Brevet FR2562054A1 — publié le 19851004

La présente invention concerne un procédé de mise en oeuvre séquentielle automatique d'un event à commande pneumatique ou mise à l'air libre et d'un clapet de fond de cuve lors des opérations de remplissage et de vidange d'une cuve, plus particulièrement d'une citerne mobile pour hydrocarbures, et un ensemble combiné d'évent à commande pneumatique à actionnement automatique séquentiel selon ce procédé. Lors du remplissage en source d'une cuve, c'est-à-dire par la partie inférieure de cette cuve, ou lors du dépotage, c'est-à-dire la vidange par gravité, ou surtout de la vidange par succion au moyen d'une pompe, il faut veiller précautionneusement à ce que l'apport ou l'extrac- tion du fluide contenu dans la cuve, notamment aux forts débits de remplissage ou de vidange par extraction, n'occasionne à aucun moment une surpression ou une dépression relative dans la cuve, laquelle, en raison de sa faible tenue mécanique propre serait susceptible d'encourir de graves endommagements.Les normes de sécurité imposent d'ailleurs une mise à l'air libre de la cuve pour que celle-ci, capable en général de supporter une surpression de part et d'autre de sa paroi de l'ordre au maximum de 300 mbars, puisse être remplie ou vidangée correctement, dans les conditions normales d'utilisation, c'est-à-dire par exemple avec des débits de remplissage pouvant 3 atteindre 250m3/h avec des pressions d'alimentation de l'ordre de 8 à 10 bars. Les cuves conçues pour le remplissage ou le dépotage par la base présentent, à leur partie inférieure, un clapet de fond de cuve, coordonné avec une vanne de dépotage ou de remplissage, la cuve comportant en outre, à sa partie supérieure, un dispositif, généralement commandable, d'évent à commande pneumatique. Pour éviter la formation de surpressions ou de dépressions dans la cuve, il faut donc que le dispositif de mise à l'air libre soit toujours ouvert avant que le clapet de fond de cuve ne soit à son tour ouvert, permettant ainsi l'introduction ou ltextrac- tion de fluide dans la cuve. Des dispositifs ont été proposés pour assurer cette sécurité d'ouverture séquentielle du dispositif de mise à l'air libre et du clapet de fond de cuve. Toutefois, ces dispositifs connus consistent à actionner, au moyen d'un fluide sous pression, par exemple de l'air comprimé fourni par le groupe auto-moteur d'un camion-citerne ou en provenance d'un réservoir d'air comprimé auxiliaire, en séquence le dispositif de mise à l'air libre et le clapet de fond au moyen de vannes ou de tiroirs de distribution du fluide sous pression. Ces dispositifs sont connus tels que par exemple par le brevet U.S. 3.770.011 et présentent des inconvénients structurels puisque la séquence correcte sera obtenue par le dimensionnement des ressorts et des diaphragmes. Cette contrainte étant due au fait que le clapet de mise à l'air libre et le clapet de fond sont commandés en parallèle par la même alimentation d'air comprimé. En conséquence, de tels dispositifs sont coûteux à la fabrication à cause des problèmes de tolérancement et restent peu fiables par suite de la fatigue possible d'un ressort et du dérèglement consécutif de la séquence. La présente invention a précisément pour objet d'obvier aux inconvénients des dispositifs connus en proposant un procédé de mise en oeuvre séquentielle automatique des éléments de clapet haut et bas particulièrement simple, offrant des risques de panne très réduits, voire nuls, et assurant, en outre, en cas de mauvais fonctionnement, une sécurité "fail-safe" empêchant la mise en oeuvre du clapet de fond et donc rendant impossibles les risques d'accident. Pour ce faire, selon une caractéristique de la présente invention un-tel procédé de mise en oeuvre séquentielle automatique d'un dispositif de mise à l'air libre et d'un clapet de fond de cuve alimenté en série par une source d'un premier fluide sous pression, lors d'opérations de remplissage et de vidange d'un deuxième fluide d'une cuve comprend les étapes d'actionner par le premier fluide sous pression, un premier clapet du dispositif de mise à l'air libre entrainant l'ouverture d'un deuxième clapet du dispositif de mise à l'air libre et assurant la mise à l'air libre, ledit deuxième clapet assurant en fin de course l'ouverture d'un troisième clapet permettant le passage du fluide sous pression vers un vérin solidaire du clapet du fond de cuve. Selon une autre caractéristique de la présente invention pour les opérations de fin de remplissage et de vidange, le