Brevet FR2915800A1 — publié le 20081107

La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un récipient de fluide sous pression. L'invention concerne notamment un procédé de contrôle d'une bouteille de gaz sous pression. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de contrôle d'une bouteille de gaz sous pression équipée d'un clapet de pression résiduelle. Afin de garantir l'intégrité et la non-contamination des bouteilles de gaz, les robinets ou robinets à détendeur intégrés peuvent comporter un clapet de pression résiduelle qui maintient une pression dans la bouteille même si le robinet est maintenu ouvert. Les robinets ou de robinets détendeurs intégrés peuvent avoir par conception leur mesure de pression placée en amont ou en aval par rapport au clapet de pression résiduelle. Il est très difficile de vérifier si le clapet de pression résiduel ainsi que les autres éléments du robinet sont parfaitement étanches ou défaillants. Lorsqu'il est impératif de le vérifier, une méthode connue consiste à effectuer une opération spéciale de connexion au niveau d'une prise de remplissage du robinet puis une recherche de fuite par exemple par mesure de variation de pression. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le procédé selon l'invention, pour un récipient comprenant un organe de commande d'au moins du soutirage du fluide tel qu'un robinet, un clapet de pression résiduelle destiné à empêcher une vidange totale du récipient par maintien d'une pression résiduelle prédéfinie, un manomètre électronique de mesure de la pression dans le récipient, ledit manomètre comprenant au moins un capteur de pression disposé en amont, respectivement en aval, par rapport au clapet de pression résiduelle selon le trajet de soutirage du fluide, une unité électronique conformée pour l'acquisition, le stockage et le traitement de données, au moins un dispositif d'information apte à transmettre au moins une information, le procédé comporte : - une étape de calcul ou de mémorisation d'un seuil minimal de pression pouvant être mesuré par le capteur de pression lors d'un état dit d' utilisation au cours duquel le récipient est susceptible d'être soutiré ou non par un utilisateur, - une pluralité de mesures et d'acquisitions de la pression dans le récipient par le capteur de pression, - une étape de comparaison des valeurs de pression mesurées avec le seuil minimal, et - une étape de transmission d'une information représentative d'une défaillance lorsque, au cours d'un état d'utilisation: la pression mesurée devient inférieure au seuil minimal ou, respectivement, lorsque la pression mesurée atteint sensiblement le seuil minimal puis augmente pour se stabiliser sensiblement à une pression de rebond. Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le procédé comporte une étape de mémorisation d'au moins un état de fonctionnement d' utilisation prédéfini du manomètre par des valeurs de références préétablies de pression et de variation de pression, - l'unité électronique commute automatiquement le manomètre dans un état d'utilisation lorsque la pression mesurée, après avoir été supérieure à un second seuil haut, décroît pour repasser en dessous d'un premier seuil haut, - la transmission d'information est réalisée par l'un au moins des systèmes parmi : un écran d'affichage, un ou des voyants lumineux, un avertisseur sonore, un haut-parleur, une ou plusieurs radio émettrices, - l'organe de commande est un robinet comprenant l'un au moins des éléments parmi : une ou plusieurs vannes, un ou plusieurs détendeurs, une prise de remplissage, un circuit interne base pression, un circuit interne haute pression, - le capteur de pression est disposé en amont du clapet de pression résiduelle et en ce que le seuil minimal de pression est sensiblement égale à la valeur de la pression résiduelle prédéfinie par le clapet, - le procédé comporte une étape d'affichage et/ou de transmission électronique d'au moins une information parmi : la pression mesurée, un volume restant dans le récipient calculé, une durée d'autonomie dans le récipient calculée, l'information affichée ou transmise étant au