Brevet FR2421333A1 — publié le 19791026

La présente invention concerne un dispositif de sécurité empêchant les gaz liquefiés sous phase liquide ou en émulsion de pénétrer dans les canalisations ne devant contenir que la phase gazeuse. Les gaz liquéfiés, tels que par exemple, mais non exclusivement, le butane et le propane sont stockés sous phase liquide, mais utilises en phase gazeuse. Le passage de la phase liquide a la phase gazeuse se ait au moyen d'un apport calorifique dans une capacité. Cette capacité est raccordée au stockage par une canalisation de phase liquide, et à l'utilisation par une canalisation de phase gazeuse. Si l'apport calorifique est inférieur au dégagement frigorifique de la valprisation, il y a passage de la phase liquide dans la canalisation d'utilisation phase gazeuse. Ce phénomène est appele "envahissement liquide". Les inconvénients qui en resultent sont graves de conséquence, par exemple il peut y avoir alimentation d'un brûleur en phase liquide alors que celui-ci est prévu pour fonctionner exclusivement en phase gazeuse, d'ou des risques d'explosion. Pour palier à cet inconvénient les capacités de vaporisation comportent généralement un contrôleur de niveau commandant la fermeture d'un organe d'obturation monté sur la canalisation phase liquide. I1 s'agit en fait d'un ensemble compose de trois éléments principaux - le contrôleur de niveau constitué principalement d'un flotteur equilibré - un organe d'obturation à commande mécanique, électrique, pneu matique ou hydraulique - des liaisons entre le contrôleur et l'organe d'obturation. Les nombreuses pièces constitutives de ces trois éléments augmentent les riques de déréglage ou d'incidents sur l'ensemble du dispositif de sécurité contre l'envahissement liquide. Un des buts de l'invention est de remédier à ces inconvenients en réalisant un appareil de sécurité à fonctionnement 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 groupant en un seul ensemble et avec le minimum d'éléments constitutifs les fonctions de détection et d'obturation, sans dispositif de multiplication de force, de liaison et de réglage. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif de sécurité empêchant les gaz liquéfiés sous phase liquide ou en émulsion de pénétrer dans les canalisations prévues exclusivement pour la phase gazeuse, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : une enveloppe fermée insérée entre les canalisations phase liquide et phase gazeuse dans laquelle se déplace un flotteur à virole mince et à fond inférieur mince percé d'un trou, dont l'extrémité supérieure comporte un fond épais avec un clapet d'étanchéité incorporé, à surface d'appui progressive, et enfin un siège de clapet en matière souple nonté libre avec jeu dans un logement prévu dans la partie supérieure de l'enveloppe. Ce dispositif peut,en outre, comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes a) L'enveloppe contient des moyens de guidage du flotteur. b) Le flotteur est logé dans une chambre de guidage qui comporte des orifices en bas pour le dégazage et l'ar rivée phase liquide et en haut pour l'échappement de la phase gazeuse. c) Une canalisation avec un robinet d'isolement permet l'équilibrage des pressions entre le dessous et le dessus du siège de clapet. d) Un manomètre ou un pressostat monté au-dessus du siège de clapet indique la diminution de pression résultant de la fermeture du dispositif de sécurité. Afin 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. I représente schématiquement un dispositif de sécurité selon l'invention traversé uniquement par un gaz liquéfié sous phase gazeuse, le flotteur étant en position d'ouverture totale. La Fig. 2 représente le même dispositif de sécurité en partie rempli par une émulsion liquide gazeuse de gaz liquéfié, le flotteur en position de fermeture partielle et faisant régulation de l'échappement de la phase gazeuse; et La Fig. 3 représente un dispositif de sécurité, le flotteur en position de fermeture totale. Pour répondre au problème posé il faut considérer simultanément trois caractéristiques physiques importantes des gaz liquéfiés. a) la faible densité : elle est de l'ordre de 0,5 pour les gaz de pétrole liquéfiés. En fait, lorsqu'il y a envahissement liquide, la densité effective est beaucoup plus faible. I1 s'agit d'une émulsion liquide et gaz, l'apport calorifique pour la vaporisation n'étant jamais totalement nul. La densité de cette émulsion, évidemment inférieure à la densité de la phase liquide est de l'ordre de 0,2 à 0,35. I1 faut donc un flotteur de faible den sité. b) la pression, ou plus exactement la tension de vapeur. Cette tension de vapeur fonction de la nature du gaz liquéfié et de la température peut varier entre I et 20 bars absolus. I1 faut donc obtenir une obturation excellent aussi bien aux très faibles pressions qu'aux pressions moyennes d'environ 20 bars. c) la viscosité très faible nécessitant pour une parfaite étanchéité d'obturation un ensemble de précautions , c'est-à-dire un appui parfait entre siège et clapet à toutes les pressions. Le dispositif que l'on va décriretient coopte de ces carac teristiques. On voit sur la Fig. 1 que les gaz liquéfiés entrent à la partie basse 1 d'une enveloppe 2. Ils passent dans l'espace annulaire 3 constitué entre l'enveloppe 2 et une chambre 4 du flotteur. Ils traversent les ouvertures 5 de la chambre et