Brevet FR2341807A1 — publié le 19770916

La présente invention concerne, d'une façon générale, la construction des récipients de liquide tels que les citernes pour hydrocarbures, et elle se rapporte plus particulièrement a un dispositif limiteur de remplissage utilisé pour arrêter le transvasement d'un liquide d'un récipient à l'autre. L'invention vise a fournir un tel limiteur dont la construction est simple et qui peut être monté facilement dans des ré cipients existants. Le limiteur suivant l'invention, comportant un corps dans lequel est ménagé un passage de liquide et un siège annulaire situé dans ce passage et coopérant avec un obturateur, et un flotteur destiné a détecter le niveau de liquide dans le récipient et à provoquer l'application de l'obturateur sur son siège, lorsqu'un niveau prédéterminé est atteint dans le récipient, est caractérisé en ce que ledit obturateur est situé du côté aval dudit siège de façon à être soumis au poids de la colonne de liquide se trouvant du côté amont du siège, et en ce qu'il est prévu un ressort associé a l'obturateur et tendant a appliquer celuici sur son siège et une chambre de contre-pression communiquant, d'une part, directement avec le côté amont dudit siège et, d'autre part, travers un robinet actionné par ledit flotteur, avec le côté aval du siège, ledit robinet étant fermé lorsque le flotteur atteint le niveau prédéterminé. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. AuKdessinsannexeS donné uniquement à titre d'exemple La Fig. 1 montre une vue en coupe axiale d'un limiteur suivant l'invention; les Fig. 2, 3 et 4 sont des vues en coupe prises respectivement selon les lignes 2-2, 3-3 et 4-4 de la Fig. 1; la Fig. 5 montre une vue en coupe axiale d'un limiteur réalisé suivant un autre mode de réalisation de l'invention; la Fig. 6 est une vue en coupe et a plus grande échelle, prise selon la ligne 6-6 de la Fig. 5; et la Fig. 7 est une vue schématique montrant le fonctionnement du limiteur de la Fig. 5 Suivant le mode de réalisation représenté aux Fig.I a 4 le limiteur de remplissage selon l'invention comporte un corps de révolution 1 présentant un embout d'entrée 2 qui est raccordé à une canalisation d'entrée de fluide 3 fixée, par exemple, a la plaque de -trou d'homme de la citerne R, dans laquelle ce limiteur est monté, la citerne n'étantqu'ébauchée sur la Fig. 1. Un guide axial 4, placé au centre du corps I, est solidaire par des ailettes 5 de la paroi intérieure de celui-ci. Ce guide-4 est munit d'une collerette intérieure 6 dans laquelle est ménagéeune encoche 7 destinée a recevoir un joint annulaire 8. La face annulaire inférieure de cette collerette 6 constitue un épaulement 9. Un piston axial 10 coulisse dans le guide axial 4 en étant guidé par la collerette 6. La face de ce piston est cons tituée par une plaquette circulaire il au centre de laquelle est percé un orifice calibré 12. L'extrémité inférieure du piston 10 présente un rebord radial 13 qui coopère avec l'épaulement 9 du guide 4. Par ailleurs,la face du piston 10 est bordée par une surface annulaire biseautée dan laquelle est disposé un joint torique 14 qui coopère avec une surface tronconique de siège 15 reliant la pDrtion de paroi sphérique du corps l à l'embout 2 pour assurer l'étanchéité au moment de la fermeture du limiteur. Un plateau circulaire 16, muni d'un joint annulaire 17, est engagé dans l'extrémité inférieure du guide 4. Le plateau 16 est venu- de matière avec un ensemble de connexion 18 faisant partie du corps I et reliant celui-ci au tube de remplissage 19 appartenant a- la citerne. L'ensemble de connexion 18 comprend une conduite centrale 20 qui présente deux branches 21 et 22 menant a deux robinets a boisseau 23 et 24, respectivement. Ces derniers sont disposés dans des saillies latérales de l'ensemble de connexion 18 qui est renforcé -par des ailettes radiales 25 venues de matière avec la conduite centrale 20, la paroi extérieure de l'ensemble 18 et les branches 21 et 22. Le robinet a boisseau 23 est actionné par une tringlerie 26 commandée manuellement ou automatiquement, par exemple pneumatiquement, hydrauliquement, électriquement