Brevet FR3071054A1 — publié le 20190315

Sonde pour dispositif limiteur de remplissage pour citerne de transport de carburant pétrolier liquide et dispositif limiteur de remplissage correspondant La présente invention concerne, de manière générale, le transport de carburants pétroliers liquides et se rapporte plus particulièrement aux dispositifs limiteurs de remplissage pour citerne de transport de carburant pétrolier liquide. L'invention a en particulier pour objet un dispositif antidébordement qui est destiné à être mis en oeuvre lors du remplissage de citernes. Au niveau mondial, la grande majorité de tels dispositifs doivent répondre à la norme européenne CEN « EN 13922 » qui permet notamment de garantir l'interopérabilité entre les sondes du véhicule citerne et le dispositif de chargement. Pour éviter des débordements de matière dangereuse explosibles lors de la phase de remplissage, une sonde est placée dans la partie supérieure de chaque compartiment du véhicule citerne. Cette sonde change d'état dès qu'elle est mouillée. Elle est raccordée au dispositif de chargement afin que ce dernier stoppe immédiatement le processus de remplissage dès que le mouillage est détecté. Dans le but de limiter le remplissage, il a tout d'abord été proposé d'utiliser des sondes fondées sur la mise en oeuvre d'une thermistance qui permet de détecter un différentiel de températures lors de la mise en contact de la sonde avec le produit. Il a été toutefois constaté que ce type de technologie à base de thermistance était trop fragile et conduisait à des remplacements trop fréquents des sondes. Il a par ailleurs été proposé de détecter le niveau de carburant dans une citerne, lors de son remplissage, en utilisant des sondes fondées sur un principe optique de variation de l'angle de réfraction d'un faisceau lumineux. Ces sondes utilisent un cône en matière 2 transparente, par exemple en polypropylène, qui réfléchit un faisceau lumineux non divergent émis par une diode électroluminescente et comportant un récepteur qui détecte la lumière réfléchie. Le cône est positionné à un niveau de détection de débordement. Ainsi lorsque le 5 niveau de liquide atteint le niveau de détection de la sonde, l'indice de réfraction du cône est modifié et la lumière n'est plus détectée. Ce type de technologie souffre toutefois de nombreux inconvénients. En premier lieu, l'angle de réfraction du faisceau lumineux 10 dépend d'une très faible surface de contact, qui reçoit le faisceau lumineux, de l'ordre de 1 mm de diamètre. Si, par exemple, une bulle est présente au niveau de ce point de contact, la direction du faisceau s'en trouve perturbée. En second lieu, le faisceau lumineux peut être réfléchi de 15 manière non maîtrisée par des surfaces métalliques au sein de la citerne. Par exemple, des dispositifs de dispersion de faisceau lumineux ont dû être récemment ajoutés en fond de gaine de protection antifraude pour éviter les réflexions parasites sur ces gaines. Il a par ailleurs été constaté que les caractéristiques optiques 20 du cône transparent tendent à se dégrader dans le temps, par exemple par opacification ou par apparition de micro fentes, de sorte qu'avec le temps la fonction du cône transparent tend à se dégrader. De plus, l'énergie lumineuse des diodes électroluminescentes diminue avec le temps et avec l'élévation de la température. Ce 25 phénomène est bien connu des constructeurs de sondes optiques. Lorsque la température dépasse les 60°C le bon fonctionnement n'est plus garanti et la durée de vie du produit est écourtée. Enfin, l'énergie nécessaire à l'émission d'un faisceau lumineux par une diode électroluminescente est intrinsèquement élevée, 30 difficilement compatible avec les contraintes de « sécurité intrinsèque » requises dans des environnements d'atmosphère explosible qui limitent l'énergie électrique à des niveaux extrêmement bas afin de garantir l'absence d'étincelles et de points d'échauffement. 3 Une intensité lumineuse suffisante est difficile à obtenir, en particulier lorsque les performances des diodes sont dégradées. Le but de l'invention est de proposer une sonde pour dispositif limiteur de remplissage pour citerne de transport de carburant pétrolier 5 liquide qui pallie ces divers inconvénients. L'invention a donc pour objet, selon un premier aspect, une sonde pour dispositif limiteur de remplissage pour citerne de transport de carburant pétrolier liquide, comprenant un détecteur de niveau monté sur un support venant se fixer sur la citerne de sorte que le 10 détecteur soit placé dans la citerne à une hauteur maximale de remplissage admissible, le détecteur de niveau comportant un capteur de mesure apte à assurer une mesure de niveau redondante. La sonde selon l'invention permet ainsi de mettre aisément en oeuvre un principe de redondance qui améliore de manière substantielle 15 la sureté de la mesure faite au sein de la sonde en contact physique avec le produit dont le niveau est contrôlé. En outre, l'invention permet d'assurer une mesure tridimensionnelle du niveau de liquide, et non pas monodimensionnelle comme c'est le cas lors de l'utilisation d'un capteur optique. 