s'échappent par l'orifice 6 de l'enveloppe vers la canalisation 7 de phase gazeuse. Le flotteur 8 est constitué par une virole de très faible épaisseur 9, un fond inférieur 10 percé d'un trou Il et un fond supérieur 12 formant clapet. Lorsque le dispositif de sécurité est en position d'ouverture, le flotteur repose sur un support lia. Etant donne son volume le flotteur a une très faible densité lui permettant de flotter même dans une émulsion liquide-gaz. La virole 9 du flotteur 8 qui est de très faible épaisseur ne doit satisfaire à aucun impératif de préssion étant donné que le trou 11 dans le fond inférieur 10 permet un équilibrage des pressions. Le fond supérieur 12 du flotteur 8 est d'une épaisseur plus d'appui importante que la virole 9 afin de résister à la pression/. La forme bombée du fond permet également d'accroître la résistance. La partie périphérique 16 formant clapet a une section arrondie donnant une surface d'appui progressive sur un siège 15 logé à la partie supérieure de l'enveloppe 2. Si la poussée résultant de la pression est faible, la hauteur de pénétration du clapet 16 dans le siège 15 qui est en matière souple est faible. I1 en résulte une surface d'appui également faible. Si la pression augmente, la hauteur de pénétration et la surface d'appui augmentent également. Il n'y a pas à craindre de marquage ou de cisaillement du clapet particulièrement en cas de forte pression. Le siège de clapet 15 est constitué par um rondelle en matière souple montée libre et avec du jeu dans un logement 15a, afin d'éviter toute tension ou déformation nuisible à une parfaite étanchéité, particulièrement lors de faible pression. Un robinet 17 permet de fermer la canalisation 7 de phase gazeuse tandis qu'une canalisation 18 avec robinet d'isolement 18a donne la possibilité d'équilibrer les pressions entre les régions situées au-dessus et au-dessous du clapet. Un manomètre ou pressostat 19 est monté au-dessus de la canalisation 18. Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Lorsqu'il y a début d'envahissement liquide une émulsion liquide et gaz 13 (Fig. 2) pénètre dans l'espace annulaire 3. Le bas de la chambre du flotteur comporte des orifices circulaires 14 de faible section faisant dégazeur et ne laissant passer de manière connue, que la phase liquide à l'intérieur de la chambre 4 du flotteur. Le flotteur 8 immergé en partie dans la phase liquide du gaz liquéfié monte et obture partiellement les ouvertures 5 de passage de la phase gazeuse. I1 se produit ainsi une régulation du débit de la phase gazeuse limitant l'arrivée de l'émulsion à la base du dispositif de sécurité et ainsi le risque d'envahissement liquide. Si l'envahissement liquide s'accentue le flotteur 8 va continuer de monter et obturer complètement les ouvertures 5 ig.3) A la poussée résultant de l'immersion du flotteur va s'ajouter la poussée donnée par la pression différentielle entre l'arrivée phase liquide ou émulsion et le départ phase gazeuse. Le flotteur 8 va remonter brusquement et le fond supérieur 12 formant clapet va s'appliquer fortement sur le siège 15. L'orifice 6 de départ de la phase gazeuse sera entièrement ferme empêchant ainsi la phase liquide ou l'émulsion de passer dans la canalisation 7 de la phase gazeuse. Lorsque le flotteur 8 a obturé le siège du clapet 15, il reste en position de fermeture même si le niveau d'immersion redescend. La fermeture permanente est uniquement procurée par la pression différentielle régnant entre le dessous et le dessus du siège de clapet 15. Pour faire redescendre le flotteur 8 et libérer le passage de la phase gazeuse, il suffit de fermer le robinet 17 de la canalisation phase gazeuse 7 et d'ouvrir le robinet de réarmement 18 : les pressions s'équilibrent et le flotteur 8 redescend par son propre poids. Un manomètre ou un pressostat 19 indique la fermeture ou l'ouverture du dispositif de sécurité. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité empêchant les gaz liquéfiés sous phase liquide ou en émulsion de pénétrer dans les canalisations prévues exclusivement pour la phase gazeuse, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : une enveloppe fermée insérée entre les canalisations phase liquide et phase gazeuse dans laquelle se déplace un flotteur à virole mince et à fond inférieur mince parcé d'un trou, dont l'extrémité supérieure comporte un fond épais avec un clapet d'étanchéité incorporé, à surface d'appui progressive, et enfin un siège de clapet en matière souple monté libre avec jeu dans un logement prévu dans la partie supérieure de l'enveloppe. 2. Dispositif de sécurité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe contient des moyens de guidage du flotteur. 3. Dispositif de sécurité suivant la revendication2, caractérisé en ce que les moyens de guidage du flotteur sont cons titués par une chambre de flotteur comportant en partie basse des ouvertures circulaires de dégazage de llemulsion et en partie haute des ouvertures de passage de la phase vapeur obturables progressivement par le flotteur. 4. Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'enveloppe comporte une canalisation avec robinet pour l'équilibrage des pressions entre le dessus et le dessous du siège du clapet. 5. Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la chambre au-dessus du clapet comporte un manomètre et, ou, un pressostat indicateur de pression.