Brevet FR2402789A1 — publié le 19790406

La présente invention a pour objet un appareillage hydropneumatique pour transférer un fluide d'un réservoir à un autre, par exemple pour le remplissage du réservoir de carburant d1un véhicule. les dispositifs connus pour effectuer le remplissage de réservoirs de liquide à partir du réservoir primaire exigent la présence d'une pompe souvent entraînée par un moteur, ce qui peut présenter dans certains cas un inconvénient gênant. L'invention a pour but de réaliser un appareillage capable d'effectuer ce remplissage sans la présence d'une pompe. A cet effet, l'appareillage comprend conformément à l'invention un système à gaz comprimé relié au premier réservoir et réalisé de façon que le gaz comprimé à une pression appropriée chasse le liquide contenu dans le premier réservoir vers le second, ce système pneumatique coopérant avec un dispositif de régulation capable de commander automatiquement la pression du gaz en amont du premier réservoir, en fonction de la pression du liquide en aval dudit premier réservoir. En pratique il est important que le débit de remplissage du réservoir soit maintenu à une valeur constante, quelles que soient les variations de pression du liquide dans la conduite de liaison entre le premier et le second réservoirs, de sorte qu'un dispositif de régulation de la pression du gaz comprimé est nécessaire. Suivant un mode de réalisation de l'invention, le système pneumatique comporte une source de gaz comprimé à haute pression, reliée à un régulateur haute pression qui communique avec un régulateur basse pression à la sortie duquel le gaz à basse pression est mis au contact du premier réservoir contenant le liquide à transvaser dans le second réservoir, tandis que le dispositif de régulation comprend un transmetteur de pression disposé à la sortie du premier réservoir et relié par une tuyauterie au régulateur basse pression. La source haute pression étant par exemple une bouteille d'azote comprimé à 200 bars, cette pression est régulée dans le régulateur hautepression, et abaissée à la valeur convenable pour l'application particulière prévue, dans le détendeur-régulateur basse pression. le gaz comprimé à la pression convenable ainsi obtenue comprime ensuite le premier réservoir et chasse son liquide vers le réservoir à remplir. Ainsi, cet appareillage est capable de fonctionner sans le moindre moteur, l'énergie nécessaire étant fournie par la source de gaz comprimé à haute pression. Selon un mode de réalisation possible, le premier réservoir peut être réalisé en un matériau souple et est placé à l'intérieur d'une enveloppe qui communique avec la sortie du régulateur basse pression, le gaz à basse pression fourni par ce dernier pouvant remplir un volume intercalaire ménagé entre le premier réservoir et l'enveloppe de façon à chasser le liquide du premier réservoir vers le réservoir à remplir. Le premier réservoir et son enveloppe peuvent ainsi être constitués par exemple en caoutchouc, l'enveloppe extérieure étant traversée de manière étanche par la canalisation de liaison entre les deux réservoirs. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels on a représenté trois formes de réalisation de l'invention. - La figure 1 est une vue mi-coupe, mi-élévation montrant une forme d'exécution de l'appareillage hydropneumatique conforme à l'invention, les & mensions du premier réservoir et de son envelop- pue ayant été intentionnellement réduites par rapport à celles du reste de l'appareillage, pour la commodité du dessin. - les figures 2 et 3 montrent deux variantes de réalisation de l'appareillage de la figure 1. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, l'appareillage hydropneumatique visé par l'invention est destiné à remplir un réservoir de liquide 1, constitué par exemple par le réservoir de carburant d'un véhicule. Cet appareillage comprend un premier réservoir constitué par une citerne souple 2 contenant le carburant 3 à transvaser par une canalisation 4 dans le second réservoir 1, ce dernier étant situé à un niveau supérieur à celui de la citerne 2. Celle-ci est disposée à l'intérieur d'une enveloppe souple ou rigide 5, séparée de la citerne 2 par un volume intercalaire périphérique 6. L'enveloppe 5 et la citerne 2 peuvent