Brevet FR2580397A1 — publié le 19861017

La présente invention a pour objet un détecteur volumétrique de fuite hors de, ou vers, l'enceinte d'une cuve présentant un accès susceptible d'être hermétiquement fermé par des moyens obturateurs, ledit détecteur comprenant une canalisation adaptée à injecter un gaz dans ladite cuve au travers des moyens obturateurs pour y créer une pression de détection et un ensemble permettant d'observer les variations de la pression de détection dans la cuve. Un détecteur de ce type est décrit dans la demande de brevet français nO 2.535.692 du demandeur. Dans le cas de ce dispositif connu, la canalisation adaptée à injecter un gaz dans la cuve et l'ensemble permettant d'observer les variations de la pression de détection ainsi créée viennent s'adapter l'un après l'autre sur une valve 6 équipant une tubulure 7 qui traverse les moyens obturateurs. Les variations de la pression de détection sont observées à l'aide d'un manomètre classique. Le dispositif connu a une sensibilité qui est acceptable lorsque la fuite affectant la cuve est située au-dessus du niveau du liquide qu'elle contient, puisqu'une diffusion hors de la cuve du gaz comprimé injecté pour l'opération de contrôle est sans importance pratique ; par contre, cette sensibilité est insuffisante et porte à conséquence (pollution) lorsque la fuite affectant la cuve est située au-dessous du niveau du liquide car, sous la pression du gaz injecté, c'est une quantité non négligeable de fioul ou autre liquide qui diffusera à l'extérieur de la cuve, avant que l'on ait pu déceler la fuite. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un détecteur sensible, mobile, adaptable à tout type de cuve surtout en fosse ou enfouie, peu coûteux et susceptible d'être utilisé quel que soit le volume de la cuve et son taux de remplissage. L'invention a également pour but d'apporter un détecteur permettant un contrôle visuel, plus apprécié des opérateurs. Ces différents buts sont atteints en ce sens que l'invention propose un détecteur du type précité dans lequel l'ensemble permettant d'observer les variations de la pression de détection dans la cuve est constitué par un tube plongeur traversant les moyens obturateurs, l'extrémité inférieure dudit tube plongeant dans le liquide, tandis que son extrémité supérieure débouche dans un premier réservoir, lui-même relié par un tube transparent d'observation de niveau à un second réservoir, ledit ensemble n'étant ouvert qu'au niveau de l'extrémité inférieure du tube plongeur et le rapport de volume entre, d'une part, le tube plongeur et le premier réservoir, d'autre part, le tube d'observation et le second réservoir étant tel qu'à la pression de détection, le niveau du liquide monte dans ledit ensemble jusqu'à emplir partiellement le tube d'observation. Le principe de fonctionnement du détecteur selon l'invention est simple A la pression atmosphérique normale, l'ensemble est monté, de manière étanche, au travers des moyens d'obturation qui ferment l'accès à la cuve, de telle sorte que l'extrémité libre du tube plongeur plonge dans le liquide contenu dans la cuve. A ce stade, le liquide monte sur une faible hauteur dans le tube plongeur, le reste du volume de l'ensemble étant empli d'air. Lorsque l'on met la cuve en pression par la canalisation prévue à cet effet, le liquide monte dans le tube plongeur jusqu'à emplir totalement le premier réservoir et partiellement le tube d'observation. Après quelques minutes, nécessaires à la stabilisation en température et en pression, le niveau du liquide se stabilise dans le tube d'observation et ce niveau est not6. S'il existe une fuite, le niveau va varier - soit en s'abaissant s'il y a échappement de liquide ou d'air depuis la cuve vers l'extérieur, - soit en s'élevant s'il y a entrée de fluide depuis l'extérieur (par exemple infiltration d'eau). Comme indiqué plus haut, le rapport de volume entre les différents composants de l'ensemble permettant d'observer les variations de la pression de détection dans la cuve doit être tel qu'à la pression de détection, le niveau du liquide soit visible au travers du tube d'observation. Ainsi, si l'on considère que le volume V occupé par l'air dans l'ensemble à la pression atmosphérique, à savoir 1,013 bar, est de 1 et si l'on applique une pression de détection excédant de P1 la pression atmosphérique, la pression de l'air contenu dans l'ensemble deviendra P' = 1,013 + P1. En appliquant la loi de Mariotte PV = le nouveau volume sous la pression P' occupé par l'air V' sera de 1,013 1,013 + P1 Ce volume V' doit correspondre au volume du second réservoir et à une partie du tube d'observation. Avantageusement, le second réservoir est muni d'un thermomètre et/ou d'un manomètre pour observer la stabilisation du niveau du liquide dans le tube d'observation après la mise de la cuve sous la pression de détection. Pour faciliter l'utilisation du détecteur selon l'invention, le tube d'observation peut être muni d'un repère mobile adapté à être placé en vis-à-vis du niveau du liquide dans le tube d'observation. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, le détecteur comporte en outre un simulateur de fuite formé d'un tube plongeur traversant hermétiquement les moyens obturateurs, l'extrémité inférieure dudit tube plongeant dans le liquide et l'extrémité supérieure étant obturée par un purgeur ouvrable à volonté. Ce simulateur de fuite permet de vérifier que le système fonctionne convenablement. Il permet également d'évaluer quantitativement les fuites par unité de temps sous une pression donnée. L'invention est décrite ci-après en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement une forme d'exécu tion du détecteur selon l'invention monté sur une cuve, et - les figures 2a à 2e représentent schématiquement différen tes variantes de réalisation de l'ensemble permettant d'observer les variations de la pression de détection dans la cuve. Si l'on se réfère à la figure 1, on voit une cuve 1 partiellement remplie d'un liquide 2, parexemple du fioul. Cette cuve 1 est enfouie dans le sol 3. Le trou d'homme 4 de la cuve est hermétiquement fermé par des moyens obturateurs 5 qui peuvent être conçus, par exemple, selon l'enseignement de la demande de brevet français nO 2.535.692 précitée. Ces moyens obturateurs 5 sont traversés hermétiquement, de gauche à droite sur la figure, par une soupape tarée de sécurité 6, une canalisation 7 réunie via un purgeur 8 à une source d'air comprimé non représentée, un tube plongeur 9 appartenant à un ensemble que l'on décrira en détail ci-après, et un simulateur de fuite 10 débouchant à l'extérieur via un purgeur 8. La canalisation 7 et le simulateur de fuite 10 sont équipés chacun d'un manomètre 11.L'extrémité libre du tube plongeur 9 plonge dans le liquide 2, tandis que son extrémité opposée débouche dans un premier réservoir 12 réuni par un tube d'observation transparent 13 à un second réservoir 14. Il est prévu, sur le tube d'observation transparent 13, un repère 15 mobile susceptible d'être amené en vis-à-vis du niveau de liquide dans ledit tube. Le réservoir 14 est muni d'un manomètre 11, d'un baromètre 16 et d'un thermomètre 17. Des connecteurs 18 permettent d'allonger ou de raccourcir, selon les besoins, le tube plongeur 9 et le simulateur de fuite 10. Le dispositif fonctionne comme suit Lorsque l'ensemble 9, 12, 13, 14 et ses accessoires sont montés sur les moyens obturateurs 5, à la pression atmosphérique normale, un peu de liquide monte dans le tube 9 pour compenser la pression de la profondeur de liquide (on veillera à ce que cette montée soit minime en choisissant, pour le tube plongeur, une longueur correcte). Le purgeur 8 du simulateur de fuite 10 étant fermé, on injecte de l'air comprimé dans la cuve au moyen de la canalisation 7. Sous l'effet de la surpression résultante, le liquide monte, d'une part, dans le simulateur de fuite et, d'autre part, dans le tube plongeur, le réservoir 12 et une partie du tube d'observation 13. On attend que la pression et la température se stabilisent en observant le baromètre 16 et le thermomètre 17. Compte tenu de l'implantation de la cuve (en fosse ou enfouie), la stabilité est obtenue en quelques minutes. On ouvre alors le purgeur 8 du simulateur de fuite 10 pour chasser l'air contenu dans ledit simulateur et l'on ferme le purgeur à l'arrivée du liquide. On vérifie que la perte de pression ainsi engendrée dans la cuve s1 est manifestée par une baisse du niveau du liquide dans le tube d'observation 13. Cette opération permet de vérifier que le système fonctionne (par exemple qu'il n'est pas obstrué). Un repérage du niveau du liquide dans le tube d'observation 13 est effectué par positionnement du lecteur de niveau 15. Le fioul étant de couleur rouge, ce repérage est facile. Toutes choses égales par ailleurs (température et pression atmosphérique), on attend un temps t : la moindre fuite dans la cuve va entrainer un changement de pression qui sera révélé par une variation du niveau du liquide dans le tube 13. Ainsi, ce niveau montera en cas d'entrée de produit (infiltration d'eau) tandis qu'il baissera s'il y a sortie de produit (échappement d'air ou de fioul vers l'extérieur). On repère la hauteur x correspondant à ce changement de niveau puis on remet au niveau initial en jouant sur la pression dans la cuve (soit en abaissant la pression au moyen du purgeur 8, soit en augmentant la pression par une nouvelle admission d'air comprimé par la canalisation 7). Toutes choses égales par ailleurs, pendant le même temps t, on ouvre le purgeur 8 du simulateur de fuite et recueille une quantité de liquide L, après quoi on relève le nouveau niveau y du liquide dans le tube d'observation 13. Deux cas se présentent - Si le niveau de liquide dans le tube 13 avait baissé, l'expression xL/(y-x) donne le volume approché de la fuite en un temps t, accéléré à la pression P - si le niveau du liquide dans le tube d'observation 13 avait monté, l'expression xL/(x-y) donne le volume approché de l'entrée de liquide en un temps t, freiné par la pression P. Les fuites en volume étant données pour un temps t sous une