procédé comprend l'étape ultérieure de couper l'alimentation du fluide sous pression en amont du dispositif de mise à l'air libre pour qu'une valve unidirectionnelle assure la vidange du vérin, du clapet de fond de cuve, permettant la fermeture de ce clapet sous l'action d'un moyen élastique avant que les clapets du dispositif de mise à l'air libre se ferment sous l'action de seconds moyens élastiques. Le procédé de mise en oeuvre séquentielle automatique selon la présente invention garantit le fonction nement parfaitement sur et en séquence, dans les deux condi tions extrêmes des clapets haut et bas et ce, en augmentant la fiabilité et les facilités d'entretien puisqu'il n'est plus nécessaire comme dans le cas des commandes par cibles de pénétrer dans la cuve pour réparer un incident technique sur l'un des clapets ou sur le câble. Selon une autre caractéristique de la présente invention, un ensemble combiné de mise à l'air libre d'une cuve comprend une source d'énergie alimentant par une - canalisation un dispositif distributeur commandé par la position de la manette de commande d'une valve de remplis sage, le dispositif distributeur alimentant dans la position de remplissage un dispositif de mise à l'air libre par une canalisation branchée à un orifice d'entrée, une canalisation de retour branchée à l'orifice de sortie alimentant un clapet de fond de cuve et une valve unidirectionnelle assurant la mise à l'air libre de la canalisation de retour lorsque le distributeur est mis dans sa position corres pondant à la mise à l'air libre. Selon une autre caractéristique plus particulière de l'invention, le clapet de fond de cuve comporte un cylindre monté coulissant sur un mandrin et qui, alimenté en fluide agit dans le sens de l'ouverture sur un clapet 59 qui est maintenu dans la position de repos en appui sur son siège par l'action d'un moyen élastique agissant dans la direction inverse du cylindre. Selon une autre caractéristique particulière de la présente invention, le dispositif de mise à l'air libre comporte un deuxième clapet d'obturation de la mise à l'air libre monté coulissant sur un mandrin central relié par des bras au corps extérieur, le deuxième clapet étant sollicité vers la position ouverte par des moyens à fluide sous pression et vers la position fermée par des seconds moyens élastiques, un premier clapet monté dans le mandrin central est sollicité en permanence vers sa position de fermeture par des premiers moyens élastiques agissant à l'encontre des moyens de fluide sous pression, un organe solidaire du deuxième clapet assurant l'entraînement d'un troisième clapet monté coulissant dans le mandrin central à l'encontre d'un troisième moyen élastique de façon à mettre en communication l'arrivée de fluide sous pression avec la canalisation de retour. Selon une dernière caractéristique particulière de l'invention, le dispositif de mise à l'air libre comprend un filtre monté sur le corps principal. La présente invention sera mieu comprise au vu de la description suivante de mode de réalisation donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 représente de façon schématique l'ensemble du dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé; - la figure 2 représente une vue en coupe du dispositif de mise à l'air libre utilisé dans le procédé selon l'invention; - la figure 3 représente une vue de dessus en coupe suivant (BB) du dispositif de mise à l'air libre d'une cuve permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - la figure 4 représente une vue en coupe du clapet de fond de cuve permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;; - la figure 5 représente une vue schématique des différentes positions prises par le dispositif de mise à l'air libre au cours de la séquence d'ouverture; - la figure 6 est une vue schématique reprdsentant les différentes positions du clapet de mise à l'air libre lors de la séquence de fermeture. On a représenté de façon schématique sur la figure 1 une cuve citerne 2 comportant à sa partie supérieure un dispositif de mise à l'air libre généralement désigné par la référence 3, et à sa partie inférieure un dispositif de remplissage et de vidange comportant un clapet de fond de cuve 5 destiné à être relié par une canalisation 12 à une vanne de remplissage ou de vidange 6. Dans la position de repos représentée sur la figure 1, le dispositif de mise à l'air libre 3 est dans sa position normalement fermée, le clapet de fond 5 étant également normalement dans sa position fermée.Selon une caractéristique