être réalisées par exemple en caoutchouc. Cet appareillage comprend des moyens pour réaliser le remplissage du réservoir 1 par le carburant 3 contenu dans la citerne 2. Conformément à l'invention, ces moyens comprennent un système à gaz comprimé désigné dans son ensemble par la référence générale 7, et relié à la citerne 2 de façon que le gaz comprimé à une pression appropriée chasse le liquide 3 dans la canalisation de remplissage 4 du réservoir 1. Complémentairement, l'invention prévoit que ce système pneumatique 7 coopère avec un dispositif de régulation capable de commander automatiquement la pression du gaz en amont de la citerne 2, en fonction de la pression du liquide 3 à la base de la canalisation 4, en aval de la citerne 2. Dans la forme de réalisation décrite, le système pneumatique 7 comporte une source de gaz comprimé à haute pression 8, reliée à un régulateur haute pression 9 par une tuyauterie 11, ce régulateur 9 communiquant avec un régulateur basse pression 12 servant également de détendeur, par l'intermédiaire d'une canalisation 13. A la sortie du régulateur-détendeur 12, le gaz à basse pression est mis au contact de la citerne 2 par injection dans l'espace intercalaire 6. le dispositif de régulation précité comprend un transmetteur de pression 14 disposé à la sortie de la citerne 2 en dérivation sur la conduite de sortie 15, et relié par une tuyauterie souple 16 à l'extrémité du régulateur-détendeur 12 opposée à l'entrée de la canalisation 13. Dans l'exemple représenté à la figure t, le transmetteur de pression 14 est constitué par une membrane souple 17 dont la périphérie est encastrée dans les parois d'un chapeau 18 qui coiffe de manière étanche une dérivation 19 du canal de sortie 15. Du côté opposé à la dérivation 19, le chapeau 18 présente une ouverture centrale dans laquelle débouche de façon étanche la tuyauterie souple 16, remplie d'un liquide mis sous une pression appropriée. La tuyauterie 16 débouche à l'intérieur du détendeur-régulateur 12 basse pression dans un soufflet métallique 21 placé coaxialement au cylindre 22 constituant l'enveloppe du régulateur-détendeur 12. le soufflet 21 est en contact avec des moyens pour moduler la pression du. gaz injecté autour de la citerne 2 en fonction des sollicitations transmises au liquide sous pression contenu dans la tuyauterie 16, par la membrane souple 17. Bien entendu, le liquide précité remplit également le soufflet 21, qui est fixé par l'une de ses extrémités à une pièce transversale 23 en forme de disque, encastrée dans la paroi cylindrique 22 à une certaine distance du fond 24 du régulateurdétendeur 12. La pièce 23 assure la retenue du soufflet métallique 21 autour de l'entrée de la tuyauterie 16. Suivant une particularité de l'invention, le soufflet métallique 21 coopère par son extrémité opposée à la tuyauterie 16, avec un poussoir central 25, monté à coulisse à l'intérieur d'un second disque 26 encastré dans la paroi 22, et fixé à une coupelle 27 placée de l'autre côté du disque 26. La coupelle 27 coopère à son tour avec une membrane souple 28 encastrée dans la paroi 22 par sa périphérie, par l'intermédiaire d'un organe élastique constitué dans l'exemple représenté par un-ressort hélicoidal 29, coaxial à la paroi cylindrique 22. Ainsi, la membrane transversale 28 obture le volume inté- rieur du régulateur 12, qu'elle partage en deux compartiments étanches. les disques 23 et 26, ainsi que le fond 24 sont percés d'orifices de communication 31. la membrane souple 28 est associée à un clapet de détente 32 dont la tige 33 traverse un disque 94 encastré dans la paroi 22, entre la membrane 28 et une ouverture centrale 35, faisant communiquer le volume cylindrique délimité par la paroi 22 avec un compartiment d'entrée 36 ménagé dans la tête 37 du régulateur 12, ce compartiment 36 communiquant lui-même directement avec la canalisation 13. La tige de clapet 33 est par ailleurs solidarisée avec la membrane 28 par une partie terminale cylindrique 38, par exemple par collage de cette dernière à la membrane 28. le clapet 32 est sollicité en appui contre son siège annulaire coaxial à l'ouverture 35 par un ressort hélicoïdal 39 prenant appui sur le fond du compartiment d'entrée 36;un ressort 41 dont les extrémités sont encastrées, d'une