Brevet FR2527804A1 — publié le 19831202

La présente invention concerne un dispositif d'arret d'emplissage de réservoir, notamment pour les gaz de pétrole liquéfiés (GPL). L'emplissage de ces réservoirs se fait par pompage du GPL à l'état liquide à partir d'un camionciterne relié au réservoir par une conduite d'emplissage. La pompe est disposée sur le châssis du camion, et elle est entrafnés par le moteur de celui-ci. Après avoir mis en route la pompe, l'opérateur doit rester près du réservoir pour surveiller la montée du niveau de liquide dans celui-ci (c'est-à-dire la surface de séparation des deux phases liquide-gaz du GPL) et mettre fin au transfert du GPL dès que ce niveau atteint une valeur maximale prédéterminée. L'arrêt de l'emplissage se fait bien entendu par fermeture d'une vanne disposée entre la conduite et le réservoir, donc à proximité de celui-ci, mais il est également nécessaire d'interrompre en même temps, et sans retard, le pompage. Classiquement, cette interruption du pompage est provoquée par la décompression d'un circuit pneumatique de commande comportant un flexible reliant le camion au réservoir à ravitailler. La décompression est obtenue soit en agissant sur un bouton poussoir situé sur le camion, soit, à distance de celui-ci, en manoeuvrant dans le sens de la fermeture la poignée de la vanne placée à l'extrémité de la conduite d'emplissage. Cette décompression provoque simultanement le débrayage de l'arbre d'entraînement de la pompe et l'arrêt du moteur du camion par étouffement. Ce dispositif joue un rôle tres important au plan de la sécurité : tout d'abord, il annule la surpression dans la conduite d'emplissage, due à la pompe, dans les quelques secondes qui suivent la fermeture de la vanne placée à l'extrémité de cette conduite. Par ailleurs, il interdit la mise en fonctionnement de la pompe - et donc la montée en pression du GPL dans la conduite d'emplissage - tant que cette dernière n'est pas raccordée au réservoir à ravitailler et tant que la vanne d'emplissage n'est pas ouverte. Toutefois, la mise en oeuvre de ce dispositif impose nécessairement une intervention manuelle (lecture de l'indication de la jauge, ou observation du passage de l'écoulement gazeux à l'écoulement liquide à la sortie de l'indicateur de niveau maximal) et donc ne tolère aucune défaillance de l'opérateur au moment où le niveau maximal d'emplissage est atteint. Un des buts de l'invention est de proposer un dispositif qui évite tout exces d'emplissage en provoquant l'arrêt de cette opération, sans intervention de l'opérateur, lorsque le niveau maximal toléré est atteint. Comme on le verra par la suite, le dispositif de l'invention laisse la possibilité à l'opérateur d'interrompre l'emplissage à tout moment par action au niveau de la vanne, ou au niveau du camion, comme dans le dispositif antérieur. Le dispositif proposé n'augmente pas le nombre, la durée ni la complexité des opérations devant être effectuées par l'opérateur pour le ravitaillement de la citerne. Il a été déjà proposé, notamment par le brevet américain 2 889 688 (JONES ET AL;, un dispositif automatique de fermeture d'une vanne commandé par des moyens reliés à la jauge de niveau maximum d'une citerne, au moment où ces moyens détectent le passage de la phase gazeuse à la phase liquide d'un GPL qui sort d'une jauge de niveau maximum du réservoir. Outre le fait que ce dispositif ne provoque que la fermeture de la vanne, sans arrêt à distance du pompage, il présente le grave in convénient que rien n'empêche de remplir le réservoir avec le raccord de la jauge détaché de celle-ci. Dans ce cas, le détecteur resterait en permanence à l'atmosphère et ne détecterait bien sûr'aucun changement rapide de pression ou de température. La vanne restant alors toujours ouverte, le pompage pourrait continuer indéfiniment. I1 a été également proposé par le brevet français nO 72 00466 (publié sous le numéro 2 166 754), au nom de la Demanderesse, un dispositif de detection de la phase du fluide dans une conduite, qui permet l'émission d'un signal électrique au moment du changement de phase. Ce brevet décrit le détecteur sans préciser la manière de le combiner avec des moyens de pompage ou d'emplissage. En particulier, il ne prend pas en compte l'aspect "sécurité positive" que doit présenter cette combinaison, c'est-à-dire l'impossibilité d'entreprendre ou de continuer le pompage si le raccordement à la jauge de niveau maximum n'est pas o mal effectué ou bien si le désaccouplement s'opère accidentellement. Au contraire, le dispositif selon l'invention, qui est du type comportant une vanne disposée entre la conduite d'emplissage et le réservoir, et des moyens interrupteurs disposés à proximité des moyens de manoeuvre de la vanne, pour permettre l'arrêt à distance du pompage du fluide dans la conduite d'emplissage, comporte en outre des moyens détecteurs du passage de l'état gazeux à l'état