Brevet FR2706580A1 — publié le 19941223

La présente invention a pour objet une centrale de vaporisation pour citerne de GPL, notamment de propane, formée d'un vaporiseur muni d'un moyen d'acheminement de GPL et d'un moyen d'évacuation de GPG. Elle a également pour objet la citerne de GPL pourvue d'une telle centrale de vaporisation. Une partie des besoins d'énergie est couverte par les gaz de pétrole liquéfiés (G.P.L), notamment sous forme de propane ou de butane, qui sont distribués soit en bouteilles soit en citernes. Les GPL diffèrent en particulier par leur pression de vapeur saturante. Ils sont stockés sous forme liquide et consommés par combustion sous forme gazeuse. Dans le cas du propane notamment, les citernes sont placées à l'extérieur des locaux, implantées sur le sol et dites "aériennes" ou bien dans le sol et dites "enterrées". Les premières sont jusqu'à présent largement majoritaires. Néanmoins, une zone de sécurité imposée, tout autour de l'emplacement des citernes aériennes leur fait de plus en plus préférer les citernes enterrées, deux fois moins exigeantes sur ce point. Dans les deux cas, le passage de la phase de liquide à la phase gazeuse qui précède la distribution par canalisation nécessite la fourniture de chaleur. Cette chaleur est prélevée dans le milieu ambiant (air ou sol) ou bien apportée artificiellement par électricité ou eau chaude. Si la chaleur est prélevée dans le milieu ambiant, le changement d'état est conventionnellement qualifié "d'évaporation naturelle". Si la chaleur est apportée artificiellement, le changement d'état s'effectue par "vaporisation forcée". Le principe d'évaporation naturelle n'est pas suffisant pour une utilisation collective ou industrielle. Aussi, la vaporisation forcée est-t-elle requise pour cette utilisation. Dans le cas des citernes aériennes, on a proposé deux principes de fonctionnement de la vaporisation forcée, à savoir la vaporisation forcée dite "directe" ou la vaporisation forcée dite "en rétroaction". Dans le principe dit "direct" (en anglais feed-out) le GPL liquide est vaporisé à l'extérieur du réservoir puis distribué directement vers l'utilisation. Dans le principe de rétroaction (feed-back), le GPL liquide est vaporisé à l'extérieur du réservoir puis renvoyé sur ce dernier. L'avantage est que l'évaporation naturelle continue d'être partiellement utilisée d'où un moindre coût en énergie. Néanmoins, la deuxième de ces solutions ne peut être appliquée directement aux citernes enterrées dans la mesure où l'alimentation en liquide du vaporiseur se fait soit par gravité (le vaporiseur est en charge) soit avec une pompe (elle-même en charge). Dans le cas de réservoir enterré la mise en charge supposerait d'enterrer ces matériels euxmêmes, ce qui compliquerait sérieusement leur maintenance et n'est, en pratique, pas envisageable. L'invention concerne donc une centrale de vaporisation fonctionnant selon le principe de vaporisation forcée en rétroaction, dans le cas des citernes enterrées, évitant ces inconvénients. L'invention propose en premier lieu une centrale de vaporisation qui peut être fixée à la partie supérieure d'une citerne enterrée et qui permet à celle-ci de fonctionner selon le principe de vaporisation par rétro action. Cette centrale de vaporisation procure en outre tous les avantages liés à la vaporisation par rétroaction: - simplicité de la régulation et sécurité de fonctionnement, sans risque d'envahissement liquide, - économie d'énergie, - souplesse face aux fluctuations de la demande de gaz grâce au tampon consituté par la citerne, - pas de pollution de circuit de distribution gazeux par les composants lourds contenus dans le GPL car ceux ci restent dans la citerne. L'invention est donc relative à une centrale de vaporisation pour citerne de GPL, notamment de propane, formée d'un vaporiseur muni d'un conduit d'acheminement de GPL et d'un conduit d'évacuation de GPG, caractérisée en ce que le conduit d'acheminement de GPL est relié à un moyen d'obturation, le conduit d'évacuation est divisé en deux branches, une première branche est destinée à être reliée au détendeur de la citerne, une seconde branche comporte un moyen de perte de charge et est destinée à être reliée à la canalisation de départ de gaz, le conduit d'acheminement étant alimenté en GPL lorsque la pression dans la citerne est inférieure à une valeur déterminée. De façon