage en question est généralement étanche et comporte donc un vase d'expansion sous pression. La pression du circuit est fonct/lon du pourcentage de remplissage du vase d'expansion et de se température moyenne. 3usqu'ici les dispositifs de sécurité utilisés comprennent un ou plusieurs organes de détection de la fuite, deux organes de fermeture pour respectivement l'aller et le retour du circuit de réchauffage et des moyens de commande de ces organes par l'organe ou les organes de détection, Ces dispositifs présentent des inconvénients. En ce qui concerne les organes de détection, on utilise soit un pressostat disposé en un poi du circuit et signalant un excès de pression, soit deux contrôleurs de niveau réagissant s'il y a un certain volume de gaz à llintérieur de deux capacités contenant ces contrôleurs. Lorsqutil s'agit d'un pressostat, cet appareil doit être réglé à une pression nettement supérieure à celle de la pression moyenne du circuit. Il en résulte un retard de détection de l'augmentation de pression du circuit de réchauffage, consécutif à la fuite ou à la rupture de l'échangeur destiné à vaporiser l'hydrocarbure liquéfié. Ge retard permet à l?h?dro- carbure vaporisé, issu de la fuite, de passer dans tout le circuit de réchauffage et, en particulier, d'atteindre la chaufferie, d'où des risques considérables d'explosion, L'ordre de fermeture donné aux vannes par un pressostat est donc trop tardif et ne permet pas à l'ensemble du dispositif de protéger efficacement tout le circuit de réchauffage et principalement la chaufferie, lia détection de la fuite par deux contrôleurs de niveau, logés chacun dans une capacité où peut s'accumuler le gaz de fuite, est plus rapide et ne permet pas à l'hydrocarbure de se répandre dans tout le circuit. Toutefois, ces apparels, comme d'ailleurs le pressostat, présentent certains éléments fragiles et des risques de fonctionnement, de sorte que l'on he peut pas les considérer comme donnant la même sécurité qubane simple soupape. C'est ainsi que ces deux appareils présentent un ensemble de démultiplication et de transmission avec des biellettes et des axes qui peuvent se gripper ou se bloquer particulièrement si les fonctionnements sont peu fréquents, ce qui est toujours le cas pour un appareil de sécurité. Il faut ajouter que le pressostat peut avoir sa membrane percée ou son robinet d'isolement fermé. Un des buts de l'invention est de remédier à ces inconvénients en réalisant un appareil de sécurité à fonctionne- ment automatique, indéréglable et ne faisant pas appel à une source motrice extérieure. Un autre but de l'invention est de réaliser un appareil de sécurité du genre indiqué ci-dessus groupant en un seul appareil les organes de détection et de fermeture et ne faisant appel à aucun dispositif de multiplication, de liaison et de réglage. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de sécurité empêchant les hydrocarbures de passer dans le circuit de réchauffage d'un vaporiseur pour hydrocarbures, au delà de l'échangeur ou du serpentin de celui-ci, en cas de rupture de ce dernier, et comprenant en combinaison : une enveloppe fermée insérée sur le circuit de réchauffage, dans laquelle se déplace un flotteur, dont le bas comporte un clapet d'étanchéité ; un siège au bas de l'enveloppe pour ce clapet autour d'une tubulure d'admission ou de sortie ; et une tubulure de sortie ou d'admis sion à la partie supérieure de l'enveloppe, dont la section est plus grande que la section de raccordement au circuit de réchauffage, afin de diminuer la vitesse du fluide de réchauffage. Ce dispositif peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes a) L'enveloppe contient des moye m de guidage pour le flotteur0 b) La tubulure d'admission ou de sortie se termire dans l'enveloppe par une tubulure en biseau afin d'augmenter sa section. c) La section annulaire entre ltersveroppe et le flotteur est importante afin de diminuer la vitesse du fluide de réchauffage traversant ltenveloppe. d) B'enveloppe comporte une soupape d'évacuation des gaz. e) L'enveloppe comporte un manomètre et un pressostat d'alarme. affin de mieux faire comprendre l'invention, on en décrira ci-dessous un mode de réalisation donné à titre d'exemple nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: La Fig. 1 représente schématiquement un vaporiseur avec son serpentin muni de deux dispositifs de sécurité suivant l'invention ; La Fig. 2 est une vue en coupe d'un-dispositif suivant l'invention La Fig. 3 représente un vaporiseur