Brevet FR2682455A1 — publié le 19930416

Procédé et installation électronique pour le remplissage de bouteilles de gaz liquéfié DESCRIPTION La présente invention a pour objet un procédé et une installation électronique pour le remplissage de bouteilles de gaz liquéfié. Le secteur technique de l'invention est celui des installations et matériels pour le remplissage et le conditionnement des bouteilles de gaz liquéfié tel que l'air liquide, le gaz de pétrole liquéfié (GPL) ou autre gaz similaire On connaît des installations de remplissage de bouteilles de gaz comportant un carrousel de remplissage en continu De tels carrousels comportent des moyens de remplissage qui distribuent, par exemple, une quantité de gaz déterminée à l'avance par le poids total: tare + poids net, sans rechercher le poids de gaz restant dans les bouteilles. Dans un brevet antérieur, la demanderesse a décrit une installation et un procédé de remplissage de bouteilles de gaz liquide comprenant un carrousel sur lequel sont montés des postes de remplissage comprenant des bascules électroniques et des vannes de remplissage L'installation comporte notamment une unité de pesage en continu comprenant une bascule électronique située en amont du carrousel, ainsi qu'un automate programmable relié d'une part, à ladite unité de pesage et d'autre part, aux postes de remplissage du carrousel. Ledit automate est placé à l'écart de l'installation donc du carrousel, dans une zone non dangereuse, plus particulièrement dans le cas o le gaz véhiculé est du GPL Ledit automate peut ainsi être placé dans un local protégé en zone de sécurité, ou dans une armoire pressurisée. Selon le procédé mis en oeuvre par ladite installation on stocke dans la mémoire dudit automate les valeurs de référence relatives au poids de gaz d'une bouteille pleine et/ou au poids d'une bouteille pleine de gaz; on pèse au moyen de ladite unité de pesage les bouteilles à remplir et pour chaque bouteille passant par ladite unité de pesage, on saisit la valeur résultante de pesage qui est prise en compte par ledit automate programmable, lequel compare cette valeur à ladite valeur de référence stockée dans sa mémoire, fait la différence entre les deux valeurs et commande, à travers une des bascules électroniques du carrousel, le remplissage de ladite bouteille arrivée sur ladite bascule électronique, en fonction du poids de gaz défini par ledit automate programmable. Compte tenu du nombre relativement élevé de postes de remplissage que comporte le carrousel, par exemple entre six et trente postes, et du fait que chaque poste nécessite plusieurs connexions avec ledit automate, par exemple quinze conducteurs faisant la liaison avec la tête d'injection de gaz, le calculateur de la bascule de remplissage, la vanne télécommandée de ladite tête, le système d'éjection de la bouteille après remplissage et de capteurs de présence de la bouteille, et autres capteurs, le nombre de conducteurs reliant l'automate au carrousel peut donc varier entre quatre-vingt dix et quatre cent cinquante. Du fait que le carrousel est animé en rotation continue, on conçoit que le transfert des données transmises par l'automate auxdits postes de remplissage à travers un connecteur tournant, dont l'usage est indispensable, est générateur de difficultés inhérentes à la conception d'un connecteur tournant devant permettre un grand nombre de liaisons. La présente invention vise à apporter une solution fiable à la transmission des ordres de l'automate vers ledit poste de remplissage. L'objectif à atteindre est donc de transférer dans les meilleures conditions possible les échanges de données entre l'automate et les organes et composants des postes de remplissage du carrousel. Cet objectif est atteint par l'installation électronique pour le remplissage de bouteilles de gaz liquéfié, comprenant un carrousel circulaire disposé horizontalement et monté tournant sur un pivot central et sur des moyens de guidage s'étendant parallèlement à son bord périphérique, lequel carrousel comporte des bascules électroniques juxtaposées à sa périphérie et une arrivée générale de gaz aboutissant au centre de la structure du carrousel, à partir de laquelle s'étendent des dérivations aboutissant chacune à une desdites bascules pour constituer un poste de remplissage comportant une tête d'injection de gaz avec sa vanne télécommandée reliée à une desdites dérivations, des moyens pour éjecter la bouteille après remplissage et un automate programmable de pilotage situé à l'extérieur du