Brevet FR2976337A1 — publié le 20121214

L'invention concerne un dispositif de répartition de gaz pour installation de remplissage de récipient de gaz et un procédé de conditionnement d'un mélange gazeux, en particulier de mélanges NO/N2 mettant en oeuvre ledit dispositif de répartition de gaz. Les mélanges gazeux NO/N2 sont couramment utilisés pour traiter les vasoconstrictions pulmonaires chez l'adulte ou l'enfant, en particulier chez les nouveaux nés souffrant d'hypertension pulmonaire primitive ou chez les patients subissant une opération de chirurgie cardiaque. Ces mélanges NO/N2 sont classiquement conditionnés dans des bouteilles de gaz en acier. Typiquement, ces bouteilles contiennent de 100 à 1000 ppm en volume de NO et de l'azote (N2) pour le reste. Ces bouteilles ont habituellement une contenance en eau de 2 à 50 litres, ce qui permet d'y introduire une charge totale pouvant aller jusqu'à 15 m3 de mélange NO/N2. Le conditionnement, c'est-à-dire la mise en bouteille de ces mélanges, se fait dans des centres de conditionnement de gaz au moyen d'une ou plusieurs rampes de remplissage. Comme illustré en Figure 1, sur chaque rampe de remplissage 21, les bouteilles à remplir 25 sont alignées et sont raccordées, via des flexibles 24, à une chambre de répartition 23 du gaz alimentée en gaz sous pression par une ligne 22 d'alimentation en gaz. La circulation du gaz dans la ligne 22 est contrôlée par une ou des vannes 27 et, de même, l'envoi du gaz depuis la chambre de répartition 25 vers le flexibles 24 est contrôlé par des vannes 26 pilotées par un système de contrôle. Une ligne de purge 29 équipée d'une vanne 8 permet d'évacuer vers l'atmosphère le gaz contenu dans la chambre de répartition 23, par exemple lors d'une opération de purge gazeuse des bouteilles 25. De telles rampes ne sont pas idéales lorsque les bouteilles de gaz doivent être remplies avec des mélanges gazeux à plusieurs constituants. En effet, on a constaté en pratique que les mélanges gazeux obtenus étaient souvent non homogènes, c'est-à-dire que les bouteilles contenaient des quantités variables d'une bouteille à l'autre de mélange gazeux NO/N2. Le problème est dès lors de proposer un dispositif et un procédé de conditionnement améliorés permettant de remplir simultanément plusieurs bouteilles de gaz tout en assurant une bonne précision et une fiabilité accrue du mélange gazeux ainsi fabriqué et conditionné, c'est-à-dire de remplir plusieurs bouteilles de gaz d'une rampe avec un mélange gazeux de manière à obtenir des bouteilles remplies contenant une concentration en ses constituants gazeux qui soit identique d'une bouteille à l'autre. La solution de l'invention est alors un dispositif de répartition de gaz comprenant un corps principal comprenant : - une chambre interne de répartition de gaz, - un orifice d'entrée de gaz communiquant fluidiquement avec la chambre interne de manière à permettre une introduction de gaz dans ladite chambre interne via ledit orifice d'entrée, et - plusieurs orifices de sortie communiquant fluidiquement avec la chambre interne de manière à permettre une évacuation de gaz de ladite chambre interne via lesdits orifices de sortie, caractérisé en ce que les orifices de sortie sont angulairement répartis dans la chambre interne. Selon le cas, le dispositif de répartition de gaz de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - la chambre interne comprend une paroi périphérique interne, les orifices de sortie étant agencés au sein de ladite paroi périphérique, de préférence la chambre interne comprend une paroi périphérique de section circulaire, c'est-à-dire de forme au moins en partie cylindrique. - la chambre interne comprend une paroi supérieure formant plafond au sein de laquelle débouche l'orifice d'entrée de gaz, de préférence l'orifice d'entrée de gaz est disposé au centre de la paroi supérieure. - l'axe (AA) d'un premier orifice de sortie donné est décalé angulairement de l'axe (BB) d'un deuxième orifice de sortie qui est situé immédiatement à côté dudit premier orifice de