générale, le vaporiseur fonctionne au moyen d'une ou plusieurs résistances électriques protégées de façon appropriée ou au moyen d'un autre principe d'apport de chaleur par fluide caloporteur. Le vaporiseur comporte un détecteur de niveau de liquide déclenchant ou stoppant l'action du ou des éléments chauffants lorsque les niveaux voulus sont atteints. La résistance peut, en outre, être associée à un thermocouple de sécurité de telle manière que le courant soit coupé lorsque la température dépasse par exemple 50"C. Elle peut être couplée dans le même but à un temporisateur réglé pour une durée fonction de la quantité de GPL à vaporiser et de sa propre puissance. Les conduits d'acheminement et d'évacuation sont construits suivant les règles de l'art bien connues dans la technique considérée. De même, les connections de départ de gaz sont celles qui sont généralement utilisées dans cette technique. Le moyen de perte de charge génère un différentiel de pression P qui est fonction du débit et de la pression du gaz qui le traverse. Généralement, cela peut être un orifice calibré, un injecteur, un robinet pointeau ou tout organe déprimogène bénéficiant éventuellement d'un ajustage automatique en fonction de la différence de pression souhaitée. Selon une variante préférée de l'invention, le GPL monte dans le conduit d'acheminement lorsque la pression dans la citerne est inférieure à une pression de consigne donnée, par exemples 2 bars. La montée du liquide dans le vaporiseur est provoquée par la perte de charge présente entre l'amont et l'aval du moyen de perte de charge (la pression en aval étant inférieure à la pression en amont). Par l'expression "conduit d'acheminement relié à un moyen d'obturation", on entend que le moyen d'obturation est directement associé au conduit d'acheminement (vanne, clapet) ou que la montée du liquide est empêchée par un autre principe qu'une vanne ou un clapet. Par exemple, cela peut être un déverseur taré à la valeur de consigne, disposé en shunt de la perte de charge /iP P de sorte que celle-ci soit inopérante au-dessus de la pression de consigne interrompant du même coup le fonctionnement du vaporiseur par impossibilité d'alimentation de liquide. Le conduit d'évacuation est pourvu éventuellement d'une vanne. Les vannes peuvent être des électrovannes. Eventuellement, la centrale comprend à sa base une vidange constituée par un clapet taré permettant un retour du liquide du vaporiseur vers la citerne lors d'une surpression dans le vaporiseur. Ce retour constitue également une purge utile pour débarrasser le vaporiseur des composés lourds non évaporables qui ont pu s'accumuler. De préférence, la centrale de vaporisation est caractérisée en ce que l'extrémité supérieure du conduit d'acheminement est située au-dessus du détecteur de niveau supérieur de liquide et en ce que la vanne est un clapet relié à un moyen élastique sur lequel agit d'une part la pression atmosphérique, d'autre part la pression interne de la citerne. Avantageusement, le vaporiseur est surmonté d'un logement maintenu à pression atmosphérique par un orifice, ledit logement comportant un ressort prenant appui sur la base dudit logement et étant en relation avec la paroi, élastique, supérieure de celui-ci, elle-même reliée au clapet et ladite paroi élastique étant surmontée d'une chambre étanche reliée à la pression de la citerne, notamment au niveau de la canalisation de départ du gaz. L'invention a également pour objet une citerne de GPL, notamment de propane, enterrée pourvue d'une centrale de vaporisation caractérisée en ce que la centrale est positionnée à la partie supérieure de la citerne de préférence au-dessus du niveau 85 %, en ce que le conduit d'acheminement plonge jusqu'à la partie inférieure de la citerne, en ce que les connections de la première branche et du moyen de perte de charge sont respectivement reliées au détendeur et à la canalisation de départ de gaz de la citerne. Le principe de fonctionnement d'une telle citerne enterrée est, comme cela a déjà été indiqué, de faire monter le GPL, notamment le propane liquide dans le vaporiseur situé au-dessus de la citerne proprement dite. Tant que la vaporisation naturelle est suffisante (que P citerne, par exemple, > 2 ou de préférence 2,5 bars relatifs) la vanne reste fermée. Lorsque P est égal à 2 ou 2,5 bars relatifs par exemple, la vanne s'ouvre et le propane