de la présente invention, le dispositif de mise à l'air libre est commandé par un fluide sous pression acheminé par une canalisation 8, la délivrance du fluide sous pression étant commandée par un distributeur 9 représenté installé sur la vanne 6 et piloté par le levier d'actionnement 10 de la vanne 6 lorsque celui-ci est déplacé vers la position d'ouverture représentée par la flèche 0 . Dans la position de repos représentée dans la figure 1 aucun fluide sous pression n'est acheminé par la canalisation 8 dans le dispositif de mise à l'air libre. Le fluide sous pression est avantageusement de l'air comprimé, par exemple à quatre bars, filtré et lubrifié, fourni par un réservoir d'air comprimé 1 et une canalisation 7 au distributeur 9.Une canalisation 4 relie la sortie 3022 du dispositif de mise à l'air libre 3 à l'orifice de commande 58 du clapet de fond de cuve 5. Un clapet unidirectionnel 11 relie la canalisation d'amenée de fluide sous pression 8 à la canalisation de retour 4. Le dispositif de mise à l'air libre va maintenant être décrit plus en détail à l'aide de la figure 2 dans laquelle la partie située à droite de l'axe de symétrie représente la position des organes lorsque le dispositif de mise à l'air libre est en position dite "Event ouvert", tandis que la position des organes représentée à gauche de l'axe de symétrie correspondant à la position dite "Event fermé". Le dispositif de mise à l'air libre comprend un corps principal 302 fixé au sommet de la cuve 2 au moyen de vis dé fixation 319. Sur ce corps principal vient s'emmancher un pare-flamme 320 qui est maintenu au moyen d'un couvercle 303 lui-même fixé par tous moyens appropriés tel que par exemple des vis 318. Le filtre cylindrique a deux fonctions : a) Au titre de filtre dans le sens extérieur vers l'intérieur (poussières, neige, etc...) b) Au titre de pare-flamme dans le même sens. Le corps principal 302 est relié par des bras 3023, 3024 représentés à la figure 3 à un puits ou mandrin central 304 dans lequel on a pratiqué des canalisations de circulation de fluide 3025, 3026 qui permettent de mettre en relation l'arrivée du fluide 3021 et la sortie du fluide 3022 par l'inter- médiaire de deux clapets 306 et 322. Autour du mandrin 304 est monté un cylindre 301 constituant un piston et portant à son extrémité supérieure un siège de clapet dans lequel on a disposé un joint d'étanchéité 316, de façon à venir obturer l'évent constitué dans le corps principal 302 comme représenté sur la portion gauche de la figure.Le cylindre piston 301 est sollicité vers la position de fermeture de l'évent par un ressort 31û prenant appui sur un épaulement 3040 du mandrin central 304. Des joints d'étanchéité 314 disposés dans des rainures pratiquées sur le mandrin central 304 permettent d'assurer l'étanchéité avec le clapet 301. Une plaque de fermeture 305 montée de façon étanche au moyen d'un joint d'étanchéité 315 obture l'extrémité du piston/clapet 301. Cette plaque est maintenue par tous moyens de fixation appropriés-et par exemple par une bague 312.Cette plaque comporte dans sa partie centrale un organe 308 comportant à son extrémité supérieure un épaulement 3081 qui permet lorsque le piston clapet 301 est dans sa position basse,correspondant à la position "évent ouvert", d'appuyer sur un épaulement du clapet 306 de façon à provoquer l'ouverture de celui-ci à l'encontre du ressort 323 qui le sollicite en permanence dans sa position fermée. De même, un ressort 311 sollicite en permanence le clapet 322 dans la position fermée. Les ressorts 311 et 322 prennent appui sur une plaque 307 présentant un orifice central de dimension plus grande que l'organe 308 de façon à permettre au fluide sous pression de communiquer avec la chambre 324. Ainsi, lorsque le fluide sous pression est amené à l'orifice 3021, celui-ci repousse le clapet 322 et met donc en communication le canal 3025 avec la chambre 324 ce qui a pour action de comprimer le ressort 310 et d'écarter le clapet 301 de son siège d'appui sur le corps principal 302. Lorsque le clapet 301 arrive en fin de course celui-ci appuie sur l'épaulement 309 du clapet 306 et ouvre ainsi la communication avec le puits 3026 qui envoie le fluide vers l'orifice de sortie 3022 (figure 3). Il est à noter que le clapet 322 vient appuyer sur son siège avec une étanchéité qui n'est pas parfaite, de façon à assurer une légère fuite lorsque l'alimentation en fluide sous pression est supprimée et permettre ainsi au fluide contenu dans la chambre 324 de s'écouler vers la