Brevet FR2475517A1 — publié le 19810814

-1- La présente invention est relative à un nouveau procédé de remplis- sage de bouteilles de gaz de pétroles liquéfiés (G.P.L.), notamment de bouteilles de butane et de propane. Les bouteilles sont remplies dans des usines et sur des installa- 5. tions spécialisées qui comprennent un circuit de manutention et un ou plusieurs appareils de remplissage qui peuvent être regroupés sur un car- rousel de remplissage. Aprés utilisation, ces bouteilles reviennent de clientèle avec un reste de G.P.L. de poids variable, généralement nul ou très faible. Mais 10. parfois ce reste peut atteindre d'une manière aléatoire un ou plusieurs kilogrammes. Les réglementations, notamment en France, imposent aux fournisseurs de gaz liquéfiés conditionnés en bouteilles (gaz butane et propane) deux obligations dont on doit s'assurer périodiquement qu'elles sont bien 15. remplies: 20. 25. 30. Dans 35. bouteille binet. - d'une part, la garantie d'un poids de G.P.L. dans chaque bou- teille de gaz, qui soit en moyenne au moins égal à la charge nominale de la bouteille. Ainsi, en France, pour les bouteilles standard de 13 kg, le poids moyen de gaz de chaque bouteille doit être au moins égal à 13 kg. Le pourcentage des bouteilles pesant, pleines, moins de 99% du poids brut ne doit pas dépasser 4%, ce qui, en raison du poids mort de la bouteille vide, correspond à un sous-remplissage d'environ 2%. - d'autre part, pour des raisons de sécurité, le remplissage du récipient en G.P.L. ne doit pas dépasser un maximum qui dé- pend du type de G.P.L. (butane ou propane) et du volume du récipient. Ainsi, en France, les bouteilles de G.P.L. doivent être rem- plies en G.P.L. liquide de façon qu'à 500 C, ce G.P.L. n'oc- cupe pas plus de 97% de leur volume intérieur (ce qui, pour les bouteilles standard de 13 kg, correspond à un poids de gaz de 13,7 kg au maximum). le but de faciliter le remplissage, le poids brut de chaque pleine est inscrit sur le dôme de la bouteille ou sur son ro- Le procédé de remplissage actuellement le plus généralement utilisé comprend les opérations suivantes dont certaines peuvent être mécanisées 247551 7 -2- et avoir lieu dans un ordre éventuellement différent - arrivée de la bouteille sur un circuit de manutention amont - orientation de la bouteille - introduction de la bouteille sur l'appareil d'emplissage qui 5. peut éventuellement faire partie d'un ensemble de plusieurs appareils d'emplissage montés sur un carrousel d'emplissage - branchement de la bouteille sur le circuit d'alimentation en G.P.L. par l'ouvrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplis- sage 10. - ouverture du robinet de la bouteille - lecture du poids brut et affichage de ce poids sur l'appareil d'emplissage. par l'ouvrier - remplissage, pesée et arrêt automatique du remplissage lors- que le poids brut est atteint 15. - fermeture du robinet et débranchement du robinet - éjection de la bouteille pleine sur le circuit de manuten- tion aval - départ de la bouteille pleine sur un circuit de manutention - contrôle périodique du remplissage des bouteilles. 20. Avec un tel procédé, même sur un carrousel automatisé, la cadence de production est limitée aux possibilités de l'ouvrier placé à l'entrée du carrousel d'emplissage, car cet ouvrier est rarement capable d'attein- dre la cadence de 1.300 bouteilles/heure en production instantanée et ra- rement plus de 1.000 bouteilles/heure de moyenne en vitesse de croisière 25. 8 heures/jour. L'ouvrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage doit, en ef- fet, effectuer plusieurs opérations: - orientation de la bouteille ouverture du robinet 30. - branchement de la bouteille sur le circuit d'alimentation - lecture du poids brut inscrit sur la bouteille - affichage du poids brut sur l'appareil d'emplissage. En particulier, la lecture du poids brut inscrit sur la bouteille et son affichage sur l'appareil d'emplissage par l'ouvrier placé à l'en- 35. trée du carrousel limitent la cadence de remplissage. D'autre part, plusieurs types d'erreurs peuvent se produire à des stades différents du procédé de remplissage: - erreur initiale d'inscription du poids brut sur les bouteilles -3- - erreur de lecture de ce poids brut par l'ouvrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage - erreur d'affichage par cet ouvrier sur l'appareil d'emplis- sage 5. - erreur de l'appareil d'emplissage - erreur de lecture du poids brut et de la pesée au contrôle périodique. Il va de soi que les erreurs de l'ouvrier placé à l'entrée de l'ap- pareil d'emplissage augmentent avec la cadence de production. 