sortie d'un angle compris entre 10° et 60°, de préférence entre 15° et 40°. - les orifices de sortie sont répartis, en étant angulairement espacés à égale distance les uns des autres, sur tout le pourtour interne de la paroi périphérique de la chambre interne. - il comporte un raccord d'entrée agencé au niveau de l'orifice d'entrée et faisant saillie vers l'extérieur du corps. - chaque orifice de sortie est raccordé fluidiquement à un raccord de sortie par l'intermédiaire d'une portion de canalisation. - il comporte de 6 à 25 orifices de sortie, typiquement de 10 à 20. L'invention porte aussi sur une installation de conditionnement de récipients de gaz comprenant au moins une rampe de conditionnement de récipients de gaz comprenant: - au moins un dispositif de répartition de gaz selon l'invention et - des moyens de raccordement permettant de relier fluidiquement ledit dispositif à plusieurs récipients de manière à remplir simultanément lesdits récipients avec du gaz. Selon le cas, l'installation de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - les moyens de raccordement comprennent des flexibles. - au moins un conduit d'amenée de gaz est raccordé au raccord d'entrée du dispositif de répartition de gaz. - elle comprend au moins deux rampes de conditionnement de récipients de gaz, chacune étant équipée d'un dispositif de répartition de gaz selon l'invention. Par ailleurs, l'invention porte également sur un procédé de conditionnement d'un gaz ou mélange gazeux dans plusieurs récipients comprenant l'introduction simultanément dans lesdits 10 récipients, d'un gaz ou d'un mélange gazeux au moyen d'un dispositif de répartition ou d'une installation selon l'invention. Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - à la fin du remplissage, la pression dans chaque récipient est comprise entre 2 et 700 15 bar, de préférence d'au moins 150 bar. - le mélange gazeux est formé de NO et de N2, de préférence il contient une teneur en NO inférieure ou égale à 5% en volume. - le mélange gazeux NO/N2 contient une teneur en NO inférieure ou égale à 1000 ppm en volume, de préférence comprise entre 200 et 1000 ppm en volume, de préférence encore 20 entre 200 et 800 ppm en volume. - les récipients sont des bouteilles de gaz, de préférence à corps en acier, en aluminium ou un alliage d'aluminium. - qu'avant remplissage avec du gaz, les récipients sont soumis à une étape de rinçage gazeux durant laquelle de l'azote est introduit dans chaque récipient ; une étape de purge durant 25 laquelle le volume interne de chaque récipient est mis en communication fluidique avec l'atmosphère ambiante ; et/ou une étape de mise sous vide durant laquelle le volume interne de chaque récipient est mis en dépression ( Un raccord d'entrée de gaz 10, c'est-à-dire une connexion pour le raccordement d'une ligne d'amenée 8 unique de gaz, est agencé dans l'orifice d'entrée 11 en faisant saillie vers l'extérieur du corps 1. Cette ligne d'amenée 8 est alimentée, de façon classique, par une ou plusieurs sources de gaz, tels des réservoirs de gaz ou mélange gazeux. Dans le cas des mélanges NO/N2 devant être conditionnés dans les récipients 5, la ligne d'amenée 8 est alimentée, d'une part, par une source de prémélange NO/N2, par exemple à 4% en volume de NO dans l'azote, et, d'autre part, par une source d'azote, par exemple un réservoir d'azote liquide relié fluidiquement à un échangeur thermique ou un vaporiseur pour transformer l'azote liquide en azote gazeux de manière à pouvoir réaliser le mélange final NO/N2 à la concentration souhaitée par dilution du mélange NO/N2 (4%) avec de l'azote. Par ailleurs, plusieurs orifices de sortie 12 communiquant fluidiquement avec l'intérieur de la chambre interne 3 sont percés ou aménagés au travers de la paroi périphérique interne 3a de la chambre 3 de manière à permettre une évacuation de gaz de ladite chambre interne 3 via lesdits orifices de sortie 12, vers des conduits ou analogues 13 reliés fluidiquement aux récipients 5 à remplir. En d'autres termes, le gaz qui entre dans la chambre