carrousel et connecté à celui-ci à travers un connecteur tournant, dont lesdites bascules comportent un calculateur, caractérisée en ce que ledit carrousel comporte en outre dans sa partie délimitée par la ceinture formée par lesdits postes de remplissage, un automate de remplissage fixé à la structure du carrousel pour tourner avec lui, lequel automate de remplissage est connecté d'une part, auxdits postes de remplissage et d'autre part, audit automate de pilotage, la connexion desdits automates étant réalisée par des moyens d'échange de données comportant un nombre limité de conducteurs à travers ledit connecteur tournant, lequel automate de pilotage gère en coopération avec ledit automate de remplissage, et non limitativement, le dosage de gaz injecté dans les bouteilles mises sur lesdits postes de remplissage en agissant sur les calculateurs des bascules, pilote la descente et la montée de ladite tête d'injection de gaz et l'ouverture et la fermeture de sa vanne télécommandée et éjecte la bouteille après le remplissage. Dans un mode de réalisation, la liaison entre ledit automate de remplissage et ledit automate de pilotage est réalisée par au plus quinze conducteurs. Dans un autre mode d'exécution, la liaison entre ledit automate de remplissage et ledit automate de pilotage est réalisée par quatre conducteurs plus deux fils de masse. Dans un autre mode d'exécution, la liaison entre ledit automate de remplissage et ledit automate de pilotage est réalisée par six conducteurs plus deux fils de masse. Dans un mode préférentiel de réalisation, ledit automate de remplissage est fixé à la partie centrale de la structure du carrousel Le connecteur tournant est monté à la partie supérieure dudit automate coaxialement à l'axe de rotation dudit carrousel. Les conducteurs qui réalisent la connexion desdits automates sont passés dans un chemin de câbles tubulaire aboutissant audit connecteur tournant par le dessus, lequel chemin de câbles adopte la forme d'un bras coudé dont l'extrémité qui aboutit au centre du carrousel maintient le connecteur tournant coaxialement à l'axe de rotation du carrousel, lequel bras est fixé au sol par son autre extrémité par laquelle passent lesdits conducteurs qui relient lesdits automates. L'invention s'étend également à un procédé pour remplir des bouteilles de gaz liquide dans une installation comprenant un carrousel disposé horizontalement et monté tournant sur des moyens de guidage le reliant au sol, lequel carrousel comportant à sa périphérie des postes de remplissage juxtaposés sur lesquels sont placées les bouteilles de gaz et une arrivée générale de gaz connectée par des dérivations auxdits postes de remplissage, laquelle installation comprenant en outre un automate programmable de pilotage situé à l'extérieur du carrousel et relié à celui-ci à travers un connecteur tournant, se caractérisant par le fait que l'on gère le remplissage desdites bouteilles au moyen dudit automate de pilotage en coopération avec un automate de remplissage que l'on monte sur ledit carrousel pour tourner avec lui et on connecte ledit automate de remplissage auxdits postes de remplissage, et on réalise l'interconnexion desdits automates à travers ledit connecteur tournant par des moyens d'échange de données comprenant un nombre limité de conducteurs. Dans un mode d'exécution, on réalise l'interconnexion desdits automates par des moyens d'échange de données comprenant au plus quinze conducteurs. Dans un autre mode d'exécution, on réalise l'interconnexion desdits automates par des moyens d'échange de données comprenant quatre conducteurs et deux fils de masse. Dans un mode préférentiel d'exécution, on réalise l'interconnexion desdits automates par des moyens d'échange de données comprenant six conducteurs plus deux fils de masse. Les applications de l'invention concernent le remplissage des bouteilles de tous gaz liquéfiés, tels que l'air, les gaz de pétrole ou tous autres gaz similaires. Les avantages de l'invention se situent notamment à l'amélioration de la gestion de production par la visualisation et la mémorisation des différentes étapes mises en oeuvre par l'installation, la supervision traitée par ordinateur, l'amélioration et la maintenance de l'installation en vue de la détection des pannes, l'aide au dépannage et la gestion des pièces de rechange, l'augmentation de la sécurité en cours d'exploitation par une plus grande précision, le contrôle permanent et systématique de l'installation, la réalisation du transfert des données issues