10. La présente invention propose un nouveau procédé de remplissage de bouteilles de gaz liquéfié qui peuvent encore contenir une quantité de gaz résiduel aléatoire et qui permet, d'une manière simple et rapide, un remplissage des bouteilles de gaz liquéfié. Ce procédé est la résultante d'une combinaison judicieuse de diver- 15. ses opérations permettant une automatisation du remplissage tout en ré- duisant les risques d'erreurs. Le procédé que propose la présente invention, permet de limiter la quantité de gaz liquéfié contenu dans les bouteilles entre une quantité maximale QMax (13,700 kg s'il s'agit d'une bouteille de 13 kg) et une 20. quantité minimale Qmin (12,700 kg s'il s'agit d'une bouteille de 13 kg) tout en ayant un poids moyen supérieur ou égal à QNom correspondant à la quantité nominale de gaz liquéfié que doivent contenir les bouteilles (13 kg s'il s'agit d'une bouteille de 13 kg). Le procédé de remplissage conforme à l'invention consiste à 25. sélectionner, préalablement au remplissage des bouteilles, celles qui contiennent une quantité de gaz résiduel inférieu- re à QMax - QNom - remplir lesdites bouteilles sélectionnées d'une même quanti- té de gaz QNom + s ( quantité de gaz supérieure à QMax et les bouteilles conte- 35. nant une quantité de gaz inférieure à Qmin' - contrôler périodiquement la conformité des charges de gaz contenues dans les bouteilles aux spécifications. Selon une caractéristique importante du procédé conforme à l'inven- -4- tion, on écarte, avant l'introduction des bouteilles dans l'appareil d'emplissage, celles qui contiennent une quantité de gaz résiduel supé- rieure à QMax - QNom La détection des bouteilles contenant un reste supérieur à ce maxi- 5. mum peut s'effectuer, par exemple, par la technique de détection de ni- veau par rayons gamma ou par ultra-sons. Les bouteilles contenant un reste supérieur au maximum défini sont éjectées sur un circuit d'attente d'o elles sont reprises et remplies selon le procédé antérieur. Il est également possible d'introduire ces 10. bouteilles dans l'appareil d'emplissage utilisé pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, si l'on prévoit en plus sur l'appareil d'emplissage la possibilité d'un affichage manuel. Selon une autre caractéristique importante-de ce procédé, après avoir écarté celles qui ont un reste supérieur à QMax - _Nom, on rem- 15. plit les bouteilles d'une même quantité de gaz déterminée. Le procédé conforme à l'invention est mis en oeuvre dans un appareil d'emplissage dans lequel les postes d'emplissage à affichage manuel sont avantageusement remplacés par des postes d'emplissage automatiques réglés pour délivrer une quantité déterminée de gaz correspondant à la quantité 20. de gaz QNo, + E à introduire dans chaque bouteille. On conçoit aisément la simplification qu'apporte ce nouveau procédé dans les opérations de remplissage des bouteilles. En particulier, l'opé- ration de lecture et d'affichage du poids brut qu'avait à effectuer l'o- pérateur placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage, est supprimée. 25. Cette opération est souvent la cause d'erreurs de la part de l'ou- vrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage, car cet ouvrier ne dispose que d'un temps très court pour lire le poids brut inscrit sur la bouteille et l'afficher sur chacun des postes d'emplissage. Grâce au procédé conforme à l'invention, deux risques d'erreurs sont 30. supprimés: - erreur de lecture du poids brut par l'ouvrier placé à l'en- trée de l'appareil d'emplissage - erreur d'affichage du poids brut par cet. ouvrier sur les pos- tes d'emplissage. 