20 Par exemple, la détection de niveau peut être basée sur une comparaison entre la mesure de permittivité diélectrique soit du gaz ambiant (capteur non mouillé), soit du liquide en cours de remplissage (capteur mouillé). Dans un mode de réalisation, le capteur de mesure comprend au 25 moins deux ensembles de mesure indépendants permettant d'augmenter la fiabilité du dispositif. En d'autres termes, la sonde comporte plusieurs sous-ensembles de capteurs indépendants délivrant des mesures qui, par corrélation, permettent d'augmenter la sureté du résultat fourni par la 30 sonde. Par exemple, chaque ensemble de mesure comporte un jeu de plusieurs électrodes et le capteur comporte des moyens de mesure de la permittivité diélectrique du fluide entre les électrodes. 4 Dans un mode de réalisation, chaque ensemble de mesure comporte au moins deux jeux d'électrodes matérialisées par des plaques parallèles séparées deux à deux et définissant différentes zones de détection, séparées par une électrode séparatrice commune, 5 les moyens de mesure de permittivité diélectrique étant aptes à mesurer la permittivité diélectrique entre les plaques, indépendamment pour chaque zone de détection. Avantageusement, la sonde comporte des moyens de traitement de signaux par corrélation des mesures de niveau redondantes issues 10 du capteur afin d'en augmenter la sureté. L'invention a également pour objet, selon un deuxième aspect, un dispositif limiteur de remplissage pour citerne de transfert de carburant pétrolier liquide, comprenant un ensemble de sondes telles que définies ci-dessus, pour détecter un niveau de remplissage dans un 15 ensemble de compartiments et un contrôleur de remplissage recevant un signal d'autorisation de remplissage émis pour chaque sonde, pour piloter des actionneurs, de type pompe et vanne, d'un contrôleur de remplissage. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention 20 apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est une vue schématique d'une citerne dotée d'un dispositif limiteur de remplissage conforme à l'invention ; 25 -la figure 2 est un schéma synoptique d'un exemple de réalisation d'une sonde conforme à l'invention ; et -la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un exemple de réalisation d'une sonde conforme à l'invention. La citerne C illustrée sur la figure 1 est par exemple une 30 citerne d'un véhicule, de type camion-citerne, utilisée pour le transport de carburant pétrolier liquide. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, une seule citerne a été représentée. Un tel camion peut, en France, comporter sept à neuf compartiments de taille variable. 5 Comme on le voit, chaque citerne C est dotée d'un dispositif limiteur de remplissage afin de détecter tout risque de débordement en détectant le remplissage de la citerne jusqu'à une hauteur maximale de remplissage admissible qui, avantageusement, délimite un volume V 5 d'accueil de sécurité, par exemple de l'ordre d'une centaine de litres. Un tel volume d'accueil permet d'arrêter les pompes ou vannes d'un système de remplissage, lorsque la hauteur maximale est atteinte, afin d'éviter tout risque de débordement. Le dispositif limiteur de remplissage, désigné par la référence 10 numérique générale 1, comporte, pour chaque citerne, une sonde 2 qui assure la détection du niveau maximal de remplissage dans la citerne C et qui est raccordée à un dispositif 3 de chargement de citernes de transport de carburant pétrolier liquide prévu au niveau du quai de chargement de camions citernes, et comprenant un contrôleur de 15 remplissage 3a constitué par un analyseur de sonde intégré au dispositif de chargement pour piloter le dispositif de chargement des citernes à partir des signaux issus des sondes 2. La sonde 2 comprend un capteur de niveau 2a comportant des électrodes et des moyens de mesure de permittivité diélectrique du 20 fluide entre les électrodes. Toutefois, la sonde 2 visible sur la figure 1 est une sonde multizone et assure en conséquence des mesures d'impédance indépendantes et redondantes. La sonde 2 comporte ainsi plusieurs jeux de d'électrodes 25 réalisées sous la forme de jeux indépendants de plaques métalliques, ici au nombre de deux, séparés par une électrode séparatrice 4 commune, formée par l'une des plaques, et délimitant deux zones Z1 et Z2. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, la sonde comporte ainsi deux ensembles de mesure de niveau redondants, 30 formés chacun par un jeu de plaques métalliques associés chacun à un moyen de mesure de permittivité diélectrique entre les plaques. Bien entendu, on pourra utiliser un nombre accru de zones de détection afin d'augmenter le nombre de mesures de niveau redondantes. 6 Chaque zone Z1 ou Z2 comporte trois plaques métalliques 5,6 et 4, d'une part et 4,7 et 8, d'autre part. Ces plaques sont distantes l'une de l'autre de sorte, qu'entre elles, des volumes de fluide, gaz ou liquide, peuvent circuler. 