de l'automate de pilotage jusqu'aux postes de remplissage, avec un minimum de conducteurs, afin de réaliser la liaison par connecteur tournant, de façon fiable et exempte de parasitage. D'autres avantages et les caractéristiques de l'invention ressortiront encore à la lecture de la description suivante en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue de dessus schématique partielle de l'installation selon l'invention et concernant plus particulièrement le carrousel avec son automate embarqué, connecté audit automate de pilotage; la figure 2 est une vue suivant la flèche F de la partie d'installation de la figure précédente. Ladite installation comporte un convoyeur de bouteilles de gaz (non représenté) formant une boucle ouverte et dont les extrémités aboutissent à un carrousel 1. Celui-ci est circulaire et se compose d'une structure métallique mécanosoudée disposée horizontalement et montée tournante sur un pivot central 2 et sur une piste circulaire la située au-dessous de ladite structure, laquelle piste s'étend parallèlement au bord périphérique du carrousel et sur laquelle roulent des roues 3 à bandage en élastomère, lesquelles roues sont montées dans des chapes 3 a fixées au sol 4. La piste la et lesdites roues sont situées, par exemple, environ aux six septièmes du rayon du carrousel. L'entraînement en rotation continue du carrousel est obtenu par un motoréducteur 5 et une roue de friction 6 en appui sur la périphérie de la structure Ledit carrousel comporte à sa périphérie et de façon connue, une suite de postes de remplissage 7 juxtaposés sur lesquels sont placées les bouteilles 8 provenant dudit convoyeur 6 2682455 et transférées sur lesdits postes 7 par un vérin d'éjection (non représenté) qui équipe ledit convoyeur. Le gaz introduit dans les bouteilles 8 est amené auxdits postes 7 par un réseau d'alimentation comprenant une tubulure 9 d'arrivée générale, aboutissant dans le carrousel par le dessous Cette tubulure provenant d'une réserve de gaz est placée dans un caniveau de génie civil 10 réservé dans le sol Ladite tubulure 9 est reliée à un fût 11 coaxial à l'axe de rotation du carrousel et de façon classique par l'intermédiaire d'un joint tournant 12 Chaque poste de remplissage 7 se compose d'un bâti 13 comportant, à sa partie inférieure, une plage à rouleaux 14 sur laquelle est placée la bouteille 8. Celle-ci comporte, à sa partie supérieure, une valve 8 a Ladite plage à rouleaux 14 est montée sur une bascule électronique 15 intégrée dans la structure dudit carrousel 1, laquelle bascule comporte un calculateur électronique. Le poste 7 comporte encore des moyens pour maintenir momentanément la bouteille 8 sur la bascule 15, ces moyens étant par exemple un aimant permanent 16 relié au bâti 1 par une patte 17 A sa partie supérieure et, coaxialement à la bouteille 8, ledit poste comporte une tête d'injection de gaz 18, laquelle est montée à l'extrémité libre de la tige mobile 19 a d'un vérin pneumatique à double effet 19, fixé à un support 20, par exemple soudé audit bâti 13. Ledit poste 7 comporte en outre à sa partie inférieure un éjecteur 21 des bouteilles après leur remplissage, comportant un poussoir 21 a fixé à l'extrémité libre de la tige 21 b d'un vérin pneumatique d'éjection, ledit vérin et ledit poussoir constituant l'éjecteur 21. L'air comprimé fourni au carrousel et notamment aux vérins 19/21, est amené par les circuits d'air 22/23 provenant d'un groupe moto- compresseur assurant l'alimentation générale en air comprimé de l'atelier dans lequel est monté ladite installation de remplissage. La tête d'injection de gaz 18 est à deux positions: une position effacée, tige de vérin rentrée (en traits forts sur la figure 2), une position d'injection (en traits mixtes à la figure 2), o elle coiffe la valve 8 a de la bouteille 8 Des capteurs de présence non représentés, permettent de régler la course du vérin 19 en fonction de la hauteur de la bouteille 8 La tête d'injection de gaz 18 est reliée par un tuyau flexible armé 24, à un collecteur 25, par l'intermédiaire d'une vanne télécommandée 26 Ledit collecteur 25 est coaxial à l'axe de rotation du carrousel 1 et est relié au fût d'alimentation de gaz 11 par des tubulures de dérivation 27 Au collecteur 25 aboutissent également d'autres tubulures 28 qu'elles relient audit fût 11, lequel comporte à sa partie supérieure une bride de fermeture 29 Le retour de l'excédent de gaz à ladite réserve, du fait que l'alimentation des postes de remplissage 7 est opérée par saturation avec