35. Selon une autre disposition de l'invention, on écarte, après remplis- sage, les bouteilles contenant une quantité de gaz supérieure à QMax et les bouteilles contenant une quantité de gaz inférieure à Qmin' La détection des bouteilles trop remplies et/ou sous-remplies s'ef- 2 475517 -5 - fectue, par exemple, par la technique de détection de niveau par rayons gamma. Ces bouteilles non conformes sont évacuées sur un circuit d'attente d'o elles sont reprises pour mettre le poids de gaz que ces bouteilles 5. contiennent en conformité avec les réglementations. On procède périodiquement à un contrôle de poids des bouteilles rem- plies qui doit permettre de s'assurer que le poids de gaz contenu dans les bouteilles est conforme aux réglementations. Le procédé de remplissage des bouteilles de gaz liquéfié conforme 10. à l'invention comporte les opérations suivantes qui peuvent être toutes automatisées, car l'ouvrier n'est plus nécessaire à l'entrée du carrous- sel - arrivée de la bouteille sur un circuit de manutention - détection des bouteilles dont le reste est supérieur au ma- 15. ximum défini - éjection de ces bouteilles sur un circuit d'attente - orientation de la bouteille avant son introduction sur l'ap- pareil d'emplissage - introduction de la bouteille sur l'appareil d'emplissage 20. - branchement de la bouteille sur le poste d'emplissage et ou- verture du robinet - annulation automatique de la tare - remplissage, pesée, arrêt automatique du remplissage - fermeture du robinet et débranchement automatique de ce ro- 25. binet - éjection automatique de la bouteille pleine sur le circuit de manutention aval - transport de la bouteille pleine sur ce circuit de manuten- tion aval 30. - détection et éjection des bouteilles insuffisamment remplies - détection et éjection des bouteilles trop remplies - contrôle périodique de poids de gaz contenu dans les bou- teilles. Cette opération de contrôle de pesée qui est effectuée périodi- 35. quement sur un certain nombre de bouteilles à la sortie de l'appareil d'emplissage, permet de déterminer le poids moyen de gaz que contien- nent réellement les bouteilles après remplissage et de déterminer l'excès ou le manque moyen de remplissage As par les postes d'emplissage 2475517- =:, -6- (c'est-à-dire la différence entre le poids nominal et le poids moyen de gaz existant dans les bouteilles). On corrige, à l'issue de ces contrôles périodiques la quantité de- gaz déterminée QNom +, délivrée par chaque poste d'emplissage de cet 5. excès ou de ce manque moyen As pour obtenir un poids moyen de gaz conte- nu dans les bouteilles après remplissage égal ou supérieur au nominal.- L'information fournie par ce seul contrôle et qui se traduit par un réglage identique de chaque poste d'emplissage, permet. d'avoir la certi- tude statistique que les bouteilles remplies contiennent une quantité de 10. gaz liquéfié qui est en conformité avec les réglementations. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeu- - vre de ce procédé comportant: - des moyens pour évacuer les bouteilles de gaz contenant une- quantité de gaz résiduel supérieure à-QMax - QNom 15. - au moins un appareil d'emplissage équipé de moyens pour dé- livrer une quantité QNom + s de gaz sur les postes d'emplis-- sage - des moyens pour régler sur les postes d'emplissage la quan- *tité de gaz déterminée QNom + à introduire dans les bouteil- 20. les - des moyens pour introduire sur chacun de ces postes les bou- teilles contenant un reste inférieur à QMax - QNom - des moyens pour connecter lesdites bouteilles à l'alimenta- tion de l'appareil d'emplissage 25. - des moyens pour détecter, à la sortie de l'appareil d'emplis- sage, les bouteilles contenant une quantité de gaz supérieure à QMax ou inférieure à Qmin' - des moyens pour déterminer l'excès ou le manque moyen de rem- plissage-ts dont il faut corriger la-quantité QNom + s délivrée 30. sur les postes d'emplissage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant au dessin ci-annexé. La figure unique illustre schématiquement les diverses opérations que comporte le procédé de remplissage conforme à l'invention. 