Brevet FR2670864A1 — publié le 19920626

Procédé de remplissage d'une cartouche par un gaz à l'état liquide et l'installation de mise en oeuvre du procédé Plus particulièrement l'invention concerne le remplissage d'une cartouche de gaz carbonique à l'état liquide. Un application avantageuse qui ne doit cependant pas être considérée comme limitative, se trouve dans remplissage des cartouches destinées à équiper les appareils du type extincteur. Ces cartouches qui peuvent être exécutées en différentes dimensions, sont équipées, à l'une de leurs extrémités, de manière connue, d'un moyen d'obturation étanche conformé par ailleurs pour permettre l'injection du gaz. Par exemple, ce moyen d'obturation peut être constitué par un écrou présentant un orifice de remplissage en étant équipé à son extrémité, d'un opercule pour permettre l'éjection du gaz. Actuellement, le remplissage de ces cartouches s'effectue essentiellement, selon deux modes de réalisations. Selon un premier mode de réalisation, on utilise des compresseurs pour le remplissage, d'une manière unitaire, de chaque cartouche en gaz carbonique qui n' est pas à l'état liquide, mais à l'état gazeux. Cette solution ne permet pas d'obtenir directement une pression de remplissage suffisante. En outre, il est difficile de contrôler le volume du gaz, étant donné que le mode de contrôle est basé sur une mesure de pression. Or, les appareils, tels que les manomètres, ne sont pas suffisamment précis, de sorte qu'il n'est pas possible de mesurer avec une faible tolérance le volume de la cartouche. Selon le second mode de réalisation, le remplissage des cartouches par du gaz à l'état liquide, s'effectue d'une manière semi automatique. Pour l'essentiel, on remplit un récipient intermédiaire de gaz, puis on pèse la quantité de gaz devant correspondre au volume souhaité de la cartouche à remplir. Lorsque le poids est atteint, on ferme de circuit de remplissage du récipient, puis on injecte dans la cartouche, la quantité de gaz sélectionnée. On conçoit que cette solution n'est pas rationnelle et nécessite l'emploi d'une étape intermédiaire. L'invention s' est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, d'une manière simple, efficace et rationnelle. Notamment, le problème que se propose de résoudre l'invention, est de pouvoir assurer d'une manière entièrement automatique, le remplissage des cartouches en gaz liquide avec une très grande précision concernant la quantité de gaz souhaitée. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point, un procédé de remplissage, qui comprend les principales étapes suivantes - on équipe la cartouche d'un moyen d'obturation agencé pour l'alimentation de ladite cartouche en gaz à l'état liquide. - on pèse la cartouche vide, le poids relevé étant mémorisé. - on positionne la cartouche en regard d'un poste, apte à agir sur le moyen d'obturation pour permettre l'injection du gaz à l'état liquide. - on positionne la cartouche en regard d'un poste de remplissage relié à un réservoir contenant le gaz à l'état liquide. - on procède au remplissage de la cartouche. - on agit sur le moyen d'obturation pour assurer la fermeture étanche de la cartouche. - on pèse la cartouche ainsi remplie # si le poids correspond à la quantité de gaz liquide désirée, l'ordre est validée et la cartouche acheminée vers un poste de réception. &num; si le poids ne correspond pas à la quantité de gaz liquide désirée, la cartouche est rejetée. Avantageusement, simultanément à l'opération de pesage, on effectue une opération de marquage pour indiquer le poids relevé. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, il a été conçu une installation qui comprend une pluralité de supports aptes à recevoir une cartouche, lesdits supports étant montés sur un organe de transfert pour etre déplacés et positionnés successivement en regard des différents postes, à savoir - un poste de pesage de la cartouche vide, - un poste de positionnement du moyen d'obturation, - au moins un poste de remplissage de la cartouche en gaz à l'état liquide, - un poste de pesage et de contrôle de la cartouche pleine, l'ensemble de l'installation étant asservie par un automate programmable. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est d'injecter le gaz à l'état liquide, et de contrôler la quantité injectée, en réduisant les volumes morts pour ne pas modifier l'état liquide du gaz injecté. Un tel problème est résolu en ce que le poste de remplissage de la cartouche comprend une tête conformée pour permettre le positionnement étanche de la cartouche, ladite tête présentant des agencements internes aptes à assurer l'injection du gaz à l'état liquide d'une manière directe pour supprimer les pertes de charge. Dans une forme de réalisation, la tête d'injection du gaz comprend un corps constituant un chambrage interne dans lequel est monté une pince rotative apte à coopérer avec le moyen d'obturation monté en bout de la cartouche, l'ensemble du corps et de la pince étant monté avec capacité de déplacement en translation. Avantageusement, pour résoudre le problème posé, de supprimer les pertes de charges, le corps présente un orifice de remplissage en communication avec une gorge ciruclaire formée dans l'alésage dudit corps pour permettre l'injection du gaz liquide, d'une manière directe avec des agencements de la pince, en communication avec un orifice de remplissage du moyen d'obturation et de la cartouche. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est de maintenir constamment le gaz à l'état liquide, tout en ayant pour objectif de connaitre très exactement le volume de gaz injectée. Un tel problème est résolu en ce que la tête est reliée à un réservoir contenant le gaz à l'état liquide, par un système de pompe doseuse volumétrique, monté sur un circuit d'alimentation équipé de moyens aptes à assurer, à volonté, l'alimentation ou non de ladite tête, en permettant de fonctionner en circuit fermé lorsque la tête n'est pas alimentée. Les moyens sont, par exemple, constitués par des électrovannes. Pour résoudre le problème posé de connaître la quantité de gaz injectée, la pompe est asservie par un dispositif apte à compter son nombre de tours correspondant à la quantité de gaz souhaitée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, compte-tenu des problèmes posés à résoudre, en amont de la pompe doseuse, est disposé un échangeur de température, pour abaisser la température à environ - 400 C, étant rappelé que le gaz carbonique est stocké à environ - 200 C. L'invention est exposée, ci-après, plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une vue en plan à caractère schématique de l'installation de remplissage selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe montrant une forme de réalisation du poste de remplissage en position d'ouverture. La figure 3 est une vue correspondant à la figure 2 en position de fermeture, c'est-à-dire après remplissage de la cartouche. La figure 4 montre l'accouplement du poste de remplissage au réservoir contenant le gaz liquide. La figure 5 montre un exemple de réalisation du poste de positionnement du moyen d'obturation. La figure 6 est un un exemple de forme de réalisation d'une cartouche susceptible d'etre remplie, selon le procédé de l'invention, en gaz. Comme indiqué, l'invention trouve une application avantageuse pour le remplissage en gaz carbonique, de cartouche (C) utilisée dans les extincteurs. D'une manière parfaitement connue, ce type de cartouche comprend un corps fermé à l'une de ses extrémités, et dont autre extrémité ouverte est équipée d'un moyen d'obturation (Ci), agencé pour permettre l'injection du gaz à l'état liquide. Par exemple, ce moyen d'obturation (Cl) peut être constitué par un écrou vissé sur une portée filetée formée à proximité de l'extrémité ouverte de la cartouche. Cet écrou (ci) présente un orifice (C2) pour l'injection du fluide, ledit orifice, en fonction du positionnement de l'écrou, étant susceptible d'entre en communication ou non avec l'ouverture d'entrée de la cartouche. L'extrémité de l'écrou présente un trou de communication avec l'extérieur pour permettre le dégagement du gaz contenu dans la cartouche, après avoir agit sur un opercule (C3) disposé en position d'obturation dudit trou. Bien évidemment, cette forme de réalisation de la cartouche, qui trouve une application particulièrement avantageuse pour les extincteurs, ne doit pas être considérée comme limitative. Selon l'invention, chaque cartouche (C), équipée de l'écrou (Cl), est, par exemple, disposée horizontalement sur un support (1), guidé sur un organe de transfert (2), pour être positionnée successivement en regard des différents postes, pour être soumises à des actions spécifiques. L'installation est asservie par une centrale de commande du type automate programmable notamment, en combinaison avec tous organes capteurs aptes à assurer le positionnement précis de la cartouche, en regard des différents postes concernés. La cartouche (C) est tout d'abord positionnée au niveau d'un poste de pesage (3). Ce poste est équipé de tous moyens connus et appropriés permettant d'assurer le pesage à vide de la cartouche. Le poids relevé est mémorisé. En outre et simultanément à cette opération de pesage, l'automate déclanche une opération apte à inscrire sur la cartouche, un message, tel que par exemple, son poids à vide. A la sortie de ce poste de pesage, la cartouche (C) est dirigée et positionnée en regard d'un poste (4) conformé pour assurer le positionnement de l'écrou dans une position apte à permettre l'injection du gaz carbonique. Par exemple, l'extrémité fermée de la cartouche est maintenue positionnée dans un mandrin (5), tandis que son autre extrémité, équipée de l'écrou (Ci), coopère avec une tête (6) apte à agir angulairement sur ledit écrou pour positionner son orifice (C2) en position de remplissage. A noter qu'en amont du poste (4), l'écrou coopère avec des rails profilés (7) pour toujours le positionner selon la même orientation angulaire, en combinaison avec la tête (6). La cartouche est ensuite dirigée, toujours en étant maintenue sur son support (1) parfaitement horizontal, au