Brevet FR3070744A1 — publié le 20190308

- 1- La présente invention concerne un dispositif d'inversion automatique nouvelle génération appelé "inverseur à bille", permettant la mise en position « en attente » ou « en service » d'un récipient de gaz sous pression (ou bouteille de gaz), équipé d'un détendeur en dépression appelé par exemple chloromètre ou chloro-détendeur, dans le cas du dosage du chlore gazeux. Ce type de détendeur étant un appareil ne s'ouvrant que s'il est soumis à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Le détendeur devant être relié à au moins un hydroéjecteur équipé d'un venturi créant une dépression lorsqu'il est alimenté par un fluide sous pression, par exemple de l'eau. Le dispositif d'inversion passe automatiquement de la phase « en attente » à la phase « en service » dès que la bouteille de gaz initialement en service est vide. Ce type de dispositif est couramment appelé "inverseur". Traditionnellement, les inverseurs qui existent déjà sur le marché sont des dispositifs qui utilisent soit des moteurs électriques, soit un système de bascule avec ressorts. Leurs inconvénients sont les suivants : Les inverseurs à bascule avec ressorts et membranes, ou inverseurs "mécaniques", sont des systèmes qui se bloquent accidentellement, surtout à faible débit, empêchant ainsi parfois la bonne continuité du dosage de gaz lorsqu'une bouteille est vide, le système ne permettant alors pas de solliciter la seconde bouteille de gaz qui était prévue en attente. Une intervention, voire une maintenance, est alors nécessaire pour débloquer l'inverseur. De plus, la maintenance est souvent compliquée à réaliser car le système est complexe, du fait du grand nombre de pièces nécessaires et de leur fragilité. Les inverseurs motorisés, ou inverseurs "électriques" sont des systèmes fiables et faciles à entretenir. Ils ne se bloquent que très rarement. En revanche, le coût de fabrication est bien plus élevé qu'un inverseur à bascule, et une alimentation électrique est nécessaire. L'objet de l'invention, l'inverseur à bille, est la création d'un système d'inversion automatique à réarmement manuel, fonctionnant en dépression : sans moteur, ni ressort, ni membrane. Il est de conception simple, donc facile à entretenir, et moins coûteux à produire que les inverseurs traditionnels. Il ne nécessite aucune alimentation électrique. Le but d'un inverseur automatique de bouteille est de permettre le soutirage d'un gaz en dépression sur l'une des bouteilles d'un stockage (ou groupe de bouteilles) présent(es) sur site et d'empêcher tout soutirage de gaz sur l'autre bouteille (ou groupe de bouteilles) présent(es) sur site tant que la première bouteille (ou groupe de bouteilles) n'est pas épuisée (vide). Pour son fonctionnement, l'installation doit comprendre deux dispositifs inverseurs à bille reliés chacun à la sortie d'un (ou groupe) de détendeur(s) en dépression (chloromètre par exemple), reliés eux-mêmes à une (ou plusieurs) bouteille(s) de gaz sous pression. L'un des dispositifs inverseurs doit être en position « en attente », bloquant ainsi tout soutirage sur le(s) détendeur(s) au(x)quel(s) il est connecté, pendant que l'autre dispositif est en position « en service », permettant lui, le soutirage sur le(s) détendeur(s) au(x)quel(s) il est connecté. - 2 - En position « en attente », une bille posée sur le centre d'un joint plat percé en élastomère bouche le passage du gaz à travers le module inverseur à bille, empêchant ainsi tout soutirage de gaz à travers le dispositif. Lorsque la bouteille de gaz sous pression « en service » est vide, la dépression, qui était de -0.1 B 5 environ, augmente dans le réseau de distribution en aval de l'inverseur à bille « en attente », sous l'effet de l'hydroéjecteur du réseau qui est toujours en fonctionnement. Rapidement, la dépression atteint une valeur comprise entre -0,2 bar et -0,3 bar, celle-ci est alors suffisante pour aspirer la bille et forcer son passage à travers le centre du joint. Celle-ci déforme alors le centre du joint plat, passe à travers celui-ci, et tombe ensuite au fond du dispositif inverseur à bille, libérant ainsi le passage du gaz. Le soutirage de gaz 10 commence alors sur la nouvelle bouteille et la dépression dans le réseau retombe alors à sa valeur initiale de soutirage de -0,1 bar environ. Suite à cette étape, la bouteille vide reste connectée au réseau en dépression. Le dispositif inverseur, qui lui est connecté, reste en position « en service ». Comme pour n'importe quel type d'inverseur, l'exploitant choisit ensuite le moment qui lui convient 15 pour remplacer la bouteille de gaz vide par une bouteille de gaz pleine. Avant de commencer cette opération, il doit