Brevet FR2802633A1 — publié le 20010622

DISPOSITIF DE DÉTECTION DU NIVEAU DE GAZ LIQUIDE SOUS PRESSION DANS UNE BOUTEILLE ET SYSTEIE DE CONTROLE D'INSTALLATIONS METTANT EN #UVRE LE DISPOSITIF. L'invention concerne un dispositif de détection du niveau de gaz liquide sous pression dans une bouteille. Elle concerne également un système de contrôle d'une installation de bouteilles de gaz liquide sous pression comportant un tel dispositif. On parlera dans la suite de bouteilles étant entendu que l'invention ne s'applique pas uniquement à des bouteilles mais aussi à tout conteneur destiné à contenir du gaz liquide sous pression Jusqu'à présent la detection du niveau de gaz liquide sous pression dans bouteille a été réalisée au moyen de flotteurs. Ce moyen de détection n'est pas satisfaisant car la détection est faussée du fait des conditions de température En effet, en l'absence d'utilisation des bouteilles, la température ambiante provoque une transformation de la phase liquide du gaz en gaz ce qui fait chuter niveau du gaz liquide et par conséquent le flotteur. Une mauvaise indication du niveau du gaz est alors donnée. Une autre solution a été envisagée. Cette solution repose sur la mesure de la pression en plaçant des circuits de mesure de la pression variables réglés sur la valeur de début de la chute de pression, intervenant lorsqu'il n'y a plus de liquide. Ce système présente un temps de réaction rendant conditions d'utilisations délicates et la détection aleatoire. La présente invention permet de résoudre ce problème. L'invention a pour objet un dispositif de détection du niveau de gaz liquide sous pression dans une bouteille, principalement caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection de la perte de charge de ladite bouteille. Selon une autre caractéristique, moyens de détection de perte de charge comportent bascule à levier. Selon une autre caractéristique, les moyens de détection comprennent des moyens de génération d'un signal de détection lorsque la perte charge de la bouteille de gaz atteint un seuil prédéterminé de manière à fournir une alarme et ou piloter de façon automatique un système d'inversion de commandes. Les moyens de génération d'un signal de détection comportent un détecteur placé à proximité d'un disque tournant en fonction de la perte de charge. Un autre objet de l'invention concerne un système de contrôle d'une installation de bouteilles gaz liquide, principalement caractérisé ce qu'il comporte un dispositif de détection du niveau de gaz précédemment décrit. Selon une autre caractéristique, dans le cas où le systeme de contrôle d'une installation de bouteilles de gaz liquide comprend une rampe haute pression reliée à un plusieurs groupes de bouteilles de gaz liquide sous pression, toutes les bouteilles d'un premier groupe dit groupe actif se vidant au même rythme dans la rampe haute pression, le système comporte un dispositif de détection de niveau de gaz liquide d'une seule bouteille pour ledit groupe. Selon une autre caractéristique, dans le cas où le système de contrôle comprend, pour rendre actif un groupe de bouteilles de l'installation, des moyens de commande d'inversion et d'alarme, ces moyens sont activés par le signal de détection émis par les moyens de génération du signal de détection de manière ' avoir une inversion automatique sur un autre groupe de bouteilles dès que la perte de charge du premier groupe atteint valeur de seuil prédéterminé. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui est faite ci-après à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins sur lesquels - figure i, représente le schéma d'une installation dans laquelle est mis en #uvre le dispositif selon l'invention, - figure 2, représente le schéma d'une installation avec système d'inversion automatique mettant en #uvre le dispositi selon invention, - la figure 3, représente le schéma d'une variante de l'installation de la figure 2, avec système d'inversion automatique mettant en ceuvre le dispositif selon l'invention, - les figures 4A, 4B, 4C et 4D, représentent des détails de réalisation de la bascule à levier selon l'invention. - la figure 5, représente le schéma électrique fonctionnel du boîtier de contrôle 60 relatif au schéma de l'installation représentée sur la figure 1, - la figure 6 représente le schéma du boîtier de report d'alarme 61 selon les figures 1, 2 et 3, - la figure 7 représente le schéma électrique fonctionnel du boîtier de contrôle 60 dans le cas des figures 2 et 3. L'invention s'applique tout particulièrement une installation de bouteilles de gaz liquide telle que représentée sur la figure 1 en vue de déclencher une alarme (sonore et ou visuelle) lorsque la ou les bouteilles de l'installation atteigne(ent) un niveau de gaz liquide insuffisant correspondant à un seuil minimal prédéterminé Smin. L'installation représentée sur la figure 1 comporte à titre d'exemple trois bouteilles B1, B2, B3 de gaz liquide sous pression reliées à une rampe haute pression portant la référence 10. Cette rampe permet d'amener le gaz sous pression vers un équipement d'exploitation non représenté sur cette figure. La rampe haute pression est classique en soi. Elle comporte à une de ses terminaisons un disque de rupture ou soupape de sécurité 11 et à l'autre extrémité un ensemble permettant de contrôler la pression, cet ensemble comportant un manomètre 20 ainsi qu'une vanne de purge 30 et la sortie 40 vers