part à l'intérieur du soufflet 2t et d'autre part dans le disque 26, coaxialement à la paroi cylindrique 22 et au poussoir central 25, ass-ure l'équilibrage du soufflet métallique 2t. Ce dernier forme avec le poussoir 25, et les éléments intercalés entre celui-ci et 7e clapet de détente 32, un ensemble compensateur capable de réguler la pression gazeuse à la sortie du régulateur 12, en réponse aux variations de pression dans la sortie 15 transmises par la membrane souple 17.En effet, la position du clapet 32 par rapport à son siège règle le débit de gaz comprimé admis dans le régulateur 12, et par conséquent la pression exercée dans le volume intercalaire 6 sur la citerne souple 2. le régulateur basse pression 12, est pourvu à sa sortie 41 d'une soupape 42 tarée à la pression maximale autorisée entre la citerne 2 et son enveloppe 5. Un robinet de sélection 43 est interposé entre la sortie 41 et l'enveloppe souple 5, tandis qu'un robinet complémentaire 44 branché sur la sortie 41 permet de dégonfler l'en- ceinte ou enveloppe souple 5 pour en effectuer la purge. A cet effet, le robinet 44 est relié à l'enveloppe 5 par une conduite 45 débouchant entre le robinet de sélection 43 et ladite enveloppe 5. La canalisation de remplissage 4 est pourvue d'un robinet à trois voies 36 communiquant avec la sortie 15, et débouchant d'une part dans la canalisation 4, et d'autre part dans une seconde canalisation 47 pouvant servir au remplissage d'un autre réservoir, mais à un débit différent de celui prévu pour la canalisation 4. La source haute pression 8 est pourvue de manière connue en soi d'un raccord de sortie 48 lui-même équipé d'un indicateur de pression 49, le débit de gaz comprimé pouvant être réglé par un bouton 51 à pointeau. La conduite de liaison 11 avec le régulateur 9 est munie, à son entrée dans celui-ci, d'un filtre 52 d'un type approprié connu en soi par exemple à pastille de bronze frittée. Le régulateur 9 comporte de façon connue en soi une chambre de détente 53 délimitée par un disque 54 présentant une ouverture centrale par laquelle peut coulisser un équipage mobile comprenant une capsule métallique 57 fixée au fond 58, et un clapet de détente 55 solidarisé avec la capsule 57 par une tige centrale 59. le disque 54 est percé d'une ouverture 56 mettant en communication la chambre de détente 53 délimitée par le disque 54 et l'ouverture d'entrée associée au clapet de détente 55, et l'autre compartiment à l'intérieur duquel est placé la capsule 57. Celle-ci contient un ressort, le vide ayant été réalisé à l'interieur de ladite capsule. le fonctionnement de ce régulateur-détendeur 9 haute pression ne sera pas décrit en détail, ce genre de dispositif étant connu en soi. On indiquera simplement que les variations possibles de la pression d'alimentation de la chambre 53 sont corrigées grâce au gaz comprimé entourant la capsule 57, et qui peut venir suppléer à des baisses de pression par exemple dans la canalisation. De ce fait, la pression de sortie dans la canalisation 13 communiquant avec la chambre de détente 53, reste constante quelle que soit la pression provenant de la source 8. le fonctionnement et les avantages techniques de l'appareillage qui vient d'être décrit sont les suivants. On branche la conduite de remplissage 4 ou 47 au réservoir à remplir, par exemple la conduite 4 dans le cas représenté à la figure 1. En raison de la différence de niveau entre la citerne 2 et le réservoir t, la conduite de remplissage 4 s'étend sur une dénivellation de hauteur h, déterminant une certaine pression corrélative dans la sortie 15 de la citerne 2 Bien entendu, l'entrée de la seconde conduite 47 pouvant être utilisée est à ce moment fermée par positionnement convenable du robinet 46. Le robinet 44 étant fermé, on place le robinet 43 dans la position voulue pour permettre le passage du gaz comprimé du régulateur 12 dans l'enveloppe 5. De plus, on règle la soupape de tarage 42 à la pression maximale devant être admise' dans l'enveloppe 5. On actionne le bouton de manoeuvre 51 pour alimenter le régulateurdétendeur 9 en gaz comprimé à haute pression, par la canalisation il. A la sortie du régulateur 9, la pression du gaz est tombée à une valeur prédéterminée convenable, tandis que le dispositif compensateur logé