excès de gaz, est réalisé en amont du carrousel au moyen d'une vanne différentielle (non représentée). Les vérins 19/21, la tête d'injection de gaz 18, le calculateur et la bascule électronique 15, la vanne télécommandée 26 et les capteurs de présence/bouteilles et autres capteurs de chaque poste de remplissage 7 du carrousel, sont connectés à un automate de remplissage 30 par une ligne 31 composée par exemple de quinze liaisons, dont deux sont de type RS 232 Ledit automate 30 est situé dans la partie centrale du carrousel 1 délimitée par la ceinture formée par lesdits postes de remplissage 7 et est fixé à la structure du carrousel L'automate 30 comporte une armoire pressurisée notamment dans le cas o l'installation est destinée au remplissage de GPL. Ainsi, le coffret 30 a dans lequel pénètrent les conducteurs issus du connecteur 34, est déporté par rapport à l'armoire et surplombe le centre du carrousel o se trouve ledit pivot central 2. L'automate de remplissage 30 est relié à un automate de pilotage 32 par une ligne 33 comportant un nombre limité de liaisons, par exemple de type RS 485 et au nombre de six conducteurs plus deux fils de masse Cette ligne 33 issue de l'automate de pilotage 32 relie l'automate de remplissage 30 par l'intermédiaire d'un connecteur tournant 34 situé sur l'axe de rotation du carrousel L'interconnexion desdits automates 30/32 réalisée avec un minimum de conducteurs, permet d'obtenir une liaison par connecteur tournant, d'une grande fiabilité. Ledit connecteur tournant 34 est maintenu en position dans l'axe du carrousel par un bras creux 35, dans lequel sont passés lesdits conducteurs Ledit bras 35 est coudé et réalisé au moyen d'éléments tubulaires Il comporte une partie 35 a parallèle au carrousel 1 et une partie 35 b sensiblement perpendiculaire au sol et reliée à ladite partie 35 a par un coude 35 c La partie 35 b est ainsi sur le côté du carrousel et comporte à son extrémité basse une semelle 36 permettant l'ancrage au sol du bras 35 La liaison des automates 30/32, entre ledit bras 35 et l'automate de pilotage 32, est réalisée par voie souterraine, par exemple dans un caniveau ou encore dans une gaine armée fixée à la surface du sol. L'automate de remplissage 30 peut comporter un écran de supervision 37, sur lequel s'affichent des informations issues des composants de l'installation, notamment ceux des postes de remplissage. L'automate de pilotage 32 commande le remplissage des bouteilles 8 à travers ledit automate de remplissage 30 Il gère, en coopération avec l'automate de remplissage, la communication et transmet aux calculateurs des bascules 15 les consignes de remplissage, simultanément à leur mise à zéro Il pilote, en coopération avec ledit automate de remplissage, la descente de la tête d'injection de gaz 18 quand une bouteille 8 est admise sur le carrousel, et la montée de ladite tête 18, lorsque la quantité de gaz définie par l'automate 32 a été injectée dans la bouteille par une information de fin de remplissage envoyée par le calculateur de la bascule Il actionne enfin, en coopération avec l'automate 30, les éjecteurs 21 pour transférer les bouteilles 8, après leur remplissage, sur un convoyeur de la chaîne de remplissage Les postes de remplissage 7 sont standards, interconnectables, interchangeables Dans le cas de la défaillance de l'un d'eux, le poste est gelé, mais le carrousel continue de fonctionner avec les autres postes. Afin d'obtenir une précision de remplissage de l'ordre de 100 grammes, celui-ci est opéré selon deux vitesses: grand débit petit débit. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les parties qui viennent d'être décrites à titre d'exemple pourront être remplacées par l'homme du métier par des parties équivalentes remplissant la même fonction. REVENDICATIONS 1 Installation électronique pour le remplissage de bouteilles de gaz liquéfié ( 8) comprenant un carrousel circulaire ( 1) disposé horizontalement et monté tournant sur un pivot central ( 2) et sur des moyens de guidage (la/3) s'étendant parallèlement à son bord périphérique, lequel carrousel ( 1) comporte des bascules électroniques ( 15) juxtaposées à sa périphérie et une arrivée générale de gaz ( 9) aboutissant au centre de la structure du carrousel à partir de laquelle s'étendent des dérivations ( 27) aboutissant chacune à une desdites bascules ( 15) pour constituer un poste de remplissage ( 7) comportant une tête d'injection de gaz ( 18) avec sa vanne télécommandée ( 26) reliée à une desdites dérivations, des moyens ( 21) pour éjecter la bouteille ( 8) après remplissage et un automate programmable de pilotage ( 32) situé à l'extérieur du carrousel ( 1) et connecté à celui-ci à travers un connecteur tournant ( 34), dont lesdites bascules ( 15) comportent un calculateur, caractérisée en ce que ledit carrousel ( 1) comporte en outre dans sa partie délimitée par la ceinture formée par lesdits postes de remplissage ( 7) un automate de remplissage ( 30) fixé à la structure du carrousel ( 1) pour tourner avec lui, lequel automate de remplissage ( 30) est connecté d'une part auxdits postes de remplissage ( 7) et d'autre part, audit automate de pilotage ( 32), la connexion desdits automates ( 30/32) étant réalisée par des moyens d'échange de données ( 33) comportant un nombre limité de conducteurs à travers ledit connecteur tournant ( 34), lequel automate de pilotage ( 32) gère, en coopération avec ledit automate de remplissage ( 30), et non limitativement, le dosage de gaz injecté dans les bouteilles ( 8) mises sur lesdits postes de remplissage ( 7) en agissant sur les calculateurs des bascules ( 15), pilote la descente et la montée de ladite tête d'injection de gaz ( 18) et l'ouverture et la fermeture de sa vanne télécommandée ( 26) et éjecte la bouteille ( 8) après le remplissage. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison entre ledit automate de remplissage ( 30) et ledit automate de pilotage ( 32) est réalisée par au plus quinze conducteurs. 3 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison entre ledit automate de remplissage ( 30) et ledit automate de pilotage ( 32) est réalisée par quatre conducteurs plus deux fils de masse. 4 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison entre ledit automate de remplissage ( 30) et ledit automate de pilotage ( 32) est réalisée par six conducteurs plus deux fils de masse. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit automate de remplissage ( 30) est fixé à la partie centrale de la structure du carrousel ( 1) et que le connecteur tournant ( 34) est monté à la partie supérieure dudit automate ( 30) coaxialement à l'axe de rotation dudit carrousel. 6 Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisée en ce que les conducteurs qui réalisent la connexion desdits automates ( 30/32) sont passés dans un chemin de câbles tubulaire ( 35) aboutissant au connecteur tournant ( 34) par le dessus. 7 Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce que ledit chemin de câbles ( 35) adopte la forme d'un bras coudé dont l'extrémité qui aboutit au centre du carrousel ( 1) maintient le connecteur tournant ( 34) coaxialement à l'axe de rotation du carrousel ( 1), lequel bras ( 35) est fixé au sol par son autre extrémité par laquelle passent lesdits conducteurs qui relient lesdits automates ( 30/32). 8 Procédé pour remplir des bouteilles de gaz liquide ( 8) dans une installation comprenant un carrousel ( 1) disposé horizontalement et monté tournant sur des moyens de guidage ( 2/la/3) le reliant au sol, lequel carrousel ( 1) comportant à sa périphérie des postes de remplissage juxtaposés ( 7) sur lesquels sont placées les bouteilles de gaz ( 8) et une arrivée générale de gaz ( 9) connectée par des dérivations ( 27) auxdits postes de remplissage ( 7), laquelle installation comprenant en outre un automate programmable de pilotage ( 32) situé à l'extérieur du carrousel ( 1) et relié à celui-ci à travers un connecteur tournant ( 34), caractérisé en ce que l'on gère le remplissage desdites bouteilles ( 8) au moyen dudit automate de pilotage ( 32) en coopération avec un automate de remplissage ( 30) que l'on monte sur ledit carrousel ( 1) pour tourner avec lui et on connecte ledit automate de remplissage ( 30) auxdits postes de remplissage ( 7), et on réalise l'interconnexion desdits automates il 2682455 ( 30/32) à travers ledit connecteur tournant ( 34) par des moyens d'échange de données comprenant un nombre limité de conducteurs. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on réalise l'interconnexion desdits automates ( 30/32) par des moyens d'échange de données comprenant au plus quinze conducteurs. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on réalise l'interconnexion desdits automates ( 30/32) par des moyens d'échange de données comprenant quatre conducteurs et deux fils de masse. 11 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on réalise l'interconnexion desdits automates ( 30/32) par des moyens d'échange de données comprenant six conducteurs plus deux fils de masse.