l'exploitation. Ces éléments sont disposés de manière classique sur un tableau 50 qui comporte en outre un boîtier électronique permettant de contrôler l'installation de gaz liquide. Ce boîtier 60 est relié conformément à l'invention au dispositif de détection de la perte de charge 1 de la bouteille Bl. Le boîtier 60 est relié à un boîtier de report 61 auquel vers lequel sera renvoyé le signal de détection, le boîtier 60 étant apte à faire clignoter une diode électroluminescente et ou à activer un vibreur sonore. Le dispositif de détection de perte de charge 1 comporte une bascule à levier 2 relié à un générateur de signal d' alarme 3. Lorsque la perte de charge de la bouteille de gaz B1 atteint un seuil prédéterminé c'est à dire lorsque la charge de la bouteille atteint le seuil minimum prédéterminé, le générateur 3 envoie un signal de détection au boîtier 60 pour commander l'émission d'une alarme et éventuellement un affichage sur un écran d'affichage non représenté sur cette figure. Le boîtier d'alarme 60 pourra par exemple clignoter et émettre un vibreur sonore. Selon l'invention un seul dispositif de détection de perte de charge 1 est utilisé dans une telle installation dans la mesure où les trois bouteilles sont reliées à la même rampe haute pression et qu'elle débite un même temps le gaz liquide dans cette rampe. Ainsi l'indication de la perte de charge d'une des bouteilles est suffisante pour connaître niveau de gaz liquide de toutes les bouteilles de l'installation. est donc impératif dans le cas où l'on utilise qu'un seul dispositif de détection de perte de charge pour connaître le niveau d'un ensemble de bouteilles, d'ouvrir toutes les bouteilles en même temps de façon à ce que la consommation se fasse en même temps et que le niveau de gaz baisse identiquement dans toutes les bouteilles. Ainsi une seule bouteille sera placée sur le système de détection 1 et le réglage ce système se fera à partir de la charge initiale de la bouteille placée au-dessus. On pourra se reporter maintenant au schéma de la figure 2 qui représente une installation dans laquelle un système à inversion automatique est mis en place. Le groupe de bouteilles A est par exemple au démarrage de l'installation le groupe actif, c'est-à- dire que c'est ce groupe qui va fournir le gaz liquide à la rampe haute pression 10. Lorsque le système de détection 1 conforme à l'invention détecte une perte de charge de la bouteille Bl atteignant le seuil fixé au préalable, ce système envoie un signal au boîtier de signalisation 60 qui peut à ce moment-là commander l'ouverture de la mise en fonction du groupe de bouteilles B. A cette fin le boîtier 60 va envoyer un signal de fermeture de l'électrovanne EA d'alimentation de la rampe affecté au groupe A et envoyer un signal d'ouverture à l'électrovanne EB qui est affecté au groupe de bouteilles B. Selon différentes variantes de réalisation le signal fourni par le système de détection de perte de charge 1 peut être un signal électrique cas de la figure 1 ou pneumatique comme cela est illustré sur cette figure 2. Le boîtier de signalisation principal 60 qui est représenté sur cette figure 2 comporte de manière classique un dispositif permettant à la réception du signal de détection SA de commander la fermeture de l'électrovanne EA et l'ouverture de l'électrovanne EB. La figure 3 représente une variante de réalisation d'une installation avec inversion automatique dans groupe A vers un groupe B de bouteilles. Selon cette variante les commandes d'ouverture et/ou de fermeture des électrovannes EA et EB des groupes A et B respectivement, sont réalisées de manière pneumatique. A cette fin les commande d'ouverture et de fermeture des électrovannes EA et EB sont pilotées par des électrovannes ECA et ECB. Pour cela, à la réception d'un signal SA, le boîtier 60 fournit des signaux de commande C1 et C2 respectivement appliqués aux électrovannes ECA et ECB permettant de venir ouvrir ou fermer l'électrovanne correspondante EA ou EB. L'ensemble du système de l'installation est inchangé par rapport à l'exemple représenté sur la figure 2, seules les commandes sont pneumatiques au lieu d'être électriques. Les figures 4A, 4B 4C et 4d permettent d'illustrer le système de détection de perte de charge selon l'invention. Ce système comporte une bascule à levier mécanique. Cette bascule à levier peut avantageusement être réalisée par balance mécanique 2 du commerce (figure 4D) susceptible de porter des charges allant jusqu'à 150 kg, le poids d'une bouteille de gaz liquide de C02 étant de manière classique de 125 kg. Cette balance est réglée de manière à afficher la charge maximale que l'on souhaite prélever dans la ou les bouteilles, cette charge correspondant à un seuil maximum Smax qui est aujourd'hui de 35 kg, mais qui peut évoluer (figure 4A). La balance 2 comporte en outre un cadran gradué tournant 4 représentée sur la figure 4C qui a été découpé en partie de manière à présenter une bordure facilitant la détection de la perte de charge lorsque la charge de la bouteille atteint un seuil minimum Smi, (valeur 0) pour permettre le changement de la bouteille avant qu'elle ne soit épuisée en gaz. Ce disque tournant a donc une bordure adaptée de manière que, lorsque l'indication du seuil minimum Smi" se trouve dans l'indicateur visuel 6 de la balance, le détecteur de proximité 3 détecte que la perte de charge est à son maximum, ce qui provoque l'émission d'un signal de