ou encore par ultrasons, de l'extérieur de la citerne, tandis que le robinet 24 est commandé par un flotteur 27 relié au boisseau du robinet par une tringle 28 et déplacé par le niveau variable du fluide contenu dans -la citerne. Chaque robinet 23 et 24 communique avec le tube de remplissage 19 au moyen dlun canal 29 ménagé dans la paroi de l'ensemble de connexion 18. Le guide 4, le piston 10 et le plateau 16 délimitent ensemble une chambre de contre-pression 30 qui communique en amont avec la canalisation d'entrée 3, a travers l'orifice calibré 12, et en aval avec le tube de remplissage 19, a travers la conduite 20, et l'une ou l'autre des branches 21 ou 22 suivant que l'un ou l'autre des robinets 23 et 24 est ouvert. Un ressort calibré 31 est disposé dans la chambre 30 et tend constamment à appliquer le piston 10 contre la surface 15 du corps 1 en prenant appui contre le plateau 16. Le fcnctionnement est le suivant. Au repos, le piston 10 est appliqué par le joint torique 14 contre la surface tronconique 15 en bloquant ainsi la circulation du liquide dans les deux sens. Le limiteur étant branché en amont sur une pompe de remplissage (non représentée) d'un caminn citerne, par exemple, les tuyauteries de liaison, raccordées a la canalisation 3, se trouvent remplies de liquide dès que la vanne de dépotage associée a cette pompe est ouverte. Ace moment, le robinet 24 est ouvert, le flotteur 27 n'étant pas actionné par le niveau du fluide. Le robinet 23 est maintenu fermé. Le ressort 31 est taré de manière que son effort maximal soit inférieur au poids de la colonne de liquide se trouvant dans la canalisation 3; le piston 10 peut s'abaisseur pour ouvrir le limiteur, ce qui autorise le dépotage au débit maximal. Au cours du remplissage de la citerne, sous l'action du flotteur 27, le robinet 24 se ferme progressivement, de sorte que la chambre de contre-pression est isolée de la canalisation 19. I1 en résulte qu'une contre-pression est progressivement engendrée dans cette chambre 31 en raison de l'orifice calibré 12. Cette contre-pression annule alors le poids de la colonne de fluide se trouvant en amont du siège 15, moyennant quoi le ressort 31 est capable d'appliquer de nouveau le piston 10 contre le siège 15. Le moment de la fermeture dépend donc de la position du flotteur 27 et, partant, du niveau du liquide dans la citerne. La pompe d'alimentation étant arretée,il est alors possible de vidanger les tuyauteries d-'alimentation et la canalisation 3 a l'aide du robinet 23 dont l'ouverture provoque la descente du piston 10 par annulation de la contre-pression dans la chambre 30. D'après la description qui précède, on voit que le limiteur de remplissage est d'une conception simple pouvant être facilement incorporé dans des citernes existantes. En effet, l'embout 2 et l'ensemble de connexion 18 comportent des extrémités dont les dimensions peuvent être choisies en fonction des tuyauteries a raccorder. Le limiteur de remplissage réalisé selon le mode de réalisation des Fig. 5 à 7 diffère de celui représenté sur les-précédentes Figures, en ce que les organes de commande qui ouvrent ou ferment la communication de la chambre 30 avec l'intérieur du réservoir ne sont pas logés dans l'ensemble de connexion 18, mais dans une partie latérale 32 d'un corps de limiteur 1A. Dans ce cas, le tube de remplissage 19 est connecté au corps 1A par un simple raccord 18A, tandis qu'une vanne a piston 33 remplace les robinets 23 et 24 de la Fig. 1. Dans la partie latérale 32 est ménagé un alésage étagé cylindrique 34 comportant une chambre cySidrique35 dans laquelle peut se déplacer un piston 36 de la vanne 33.La chambre cylindrique 35 communique d'une part avec la chambre 30 ménagée sous le piston 10 a travers un canal radial 37 et, d'autre part, avec l'extérieur (c'est-a-dire l'intérieur de la citerne R) par l'intermédiaire d'un orifice 38 d'évacuation de liquide Par ailleurs, au fond de la chambre 35 est prévu un orifice radial 39 d'évacuation d'air ménagé radialement dans la partie latérale 32 et communiquent avec l'extérieur. Le piston 33 comprend deux