35. Les bouteilles arrivent-en 1 sur une chaîne d'emplissage. Ces bou- teilles contiennent une quantité de gaz résiduel plus ou moins importan- te et qui est inconnue. On enlève en 2 le chapeau de ces bouteilles. Ces dernières portent 247551 7 -7- de la manière habituelle une indication du poids brut (non représenté) qui correspond au poids que devra avoir la bouteille lorsqu'elle sera correctement remplie. On détecte en 3 et on éjecte en 3a les bouteilles qui ont une quan- 5. tité de gaz résiduel supérieure à QMax QNom (par exemple 700 grs pour les bouteilles de 13 kg). Il faut noter que le pourcentage des bouteilles revenant de clien- tèle avec un reste supérieur à 700 grs (s'il s'agit de bouteilles de 13 kg) est faible et ne dépasse pas, en général, 4%. 10. La détection des bouteilles contenant un reste supérieur au maximum défini se fait, par exemple, par un système émetteur-détecteur de rayon- nement gamma (non représenté). Ces bouteilles sont éjectées sur un cir- cuit d'attente 4. Les bouteilles sélectionnées, c'est-à-dire celles qui ont un reste 15. inférieur au maximum défini, sont introduites dans un carrousel d'emplis- sage 5. Ce carrousel comporte un certain nombre de postes d'emplissage 6, chacun de ces postes étant équipé d'un appareil d'emplissage automatique 7 qui peut être une bascule à annulation de tare. Les bouteilles sont placées sur les plateaux 8 de ces bascules et 20. on ouvre en 9 le robinet de ces bouteilles. L'ouverture de ces robinets peut se faire soit par une machine, soit manuellement. Ces bouteilles sont branchées sur le circuit d'alimentation de gaz (non représenté). La bascule automatique qui équipe chaque poste d'emplissage délivre automatiquement une quantité de gaz déterminée qui est la même pour cha- 25. que bouteille (13 kg + C s'il s'agit de bouteilles de butane de 13 kg) . Une fois cette quantité de gaz délivrée, le remplissage est arrêté automatiquement. Après que le remplissage est arrêté, le robinet de la bouteille est fermé et celle-ci est débranchée automatiquement (ce qui a été représen- 30. té en 10). Les bouteilles pleines sont éjectées sur un circuit de manutention 11. Les bouteilles insuffisamment remplies (celles qui contiennent une quantité de gaz inférieure à 12,700 kg) sont détectées en 12, par exem- ple par un système émetteur-récepteur de rayonnement gamma. De la même 35. façon, les bouteilles trop remplies (celles qui contiennent une quantité de gaz supérieur à 13,700 kg), sont détectées en 13. Ces bouteilles in- suffisamment remplies ou trop remplies sont éjectées en 14 et évacuées sur un circuit d'attente 15 d'o elles sont reprises pour mettre leur 24 75517 -8- poids en conformité avec les réglementations.- On effectue périodiquement en 16 un contrôle de poids des bouteilles remplies. Ce contrôle, qui s'effectue sur un nombre déterminé de bouteil- les, permet de calculer le poids moyen du gaz contenu dans les bouteilles 5. et par là même, de déterminer l'excès ou le manque moyen de.gaz délivré par les postes d'emplissage (cet excès ou ce manque moyen représentant la différence entre le poids nominal et le poids moyen de gaz réellement contenu dans les bouteilles). Il suffira de corriger de cette différence la quantité de gaz déter- 10. minée, délivrée par chaque poste d'emplissage pour obtenir un poids moyen égal ou supérieur au poids nominal. A titre d'exemple, si un contrôle effectué à la sortie du carrousel sur un certain nombre de bouteilles de butane de 13 kg donne un poids moyen de 13,200 kg, on corrigera le poids affiché sur les bascules auto- 15. matiques (qui n'est pas forcément égal à 13 kg puisque ce poids aura pu, déjà, faire l'objet d'une correction antérieure) de la différence entre ce poids moyen et le poids nominal soit, dans l'exemple donné, on abais- sera de 200 grs le poids affiché. Il est naturellement entendu qu'au moment de la mise en route de l'installation de remplissage, le poids 20. affiché sur les bascules automatiques correspond au poids nominal de gaz que doivent contenir les bouteilles (soit 13 kg dans le cas des bou- teilles de 13 kg). Ce réglage des bascules automatiques permet d'être assuré que les bouteilles sont remplies avec une quantité de gaz qui est en conformité 25. avec les réglementations, tout en tenant compte des restes de gaz dans les bouteilles et des erreurs des postes d'emplissage. Les bouteilles qui ont un reste de gaz supérieur au maximum défini et qui sont stockées sur le circuit d'attente 4, sont reprises pour être remplies par le procédé antérieur. 