liquide du fluide prélevé par une jauge de niveau maximum du réservoir, ces moyens coopérant avec les moyens interrupteurs pour provoquer l'arrêt du pompage lors de la détection du changement d'état. Avantageusement, les moyens détecteurs coopèrent avec les moyens interrupteurs pour interdire le pompage -tant que les premiers ne captent pas une pression significativement supérieure à la pression atmosphérique.On dispose ainsi d'une sécurité positive telle qu'elle a ét définie précédemment. On dispose donc d'une sécurité "positive", c'est-à-dire qu'on ne peut mettre en route l'emplissage si le raccordement à la jauge n'est pas correctement réalisé, et qu'on interrompt le pompage au cas od ce raccordement viendrait à se débrancher en cours d'emplissage. Les moyens interrupteurs sont de préférence des moyens pneumatiques comportant un circuit pneumatique de commande normale.ment maintenu sous pression, et dont la decompression par mise en communication avec l'atmosphère provoque l'arrêt du pompage ; dans ce cas, les moyens détecteurs provoquent la décompression du circuit au moment de la détection du changement d'état. De préférence étalement, les moyens interrupteurs coopèrent avec les moyens de manoeuvre de la vanne, de manière que la manoeuvre de la vanne dans le sens de la fermeture provoque également l'arrêt du pompage. On conserve ainsi les avantages de la technique antérieure, où l'opérateur provoquait automatiquement l'arrêt du pompage partir de la fermeture de la vanne. Avantageusement, les moyens détecteurs comportent : une chambre de détente, reliée à la jauge et communiquant avec lratmosphere par l'inermediaire d'une première fuite calibrée; une chambre de commande, communiquant avec la chambre de détente par l'intermédiaire d'une seconde faite calibrée ; une chambre atmosphérique, reliée en permanence a l'atmosphère; une première membrane, séparant la chambre de détente et la chambre de commande; une seconde membrane, séparant la chambre de commande et la chambre atmosphérique ; des moyens, coopérant avec la première membrane, pour mettre la chambre de commande en communication avec l'atmosphère lorsque la pression dans la chambre de détente est supérieure a la pression dans la chambre de commande ; des moyens, coopérant avec la seconde membrane, pour autoriser le pompage lorsque la pression dans la chambre de commande reste supérieure a la pression dans la chambre atmosphérique, et pour interrompre ce pompage dans le cas contraire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront à la lecture-de la description ci-dessous d'un exemple de réalisation de l'invention, faite en référence à la figure annexée, qui en est une vue partiellement en coupe. L'ensemble se compose d'une vanne 100, reliée à un décompresseur 200, ce décompresseur étant lui-meme relié a un détecteur 300 de phase liquide du GPL. La vanne 100 est reliée par son extrémité 400 au réservoir à emplir ; elle est reliée, à son autre extrémité, par une conduite d'emplissage 500, à la citerne du camion ravitailleur. Cette vanne est par exemple du type quart de tour, la rotation à 90 90 (flèche A) d'une poignée de manoeuvre 130 provoquant la fermeture rapide de la vanne. Une came 140 est solidaire de cette poignée, de manière à provoquer le retrait (flèche B) d'un doigt 150,pénétrant dans le décompresseur 200, au moment de la fermeture de la vanne, le retrait de ce doigt étant provoqué par l'action d'un ressort de rappeL 160. Le décompresseur 200 comporte un piston 210 mobile à l'intérieur d'un corps fixe 220 fixé à la vanne. Le piston 210 est creux : il comporte un canal axial 211 raccordé au circuit pneumatique de commande du camion par l'intermédiaire du flexible 600 (tant que ce circuit pneumatique est sous pression, le pompage est possible ; la mise a l'atmosphère de ce circuit provoque le d & rayage immédiat de la pompe et l'arrêt du moteur). L'extrémité libre 212 du piston est maintenue sur un joint d'étanchéité 250 par le doigt 150 précité. Le retrait de ce doigt, consécutif à la fermeture de la vanne, déverrouille le piston qui s'écarte du joint 250 sous l'action du ressort 230. L'étanchéité n'étant plus assurée, le flexible 600 est mis en décompression. Le flexible 600 peut être également mis en décompression par le détecteur 300 de phase liquide, relié par la conduite 700 à la jauge de niveau maximum du réservoir. Ce détecteur se compose de trois chambres une chambre 310 de détente, une chambre 320 de commande et une chambre 330 atmosphérique. Des membranes souples 340 et 350 separent ces trois chambres. La chambre de détente 310 est reliée a la jauge de la citerne par la conduite 311 ; elle est également reliée à l'atmosphère par une première fuite ca libre 312. Une seconde fuite calibrée 341, par exemple portée par la première membrane 340, met en communication la chambre de détente 310 avec la chambre de commande 320. La chambre de commande 320 