pression P, on peut transposer si nécessaire les résultats en débit heure à la pression atmosphérique normale par les formules des lois des débits. Il convient de noter que, pour le cas limite qui est celui où x = O, on modifie légèrement P en P' pour éviter de se trouver dans le cas où P pouvait compenser une entrée de liquide à la même pression. Si, avec P', on n'a toujours aucun changement de niveau, l'absence de fuite est confirmée. Lorsque l'opération est terminée, on ouvre le purgeur 8 de la canalisation 7 pour ramener la pression de la cuve à la pression atmosphèrique, puis le purgeur 8 du simulateur 10 ; il s'ensuit que- tout le dispositif se vidange naturellement dans la cuve. Il n'y a donc pratiquement aucune perte de produit. Comme on l'a vu plus haut, il convient de respecter des rapports de volume entre, d'une part, le tube 9 et le réservoir 12 et, d'autre part, le tube 13 et le réservoir 14. Une autre précaution réside dans le choix du volume du réservoir 14 car il détermine la fiabilité du dispositif en jouant sur le volume de ce réservoir 14 par rapport au volume d'air contenu dans la cuve; on augmente la fiabilité à volonté. Il faut cependant veiller à conserver les rapports de volume nécessaires à la lecture sur le tube d'observation 13 pour la construction des réservoirs 12 et 14 et des tubes 9 et 13. Il convient de noter qu'au manomètre 11 du réservoir 14, la pression P indiquée est inférieure à la pression P' de la cuve puisque P' est égal à P + hwg où h = hauteur du liquide dans l'ensemble 9, 12, 13, w = densité du liquide g = accélération de la pesanteur. Avec du fioul et des hauteurs de liquide allant jusqu'à 3 mètres (profondeur d'une cuve) et une hauteur de l'ensemble 9, 12, 13 (jusqu'au niveau de lecture) d'environ 1 mètre, h varie entre 1 et 4 mètres. La pression correspondant à la hauteur de liquide hwg varie donc entre 1000 x o,89 x 9,8 x 10 5 = 0,087 bar et 4000 x 0,89 x 9,8 x 10 5 = 0,348 bar. Pour avoir un niveau de lecture à une pression de test x dans le réservoir 14, on devra donc élever la pression dans la cuve entre x + 0,087 bar et x + O, 348 bar. Il faudra donc veiller à ce que les niveaux de reépreuve se situent dans les normes des réépreuves fixées par les textes législatifs. Si on prend une pression de réépreuve de 0,5 bar pour du fioul, on variera dans la cuve de 0,5 + 0,087 = 0,587 à 0,5 + 0,348 = 0,848 ce qui est conforme auxdits textes, mais il faudra choisir les volumes des réservoirs 12 et 14 de-manière correspondante. Les figures 2a à 2e montrent différentes configurations des réservoirs 12 et 14 et du tube 13 : les réservoirs peuvent être situés tous deux à l'extérieur de la cuve comme sur les figures 2a et 2b, être tous les deux situés à l'intérieur de la cuve, comme à la figure 2d, ou être situés l'un à l'extérieur de- la cuve, l'autre à l'intérieur, comme dans les figures 2c et 2e, le seul point important étant que le tube 13 soit, lui, extérieur à la cuve pour permettre l'observation du niveau du liquide. Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée. En particulier, au lieu de fioul, le liquide pourrait être du gazole, de l'eau, etc ... ; au lieu d'être de l'air, le gaz comprimé pourrait être de l'azote, etc REVENDICATIONS 1 - Détecteur volumétrique de fuite hors de, ou vers, l'enceinte d'une cuve présentant un acces susceptible d'être hermétiquement fermé par des moyens obturateurs, ledit détecteur comprenant une canalisation adaptée à injecter un gaz dans ladite cuve au travers des moyens obturateurs pour y créer une pression de détection et un ensemble permettant d'observer les variations de la pression de détection dans la cuve, caractérisé en ce que ledit ensemble est constitué par un tube plongeur (9) traversant les moyens obturateurs (5), l'extrémité inférieure dudit tube (9) plongeant dans le liquide (2) tandis que son extrémité supérieure débouche dans un premier réservoir (12), lui même relié par un tube transparent (13) d'observation de niveau à un second réservoir (14), ledit ensemble n'étant ouvert qu'au niveau de l'extrémité inférieure du tube plongeur (9) et le rapport de volume entre, d'une part, le tube plongeur (9) et le premier réservoir (12), d'autre part, le tube d'observation (13) et le second réservoir (14) étant tel- qu'à la pression de détection, le niveau de liquide monte dans ledit ensemble jusqu'à emplir partiellement le tube d'observation (13). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second réservoir (14) est muni d'un thermomètre (17) et/ou d'un baromètre (16). 3 - Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube d'observation (13) est muni d'un repère mobile (15) adapté à être placé en vis-à-vis du niveau de liquide dans ledit tube d'observation. 4 - Détecteur selon lune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un simulateur de fuite (10) formé d'un tube plongeur traversant hermétiquement les moyens obturateurs (5), l'extrémité inférieure dudit tube (10) plongeant dans le liquide (2) et l'extrémité supérieure etant obturée par un purgeur (8) ouvrable à volonté.