5 Chaque fluide possède une permittivité diélectrique relative au vide (Er) qui lui est propre. Par exemple, la permittivité de l'air est de 1,0005. Celle de l'huile ou des produits pétroliers est supérieure à 2. Celle de l'alcool est supérieure à 6. Enfin, la permittivité de l'eau est supérieure à 30. 10 La valeur du condensateur formé par les plaques parallèles et en vis-à-vis est donnée par la relation : C= Er x (S/e) Avec : S= surface des plaques conductrices en m2 ; et 15 e=distance entre les plaques en m. La valeur du condensateur formée par chaque couple de plaques est donnée en farads. Ainsi, en fonction de la géométrie des électrodes, on mesure une impédance qui est l'image de la permittivité diélectrique du milieu dans lequel se situent les électrodes. 20 L'agencement des jeux d'électrodes en vis-à-vis séparés par la plaque séparatrice 4 permet de créer des groupes indépendants de condensateurs de mesure fournissant des mesures elles-mêmes indépendantes. La sonde 2 comprend un dispositif de calcul 9 intégrant les 25 capteurs de mesure d'impédance indépendants. Il récupère les parties réelles et imaginaires des impédances du fluide présent dans les zones Z1 et Z2 et les compare avec des valeurs de seuil. Comme on le voit, le dispositif de calcul 9 comporte deux unités centrales indépendantes 9a et 9b assurant chacune et en 30 parallèle le traitement des signaux Si et S2 de mesures indépendantes d'impédance. Ces signaux sont fournis à un comparateur 9c qui assure la corrélation entre les valeurs d'impédances fournies. Il s'agit notamment de vérifier que l'écart entre les valeurs d'impédance obtenues pour chaque zone ne dépasse pas une valeur limite de seuil 7 au-delà de laquelle on décide que la mesure de niveau n'est pas valable. Lorsque la sonde détecte la présence d'un fluide dont la permittivité diélectrique correspond à celle d'un liquide et non à celle 5 d'un gaz, le dispositif de calcul 9 met à jour le niveau d'un signal S d'autorisation ou d'interdiction de remplissage à destination du contrôleur de remplissage 3a. On a enfin représenté sur la figure 3 une vue schématique d'un exemple de réalisation d'une sonde conforme à l'invention. 10 Sur cette figure, on reconnaît les deux jeux de plaques 5, 6, 7 et 8 séparés par la plaque séparatrice 4. Ces deux jeux de plaques sont montés sur un support en forme de tube 10, lui-même surmonté d'une tête 11 servant de relais de connexion pour le raccordement de la sonde avec le contrôleur de 15 remplissage 3a. Par exemple, l'unité centrale peut être réalisée sous la forme d'une carte électronique montée à l'intérieur du tube 10. Un capot cylindrique (non représenté) laissant passer le fluide vient entourer les jeux de plaques afin de protéger mécaniquement ces 20 dernières. Comme illustré à la figure 1, l'ensemble vient se monter sur la citerne, à travers un orifice pratiqué dans la paroi de cette dernière, en partie haute, de sorte que le détecteur, et en particulier les électrodes, REVENDICATIONS1. Sonde pour dispositif limiteur de remplissage pour citerne de transport de carburant pétrolier liquide, comprenant un détecteur de niveau monté sur un support (10, 11) venant se fixer sur la citerne (C) de sorte que le détecteur soit placé dans la citerne à une hauteur maximale de remplissage admissible, caractérisée en ce que le détecteur de niveau comporte un capteur (2a) de mesure apte à assurer une mesure de niveau redondante. 2. Sonde selon la revendication 1, dans laquelle le capteur (2a) comporte au moins deux ensembles de mesure indépendants afin d'augmenter la fiabilité du dispositif. 3. Sonde selon la revendication 2, dans laquelle chaque ensemble de mesure comporte un jeu de plusieurs électrodes (5, 6, 4, 7, 8) et dans laquelle le capteur comporte des moyens (9a, 9b) de mesure de la permittivité diélectrique du fluide entre les électrodes. 4. Sonde selon la revendication 3, dans laquelle chaque ensemble de mesure comporte au moins deux jeux d'électrodes séparées deux à deux et définissant des zones (Z1, Z2) de détection, les moyens de mesure de permittivité diélectrique étant aptes à mesurer la permittivité diélectrique entre les électrodes, indépendamment pour chaque zone de détection. 5. Sonde selon la revendication 4, dans laquelle les jeux d'électrodes sont séparés par une électrode séparatrice commune. 6. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant des moyens (9c) de traitement de signaux par corrélation des mesures de niveau redondantes issues du capteur de mesure afin d'en augmenter la sureté. 7. Dispositif limiteur de remplissage pour citerne (C) de transfert de carburant pétrolier liquide, comprenant un ensemble de sondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, pour détecter un niveau de remplissage dans un ensemble de compartiments et un contrôleur de remplissage (3a) recevant un signal d'autorisation de 9 remplissage émis pour chaque sonde, pour piloter des actionneurs de type pompe et vanne d'un contrôleur de remplissage (3).