liquide de la citerne monte du fait de la perte de charge. Un choix approprié de la taille de l'injecteur permet un remplissage rapide du vaporiseur en GPL, notamment le propane. Lorsque le niveau du détecteur supérieur est atteint, la résistance se met en marche, vaporisant le propane (vaporisation forcée), du fait de l'augmentation de pression dans la citerne, la vanne se ferme après un nombre de cycles de vaporisation forcée variable suivant la consommation de gaz par l'utilisation. Comme indiqué précédemment, la pression dans la citerne diminue lorsqu'on utilise l'évaporation naturelle. On conçoit que le rôle de la vanne du conduit d'acheminement est indispensable pour n'amorcer la vaporisation forcée que lorsque l'évaporation naturelle est insuffisante. On comprend que le vaporiseur fonctionne par cycles répétés, de façon continue, tant que la vanne est ouverte et que le débit demandé est suffisant, puis s'arrête dès que la vanne se ferme. L'invention est illustrée par deux schémas de réalisation, donnés à titre d'exemples. La figure 1 est un schéma de principe. La figure 2 est une vue en coupe d'une citerne pourvue d'une centrale selon l'invention. La figure 3 est une vue en coupe d'une citerne pourvue d'une autre centrale selon l'invention. Selon la figure 1, une citerne enterrée 1 comportant un réservoir 2 munie d'une canalisation de départ de gaz propane 3 et d'un détendeur 4 est surmontée d'une centrale de vaporisation 5 formée d'un vaporiseur 6, dans lequel est présente une résistance 7 isolée par une gaine de protection 8, un détecteur de niveau 9 à la partie inférieure du vaporiseur et un détecteur de niveau 10 à la partie supérieure. Un conduit d'acheminement 1 1 de propane liquéfié s'étend du vaporiseur jusqu'à la partie inférieure de la citerne et comporte une électrovanne 12 reliée par un réseau électrique (non représenté) à la résistance et aux détecteurs de niveau, une vidange 13 à la base du vaporiseur contrôlée par une électrovanne 14 est reliée au conduit d'acheminement en amont de la vanne 12. Le vaporiseùr comporte également un conduit d'évacuation 15 du propane sous forme de gaz muni d'une électrovanne 16 et prolongé par deux branches, l'une 17 fixée à la sortie 19 d'un robinet pointeau 18 dont l'entrée 20 est reliée à la canalisation 3 avant le détendeur, l'autre 21 étant reliée à l'entrée 22 du détendeur. Un déverseur 48 est disposé en shunt du moyen de perte de charge de sorte que celui-ci soit inopérant au-dessus de la pression de consigne. La pression de consigne est la pression de la citerne fixée pour la mise en opération du vaporiseur (qui, indirectement est liée au fonctionnement du moyen de perte de charge). Selon la figure 2, la citerne 24, munie d'une canalisation 25 de départ de gaz, est surmontée d'une centrale de vaporisation comportant un vaporiseur 26 ayant à sa base une résistance 27 gainée et commandée par une jauge à flotteur 29 équipée d'un dispositif de lecture permettant une commande électrique lorsque le flotteur 30 atteint le point haut 31, la résistance est mise en route puis elle est arrêtée par un temporisateur au bout d'un temps, fonction de la capacité du vaporiseur et de la résistance. Un conduit d'acheminement de propane liquide 32 s'étend verticalement à l'intérieur du vaporiseur jusqu'à une hauteur supérieure à celle du point haut de la jauge à flotteur et est prolongé de la base du vaporiseur dans la citerne jusqu'à la zone inférieure de celle-ci. On notera que le gaz produit dans le vaporiseur peut également revenir dans la citerne en empruntant ce conduit. L'extrémité supérieure, ouverte, du conduit d'évacuation est obturée par un clapet 33 supporté par une tige 34 qui s'étend à l'extérieur du vaporiseur dans un logement 35 fermé, la tige étant solidaire de la paroi supérieure 36 qui est une membrane déformable prenant appui sur un ressort à boudin 37 supporté par la paroi externe du vaporiseur. Le mouvement de la membrane est donc transmis au ressort à boudin et au clapet par l'intermédiaire de la tige. Ce logement est à pression atmosphérique, du fait de la présence d'un orifice 38 dans la paroi latérale du logement. Ce logement est surmonté d'une chambre étanche 39 reliée par un conduit 40 à la pression de la citerne au niveau de la canalisation de départ du gaz. Le conduit d'acheminement de propane liquide est pourvu au niveau de la base du vaporiseur