Brevet FR2595585A1 — publié le 19870918

INSTALLATION DOSEUSE MELANGEUSE DE FLUIDES POUR PRODUCTION D'UN MELANGE GAZEUX La présente invention a pour objet une installation permettant d'obtenir le mélange de plusieurs fLuides, afin d'aboutir à un mélange gazeux dans des proportions constantes préchoisies. Pour réaliser un mélange gazeux, il est connu d'utiliser une installation comprenant plusieurs lignes de tranfert des différents gaz aboutissant dans une canalisation commune. Chaque ligne comporte un appareillage relativement complexe, destiné à effectuer une régulation du débit, et constitué, par exemple, au moins par une vanne modulante maintenant automatiquement une pression différentielle stabilisée aux bornes d'un ajutage calibré et par un indicateur de débit distinct ou non du régulateur. Les contrôles de fonctionnement d'une telle installation ont permis de constater, sans qu'une explication puisse semble-t-il être avancée, qu'il était souvent difficile de s'affranchir de l'intéraction mutuelle des gaz, en particulier lors des phases d'arrêt et de démarrage. La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients en proposant un nouveau dispositif permettant, également, la réatisation d'un mélange gazeux à partir de plusieurs fluides dont certains peuvent être à l'état liquide. Pour atteindre cet objectif, l'installation conforme à l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend : - une ligne de transfert d'un gaz constituée d'une chambre de mesure à volume constant, alimentée par un réservoir, et liée à un système de mesure et de commande pilotant une vanne de remplissage et une vanne de vidange situées, respectivement, en amont et en aval de ladite chambre, - un nombre n de lignes de transfert de fluides, contenant chacune un doseur alimenté par un réservoir contenant un fluide pouvant etre soutiré en phase liquide ou gazeuse, ledit doseur étant piloté par un moyen de commande, - et un système collecteur mélangeur dont l'entrée est raccordée à la sortie de toutes les Lignes de transfert et d'une capacité tampon reliée à la sortie du réchauffeur et munie d'un organe de soutirage. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non Limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 représente, schématiquement, un exemple de réalisation du dispositif objet de L'invention. Les fig. 2 à 4 représentent des variantes de réalisation de l'un des éléments de l'installation. La fig. 1 montre que L'installation, objet de l'invention, est constituée d'une ligne I de transfert d'un gaz, d'au moins une ligne Il de transfert d'un fluide (une seule est représentée sur cette figure) et d'un système III collecteur-mélangeur des différents constituants du mélange gazeux à obtenir. La ligne I de transfert comprend un réservoir 1 contenant un gaz sous pression 2. Le réservoir 1 communique avec une chambre 3 de mesure à volume constant, par l'intermédiaire d'une vanne de remplissage 4. La chambre 3 peut être vidée par l'intermédiaire d'une vanne de vidange 5. Un contrôleur manométrique 6 à deux seuils réglables pilote L'ouverture et la fermeture des deux vannes citées ci-dessus, en fonction de la pression régnant dans la chambre 3. Chaque ligne II de transfert des fluides, dont une seule est représentée sur la fig. 1, comprend un réservoir 7 contenant un fluide 8 stocké à la pression indiquée par le manomètre 9. Ce fluide peut être soutiré en phase gazeuse par la vanne 10 ou en phase liquide par la vanne 11. Les vannes 10 et 11 sont raccordées par une canalisation commune à la tubulure d'entrée d'un doseur 12 dont la partie mobile est constituée par un piston différentiel 14, mobile dans une enveloppe complémentaire 15. Ce piston différentiel est constitué par un piston doseur 16 coulissant dans un cylindre d'admission 17 du fluide à doser et par un piston amplificateur 18 lié au piston doseur et coulissant dans un cylindre 19 coaxial au précédent et associé à un moyen de commande 20.Le cylindre d'admission 17 délimite une chambre d'admission 21 où le fluide entre par un puits d'admission 22. Le cylindre 19 délimite une chambre de commande 23. La sortie du doseur 12 est reliée à un clapet anti-retour 13, libre ou taré en surpression pour éviter L'écoulement du fluide 8 dans le cas où la pression 9 serait supérieure à celle régnant dans la capacité tampon 28. La ligne de transfert de fluide II aboutit