préalable corrigée en tenant compte de la retenue de pression résiduelle créée par le clapet de pression résiduelle, - le capteur de pression est disposé en aval du clapet de pression résiduelle et en ce que le seuil minimal de pression est sensiblement égale à la valeur nulle, l'organe de commande étant fermé en dehors des utilisations du fluide, - la pression de rebond est sensiblement égale à la pression résiduelle prédéfinie, - le procédé comporte : - une étape de calcul d'au moins la pression réellement disponible en tenant compte de la retenue de pression résiduelle créée par le clapet de pression résiduelle, - une étape de transmission d'une information représentative d'une défaillance du clapet de pression résiduelle lorsque les valeurs de pression initiale et de pression réellement disponible divergent au-delà d'un seuil déterminé, - le procédé comprend une étape de mémorisation de la valeur de pression résiduelle fixée par le clapet de pression résiduelle par exemple par l'unité électronique, - le seuil minimal de pression est calculé ou fixé en fonction de la valeur de pression résiduelle du clapet de pression résiduelle et de la position du capteur de pression par rapport à la position du clapet de pression résiduelle (amont ou aval par rapport au sens de soutirage), - le manomètre électronique est monté sur le robinet dans un puits de raccordement, - les traitements de données tels que les calculs et générations des commandes d'alertes peuvent être réalisés pour tout ou partie au niveau du manomètre électronique et/ou au niveau d'un poste de contrôle et de commande situé à distance du récipient, - le procédé comporte une étape de transmission d'une information représentative d'une défaillance lorsque, au cours d'une phase de mise sous vide du récipient : la pression mesurée ne devient pas inférieure au seuil minimal. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique et partielle illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d'un manomètre électronique selon une réalisation possible de l'invention, - les figures 2 et 3 représentent, respectivement sous la forme d'un graphique et d'une courbe fermée, un exemple de cycle de variation de pression à l'intérieur d'une bouteille de gaz lors d'un cycle complet d'utilisation, - la figure 4 représentent schématiquement un premier exemple 5 d'agencement d'un clapet de pression résiduel et d'un manomètre sur un robinet de bouteille selon l'invention, - la figure 5 illustre des exemples de variations de pression mesurée par le manomètre de la figure 4 illustrant plusieurs situations de défaillance ou non du système, 10 - la figure 6 représentent schématiquement un second exemple d'agencement d'un clapet de pression résiduel et d'un manomètre sur un robinet de bouteille selon l'invention, - la figure 7 illustre des exemples de variations de pression mesurée par le manomètre de la figure 6 illustrant plusieurs situations de défaillance ou non du 15 système. L'invention s'applique de façon préférentielle aux bouteilles de gaz à robinet avec ou sans détendeurs intégrés, de type industrielles ou médicales sur lesquels est monté un système de mesure de pression électronique (manomètre électronique). 20 Comme représenté à la figure 1, le manomètre électronique peut comporter au sein d'un même boîtier : - un ou plusieurs capteurs 14 de pression P, - une unité 44 de traitement électronique (type microprocesseur par exemple), 25 - un système 54 d'alimentation électrique de préférence sans fil (indépendant d'un réseau extérieur) tel qu'une pile, un accumulateur, une cellule photovoltaïque, un système par induction ou équivalent, - au moins un système 34 d'information et/ou de communication comprenant par exemple au moins l'un des éléments 30 parmi: un ou des écrans, un ou des voyants, un avertisseur sonore, un haut-parleur, une ou plusieurs Radio émettrice/réceptrice. Le manomètre 1 peut comporter également au moins l'un des éléments parmi: - un ou plusieurs capteurs 24 de température T, -un capteur de mouvement ou de déplacement, - un capteur de luminosité ou un capteur sonore, - un ou plusieurs boutons (une