détection vers le boîtier 60 (figure 4C). La figure 4C illustre le cadran tournant de la balance et la figure 4D illustre le schéma fonctionnel d'une balance mécanique. Cette balance est une balance classique en soi mise part la modification de son disque tournant 4 et l'adjonction du détecteur de proximité 3. Dans une variante, le cadran tournant représenté sur la figure 4B pourra être remplacé par un cadran tournant séquencé comme représenté en figure 4B dans le cas où l'on souhaiterait effectuer la mesure de la charge restante sous la forme d'une lecture digitale reportée sur un tableau ou un site distant. On pourra alors faire en sorte qu'avec un détecteur de proximité (photoélectrique ou optique) chaque écran du cadran représente soit 500g ou 1 kg et la lecture se fait alors sur un afficheur optoélectronique à segments soit sous la forme graphique, d'échelle, ou segment alphanumérique, le seuil de détection étant là aussi prédéterminé. A titre d'exemple, pour une bouteille de type B50 qui est chargée à 35 kg de gaz liquide posée sur le système de détection on réglera la graduation du disque par la molette de mise à zéro de la balance en acceptant de perdre ou d'avoir en réserve (pour 5 jours d'utilisation à une consommation de 7 kg de gaz par jour après déclenchement de façon qu'il reste une journée d'autonomie de 7kg) 7 kg à 28 kg de consommation avant le déclenchement de l'alarme et il restera dans ce cas d'utilisation une journée d'autonomie avant la consommation totale des bouteilles. Le boîtier représenté sur la figure 5, comprend un transformateur T branché sur l'alimentation secteur et permettant de fournir une alimentation basse tension (+12v, -12V) nécessaires aux différents éléments du boîtier. Cette alimentation basse tension est régulée par un régulateur de tension Rt et permet d'alimenter un relais Re et une diode électroluminescente LD, lorsque le contact K est fermé. La fermeture de ce contact est obtenue par le relais Re lorsque ce dernier reçoit le signal SA du détecteur la balance. Le boîtier 61 de la figure 6 reçoit par deux bornes d'entrée l'alimentation basse tension du boîtier 60. I1 comporte, alimenté par cette alimentation, une diode électroluminescente LD et un vibreur sonore, l'alimentation du vibreur sonore pouvant être coupée par un bouton contacteur BK. La figure 7 représente un schéma de principe du boîtier 60 pour les installations représentées sur les figures 2 et 3 c'est à dire dans cas où le signal de détection est utilisé pour commander l'inversion automatique du groupe A vers le groupe B. Les contacts sont référencés par les numéros des bornes : 3-7, 4-8, 4-6, 13-11 etc Ils sont représenté dans leur position de repos. Les diodes électroluminescentes sont référencées respectivement RA, VA pour le circuit relatif à la balance du groupe A, et RB, VB pour le circuit relatif à la balance du groupe B. Les relais sont référencés RlA, R3A pour le groupe de la balance A et R2B, R4B pour le groupe de la balance B. Les bornes + et - représentent les bornes d'alimentation basse tension du boîtier. Les croix en pointillés référencées JA et JB représentent des diodes électroluminescentes jaunes, ce sont des témoins de défaut de position du commutateur cl REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection du niveau de gaz liquide sous pression dans une bouteille, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection de la perte de charge (1) de ladite bouteille. 2. Dispositif de détection du niveau de gaz liquide sous pression dans une bouteille selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection de perte de charge comportent une bascule à levier (2). . Dispositif de détection du niveau de gaz liquide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en qu' comprend des moyens de génération d'un signal détection (3) lorsque la perte de charge de bouteille de gaz atteint un seuil prédéterminé de manière à fournir une alarme et ou piloter de façon automatique un système d'inversion de commandes. . Dispositif de détection du niveau de gaz liquide selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de génération d'un signal de détection comportent un détecteur placé à proximité d'un disque tournant en fonction de la perte de charge. Système de contrôle d'une installation bouteilles gaz liquide, caractérisé en ce qu' comporte un dispositif de détection du niveau de gaz selon une quelconque des revendications précédentes. 6. Système de contrôle d'une installation bouteilles de gaz liquide selon la revendication comprenant une rampe haute pression (10) reliée à un ou plusieurs groupes (A, B) de bouteilles de gaz liquide sous pression, toutes les bouteilles d'un premier groupe dit groupe actif se vidant au même rythme dans la rampe haute pression, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détection de niveau de gaz liquide d'une seule bouteille pour ledit groupe. 7. Système de contrôle d'une installation de bouteilles de gaz liquide selon les revendications 3 et 6, comprenant, pour rendre actif un groupe de bouteilles de l'installation, des moyens de commande d'inversion et d'alarme, caractérisé en ce que ces moyens sont activés sur réception d'un signal de détection émis par les moyens de génération du signal de détection de manière à avoir une inversion automatique sur un autre groupe de bouteilles dès que la perte de charge du premier groupe atteint la valeur de seuil prédéterminé.