dans la tuyauterie 25 d'entrée dans le système collecteur mélangeur III. Ce système collecteur mélangeur est constitué d'un réchauffeur 26 suivi d'une capacité tampon 28 où le mélange entre par un orifice injecteur de vaporisation 27. Le mélange gazeux peut, finalement, être soutiré par un organe de soutirage 29. Dans l'exemple de la fig. 1, le moyen de commande 20 est constitué par un conduit 24 dérivé en aval de la vanne de vidange 5 et aboutissant dans la chambre de commande 23. Le dispositif objet de l'invention, dont un exemple de réalisation vient d'être décrit, fonctionne de La façon suivante. On supposera que la vanne de vidange 5 est fermée et que La vanne de remplissage 4 est ouverte. Un raisonnement analogue peut être fait dans le cas contraire. Le fluide 2, contenu dans le réservoir 1, arrive dans la chambre de mesure à volume constant 3. La pression dans cette chambre 3, mesurée par le contrôleur manométrique 6, augmente alors et lorsqu'elle atteint une pression de consigne déterminée, ce même contrôleur manométrique déclenche simultanément l'ouverture de la vanne de vidange 5 et la fermeture de la vanne de remplissage 4. Le fluide alors contenu dans la chambre 3 s'échappe en direction de la tuyauterie 25 et la pression dans cette chambre diminue. Lorsque cette pression atteint une autre pression de consigne déterminée, le contrôleur manométrique 6 déclenche, simultanément, la fermeture de la vanne de vidange 5 et l'ouverture de la vanne de remplissage 4. L'installation se trouve alors ramenée à l'état de départ et le cycle de fonctionnement de la ligne de transfert I recommence. Au moment où la vanne de vidange 5 s'ouvre et que, simultanément, la vanne 4 se ferme, une partie du gaz 2 en se détendant emprunte le conduit 24, pénètre dans la chambre 23 et agit sur le piston 14 qui envoie une dose déterminée de fluide 8 (gaz ou liquide) vers la tuyauterie 25 à travers le clapet anti-retour 13. Parallèlement, le gaz 2 emprunte La tuyauterie 25 où il arrive en même temps que Le fluide 8. Le mélange hétérogène pénètre dans te réchauffeur 26 qui a pour fonction de compenser la variation enthalpique des produits, de sorte que le mélange dans la capacité tampon 28 soit à une température permettant L'existence dans cette chambre des constituants du mélange à L'état entiérement gazeux, sans condensation de l'un de ses constituants. Le mélange peut alors être soutiré de la capacite tampon 28 par la vanne 29 suivant les besoins de l'utilisateur. Le dispositif, tel qu'il vient d'être décrit, peut utiliser plusieurs lignes de transfert de fluides avec pour chacune le même équipement. Il suffit pour cela que chaque ligne II aboutisse en amont du réchauffeur 26 dans la tuyauterie 25. Les proportions des différents gaz dans le mélange contenu dans la capacité tampon 28 dépendent de plusieurs paramétres, comme les deux pressions de consigne, le volume de la chambre 3, le volume du fluide déplacé par une impulsion du doseur 12, etc On pourra donc jouer sur ces différents paramétres pour obtenir le mélange gazeux avec les proportions choisies. On peut, par exemple, obtenir un mélange donné en choisissant convenablement le volume de La chambre 3. La fig. 2 illustre un exemple de doseur ou le volume du fluide déplacé par une impulsion peut également être ajusté à L'aide d'une butée réglable 30 fixée sur le cylindre 19 et limitant la course d'admission du piston differèntiel 14. Le puits d'admission 24 de la fig. 1 peut, éventuellement, être supprimé si le conduit d'admission du doseur est muni d'un clapet anti-retour 31. D'autres moyens de commande du doseur 12 peuvent aussi être envisagés. La fig. 3 illustre un exemple de doseur où le piston mobile 14 est actionné par un électroaimant 40, solidaire du cylindre 19. Cet électroaimant est commandé par un signal électrique fourni par le contrôleur 6 au moment de l'ouverture de la vanne de vidange 5. La fig. 4 illustre un exemple de doseur où le piston mobile 19 n'est pas actionné par le gaz 2, mais par un fluide quelconque 50 délivré par une source 51 où il est stocké sous pression. Ce fluide 50 transite par un distributeur à deux positions 52 commandé par le contrôleur manométrique 6. En l'absence du signal électrique venant du contrôleur 6, le ressort de rappel 53 maintient le distributeur 52 dans la position schématisée sur la fig. 4. La chambre 23 est alors en liaison