peut entre mise à l'atmosphère grâce à un clapet 321, normalement fermé, mais qui peut être ouvert par pression sur une tige 322 sous l'effet de la déformation de la première membrane 340. Cette pression peut par exemple être exercée par l1extrémité inférieure 342 de la seconde fuite calibrée 341. De cette manière, la chambre 320 restera en communication avec l'atmosphère, du fait de l'ouverture du clapet 321, tant que la pression dans la chambre 310 sera supérieure à la pression dans la chambre 320. Enfin, un clapet 334, normalement ouvert et dont la fermeture temporaire (flèche D) peut être établie manuellement, est disposé en série avec le clapet 321, de manière à pouvoir obturer temporairement le canal 333 et donc empêcher la mise à l'atmosphère de la chambre de commande 320. La chambre atmosphérique 330 est reliée en permanence à l'atmosphère par un canal 331. Un clapet 351, solidaire de la seconde membrane 350, permet de maintenir sous pression le circuit pneumatique de commande (flexible 600) tant que la force exercée sur la membrane 350, du fait de la pression régnant dans la chambre de commande 320, reste supérieure à celle agissant sur le clapet 351 sous l'effet de la pression du circuit pneumatique de commande (flexible 600). Dans le cas contraire le circuit pneumatique de commande est mis en décompression. Le fonctionnement du dispositif est le suivant le détecteur 300 est relié d'une part à la jauge de niveau maximum du réservoir par l'intermédiaire du tuyau 700, et d'autre part au flexible 600 du circuit pneumatique de commande du camion ; le piston 210 est introduit dans le corps 220 solidaire de la vanne 100 montée à l'extrémité de la conduite d'emplissage 500. L'autre extrémité 400 de cette vanne étant branchée sur le clapet d'emplissage de la citerne, on manoeuvre la poignée 130 dans le sens contraire de la flèche A, ce qui a pour effet rouvrir la vanne et d'enclencher le doigt 150, dans le sens contraire de la flèche B. Le piston 210 est ainsi retenu dans le corps 220; l'étanchéité du circuit pneumatique de coersande est assurée, du côté du décompresseur 200. En ouvrant le robinet de la jauge de niveau maximum du réservoir, on provoque l'admission du GPL (qui est d'abord en phase gazeuse) dans la chambre de détente 310, ce qui provoque la déformation de la inembrane 340, vers le bas si l'on se réfère à l'orientation de la figure, ce qui a pour conséquence d'ouvrir le clapet 321 mettant à l'atmosphère la chambre de commande 320. La différence de pression existant entre les deux chambres 310 (à la pression du GPL) et 320 (à la pression atmosphérique) maintint le clapet 321 en position ouverte n apn nt sur le clapet 334, on isole la chambre de commande 320, ce qui permet d'équilibrer la pression de part et d'autre de la membrane 340 grâce à la fuite calibrée 341. Le clapet 321 est alors rappelé sur -;^ siège, l'étanchéité de la chambre de commande 320 st assure, et le clapet 334 peut être relâché. La pression dans la chambre de commande 320 étant supérieure à la pression dans la chambre atmos phérique 330, la seconde membrane 350 est soumise à une force qui maintient le clapet 351 appliqué sur son siège, et donc assure l'étanchéité du circuit pneumatique de commande, du côté du détecteur de niveau 300. A partir de cet instant, il est possible de mettre sous pression ce circuit pneumatique de commande, de mettre en route le moteur du camion et d'embrayer la pompe, ce qui provoque instantanément le transfert du GPL vers le réservoir a ravitailler. En cours d'emplissage , l'augmentation progressive de pression dans ce réservoir (augmentation provoquée par l'échauffement dû a la condensation de la phase gazeuse) est transmise, par l'intermédiaire de la fuite 341, de part et d'autre de la membrane 340 ; celle-ci ne subit donc pas de déformation.Lorsque le niveau de liquide va atteindre le tube de la jauge de niveau maximum, il va se produire une impulsion brusque et fugitive de pression dans la chambre de detente au moment où l'écoulement va passer de la phase gazeuse a la phase liquide (a ce moment, des gouttelettes de liquide saturé sont entrainées par intermittence et passent alors des conditions de pression et de température régnant à l'intérieur du réservoir aux conditions de pression et de température régnant dans la chambre de détente 310 ces gouttelettes n'ont pas le temps de se vaporiser dans le tube de liaison à la jauge, mais lorsqu'elles débouchent dans la chambre de détente, il se produit une vaporisation'éclair"entrainant une brusque montée en pression dans la chambre de détente). A la suite de cette augmentation de pression, la membrane va se déformer (la fuite calibrée 341 ne permet de compenser que des variations progressives de pression), ouvrir le clapet 321 et donc mettre la chambre de commande a l'atmosphère. Le clapet 351 n'étant plus soumis à une force l'appliquant sur son siège, le circuit pneumatique