interface de saisie), -un récepteur radio. Selon une particularité possible, le mode de fonctionnement du manomètre et/ou les informations délivrées par ce dernier peuvent être adaptées automatiquement à l'état de fonctionnement détecté en temps réel et comparé avec des modes de fonctionnement prédéfinis. Les modes de fonctionnement prédéfinis sont basés sur un cycle de variation de pression typique que le manomètre est susceptible de mesurer lors d'un cycle d'utilisation classique du récipient. Le cycle d'utilisation d'une bouteille de gaz peut être représentée symboliquement selon une courbe de pression (figure 2) ou une boucle de pression (figure 3). En partant par exemple d'une bouteille de gaz pleine, il est possible d'isoler une première zone A au cours de laquelle la bouteille est par exemple chez un utilisateur final . Dans cette zone d'utilisation A, la pression P mesurée par le capteur est comprise entre un premier seuil bas S1 et un premier seuil haut S2 (par exemple 205 bar). En fonction du besoin, l'utilisateur soutire du gaz de la bouteille de manière continue ou non, ce qui fait baisser la pression à l'intérieur (variation de pression négative). La figure 2 illustre différents types de baisses de pression (une baisse régulière et continue ou en plusieurs pentes successives). Ceci peut correspondre à plusieurs débits différents ou des paliers représentatifs des pauses du débit de soutirage. Le manomètre 1 sort de ce premier état d'utilisation (chez l'utilisateur final) lorsque la pression mesurée par le manomètre 1 atteint un premier seuil bas S1. Dès lors, le manomètre détecte ou définit un second état dans lequel la bouteille est dite vide (pression égale ou inférieure à S1) ou en cours de remplissage (pression supérieure à si mais variation de pression positive). En se référant aux figures 2 et 3, la zone B illustre une bouteille vide ou presque, la pression y est alors nulle ou presque ou égale à un seuil bas S1. La bouteille est par exemple soit encore chez l'utilisateur final, soit transportée ou de retour dans un centre de remplissage d'un gazier mais en cours de remplissage. Dans la zone C suivante la bouteille est en cours de remplissage avec du gaz comprimé (variation de pression positive). Du fait de la compression il y a échauffement du gaz durant cette opération (pour la compréhension, cela est ici simplifié en une seule droite). Le manomètre détecte la sortie de ce second état (vide ou en cours de remplissage) lorsque la pression mesurée passe au-dessus d'un second seuil haut S3 de pression (exemple : 210 bar). Il est à noter que ce second seuil haut S3 n'est pas forcément la pression la plus haute atteinte lors du remplissage. Ensuite, (zone D), le remplissage est fini, le gaz échauffé à l'étape précédente va progressivement revenir à température ambiante. La pression étant proportionnelle à la température, la pression P mesurée va lentement redescendre jusqu'à la pression nominale d'utilisation de la bouteille. Ainsi, en fin de remplissage et de refroidissement, l'appareil sort de l'état de remplissage/refroidissement lorsque la pression P revient en dessous du premier seuil haut S2 (par exemple : 205 bar). Le cycle A à D peut alors recommencer. Au moyen de cette représentation en pression, le manomètre 1 peut alors détecter avec certitude l'utilisation (état) en cours et le type d'utilisateur utilisant le récipient sous pression. Le système peut alors éventuellement adapter l'affichage de données et 25 le fonctionnement du manomètre à l'état détecté. Par exemple, le manomètre peut - afficher ou transmettre automatiquement les informations spécifiques pertinentes à l'état en cours - envoyer des signaux d'alerte ou non en fonction des données mais aussi de l'état de fonctionnement. 