d'un orifice 41 relié à un clapet taré 42, agissant comme sécurité en cas de surpression et permettant la purge des composés lourds. La canalisation de départ de gaz est pourvue d'un orifice calibré 43 créant une zone de perte de charge 44 entre ledit orifice et le détendeur 45. Cette zone 44 est en relation 46 par un conduit d'évacuation du gaz avec le sommet du vaporiseur par l'intermédiaire d'une chambre antienvahissement de liquide 47. Selon la figure 3, la centrale de vaporisation diffère de celle de la figure 2, seulement par le fait que, le clapet 33, le logement 34, la chambre 39 et le conduit 40 ont été supprimés et remplacés par un déverseur 48 taré à la valeur de la pression de consigne définie précédemment et disposé en shunt du moyen de perte de charge lv P 43 de sorte que celui-ci soit inopérant au-dessus de la pression de consigne, interrompant du même coup le fonctionnement du vaporiseur par impossibilité d'alimentation en liquide. En conséquence, cette figure 3 est référencée de façon identique à la figure 2. REVENDICATIONS 1. Centrale de vaporisation pour citerne de GPL, notamment de propane, formée d'un vaporiseur (6) muni d'un conduit d'acheminement (11) de GPL et d'un conduit d'évacuation (15) de GPG, caractérisée en ce que le conduit d'acheminement de GPL est relié à un moyen d'obturation (12), le conduit d'évacuation est divisé en deux branches, une première branche (21) étant destinée à être reliée au détendeur (4) de la citerne et une seconde branche (19) comportant un moyen de perte de charge (18) QP destiné à être relié à la canalisation (3) de départ de gaz de la citerne, le conduit d'acheminement étant alimenté en GPL lorsque la pression dans la citerne est inférieure à une valeur déterminée. 2. Centrale de vaporisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le vaporiseur (26) comporte un moyen de chauffage (28) et un détecteur de niveau de liquide (29), déclenchant ou stoppant le moyen de chauffage lorsque le liquide atteint les niveaux appropriés. 3. Centrale de vaporisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le conduit d'acheminement est alimenté en GPL lorsque la pression dans la citerne est inférieure à 2 bars environ. 4. Centrale de vaporisation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que l'extrémité supérieure du conduit d'acheminement est située au-dessus du détecteur de niveau supérieur de liquide et en ce que le moyen d'obturation est un clapet (33) relié à un moyen élastique (36,37) sur lequel agit d'une part la pression atmosphérique, d'autre part la pression interne de la citerne. 5. Centrale de vaporisation selon la revendication 4 caractérisée en ce que le vaporiseur est surmonté d'un logement (35), maintenu à pression atmosphérique par un orifice (38), ledit logement comportant un ressort (37) prenant appui sur la base dudit logement et étant en relation avec la paroi (36) élastique supérieure de celui-ci, elle-même reliée au clapet (33), ladite paroi élastique étant surmontée d'une chambre étanche reliée par un conduit (40) à la pression de la citerne au niveau de la canalisation de départ de gaz. 6. Centrale de vaporisation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le moyen d'obturation est un déverseur (48) taré à la pression de consigne fixée pour la citerne et disposé en shunt de part et d'autre du moyen de perte de charge (43). 7. Centrale de vaporisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le conduit d'acheminement est pourvu au niveau de la base du vaporiseur d'un clapet taré (42). 8. Centrale de vaporisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de perte de charge est un robinet pointeau, ou un organe déprimogène à réglage automatique. 9. Centrale de vaporisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit d'évacuation comporte une vanne, notamment une électrovanne. 10. Citerne de GPL, notamment du propane, enterrée, pourvue d'une centrale de vaporisation, caractérisée en ce que la centrale selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 est positionnée à la partie supérieure de la citerne de préférence au-dessus du niveau 85 %, en ce que le conduit d'acheminement plonge jusqu'à la partie inférieure de la citerne, en ce que les connections de la première branche et du moyen de perte de charge sont respectivement reliées au détendeur et à la canalisation de départ de gaz de la citerne.