canalisation 3025 qui est reliée à l'air libre par la canalisation, ceci permet donc au clapet 301 de revenir lentement sous l'action du ressort 310 dans sa position évent fermé". La figure 4 représente le clapet de fond de cuve à pression compensée dans lequel l'orifice d'alimentation 58 débouche dans une chambre cylindrique constituée par un mandrin 515, entouré d'un vérin cylindrique 512, monté de façon étanche autour de ce mandrin grâce à un joint d'étanchéité 513 logé dans une gorge. Le dispositif comporte une chambre cylindrique 52, fermée à une extrémité par un couvercle 55, munie d'ouvertures 520 pourvues de grilles de filtrage, constituant une dispositif de rétention des saletés et de filtrage du fluide remplissant ou se vidant de la cuve. Le clapet 59 est constitué par un cylindre relié par des branches, non visibles sur la coupe, à une tige centrale 56 contre laquelle vient pousser le vérin cylindrique et solidaire ou non de ce dernier. Un ressort 54, en appui d'une part sur le fond du couvercle 55. et d'autre part sur un épaulement de la tige 56 ou sur les branches reliant le cylindre au vérin, sollicite en permanence le clapet 59 dans la position ou celui-ci vient obturer les orifices 520. Des joints 514 assurent l'étanchéité entre l'intérieur de la cuve 2 et l'intérieur de la canalisation 12. La forme particulière-de ce clapet présente l'avantage de nécessiter les mêmes efforts à la fermeture ou à l'ouverture du clapet. Ceci même dans le cas ou la cuve est vide lors d'un remplissage, ou dans le cas d'une vidange. Le fonctionnement de l'ensemble du dispositif est les différentes étapes du procédé vont maintenant être expliquées à l'aide des figures 5 et 6 et des figures qui ont déjà été décrites. Sur la figure 5a on peut voir le dispositif de mise à l'air libre dans sa position dite " évent fermé" dans laquelle le clapet principal 301 est en appui sur le siège du corps principal 302. Dans cette figure on voit que les premiers et troisièmes clapets 322, 306 sont dans leur position dite fermée. Dans la figure 5b on a représenté la position du dispositif de mise à l'air libre suite à l'arrivée de fluide sous pression par la canalisation 8. Lorsque le fluide arrive il exerce une pression sur le clapet 322 et repousse celui-ci, permettant ainsi au fluide de s'engager dans la chambre 324 et par conséquent de provoquer le déplacement du second clapet 301 à l'encontre du ressort 310 pour écarter ce clapet 301 de son siège d'appui. En fin de course, l'organe central 308 vient appuyer par son épaulement 3081 sur l'épaulement 309 du clapet 306. Lorsque ceci se produit, le clapet 306 se dégage de son siège et permet le passage du fluide sous pression vers l'orifice de sortie 3022 et la canalisation 4, à ce moment là, le fluide arrivant dans la chambre du vérin 512 provoque le déplacement de ce vérin et du clapet solidaire à l'encontre du ressort -54 et permet ainsi, soit le remplissage, soit la vidange de la cuve. Lorsque ltopération de remplissage ou de vidange de la cuve est terminée, la vanne 6 est fermée en déplaçant le levier 10 dans la direction inverse de la flèche 0 pour l'amener dans la position représentée à la figure 1. Dans la position représentée à la figure 1, le distributeur 9 met la canalisation 8 en communication avec î1air libre. La chambre du vérin 512 est alors automatiquement mise en communication avec l'air libre par l'intermédiaire de la valve unidirectionnelle 11, par conséquent, le clapet de fond de cuve, sous l'action du ressort 54, se refermeimmédiatement au moment de la mise à l'air libre. Dès que la canalisation 8 a été mise à l'air libre, le clapet 301 entreprend un mouvement commandé par le ressort 310 en direction de son siège d'appui, ce mouvement étant relativement rapide jusqu'au moment où l'épaulement 3081 ayant libéré le clapet 306 et le clapet 322, ces deux clapets viennent obturer les orifices qui mettaient en comiru nication la chambre 324 avec les canalisations respectives 3022-4, 3021-8. A ce moment là, on se trouve dans la configuration représentée à la figure 6a.Compte tenu du fait que le clapet 322 appuie sur son siège d'une façon qui n'est pas parfaitement étanche, une légère fuite du fluide se produit de la chambre 324 vers la canalisation 8. Par conséquent, le clapet 301 actionné par le ressort 310 va être amené, au fur et à mesure de la fuite du fluide, de la chambre 324 vers la canalisation 8, à revenir lentement vers sa position d'appui sur le siège du corps principal 302 comme représenté à la figure 6b, à