30 Le comportement du manomètre et les informations présentées à l'utilisateur peuvent ainsi s'adapter automatiquement en fonction du contexte et de l'utilisation en cours, sans intervention humaine par un bouton, un capteur ou un autre actionneur ce qui augmente l'ergonomie du système. Ainsi la connaissance de l'état de fonctionnement induit ou modifie son comportement du manomètre. Par exemple, l'unité électronique peut comporter un état mémorisé de veille dans lequel le manomètre est apte à fonctionner mais n'est pas soutiré. Dans cet état, le manomètre est commuté dans un mode de fonctionnement dans lequel par exemple l'une au moins des actions ci- après sont réalisées: - l'affichage de données est activé, - il y a transmission sans fil de données (pression, autonomie...), par exemple toutes les heures, -la modification des paramètres mémorisées (re-paramétrage des seuils de pression par exemple) est possible, - l'acquisition des données de pression P mesurées est réalisée par exemple toutes les 30 secondes, - un calcul d'autonomie restante (fonction de la pression et du volume de 15 la bouteille mémorisé ou paramétré) est réalisé toutes les 30 secondes et communiqué (affiché ou envoyé sans fil), - l'acquisition des données de température T mesurées est réalisée par exemple toutes les 60 secondes, -l'état de la batterie est vérifié périodiquement à des intervalles inférieurs 20 à 24 heures. L'unité électronique peut comporter un état mémorisé d' utilisation (zone A ci-dessus lorsque la pression diminue). Dans cet état, le manomètre est dans un mode de fonctionnement dans lequel, par exemple, l'une au moins des actions ci-dessus est également réalisée 25 avec des fréquences différentes ou non (fréquence de transmission plus élevée, par exemple toutes les 30 secondes, l'acquisition des données de pression P mesurées peut être réalisée par exemple toutes les 10 secondes). De préférence, dans l'état d'utilisation le re-paramétrage impossible. L'unité électronique peut également comporter un état mémorisé de 30 remplissage (zone C ci-dessus lorsque la pression augmente). Par exemple dans l'état de remplissage l'une au moins des actions listées ci-dessus pour l'état de soutirage peut également être réalisée (aux mêmes fréquences ou à des fréquences différentes). D'autres états et modes de fonctionnement peuvent être adaptées et modifiés selon toutes les combinaisons possibles en fonction des besoins d'une application. En se référant à présent l'exemple de la figure 4, le manomètre 1 selon l'invention est monté sur un ensemble robinet 10 lui-même monté dans le col d'une bouteille 12 de gaz sous pression. Le robinet 10 et/ou le récipient 12 comporte un clapet 11 de pression résiduelle. Comme représenté, la bouteille 12 peut comporter une prise 15 de remplissage R indépendante ou non d'une prise ou canal de soutirage S. La bouteille 12 peut comporter également un ou des systèmes 13 de vidange/soutirage (tel que vanne(s), détendeurs(s)...). Le manomètre mesure la pression P directement dans la bouteille 12 (par exemple : 50 bar) via le capteur 14 de pression. Le clapet 11 de pression résiduelle va empêcher la purge complète de la bouteille en-dessous de la valeur de pression résiduelle Pr prédéterminée (par exemple 5 bar). De préférence, le manomètre 1 affiche ou transmet une valeur de pression P qui tient compte de l'action du clapet 11 de pression résiduelle. C'est-à-dire que le manomètre 1 indique à l'utilisateur la pression disponible dont celui-ci peut réellement disposer (50 moins 5 = environ 45 bar dans l'exemple choisi). Cette fonction de correction augmente la fiabilité et la sécurité d'utilisation de la bouteille 12. Lorsque la bouteille 12 (et donc le manomètre 1) est dans une phase de fonctionnement normale autre que le remplissage (notamment utilisation ou veille ou attente), le manomètre 1 peut détecter une diminution de pression jusqu'à sensiblement la valeur de pression résiduelle Pr (5 bar dans notre exemple), cf. courbe continue, figure 5. Le seuil bas S1 de la zone A d'utilisation est de préférence supérieur à la valeur de pression résiduelle. Par exemple, le seuil bas S1 peut être de l'ordre de 10 bar. En revanche, si la pression P mesurée diminue en dessous de la valeur de pression résiduelle Pr (cf. figure 5, portions de courbes aux motifs géométriques répétés), le manomètre 1 signale une défaillance. Une telle situation intervient par exemple en cas de fuite ou défaillance notamment: - du clapet 11 de pression