de répartition 3 par le raccord d'entrée de gaz 10 (flèche E sur Figure 3) et donc l'orifice d'entrée 11 est ensuite réparti entre les différents orifices de sortie 12 et les traverse en sortant de la chambre de répartition 3 (flèches S sur Figure 3), puis est convoyé via les conduits de gaz 13 munis de raccords de sortie 14, puis via des flexibles, jusqu'aux récipients 5 à remplir. Selon l'invention, les orifices de sortie 12 sont angulairement répartis dans la chambre interne 3, c'est-à-dire qu'ils sont situés à égale distance les uns des autres en étant orientés radialement vers l'intérieur de la chambre 3 comme illustré en Figure 2. Plus précisément, l'axe AA d'un premier orifice de sortie 12 donné est décalé angulairement de l'axe BB d'un deuxième orifice de sortie 12 qui est situé immédiatement à côté dudit premier orifice de sortie 12, d'un angle a compris entre 10° et 60°, de préférence entre 15° et 40°. De préférence, les orifices de sortie 12 sont répartis, en étant angulairement espacés à égale distance les uns des autres, sur tout le pourtour interne de la paroi périphérique 3a de la chambre interne 3. Il s'ensuit que l'axe d'un orifice 12 considéré forme un angle a d'environ 360°/x avec les axes respectifs des deux orifices situés de part et d'autre de l'orifice considéré, où x correspond au nombre total d'orifices 12 agencés sur le pourtour interne de la paroi périphérique 3a de la chambre interne 3. Ainsi, pour 16 orifices de sortie 12 par exemple, l'angle a inter-orifice est de 360°/16, soit 22,5° environ, comme illustré en Figure 4. Habituellement, on prévoit de 6 à 25 orifices de sortie 12 environ, de préférence de 10 à 20 orifices 12, de manière à pouvoir remplir simultanément jusqu'à 25 récipients de gaz 5 agencés sur une même rampe 2 et alimentés avec le dispositif de répartition de gaz de l'invention, par l'intermédiaire de flexibles souples. De préférence, les raccords de sortie 14 sont reliés ou maintenus les uns aux autres par une structure périphérique 15, tel une couronne circulaire ou analogue comme illustré sur les Figures 2 à 4. La Figure 5 schématise une installation de remplissage, c'est-à-dire de conditionnement de récipients 5 de gaz, à savoir des bouteilles de gaz, selon l'invention, laquelle comprend deux rampes 2 de conditionnement de récipients 5 de gaz fonctionnant indépendamment l'une de l'autre. Chaque rampe 2 est alimentée en gaz par un dispositif de répartition 1 de gaz selon les Figures 2 à 4, qui lui est propre, chaque dispositif de répartition 1 de gaz étant lui-même alimenté par une ligne d'amenée de gaz 8, comme expliqué ci-avant. Des moyens de raccordement, c'est-à-dire des flexibles ou analogues, permettant de relier fluidiquement ledit dispositif 1 à des récipients 5 de gaz de manière à les remplir simultanément avec du gaz traversant le dispositif de répartition 1 de gaz de l'invention. Comme on le voit, les bouteilles 5 à remplir sont agencées, non pas en ligne, mais en arc de cercle ce qui permet un gain de place conséquent sur le site de conditionnement. Les opérations de remplissage sont contrôlées et pilotées par un opérateur 7. Une bascule sert à réaliser la pesée des bouteilles et/ou des contrôles ponctuels du mélange gazeux final. Le dispositif et l'installation de conditionnement selon la présente invention permettent de remplir simultanément plusieurs bouteilles 5 de gaz tout en assurant une bonne précision et une fiabilité accrue du mélange gazeux ainsi fabriqué et conditionné, c'est-à-dire de remplir plusieurs bouteilles 5 de gaz d'une ou plusieurs rampes 2 avec un mélange gazeux de manière à obtenir des bouteilles 5 remplies contenant une concentration en ses constituants gazeux qui soit identique d'une bouteille 5 à l'autre. Ceci permet de fabriquer des mélanges gazeux avec une grande précision, en particulier des mélanges NO/N2 contenant une teneur en NO inférieure ou égale à 5% en volume, en particulier des mélanges contenant moins de 1000 ppm de NO en volume, le reste étant de l'azote, lesquels sont conditionnés à une