ce moment là, le dispositif est à nouveau prêt à fonctionner dans le sens de l'ouverture. Pour la mise en oeuvre d'une opération de remplissage ou de vidange, la vanne 6 est ouverte en déplaçant son levier 10 dans la direction de la flèche 0 comme représenté jr la figure 1. Le fluide sous pression est alors acheminé par le distributeur 9 vers la canalisation 8 et l'orifice d'arrivée 3021 du dispositif de mise à l'air libre 3. On comprend ainsi que l'on a réalisé un dispositif et obtenu un procédé permettant de remplir ou de vidanger une cuve en toute sécurité, même dans le cas ou une canalisation viendrait à se rompre brutalement, interrompant ainsi l'arrivée du fluide de commande. I1 est bien évident que d'autres modifications à la portée de l'homme de l'art font également parties- del'esprit de l'invention. REVNDICATIONS 1 - Procédé de mise en oeuvre séquentielle automatique d'un dispositif de mise à l'air libre et d'un clapet de fond de cuve alimentés en série par une source d'un premier fluide sous pression, lors d1opérations de remplissage et de vidange d'un deuxième fluide d'une cuve, particulièrement d'une cuve mobile pour le transport d'hydrocarbures, comprenant les étapes d'actionner par le premier fluide sous pression, un premier clapet 322 du dispositif de mise à l'air libre 3, entralnant l'ouverture d'un deuxième clapet 301 du dispositif de mise à l'air libre 3 et assurant la mise à l'air libre, ledit deuxième clapet 301 assurant en fin de course l'ouverture dtun troisième clapet 306 permettant le passage du fluide sous pression vers un vérin 512 solidaire du clapet de fond de cuve 5. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en fin d'opérations de remplissage et/ou de vidange l'étape ultérieure suivante : - couper l'alimentation du fluide sous pression en amont du dispositif de mise à l'air libre pour qu'une valve unidirectionnelle 11 assure la vidange du vérin 512 du clapet de fond de cuve 5 permettant la fermeture du clapet sous l'action du moyen élastique 54, avant que les clapets 301, 306, 322 du dispositif de mise à l'air libre se ferment sous l'action des moyens élastiques 310, 323, 311. 3 - Ensemble combiné de mise à l'air libre d'une cuve, comprenant une source d'énergie 1 alimentant par une canalisation 7 un dispositif distributeur 9 commandé par la position de la manette 10 de commande d'une vanne de remplissage 6, les dispositifs distributeurs 9 alimentant dans la position de remplissage 1, dispositif de mise à l'air libre 3 par une canalisation 8 branchée à un orifice d'entrée 3021, une canalisation de retour 4 branchée à orifice de sortie 3022 alimentant un clapet de fond de cuve 5 et une valve unidirectionnelle 11 assurant la mise à l'air libre de la canalisation de retour 4 lorsque le distributeur est mis dans sa position correspondant à la mise à l'air libre. 4 - Ensemble combiné de mise à l'air libre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le clapet de fond de cuve 5 comporte un cylindre 512 monté coulissant sur un mandrin 515 et qui alimenté en fluide agit dans le sens de l'ouverture sur un clapet 59 qui est maintenu dans la position de repos en appui sur son siège par l'action d'un moyen élastique 54 agissant dans la direz on inverse du cylindre 512. 5 - Ensemble combiné de mise à l'air libre selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le dispositif de mise à l'air libre comporte un deuxième clapet 301 d'obturatLon de la mise à l'air libre de la cuve monté coulissant sur un mandrin central 304 relié par des bras 3023-3024 au corps extérieur 302, le deuxième clapet 301 sollicité vers la position ouverte par des moyens à fluide sous pression et vers la position fermée par des seconds moyens élastiques 310, un premier clapet 322 monté dans le mandrin central 304 est sollicité en permanence vers sa position de fermeture par des premiers moyens élastiques 311 agissant à l'encontre des moyens de fluide sous pression, un organe 308 solidaire du deuxième clapet 301 assurant l'entraînement d'un troisième clapet 306 monté coulissant dans le mandrin central à l'encontre d'un troisième moyen élastique 323 de façon à mettre en communication l'arrivée de fluide sous pression avec la canalisation de retour. 6 - Ensemble combiné de mise à l'air libre selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre 320 monté sur le corps 302. 7 - Ensemble combiné de mise à l'air libre selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'étanchéité entre le premier clapet 322 et son siège n'est pas parfaite.