résiduelle, - d'un clapet sur la prise de remplissage 15, - de la prise de remplissage, du col de bouteille... Par exemple, en fin de zone A ou en zone B ou en début de zone C décrits ci-dessus, le manomètre 1 peut donner cette alarme si la pression est passée sous la valeur limiter définie par le clapet 11 de pression résiduelle. En phase de remplissage le manomètre peut également détecter cette baisse de pression sous la valeur de pression résiduelle Pr comme un événement normal et nécessaire dans le cadre d'une mise sous vide de la bouteille 12. Le manomètre 1 peut alors détecter et garantir que, lors du remplissage, une mise sous vide usuelle a bien été appliquée à la bouteille en début de remplissage. En particulier, le manomètre peut envoyer un message d'alerte lorsque qu'un vide absolu suffisant n'a pas été crée avant remplissage. Une telle alerte peut, par exemple, interrompre le remplissage de la bouteille ou interdire son utilisation. L'exemple de réalisation des figures 6 et 7, se distingue structurellement de celui décrit précédemment uniquement en ce que le manomètre 1 mesure la pression P de la bouteille en aval du clapet 11 de pression résiduelle. Dans ce cas, la logique et le comportement du manomètre 1 se trouve modifiés comme décrit ci-après. Comme précédemment, le clapet 11 empêche la purge complète de la bouteille 12 en dessous d'une valeur de pression résiduelle Pr, par exemple 5 bar. Ainsi, pour une pression réelle dans la bouteille de 50 bar, le manomètre mesure directement 45 bar utilisable . Dans une configuration de purge normale en cours d'utilisation ou de veille, le manomètre 1 détecte une baisse de pression P jusqu'à une valeur sensiblement nulle (par rapport à la pression ambiante) et une stabilisation à cette valeur nulle (cf. courbe continue de la figure 7). Pour cet agencement relatif du manomètre et du clapet 11, le manomètre 1 est configuré (l'une unité électronique 44 ou tout autre unité distincte déportée ou non) pour détecter la succession d'évènements suivante : - la pression P mesurée lors d'une phase de remplissage devient nulle ou presque (c'est à dire le différentiel par rapport à la pression ambiante devient nul ou quasi nul), ce qui correspond à la vidange de la partie disponible (45 bar) la bouteille 12 et, - une remontée en pression P jusqu'à un niveau de rebond, de l'ordre environ de la pression résiduelle (avec une relative stabilisation) (cf. figure 7, portions de courbes avec motifs géométriques répétés). Cette remontée anormale de pression mesurée correspond à une vidange de la pression résiduelle. Cette succession d'opérations ci-dessus n'est possible que lorsque le clapet 11 de pression résiduelle est passant ou non étanche. En effet, la chambre ou le volume situé en aval du clapet 11 de pression résiduelle est vidée à la fin du soutirage de la bouteille (pression nulle atteinte), mais re-rempli à nouveau si le clapet est passant (augmentation de pression) et que le robinet 1 (vanne(s) 13) est refermé. Comme dans le cas précédent, le système peut avertir l'utilisateur d'un défaut par tous les moyens disponibles (visuels et/ou sonores et/ou radios ...) ou/et bloquer le cycle de fonctionnement de la bouteille pour empêcher toute utilisation ultérieure. L'invention peut concerner un manomètre comprenant des éléments de mise en oeuvre de tout ou partie des fonctions ou étapes décrites ci-dessus ou un procédé de détection d'une mise sous vide satisfaisante d'un récipient. Le manomètre peut également être utilisé notamment pour mesurer la pression dans une conduite d'un réseau de gaz. Le fait de pouvoir s'affranchir des moyens techniques tels que boutons, capteurs supplémentaires permet de simplifier la conception du manomètre, son coût et d'améliorer son étanchéité, sa sécurité et sa fiabilité. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle d'un récipient (12) de fluide sous pression, notamment une bouteille de gaz, le récipient (12) comprenant un organe (10) de commande d'au moins du soutirage du fluide tel qu'un robinet, un clapet (11) de pression résiduelle destiné à empêcher une vidange totale du récipient par maintien d'une pression résiduelle prédéfinie (Pr), un manomètre (1) électronique de mesure de la pression (P) dans le récipient (12), ledit manomètre (1) comprenant au moins un capteur (14) de pression disposé en amont, respectivement en aval, par rapport au clapet (11) de pression résiduelle selon le trajet de soutirage du fluide, une unité électronique (44) conformée pour l'acquisition, le stockage et le traitement de données, au moins un dispositif d'information (34) apte à transmettre au moins une information (P), le procédé comportant : - une étape de calcul ou de mémorisation d'un seuil minimal (Sm) de pression (P) pouvant être mesuré par le capteur (14) de pression lors d'un état dit d' utilisation au cours duquel le récipient (12) est susceptible d'être soutiré ou non par un utilisateur, - une pluralité de mesures et d'acquisitions de la pression (P) dans le récipient (11) par le capteur (14) de pression, - une étape de comparaison des valeurs de pression (P) mesurées avec le seuil minimal (Sm), et - une étape de transmission d'une information représentative d'une défaillance lorsque, au cours d'un état d'utilisation: la pression (P) mesurée devient inférieure au seuil minimal (Sm) ou, respectivement, lorsque la pression (P) mesurée atteint sensiblement le seuil minimal (Sm) puis augmente pour se stabiliser sensiblement à une pression de rebond (Pr). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mémorisation d'au moins un état de fonctionnement d' utilisation prédéfini du manomètre (1) par des valeurs de références préétablies de pression (S1 à S4) et de variation de pression. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité électronique (44) commute automatiquement le manomètre (1) dans un état d'utilisation lorsque la pression (P) mesurée, après avoir été supérieure à un second seuil haut (S3), décroît pour repasser en dessous d'un premier seuil haut (S2). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la transmission d'information est réalisée par l'un au moins des systèmes parmi : un écran d'affichage, un ou des voyants lumineux, un avertisseur sonore, un haut-parleur, une ou plusieurs radio émettrices. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe (10) de commande est un robinet comprenant l'un au moins des éléments parmi : une ou plusieurs vannes (13), un ou plusieurs détendeurs, une prise (15) de remplissage, un circuit interne base pression, un circuit interne haute pression. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le capteur (14) de pression est disposé en amont du clapet (11) de pression résiduelle et en ce que le seuil minimal (Sm) de pression (P) est sensiblement égale à la valeur de la pression résiduelle prédéfinie (Pr) par le clapet (11). 7. Procédé selon les revendications 4 et 5 prises en combinaison, le procédé comportant une étape d'affichage et/ou de transmission électronique d'au moins une information parmi : la pression mesurée, un volume restant dans le récipient calculé, une durée d'autonomie dans le récipient calculée, l'information affichée ou transmise étant au préalable corrigée en tenant compte de la retenue de pression résiduelle créée par le clapet (11) de pression résiduelle. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le capteur (14) de pression est disposé en aval du clapet (11) de pression résiduelle et en ce que le seuil minimal (Sm) de pression (P) est sensiblement égale à la valeur nulle, l'organe de commande (10) étant fermé (vanne (13) )en dehors des utilisations du fluide. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ou 8, caractérisé en ce que la pression de rebond est sensiblement égale à la pression résiduelle (Pr) prédéfinie. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de calcul d'au moins la pression réellement disponible en tenant compte de la retenue de pression résiduelle créée par le clapet (11) de pression résiduelle, - une étape de transmission d'une information représentative d'une défaillance du clapet (11) de pression résiduelle lorsque les valeurs de pression initiale et de pression réellement disponible divergent au-delà d'un seuil déterminé.