avec l'échappement 54. Lorsque le contrôleur 6 émet un signal électrique, au moment de l'ouverture de la vanne de vidange 5, le distributeur passe dans l'autre position, établissant la liaison entre la source 51 et la chambre 23. Le piston est alors actionné par le fluide 50. L'installation a un fonctionnement remarquable par le fait qu'elle se met en marche et en arrêt par la seule utilisation de la vanne 29 automatique ou manuelle. En effet, lorsque l'on ferme cette vanne 29, le système continue de fonctionner jusqu'à ce que la pression dans la capacité 28 atteigne la pression de consigne qui déclenche le remplissage de la chambre 3 par la fermeture de la vanne 5 et l'ouverture de la vanne 4 et, à partir de ce moment, l'installation reste à l'arrêt. Dès que l'on ouvrira la vanne 29 pour soutirer le mélange, la pression dans la chambre 28 redescendra en-dessous de la pression de consigne, ce qui déclenchera le remplissage de la chambre 3. On note, également, qu'en plus de la fonction de mélange, L'installation réalise une régulation de pression du mélange contenu dans la capacité 28 et le comptage de débit par le contrôleur 6. On donne ci-aprés un exemple de mélange pouvant être obtenu avec l'installation selon l'invention. EXEMPLE 5 Mélange de S02 prélevé liquide à 1,5.105 pa effectif, 3 dosé à 2 cm3 par une manoeuvre du doseur 12, avec du C02 gazeux disponible à une pression minimum de 6.10 pa dans un résevoir 7, en utilisant une chambre 3 de 10 dm3 d'où it s'échappera pour obtenir finalement en 28 un mélange sous 3,5.105 pa, comportant 5 X de S02 et 95 X de C02 L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Installation doseuse mélangeuse de fluide permettant d'obtenir un mélange gazeux avec des proportions constantes préchoi sies, caractérisée en ce qu'elle comprend : - une ligne (I) de transfert d'un gaz incluant une chambre de mesure à volume constant (3) alimentée par un réservoir (1) et liée à un système de mesure et de commande (6) pilotant une vanne de remplissage (4) et une vanne de vidange (5), située respectivement en amont et en aval de ladite chambre, - un nombre (n) de lignes (II) de transfert de fluides comprenant chacune un doseur (12) alimenté par un réservoir (7) contenant un fluide (8) pouvant être soutiré en phase liquide ou gazeuse, ledit doseur étant piloté par un moyen de commande (20), - et un système collecteur mélangeur (III), composé d'un réchauffeur (26) dont L'entrée est raccordée à la sortie des lignes de transfert (I et II), et d'une capacité tampon (28) reliée à La sortie du réchauffeur et munie d'un organe de soutirage (29). 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le doseur (12) comprend un piston différentiel (14) mobile dans une enveloppe compLémentaire (15) et constitué par un piston doseur (16) coulissant dans un cylindre d'admission (17) du fluide à doser et par un piston amplificateur (18) lié au piston doseur et coulissant dans un cylindre (19) coaxial au précédent et associé au moyen de commande (20). 3 - Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le doseur (12) comprend une butée réglable (30) fixée sur le cylindre (19) et limitant la course d'admission du piston (14). 4 - Installation selon les revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le moyen de commande (20) du doseur (12) est constitué par une canalisation de circulation du gaz (24) de la ligne (I), branchée en dérivation entre la sortie de la vanne de vidange (5) et le cylindre (19) du piston amplificateur du doseur. 5 - Installation selon les revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le moyen de commande (20) du doseur (12) est constitué par un électroaimant (40) solidaire du cylindre (19) pour agir sur le piston (14) lorsqu'il reçoit un signal électrique de contrôleur (6) au moment de l'ouverture de la vanne de vidange (5). 6 - Installation selon Les revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que Le moyen de commande du doseur (12) est constitué par une source (51) d'un fluide sous pression (50) susceptible d'être mis en relation avec le cylindre (19) par l'intermédiaire d'un distributeur (52) à deux positions commandé par un signaL électrique émis par le contrôleur (6) au moment de L'ouverture de la vanne de vidange (5). 7 - Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité tampon (28) comporte un orifice injecteur de vaporisation (27).