à l'intérieur du régulateur basse pression 12 maintient le clapet de détente 32 ouvert à une distance de son siège correspondant à un certain débit, et par conséquent à une pression convenable, inférieure à la pression de tarage de la soupape 42. le gaz s'écoule du régulateur 12 dans l'enveloppe 5, et remplit le volume intercalaire 6 en comprimant la citerne souple 2. De ce fait, le liquide 3, par exemple du carburant, est chassé vers la sortie 15, traverse le robinet à trois voies 46,remonte la canalisation 4 et remplit progressivement le réservoir 1.Si par suite d'une modifi cation de la hauteur h ou de pertes de charge, la pression à la sortie 15 augmente,- la dérivation 19 transmet cette augméntation de pression à la membrane souple 17 du transmetteur 14. Le liquide contenu dans la tuyauterie souple 16 transmet à son tour cette augmentation de pression au soufflet 21 qui se dilate, et exerce une poussée sur le poussoir 25. Ce dernier comprime le ressort 29 par l'intermédiaire de la coupelle 27, de sorte que la membrane souple 28 exerce sur le clapet 32 une sollicitation qui tend à l'écarter davantage de son siège. De ce fait, l'admission de gaz comprimé dans le régulateur 12 augmente, et la pression dans la sortie 41 et dans le volume intercalaire 6 augmente. Ainsi, l'équilibre des pressions est rétabli, ce qui permet de maintenir rigoureusement constant le débit de liquide entre la citerne 2 et le réservoir 1. Les phénomènes inverses se produisent en cas de diminution de la pression au raccordement entre la conduite 4 et la sortie 15 de la citerne 2. Le dispositif constitué par le transmetteur de pression 14, la tuyauterie 16, le soufflet 21 et l'ensemble des pièces reliant ce dernier au clapet 32, assure donc une régulation automatique de la pression du gaz autour de la citerne souple 2, ce qui maintient le débit de remplissage à une valeur constante, quelles que soient les variations de pression -enregistrées par la membrane souple 17. Cette régulation est obtenue avec la même efficacité quelles que soient, d'une manière plus générale,les conditions atmosphériques, notamment la température. A titre d'exemple indicatif non limitatif, on donnera les valeurs numériques suivantes La source 8 haute pression peut être de l'azote comprimé à 200 bars et d'une contenance de seize litres, pour une citerne 2 d'un volume de 2000 litres.le débit de carburant dans la conduite 4 est de tOm) par heure, et dans la conduite 47 il peut être de 5m3/ heure. La hauteur h est de 2 m, et pour une température extérieure de moins 250G (cas le plus défavorable possible), la quantité d'azote nécessaire pour vider la citerne 2 est d'environ 3200 litres, et la pression gazeuse à la sortie du régulateur-détendeurestdeî ,7 bars la citerne pouvant être complètement vidée en 8 minutes environ. te système de régulation de cet appareillage hydropneumatique est extrêmement satisfaisant. En outre, ce dispositif présente l'avantage de pouvoir fonctionner sans pompe donc sans aucun moteur, et par conséquent sans bruit, seule une source de gaz comprimé étant nécessaire. Dans la variante de réalisation représentée à la figure 3, la citerne 62 est rigide, et présente de préférence une forme cylin- drique. Elle est délimitée du côté du système pneumatique par un piston 63 monté de façon étanche, et pouvant être poussé par le gaz comprimé provenant de la conduite d'entrée 64, en chassant le liquide contenu dans la citerne 62 vers le réservoir à remplir. La forme d'exécution représentée à la figure 2 montre un transmetteur de pression 65 comportant un soufflet 66 logé dans une capsule 67 elle-même raccordée à la tuyauterie 16. Le soufflet 66 remplit la même fonction que la membrane 17, en se détendant ou en se comprimant corrélativement aux sollicitations qu'il subit. L'invention n'est pas limitée aux diverses formes de réalisation décrites, et peut comporter de nombreuses variantes d'exécution. Ainsi, on peut utiliser dans le système pneumatique 7, tout gaz approprié autre que l'azote, par exemple de l'air à des pressions variables. En cas de branchement sur une source de gaz comprimé industriel (à basse pression usuelle telle que 6 bars), le détendeur 9 devient superflu. L'invention est susceptible de recevoir de nombreuses applications, et