pression comprise entre 2 et 700 bar, de préférence d'au moins 150 bar, dans des bouteilles de gaz à corps en acier, en aluminium ou un alliage d'aluminium. REVENDICATIONS1. Dispositif de répartition de gaz comprenant un corps principal (1) comprenant : - une chambre interne (3) de répartition de gaz, - un orifice d'entrée (11) de gaz communiquant fluidiquement avec la chambre interne (3) de manière à permettre une introduction de gaz dans ladite chambre interne (3) via ledit orifice d'entrée (11), et - plusieurs orifices de sortie (12) communiquant fluidiquement avec la chambre interne (3) de manière à permettre une évacuation de gaz de ladite chambre interne (3) via lesdits 10 orifices de sortie (12), caractérisé en ce que les orifices de sortie (12) sont angulairement répartis dans la chambre interne (3). 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la chambre 15 interne (3) comprend une paroi périphérique interne (3a), les orifices de sortie (12) étant agencés au sein de ladite paroi périphérique (3a), de préférence la chambre interne (3) comprend une paroi périphérique (3a) de section circulaire, c'est-à-dire de forme au moins en partie cylindrique. 20 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre interne (3) comprend une paroi supérieure formant plafond (3b) au sein de laquelle débouche l'orifice d'entrée (11) de gaz, de préférence l'orifice d'entrée (11) de gaz est disposé au centre de la paroi supérieure. 25 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe (AA) d'un premier orifice de sortie (12) donné est décalé angulairement de l'axe (BB) d'un deuxième orifice de sortie (12) qui est situé immédiatement à côté dudit premier orifice de sortie (12) d'un angle (a) compris entre 10° et 60°, de préférence entre 15° et 40°. 30 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices de sortie (12) sont répartis, en étant angulairement espacés à égale distance les uns des autres, sur tout le pourtour interne de la paroi périphérique (3a) de la chambre interne (3). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un raccord d'entrée (10) agencé au niveau de l'orifice d'entrée (11) et faisant saillie vers l'extérieur du corps (1). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque orifice de sortie (12) est raccordé fluidiquement à un raccord de sortie (14) par l'intermédiaire d'une portion de canalisation (13). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de 6 à 25 orifices de sortie (12). 9. Installation de conditionnement de récipients (5) de gaz comprenant au moins 10 une rampe (2) de conditionnement de récipients (5) de gaz comprenant: - au moins un dispositif de répartition de gaz selon l'une des revendications précédentes et - des moyens de raccordement permettant de relier fluidiquement ledit dispositif (1) à plusieurs récipients (5) de manière à remplir simultanément lesdits récipients (5) avec du gaz. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de raccordement comprennent des flexibles. 11. Installation selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce qu'au 20 moins un conduit d'amenée (8) de gaz est raccordé au raccord d'entrée (10) du dispositif de répartition de gaz. 12. Procédé de conditionnement d'un gaz ou mélange gazeux dans plusieurs récipients (5) comprenant l'introduction simultanément dans lesdits récipients (5), d'un gaz ou 25 d'un mélange gazeux au moyen d'un dispositif de répartition selon l'une des revendications 1 à 8 ou d'une installation selon l'une des revendications 9 à 11. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'à la fin du remplissage, la pression dans chaque récipient est comprise entre 2 et 700 bar, de préférence d'au moins 150 30 bar. 15 14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le mélange gazeux est formé de NO et de N2, de préférence il contient une teneur en NO inférieure ou égale à 5% en volume. 15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les récipients (5) sont des bouteilles de gaz, de préférence à corps en acier, en aluminium ou un alliage d'aluminium.