de commande va être décomprimé, le moteur du camion arrêté et la pompe débrayée. Au plan de la sécurité, il est intéressant de noter que la pompe ne pourra pas être mise en marche (l'étanchéité du circuit pneumatique de commande ne pouvant pas être assurée) si la liaison entre le détecteur 300 et la jauge de niveau n'est pas effectuée correctement, ou en cas de déconnexion ou de bouchage de la canalisation assurant cette liaison : la chambre de commande~320 restant à la pression atmosphérique, le clapet 351 ne pourra être maintenu sur son siège. Le résultat sera le même en cas de débranchement ou de rupture de cette canalisation en cours d'opération. La mise en marche est également rendue impossible en cas d'obstruction de la fuite calibrée 341 et pour tout défaut important d'étanchéité aux différents clapets 321, 334 et 351. Les possibilités d'arrêt manuel sont conservées, comme indiqué, la manoeuvre de la vanne dans Le sens de la fermeture provoquant l'éjection du piston 210 et la mise à l'atmosphère du circuit de commande. Bien entendu, la présente description n'est donnée qu'à titre d'exemple de réalisation, et l'invention s'étend à toutes les variantes conformes a son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'arrêt d'emplissage de réservoir, notamment pour GPL, du type comportant une vanne (100) disposéé entre une conduite d'em- plissage (500) et le réservoir ; des moyens interrupteurs, disposés à proximité des moyens de manoeuvre de la vanne, pour permettre l'arrêt à distance du pompage du fluide dans la conduite d'emplissage caractérisé en ce qutil comporte en outre des moyens détecteurs (300) du passage de l'état gazeux à l'état liquide du fluide prélevé par une jauge de niveau maximum du réservoir, ces moyens coopérant avec les moyens interrupteurs pour provoquer l'arrêt du pompage lors de la détection du changement d'état. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens détecteurs coopèrent avec les moyens interrupteurs pour interdire le pompage tant que le raccordement (700) de liaison à la jauge de niveau maximum n'est pas sous une pression significativement supérieure à la pression atmosphérique. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens interrupteurs sont des moyens pneumatiques comportant un circuit pneumatique de commande (600) normalement maintenu sous pression, et dont la décompression par mise en communication avec l'atmosphère provoque l'arrêt du pompage, les moyens détecteurs provoquant la décompression du circuit au moment de la détection du changement d'état. 4. Dispositif selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que les moyens détecteurs comportent une chambre de détente (310), reliée à la jauge, et communiquant avec l'atmosphère par l'intermédiaire 'une première fuite calibrée (312) ; une chambre de commande (320), communiquant avec la chambre de détente par l'intermédiaire d'une seconde fuite calibrée (341); une chambre atmosphérique (330), reliée en permanence à l'atmosphère; une première membrane (340), séparant la chambre de détente et la chambre de commande ; une seconde membrane (350), séparant la chambre de commande et la chambre atn.ospherique ; des moyens, coopérant avec la première membrane, pour mettre la chambre de commande en communication avec l'atmosphère lorsque la pression dans la chambre de détente est supérieure à la pression dans la chambre de commande;; des moyens, coopérant avec la seconde membrane, pour autoriser le pompage lorsque la pression dans la chambre de commande reste supérieure à la pression dans la chambre atmosphérique, et pour interrompre ce pompage dans le cas contraire. 5. Dispositif selon la revendication 4, prise en éendance de la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour interdire ou autoriser le pompage sont constitués d'un premier clapet (351), coopérant avec la seconde membrane, pour maintenir sous pression le circuit pneumatique de commande tant que la pression dans la chambre de commande reste supérieure à la pression dans la chambre atmosphérique, et pour décomprimer le circuit dans le cas contraire. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens pour mettre la chambre de commande en communication avec l'atmosphère comportent un second clapet (321) dont l'ouverture est commandée par la déformation de la première membrane. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le débit du second clapet, lorsqu'il est ouvert, est supérieur au débit de la seconde fuite calibrée, et en ce qu'un troisième clapet (334), normalement ouvert et dont la fermeture temporaire est établie manuellement, est disposé en série avec le second clapet. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 a 7, caractérisé en ce que les moyens interrupteurs coopèrent avec les moyens de manoeuvre de la vanne, de manière que la manoeuvre de la vanne dans le sens de la fermeture provoque également l'arrêt du pompage.