avec son dispositif de sécurité suivant ltinvention, au début d'une rupture du serpentin ; et La Fig. 4 est une vue analogue montrant l'état des organes un peu plus tard, apures la rupture du serpentin. -Sur ces figures, on voit qu'un vaporiseur 1 avec son serpentin de chauffage 2 est protégé par deux dispositifs 3 et 4 suivant l'invention, le dispositif 3 étant disposé à la partie supérieure du sapEiriseur et étant relié à l'entré? du serpentin tandis que le dispositif 4 est placé au bas du vaporiseur et relié à la partie inférieure du serpentin. Chaque dispositif de sécurité 3 et 4 est constitué par une enveloppe 5 munie à sagartie supérieure d'une tubulure 6 et à sa-partie inférieure d'une tubulure 7. Dans l'exemple représenté à la Fig. 1, la tubulure 6 est reliée à la partie supérieure du serpentin et la tubulure 7 est reliée à la partie inférieure de celui-ci. Comme on le voit sur la Fig. 2, l'orifice 8 de la tubulure 6 située à l'intérieur de l'enveloppe 5 est en biseau pour une raison que l'on verra plus loin. L'enveloppe 5 est fermée à sa partie inférie par une bride 9 maintenue par vis et écrou contre une contre-bride 10, laquelle porte la tubulure 7. Cette tubulure 7 se termine à l'intérieur de l'enveloppe par un siège de clapet 11. A l'intérieur de l'enveloppe 5 est logé un flotteur 12, guidé avec un jeu suffisant par des tiges cylindriques 13 fixées sur la contre-bride 10. A la partie supérieure du flotteur en regard de la tubulure 6, est souaée une plaquette 14 qui immobilise le flotteur contre la tubulure 6 en position haute, le flotteur étant totalement immergé. A la base du flotteur se trouve un clapet en matière plastique 15 bloqué par un ensemble 16 de rondelles, vis et contre-écrous, clapet qui coopère en position basse avec le siège 11 pour fermer l'orifice de la tubulure 7. Une soupape de sécurité 17 est montée au sommet de ltenveloppe 5. Cette soupape est tarée à la pression de service du circuit de réchauffage afin d'évacuer le gaz provenant d'une fuite éventuelle. Un manomètre 18 permet de contrôler la pression du circuit d'eau dans lequel est branché l'appareil. Enfin un pressostat 19.commande un avertisseur. il faut noter qu'ici le pressostat n'est plus qu'un organe de signalisation qui n'est pas indispensable au fonctionnement du dispositif de sécurité. Comme on le voit une des caractéristiques importante de l'appareil est que la section de la tubulure 6 et de l'orifice 8 à l'intérieur de l'enveloppe 5 est nettement supérieure à la section du serpentin 2 du vaporiseur 1. De même, la section annulaire entre le flotteur 12 et l'enveloppe 5 est beaucoup plus importante que celle de la tubulure 6 et de l'orifice 8. Pendant le fonctionnement, l'appareil étant rempli d'eau, il se produit ainsi une faible vitesse de circulation de l'eau de réchauffage qui permet au gaz provenant de la fuite de se concentrer au sommet de l'enveloppe sans être entraîné vers la tubulure 7 qui est en communication avec la chaufferie. Lorsqu'il y a une accumulation progressive de gaz dans l'enveloppe, le flotteur 7 n'est pas immergé et son clapet 15 s'appuie sur le siège en fermant l'orifice de la tubulure 7. La force d'application du clapet sur son siège est d'autant plus importante que la pression de gaz issu de la fuite est élevée. La sécurité de l'appareil est d'ailleurs positive car si le flotteur n'est pas étanche pour une raison quelconque, il coulera et fermera le siège de la tubulure 7. Le dispositif fonctionne de la manière suivante que l'on comprendra en considérant les figures î; 3 et 4. Le fluide de réchauffage, généralement de l'eau, arrive en 20, sa pression étant indiquée par un manomètre 21. il pénètre dans le tubulure 7, trav-erse l'appareil 3, en sort par la tubulure 6, circule dans le serpentin 2, et au bas de ce serpentin pénètre dans la tubulure 6 du dispositif 4 pour en sortir, en 22, par la tubulure 7 de ce dispositif. La pression à la sortie est indiquée par un manomètre 23. La Fig. 1 représente le fonctionnement de l'appareil lorsque le serpentin 2 du vaporiseur 1 est intact. L'hgdrocar- bure liquéfié entre dans le vaporiseur 1 par l'orifice 24 et en ressort gazéifié par l'orifice 25. Le fluide de réchauffage arrive en 20, traverse le premier dispositif de sécurité, entre dans le serpentin 2, traverse le second dispositif de sécurité et ressort en 22. Le flotteur de chaque dispositif de sécurité se trouve en partie haute de l'enveloppe en découvrant totalement l'orifice snféSeur. La pression en 21 du