d'abord réamorcer le dispositif inverseur à bille connecté à la bouteille vide. Pour ce faire, il actionne une tirette prévue à cet effet sur notre inverseur, en la remontant au maximum pour ensuite la redescendre complètement. Ceci a pour effet de forcer la bille à repasser par-dessus le joint torique plat, permettant alors à celle-ci de bloquer à nouveau tout soutirage sur le récipient vide. 20 L'exploitant peut alors remplacer la bouteille vide par une bouteille pleine, en déconnectant le détendeur de la bouteille, sans risquer d'aspirer de l'air dans le réseau de gaz en dépression. La nouvelle bouteille est donc connectée à un dispositif inverseur à bille « en attente », prêt à passer en mode « en service » dès épuisement de la bouteille en cours de soutirage, connectée au dispositif inverseur à bille déjà « en service ». 25 La FIG. 1 présente un réseau de soutirage de gaz en dépression (chlore gazeux), comportant un système d'inversion à bille. La FIG. 2 présente la vue en coupe d'un système inverseur à bille en position « en attente ». La FIG. 3 présente la vue en coupe d'un système inverseur à bille en position « en service ». La FIG. 4 présente la vue en coupe d'un système inverseur à bille en cours de réarmement. 30 L'innovation consiste à se servir de la constante d'élasticité d'un joint plat et d'une simple bille en lieu et place d'un moteur, jeu de ressorts, membranes, axes ou clapets qui sont nécessaires sur les inverseurs traditionnels. Ce principe permet de simplifier énormément l'appareil inverseur, générant ainsi une économie, et une simplification extrême de fabrication et de maintenance, tout en ayant une fiabilité très satisfaisante du système. Le système ne pouvant pas se bloquer. 35 En référence à la FIG. 1, le dispositif inverseur (b) s'installe sur un réseau de dosage de gaz comportant au minimum deux récipients de gaz sous pression, équipés chacun d'un détendeur en dépression (a), le gaz est acheminé via une conduite de gaz en dépression (c), à travers un débitmètre doseur de gaz (d), puis un - 3 - hydroéjecteur (e). Celui-ci aspire par effet venturi et dissout le gaz dans un fluide (par exemple de l'eau). Ce fluide arrive sous pression grâce par exemple à une pompe (f). En référence aux FIG. 2, FIG. 3 et FIG. 4, le dispositif se compose d'une chambre étanche (6), avec une entrée de gaz en partie haute (1) et une sortie de gaz en partie basse (5). Sur le trajet du gaz, une bille (2) 5 repose sur un joint plat percé en son centre (3). La bille (2), ainsi positionnée, bloque le passage du gaz FIG. 2. Si la bille (2) passe de l'autre côté du joint (3), le trajet du gaz est alors libéré FIG 3. Pour réamorcer l'inverseur à bille, l'ensemble est muni d'une tirette de réarmement (4) en partie basse, permettant de replacer la bille en position initiale FIG. 4, puis de revenir en configuration "en attente" FIG. 2. Le dispositif comporte avantageusement les caractéristiques suivantes : 10 - Les matériaux utilisés sont compatibles avec le gaz dosé. - La taille, l'état de surface de la bille (2) et sa densité sont adaptés, car de ces paramètres dépend la force avec laquelle la bille (2) sera aspirée à travers le joint (3), pour une valeur de dépression donnée. - Le diamètre intérieur du joint plat (3), l'épaisseur du joint (3) et son élasticité sont adaptés, car de 15 ces paramètres dépendra la force nécessaire pour forcer la bille (2) à passer à travers le centre du joint plat (3). Dans notre application, pour le chlore gazeux par exemple, nous devions obtenir un système ne permettant pas de mouvement de la bille (2) pour une dépression avale inférieure à -0,2 bar, et un passage de la bille (2) à travers le joint (3) pour une dépression avale comprise entre 20 -0,2 bar et -0,3 bar. - Une tirette (4) permet de réamorcer l'inverseur, en forçant la bille (2) à repasser au-dessus du joint (3), pour se poser à nouveau dessus et bloquer ainsi de nouveau le passage du gaz, tant que la dépression en aval du dispositif est inférieure à la dépression de basculement. La tirette (4) dispose d'un verrouillage pour la maintenir en position haute ou en position basse. 