portées 40 et 41, l'une 40 pour l'obturation du canal 37 et l'autre pour le guider dans l'aalésage 34. De la face d'extrémité radiale de la portée 41 fait saillie un ergot central 42 destiné au maintien de l'extrémité d'un ressort de compression 43 qui traverse une partie rétrécie 44 de l'alésage 34 et qui est engagé par son autre extrémité dans une cavité axiale d'un piston de commande 45 guidé dans une partie de guidage 46 de l'alésage 34 et coaxial Celle-ci communique avec un mécanisme à poussoir 50 destiné à la commande d'une opération de remplissage complémentaire de la citerne R, après qu'un certain niveau N1 est atteint dans celle-ci, et également d'une opération de vidange des tuyauteries remplissant la citerne et raccordées temporairement celle-ci pour le remplissage. Le mécanisme a poussoir est fixé a un endroit accessible sur la citerne R et peut etre actionné, le moment voulu, par l'opérateur préposé au remplissage. Le mécanisme comprend un carter 51 composé de deux parties en forme de coupelle et délimitant une cavité cylindrique 52 divisée en deux compartiments par une membrane élastique 53 qui délimite ainsi une chambre d'actionnement 54 communiquant par une canalisation 55 (représentée en traits mixtes) avec la chambre de commande 49. Sur la membrane 53 agit un poussoir 56 composé d'un piston 57 et d'une tige 58 se terminant par un bouton 59. Entre ce dernier et le corps du mécanisme est emprisonné un ressort de compression 60. La chambre 54, la canalisation 55 et la chambre 49 sont remplies d'un fluide hydraulique en circuit fermé pour transmettre les ordres donnés par le poussoir 56. te piston 36 se prolonge a l'extérieur de l'alésage.34 par une tige coaxiale 61 surlaquelle est ménagé, a peu près a mi-longueur, un épaulement 62. Une noix d'articulation 63 fig. 6) est engagée sur la tige 61. Elle comporte deux ergots cylindriques 64 formant axe d'articulation d'un levier de flotteur 65, les ergats étant introduits dans des boutonnières 66 ménagées a cette hauteur dans les deux barettes parallèles qui composent ce levier Une rondelle d'arrêt 67 est fixée a l'extrémité libre de la tige 61. Le levier 65 porte un flotteur 68 l'une de ses extrémités et est articulé par son autre extrémité sur une patte 69 solidaire du corps lA. Un ressort de compression 70 est emprisonné entre la noix 63 et l'épaulement 62. Une plaquette d'arrêt 71 limitant la course du piston 36 est fixée sur le corps 1A a l'extrémité correspondante de l'alésage 34. Le fonctionnement est le suivant (Fig. 7). Lorsque la citerne R est vide et le limiteur n'est pas raccordé a une pompe de remplissage, la situation est celle représentée sur la Fig. 7 en I. Le ressort 30 applique le piston 10 sur son siège et le flotteur 68 étant a sa position inférieure, le piston 36 est appliqué contre la plaquette 71, les ressorts 43 et 70 étant détendus. Dans ces conditions, la chambre 30 est en communication avec l'intérieur de la citerne R. Lorsqu'une pompe de dépotage (non représentée) est branchée au limiteur, sa pression et le poids de la colonne de liquide se trouvant dans les tuyauteries de raccordement sont a même de comprimer le ressort 31 de sorte que le piston 10 peut descendre ce qui ouvre le limiteur. La citerne R se remplissant, le flotteur 68 commence à monter (Fig. 7 en II), en comprimant le ressort 70, la noix 63 coulissant sur la tige 61. Lorsque le niveau dans la citerne R atteint une hauteur N1 prédéterminée, la compression du ressort 70 devient telle que ce dernier peut surmonter la force appliquée sur le piston 36 par le ressort 43, ce qui fait monter le piston 36 dans la chambre 35. Ce faisant il bouche la communication entre le canal 37 et l'orifice 38, rendant ainsi la chambre 30 étanche vis- -vis de l'extérieur. La pression dans la chambre 30 peut alors monter grâ cela la présence de l'orifice calibré 12 dans la face du piston 10 et a un instant donné la somme de la force excercée par cette pression sur le piston et la force du ressort 31 est suffisante pour rappliquer le piston 10 sur son siège. Le limiteur se ferme et le niveau dans la citerne se stabilise a la hauteur