circuit de réchauffage est inférieure à la pression au manomètre 26 du vaporiseur. Dans la Fig. 3, le serpentin 2 s'est rompu au point 27 et l'hydrocarbure à vaporiser pénètre dans chaque demi partie du serpentin. Le fluide de réchauffage contenu dans la partie inférieure a été refoulé et le dispositif de sécurité inférieur commence à se remplir de gaz. te dispositif de sécurité supérieur est rempli à moitié de gaz et la pression refoule le fluide de réchauffage. Le flotteur n'est plus totalement immergé et commence à descendre. Dans la Fig. 4, le serpentin est toujours rompu et le flotteur du dispositif de sécurité supérieur, n'étant plus suffisamment immergé, obture l'orifice du circuit de réchauffage. L'hydrocarbure-issu de la fuite, et le fluide de réchauffage restant dans le dispositif ne peuvent sten échapper. La pression monte dans ltenveloppe, et la soupape 26 s'ouvre pour laisser échapper l'hydrocarbure. Le flotteur du dispositif inférieur continue de descendre. il ne tardera pas à obturer l'orifice du circuit de réchauffage. Le dispositif inférieur montera en pression et sa soupape 17 s'ouvrira, Le vaporiseur sera alors totalement isolé du circuit de réchauffage, sans risque de passage dans ce denier de l'hydrocarbure. Les différences de position des flotteurs dans les deux dispositifs proviennent, par exemple, de ce que le point de rupture ne se trouve pas au milieu du serpentin. Elles peuvent aussi être dues au fait que la circulation du fluide d'apport calorifique est relativement faible, de sorte que les gaz de fuite ont tendance à monter. Dans tous les cas, les flotteurs de chacune des capacités finissent par reposersar les sièges, isolant totalement l'échangeur du circuit de réchauffage et les soupapes évacuent la fuite, empêchant l'échangeur et le circuit d'atteindre la pression du gaz liquéfié à vaporiser. Les descriptions ci-dessus sont valables aussi bien pour les circuits de réchauffage comportant un vase d'expansion sous pression que pour ceux comportant un vase d'expansion à pression atmosphérique0 il en est de même pour les vaporiseurs comportant un échangeur au lieu d'un serpentin. Bans certains cas, la pression du circuit de réchauffa- ge peut être supérieure à celle de l'hydrocarbure à vaporiser. Cela se rencontre en particulier dans les circuits de réchauffage avec vase d'expansion étanche, pouvant normalement atteindre 3 bars, et les vaporiseurs à butane ou propane, en hiver particulièrement, fonctionnant en feed-back. Dans les cas ci-dessus, la pression dé l'hydrocarbure à vaporiser oscille entre O,5 et 2,5 bars. Si l'échangeur ou le serpentin du vaporiseur vient à se rompre, le fuide du circuit d'apport calorifique s'écoule dans le corps du vaporiseur, Progressivement, les capacités des dispositifs se ident, les flotteurs descendent et obturent les orifices du circuit, comme dans les descriptions précédentes. Le pressostat 19 de la figure 2 de chaque dispositif de sécurité doit être alors réglé en chute de pression. R e v e n d r c a t i o n s le Dispositif de sécurité empêchant les hydrocarbures de passer dans le circuit de réchauffage d'un vaporiseur pour hydrocarbures, au delà de l'échangeur ou du serpentin de celui-ci, en cas de rupture de ce dernier, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : une enveloppe -fermée insére sur le circuit de réchauffge, dans laquelle se déplace un flotteur, dont le bas comporte un clapet d'étanchéité ; un siège au bas de l'enveloppe pour ce clapet autour dtun tubulure d'admission ou de sortie et une tubulure de sortie ou d'admission à la partie supérieure de l'enveloppe dont la section est plus grande que la section de raccordement au circuit de réchauffage; afin de diminuer la vitesse du fluide de réchauffage. 2. Dispositif de sécurité suivant la rev-endication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe contient des moyens de guidage pour le flotteur. 3. Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tubulure d'admission ou de sortie se termine dans l'enveloppe par une tubulure en biseau afin d'augmenter sa section. Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce quil y a une section annulaire entre ltenveloppe et le flotteur afin de diminuer la vitesse du fluide de réchauffage traversant l'enveloppe. 5. Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ltenveloppe comporte une soupape d'évacuation des gaz. 6e i > ispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ltenveloppe comporte un manomètre et un pressostat d'alarme.