30. Les bouteilles sont introduites sur un circuit de remplissage clas- sique o les postes d'emplissage sont équipés de bascules à affichage manuel. Dans ce type d'installation, un opérateur placé à l'entrée des bascules, lit le poids brut inscrit sur les bouteilles et l'affiche sur les bascules. 35. On réalise l'intérêt que présente le procédé conforme à l'invention sur le plan de l'économie d'exploitation qu'il permet de réaliser puis- que, avec un tel procédé, la cadence de remplissage n'est plus limitée aux possibilités de l'homme placé à l'entrée du carrousel. Ce procédé, 24755 17 grâce à la simplification qu'il apporte, permet d'automatiser les diver- ses opérations de remplissage, et d'atteindre des cadences de remplissa- ge bien supérieures à 1.300 bouteilles/heure. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient 5. d'être décrit, mais en englobe, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi que dans l'optique d'une installation de remplissage entièrement automatisée, on peut concevoir d'effectuer mécaniquement les corrections de l'excès ou du manque moyen de remplissage Ae des 10. quantités de gaz déterminées QNom + As délivrées par chaque poste d'em- plissage. Il suffirait, à cet effet, de disposer au poste de contrôle pério- dique.du poids des bouteilles remplies, d'une tabulatrice. Cette derniè- re enregistrerait automatiquement, à chaque contrôle périodique, le 15. poids réel de chaque bouteille pleine et le poids brut de la bouteille lu par l'ouvrier chargé du contrôle et qui l'afficherait sur la tabula- trice. On peut même envisager d'automatiser cette lecture si l'indica- tion du poids brut peut être lue automatiquement. L'excès ou le manque moyen de remplissage dont il faut corriger 20. chaque poste d'emplissage est déterminé alors par la tabulatrice. Cette correction peut se faire automatiquement, après chaque contrôle pério- dique, par une information transmise de la tabulatrice à toutes les bas- cules automatiques qui équipent les postes d'emplissage. L'invention ayant maintenant été exposée et son intérêt justifié 25. sur un exemple détaillé, la demanderesse s'en réserve l'exclusivité pen- dant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des ter- mes des revendications ci-après. -10- R EV E N DI C A T I O N S 1. Procédé pour limiter la quantité de gaz liquéfié dans des bouteilles pouvant contenir une masse résiduelle aléatoire, entre une quantité maximale QMax et une quantité minimale Qmin' tout en ayant-un poids Maxmn 5. moyen supérieur ou égal à QNom correspondant à la quantité nominale de gaz, caractérisé en ce qu'il consiste à: - sélectionner par triage les bouteilles dont la masse résiduel- le est inférieure à QMax - QNom - remplir ces bouteilles de la masse QNom + s,- représentant 10. la différence entre le poids nominal de gaz que les bouteil- les devraient contenir et le poids moyen de gaz qu'elles contiennent réellement après remplissage, lequel est déter- miné périodiquement ( ce grâce à quoi il est possible de dél.i- 15. ( vrer des doses identiques à tous les pos- * ( tes d'emplissage et d'éviter ainsi d'avoir ( à afficher le poids brut des bouteilles ( sur chacun des postes d'emplissage. 2. Installation pour remplir avec une quantité de gaz inférieure à QMax 20. mais supérieure à Qmin des bouteilles de gaz liquéfié présentant une masse résiduelle de gaz, caractérisée en ce que ladite installation comprend: - des moyens pour écarter les bouteilles-présentant un reste supérieur à une valeur QMax - QNom 25. - au moins un appareil d'emplissage équipé de moyens pour dé- livrer une quantité QNom + s de gaz sur des postes d'emplis- sage - des moyens pour régler la quantité de gaz déterminée à intro- duire dans chaque bouteille 30. - des moyens pour introduire sur chacun de ces postes les bou- teilles contenant un reste inférieur à QMax - QNom - des moyens pour connecter lesdites bouteilles à l'alimenta- tion de l'appareil d'emplissage - des moyens pour détecter, à la sortie de l'appareil d'em-- 35. plissage, les bouteilles contenant une quantité de gaz su- périeure à QMax ou inférieure à Qmin - des moyens pour.déterminer la différence entre le poids no- minal de gaz que les bouteilles devraient-contenir et le 11-- poids moyen de gaz qu'elles contiennent réellement après remplissage.