N1 (Fig. 7 III). Pour remplir la citerne d'un complément de liquide et/ou pour vidanger les tuyauteries de raccordement, le mécanisme 50 est actionné par l'enfoncement du bouton 59. Ceci fait pénétrer le piston 57 dans la chambre 54 pour en chasser le fluide hydraulique, la membrane 53 étant déformée en conséquence. il en résulte un déplacement du piston 45 sur lequel agit la pression dans la chambre 49 par l'intermédiaire de la membrane 47. En descendant, le piston 45 comprime le ressort 43 et l'équipage constitué par le piston 36, la tige 61 et le levier 65 est maintenu immobile, car le flotteur 68 oppose une résistance a son déplacement, résistance qui est multipliée par le bras du levier 65. Cependant, a un moment donné, la force du ressort 43 devient prépondérante vis-a-vis de celle du ressort 70, de sorte que, le flotteur demeurant immobile, le piston 36 et la tige 61 se déplacent néanmoins, en comprimant le ressort 70, la tige coulissant dans la noix 63. Lorsque le piston 36 descend, le canal 37 est de nouveau découvert, ce qui remet la chambre 3-0 à l'air libre. La pression dans celle-ci étant annulée le piston 10 peut de nouveau s'écarter de son siège et le limiteur s'ouvre une nouvelle fois (Fig. 7- IV). Le liquide peut donc s'écouler dans la citerne,le niveau monte et le flotteur 68 agit de nouveau sur la noix 63 par le levier 65 en comprimant le ressort 70. Lorsque le niveau atteint une hauteur prédéterminée N2, le ressort 70 remente le piston 36, ce qui ferme le canal 37. Une nouvelle action sur le mécanisme a poussoir 50 est alors inopérante, car la force du ressort 70 est devenue prépondérante, si bien que cette action n'a pour effet que la compression du ressort 43. Le dispositif est alors verrouillé et un nouveau remplissage ne peut plus se produire jusqu'a ce que le niveau dans la citerne aitsuffisamment baissé, par exemple par une consommation du liquide. Les hauteurs des niveaux N1 et N2 dépendent du choix judicieux des forces des ressorts 43 et 70,de la longaeur du levier 65 et également de la forme du flotteur 68 qui en fonction de sa forme, sphérique,parallélépipédique, conique ou autre, détermine la force avec laquelle il agit sur le levier 65. De préférence, le volume de liquide pouvant être introduit dans la citerne par le second remplissage est choisi trois fois supérieur au volume total du liquide se trouvant dans les tuyauteries d'alimentation de la citerne. Suivant une variante, on peut prévoir une certaine temporisation sur l'action du mécanisme a poussoir en prévoyant dans le carter 51, un orifice calibré 72 de mise a l'air libre de la chambre dans laquelle se trouve le piston 57. Cet orifice peut éventuellement être remplacé par un clapet anti-retour avec temporisation. Dans ces conditions, le bouton 59 ne revient que lentement dans sa position de repos représentée sur la Fig. 5. REVENDICATIONS 1. Limiteur de remplissage d'un récipient de liquide, comportant un corps dans lequel est ménagé un passage de liquide et un siège annulaire situé dans ce passage et coopérant avec un obturateur, et un flotteur destiné a détecter le niveau de liquide dans le récipient et a provoquer l'application de l'obturateur sur son siège, lorsqu'au moins un niveau prédéterminé est atteint dans le récipient, caractérisé en ce que ledit obturateur (10) est situé du côté aval dudit siège (15) de façon a être soumis au poids de la colonne de liquide se trouvant du côté amont du siège (15), et en ce qu'il est prévu un ressort (31) associé a l'obturateur et tendant a appliquer celui-ci sur son siège et une chambre de contre-pression (30) communiquant, d'une part, directement avec le côté amont dudit siège (10) et, d'autre part, a travers un robinet -(24; 33,36,37) actionné par ledit flotteur (27; 68), avec le côté aval du siège (15), ledit robinet étant fermé lorsque le flotteur atteint le niveau prédéterminé. 2. Limiteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit obturateur (10) se présente sous la forme d'un piston dont la face est munie d'un joint annulaire (14) destiné a s'appliquer sur le siège (15). 3. Limiteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit piston (10) est monté coulissant dans un guide (4; 4A) placé axialement dans ledit corps (1; 1A) et solidaire de la paroi de celui-ci par plusieurs ailettes radiales (5) entre lesquelles peut s'écouler le liquide lorsque le piston est dégagé de son siège. 4. Limiteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite chambre de contre-pression (30) est délimitée par ledit piston (10) ,par le guide (4; 4A) et par un plateau (16) inséré dans ce dernier du côté opposé au piston (10). 5. Limiteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit ressort (31) est placé dans ladite chambre (30) entre le piston (10) et le plateau (16). 6. Limiteur suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la chambre (30) communique avec le côté aval dudit siège (15) par un orifice calibré (12) pratiqué dans la face du piston (10). 7. Limiteur suivant l'une quelconque des revendications 4 a 6, caractérisé en ce que ledit plateau (16) est solidaire, côté aval, d'une conduite axiale (20) comportant une branche oblique (22) menant audit robinet (24), ce dernier étant logé dans une saillie latérale dudit corps (1,18). 8. Limiteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite chambre a contre-pression (30) communique avec le côté aval dudit siège (15) par l'intermédiaire d'un deuxième robinet (23) destiné à la vidange du liquide se trouvant dans le limiteur, après remplissage dudit récipient. 9. Limiteur suivant les revendications 7 et 8 prises ensemble, caractérisé en ce que ladite conduite axiale (20) comporte une deuxième branche (21) menant audit deuxième robinet (23), ce dernier étant également logé dans une saillie latérale dudit corps (1,18). 10. Limiteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit robinet (36, 37) comprend une vanne (33) a piston (36) coulissant dans un alésage (34) ménagé dans ledit corps (1A) et délimitant, dans cet alésage, une chambre (35) communiquant d'une part avec ladite chambre à travers un canal radial (37) de contre-pression (30) et, d'autre part, avec l'intérieur du récipient (R) à travers un orifice radial opposé (38), et en ce que ledit flotteur (68) est couplé audit piston (36) de manière a ce que ledit piston (36) interrompe la communication entre le canal et l'orifice lorsque ledit niveau prédéterminé (N1) est atteint. 11. Limiteur suivant la revendication 10, caractérisé en ce que îa liaison entre ledit flotteur (68) et ledit piston (36) comporte un dispositif élastiquement déformable (61,62,63,70) dans le sens du déplacement du piston (36). 12. Limiteur suivant la revendication 11, caractérisé en ce que ledit dispositif élastiquement déformable comprend une tige (61) coaxiale audit piston (36) et solidaire de celui-ci, une noix (63) engagée sur ladite tige (61) et solidaire d'un levier (65) portant ledit flotteur (68), un épaulement (62) ménagé sur ladite tige (61) entre le piston et ladite noix et un ressort emprisonné entre la noix et l'épaulement (62). 13. Limiteur suivant l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour déplacer ledit piston (36) de manière a découvrir ledit canal radial 137) après que ledit niveau prédéterminé (N1) soit atteint, pour permettre un nouveau remplissage limité dudit récipient (R). 14.Limiteur suivant la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement comprennent un dispositif de commande comportant un organe de poussée (45) couplé audit piston par l'intermédiaire d'un organe élastique (43) agissant a l'encontre dudit dispositif élastiquement déformable (61,62,63,70). 15. Limiteur suivant la revendication 14, caractérisé en ce que ledit organe de poussée est un piston de commande (45) coaxial au piston (36) de ladite vanne et couplé a celui-ci par un ressort, ledit piston de commande (45) étant soumis a l'action d'une liaison hydraulique (49,55,54) qui peut être actionnée de l'extérieur dudit récipient (R). 16. Limiteur suivant la revendication 15, caractérisé en ce que ladite liaison hydraulique comporte un dispositif de temporisation pour permettre un retour différé dudit piston de commande (45-) vers sa position de repos.