elle peut être ainsi utilisée par exemple pour remplir des réservoirs d'eau douce dans des régions arides, et d'une manière plus générale dans tous les cas où T'on veut remplir un réservoir de liquide avec un débit constant, quelles que soient les conditions atmosphériques et sans faire appel à un moteur pour fournir l'énergie nécessaire. REVENDICATIONS 1 - Appareillage hydropneumatique pour transférer un fluide d'un réservoir à un autre, par exemple pour le remplissage du réser voir de carburant d'un véhicule, comprenant un premier réservoir relié à un second réservoir et devant contenir le liquide à transférer dans le réservoir, et des moyens pour realiser le remplissage de ce dernier, caractérise en ce que lesdits mo yens comportent un système à gaz comprimé relié au premier ré servoir et réalisé de façon que le gaz comprimé à une pression appropriée chasse le liquide contenu dans le premier réservoir vers le second, et en ce que ce système pneumatique coopère avec un dispositif de régulation capable de commander automa tiquement la pression du gaz en amont du premier réservoir en fonction de la pression du liquide en aval dudit premier réser voir. 2 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système pneumatique comporte une source de gaz comprimé à haute pression, reliée à un régulateur haute pression qui com munique avec un régulateur basse pression à la sortie duquel le gaz à basse pression est mis au contact du premier réservoir contenant le liquide à transvaser dans le second réservoir, tandis que le dispositif de régulation comprend un transmetteur de pression disposé à la sortie du premier réservoir et relié par une tuyauterie au régulateur basse pression. 3 - Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier réservoir est réalisé en un matériau souple et est placê à l'intériear d'une enveloppe souple ou rigide qui com munique avec la sortie du régulateur basse pression, le gaz à basse pression fourni par ce dernier pouvant remplir un volume intercalaire ménagé entre le premier réservoir et l'enveloppe souple de façon à chasser le liquide du premier réservoir vers le second réservoir à remplir. 4 - Appareillage selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la tuyauterie du transmetteur de pression est remplie d'un liquide sous pression et débouche à l'intérieur du régula teur basse pression dans un soufflet en contact avec des moyens pour moduler la pression du gaz injecté autour du premier réser voir en fonction des sollicitations provenant du transmetteur de pression, le liquide précité remplissant également le soufflet. 5 - Appareillage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le soufflet est fixé par l'une de ses extrémités à une pièce transversale de retenue solidaire des parois du régulateur, et coopère par son autre extrémité avec un poussoir central fixé à une coupelle pouvant transmettre les déplacements du poussoir à une membrane souple transversale par l'intermédiaire d'un organe élastique, la membrane obturant transversalement le régulateur et étant associée à un clapet de détente agencé pour régler l'admission de gaz comprimé dans le régulateur basse pression. 6 - Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sortie du régulateur basse pression est pourvue d'une sou pape tarée à la pression maximale autorisée entre le premier réservoir et son enveloppe. 7 -- Appareillage selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le transmetteur de pression est constitué par une membrane souple ou par un soufflet fixé (e) à l'entrée de la tuyauterie remplie de liquide, celle-ci étant branchée en déri vation à la sortie du premier réservoir. 8 - Appareillage selon l'une~des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la liaison entre la sortie du premier réservoir et le réservoir à remplir est équipée d'un robinet à trois voies débouchant dans deux conduites de remplissage distinctes, pré vues chacune pour un débit de liquide prédéterminé. 9 - Appareillage selon la revendication-i-, caractérisé en ce que la citerne est rigide et délimitée du coté du système pneuma tique par un piston monté de façon étanche, ce piston pouvant être poussé par le gaz comprimé en chassant le liquide du pre mier réservoir vers le second réservoir.