niveau d'au moins, un poste de remplissage (T) en gaz liquide. Ce poste de remplissage s'avère particulièrement important pour injecter de manière très précise, le gaz à l'état liquide, en ayant pour objectif de respecter des tolérances très rigoureuses. Comme le montrent notamment les figures 2 et 3, le poste de remplissage (T) comprend une tête conformée pour permettre le positionnement étanche de la cartouche et l'injection du gaz à l'état liquide, d'une manière directe, pour diminuer au maximum, les pertes de charges. Dans ce but, en regard et en alignement avec le poste de remplissage, l'extrémité fermée de la cartouche coopère avec un mandrin de serrage (8). La tête comprend un corps (9) constituant un chambrage interne (9a), dans lequel est montée une pince rotative (10) apte à coopérer avec l'écrou (Ci). La pince (10) est immobilisée en translation, par rapport au corps (9). L'entrainement en rotation de la pince (10) s'effectue, par exemple, par l'intermédiaire d'un carré (20) assujetti à tout -moyen de commande approprié. La pince (10) est montée dans le chambrage interne (9a), de manière à diminuer au maximum les volumes morts. Dans ce but, la pince (10) est constituée en plusieurs éléments (îOa) (lOb) (îOc) (lord). En outre, la pince (10), notamment l'élément (vioc) présente un alésage dans lequel est monté avec capacité de déplacement en translation, un organe poussoir (21) assujetti à un moyen de rappel, tel qu'un ressort. Cet organe poussoir est en appui contre l'extrémité de la cartouche, au ninveau de l'écrou (Ci), pour assurer, lors de l'entrainement de la pince (10), le déplacement concomitant de l'écrou en position d'obturation de l'orifice (C2). L'ensemble du corps (9) et de la pince (10) est monté avec capacité de déplacement en translation pour venir se positionner en bout de la cartouche au niveau de l'écrou (ci). Après positionnement de l'ensemble du corps (9) et de la pince (10), l'écrou est engagé dans ladite pince, notamment dans l'élément (lOb). Un système de joint d'étanchéité (11) est disposé en bout de l'alésage du corps (9) pour assurer une parfaite étanchéité en combinaison avec ladite cartouche. A noter que le positionnement de l'ensemble de la tête par rapport à la cartouche, s'effectue par le déplacement en translation, de ladite texte, par rapport à la cartouche, qui demeure en position fixe sur son support (1), en combinaison avec le mandrin de serrage (8). Dans cette position, et comme indiqué précédemment, l'écrou (Ci) est disposé pour permettre le remplissage de la cartouche. Notamment, l'orifice (C2) de l'écrou est en communication avec l'orifice d'admission (C4) de la cartouche (figure 2). Dans l'exemple illustré, et compte-tenu du-problème posé d'assurer l'injection du gaz à l'étant liquide d'une manière directe, en évitant tout phénomène de détente, le corps (9) présente un orifice de remplissage (9b), directement en communication avec une gorge circulaire (9c), formée dans l'alésage dudit corps ou à la périphérie de la pince. Cette gorge (9c) coopère avec des orifices (love) de la pince rotative (10), directement en communication avec l'orifice de remplissage (C2) de l'écrou. L'orifice de remplissage (9b) est relié à un réservoir (12) contenant le gaz à l'état liquide, par 1 intermédiaire, notamment, d'un système de pompe doseuse volumétrique (13). Cette pompe doseuse volumétrique est branchée sur un circuit d'alimentation qui relie le réservoir à la tête, ledit circuit étant conformé en combinaison avec des moyens d'ouverture et de fermeture, pour permettre un fonctionnement en circuit fermé. Par exemple, ce circuit d'alimentation comprend trois électrovannes (14-15-16) disposées en T et pilotées par l'automate. Lorsque la vanne (14) est fermée et les vannes (1516) ouvertes, la texte n'est pas alimentée mais le gaz continue cependant à circuler au travers de la pompe, de manière à toujours maintenir l'état liquide. Inversement, lorsque la vanne (16) est fermée et les vannes (14-15) ouvertes, la tête d'injection est alimentée au travers de la pompe doseuse volumétrique (13). A noter que la pompe doseuse volumétrique (13) permet de controler le volume injecté de gaz avec la précision demandée. Dans ce but, la pompe est asservie par un dispositif apte à compter son nombre de tours correspondant à la quantité de gaz souhaitée. On prévoit, en amont de la pompe doseuse, et en série avec cette dernière, de monter un échangeur de température (18) , apte à abaisser la température à environ - 400 G, étant rappelé que le gaz est stocké à l'état liquide à environ - 200 C. D'une manière connue, la tête, notamment le corps (9), est équipé d'un système de purge. Le remplissage de la cartouche s'effectue comme suit Les électrovannes (14 et 15) étant ouvertes et l'électrovanne (16) fermée, la tête, notamment le corps (9), est alimenté directement en gaz à l'état liquide, par 1 intermédiaire de la pompe doseuse volumétrique (13). Le gaz est dirigé directement au travers de l'orifice (C2) de l'écrou (cri), par l'intermédiaire des agencements combinés (9b) (9c) et (love). On supprime ainsi les volumes morts et par conséquent les pertes de charges. Lorsque le volume désiré est atteint, correspondant à un nombre de tours déterminés de la pompe doseuse volumétrique (13), l'électrovanne (14) est fermée et l'électrovanne (16) ouverte. Après remplissage de la cartouche dans les conditions indiquées, la pince (10) est entrainée en rotation, pour provoquer de manière concomitante, en combinaison avec l'organe poussoir (21), le vissage de l'écrou (ci), en vue de disposer l'orifice (C2) en position de fermeture et d'obturation (figure 3). L'ensemble corps (9) - pince (10) est ensuite ramené en position initiale d'indexation, libérant ainsi, la cartouche (C). La cartouche ainsi remplie, est alors dirigée au niveau d'un poste (17) pour être pesée. Si le poids de la cartouche pleine correspond à la quantité de gaz souhaitée, avec la tolérance recherchée, cette dernière est acheminée vers un poste de réception. Par contre, si le poids relevé ne correspond pas, la cartouche est soumise à l'effet d'un vérin poussoir (19), pour être éjectée. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle - L'injection du gaz à l'état liquide avec une très grande précision. - L'automatisation totale permettant le remplissage de la cartouche. - La diminution des coûts résultant de cette automatisation. REVENDICATIONS -1- Procédé de remplissage d'une cartouche par un gaz à l'état liquide, caractérisé par les étapes suivantes - on équipe la cartouche (C) d'un moyen d'obturation (Ci) agencé pour l'alimentation de ladite cartouche en gaz à l'étant liquide. - on pèse la cartouche vide (C), le poids relevé étant mémorisé. - on positionne la cartouche (G) en regard d'un poste (4), apte à agir sur le moyen d'obturation (Ci) pour permettre l'injection du gaz à l'état liquide. - on positionne la cartouche (C) en regard d'un poste de remplissage (T) relié à un réservoir (12) contenant le gaz à l'état liquide. - on procède au remplissage de la cartouche (C). - on agit sur le moyen d'obturation (ci) pour assurer la fermeture étanche de la cartouche. - on pèse la cartouche ainsi remplie : &num; si le poids correspond à la quantité de gaz liquide désirée, l'ordre est validé et la cartouche acheminée vers un poste de réception (R). &num; si le poids ne correspond pas à la quantité de gaz liquide désirée, la cartouche (C) est rejetée. -2- Procédé selon la revendication i, caractérisé en ce que simultanément, à l'opération de pesage, de la cartouche vide (G), on effectue une opération de marquage pour indiquer le poids relevé. -3- Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de supports (i) aptes à recevoir une cartouche (C), lesdits supports (1) étant montés sur un organe de transfert (2) pour être déplacés et positionnés successivement en regard des différents postes, à savoir - un poste de pesage de la cartouche vide (3), - un poste de positionnement du moyen d'obturation (4), - au moins un poste de remplissage (T) de la cartouche (C) en gaz à l'état liquide, - un poste de pesage (17) et de contrôle de la cartouche pleine, l'ensemble de l'installation étant asservie par un automate programmable. -4- Installation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le poste de remplissage (T) de la cartouche (C) comprend une tête conformée pour permettre le positionnement étanche de la cartouche, ladite tête présentant des agencements internes aptes à assurer l'injection du gaz à l'état liquide d'une manière directe pour supprimer les pertes de charges. -5- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la tête comprend un corps (9) constituant un chambrage interne (9a) dans lequel est monté une pince rotative (10) apte à coopérer avec le moyen d'obturation monté en bout de la cartouche (C), l'ensemble du corps (9) et de la pince étant monté avec capacité de déplacement en translation. -6- Installation selon les revendications 4 et 5 ensemble, caractérisée en ce que le corps (9) présente un orifice de remplissage (9b) en communication avec une gorge circulaire (9c) pour permettre l'injection du gaz liquide, d'une manière directe avec des agencements (love) de la pince (in), en communication avec un orifice de remplissage (C2) du moyen d'obturation (C1) et de la cartouche (C). -7- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la tête est reliée à un réservoir (12) contenant le gaz à l'état liquide, par un système de pompe doseuse volumétrique (13), monté sur un circuit d'alimentation équipé de moyens (14-15-16) aptes à assurer, à volonté, l'alimentation ou non de ladite texte, en permettant de fonctionner en circuit fermé lorsque la tête nlest pas alimentée. -8- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens (14-15-16) sont constitués par des électrovannes. -9- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la pompe (13) est asservie par un dispositif apte à compter son nombre de tours correspondant à la quantité de gaz souhaitée. -10- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'en amont de la pompe doseuse (13), est disposé un échangeur de température (18).