25 Position relevée FIG. 4, la bille (2) est plaquée au-dessus du joint (3), plus haut que celui-ci, ce qui force le dispositif à laisser passer le gaz. Position de « marche forcée ». - La réalisation d'un ou plusieurs hublots transparents (7), en partie basse du dispositif, permet à l'utilisateur de savoir visuellement si l'inverseur est en position « en attente » ou « en service » : - Si la bille (2) est visible en partie basse, le dispositif est « en service » 30 - Si la bille (2) n'est pas visible en partie basse, le dispositif est « en attente » - Selon une variante non illustrée, un capteur (par exemple optique ou capacitif ou magnétique) peut permettre de connaître à distance la position de la bille, et donc l'état REVENDICATIONS1. Dispositif dit "inverseur à bille" permettant de mettre en service un récipient de gaz sous pression plein en attente (bouteille de gaz), ou un groupe de récipients de gaz sous pression pleins en attente (groupe de bouteilles de gaz), dès épuisement du(es) récipient(s) sous pression en service, pour jouer le rôle d'inverseur automatique de récipient de gaz sous pression, ou de groupe de récipients, au sein d'un système de dosage de ce gaz, afin d'assurer la continuité du dosage, composé d'un corps avec une chambre étanche (6), d'un raccord d'entrée du gaz (1) en partie haute et d'un raccord de sortie du gaz en partie basse (5) et qui contient une bille posée sur un joint en élastomère percé en son centre (3), d'un diamètre inférieur à celui de la bille (2), qui bloque le passage du gaz à travers l'inverseur à l'état "en attente". 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élasticité et les dimensions du joint sont choisies pour qu'à partir d'une certaine dépression appliquée à la sortie, la bille soit aspirée et traverse le joint en son centre, elle libère alors le passage du gaz. L'inverseur à bille passe alors de l'état « en attente » à l'état « en service ». 3. Dispositif selon la revendication 1, et 2, caractérisé en ce que le dispositif est équipé en partie basse d'une tirette (4) d'un diamètre inférieur au diamètre du joint percé, permettant de forcer le passage de la bille (2) au-dessus du joint (3), ce qui a pour effet de réamorcer le dispositif inverseur pour passer de l'état « en service » à l'état « en attente ». Cette tirette (4) possède deux positions verrouillables : Position basse, la bille est libre de changer l'état de l'inverseur. Ou Position relevée, la bille est plaquée au-dessus du joint, plus haut que celui-ci, ce qui force le dispositif à laisser passer le gaz. Position de « marche forcée ». 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps du dispositif est équipé d'un ou plusieurs hublots transparents (7), permettant de visualiser la position de la bille dans le dispositif, et ainsi de savoir visuellement si le dispositif est en position « en service » ou « en attente », sans avoir besoin d'utiliser de capteur. 5. Dispositif selon la revendication 1. caractérisé en ce que le dispositif peut être équipé de capteurs (par exemple optiques ou capacitifs ou magnétiques) permettant de savoir à distance la position de la bille (2) et donc l'état du dispositif. 6. Le dispositif constitué de deux inverseurs à bille (b), selon l'une quelconque des revendications précédentes, reliés entre eux en leur sortie et qui sont installés sur une installation de dosage de gaz dans la partie en dépression; chacun est relié à un ou des récipients de gaz sous pression remplis (gauche et droite) via un détendeur en dépression (a) qui fournit le gaz à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Si le Page 5 dispositif inverseur (b) de gauche, relié au récipient en soutirage à gauche, est en position « en service », alors l'autre dispositif inverseur (b) de droite, relié au récipient de gaz de droite est en position « en attente ». 7. Procédé d'inversion utilisant le dispositif selon revendications 6, caractérisé par la succession des étapes 5 suivantes: Lorsque le récipient (de gauche) en soutirage est vide, le dispositif inverseur connecté au récipient (de droite), qui est en mode « en attente », passe automatiquement en mode « en service » et autorise ainsi le soutirage sur le récipient rempli, qui est disponible et connecté. Il prend ainsi automatiquement le relais de l'approvisionnement en gaz du reste du système de dosage (c) (d) et (e). 10 Le jour où l'opérateur décide de remplacer le récipient de gaz (de gauche) vide par un récipient de gaz plein, celui-ci commence par réarmer manuellement le dispositif inverseur (b) connecté au récipient (de gauche) vide, afin de le refaire passer en mode « en attente ». Pour ce faire, il utilise la tirette de réarmement (4) située sous l'appareil, en la soulevant puis en la descendant. Ceci a pour effet de refaire passer la bille au-dessus du joint plat. 15 - Une fois réarmé, le dispositif inverseur (b) permet de changer le récipient vide par un récipient plein, sans perturber l'alimentation en gaz dans le circuit en dépression. Le récipient de droite alimente le circuit, celui de gauche attend d'être sollicité par le dispositif inverseur de gauche. - Une fois que le récipient de droite est vide à son tour, le dispositif inverseur de gauche met automatiquement en service le récipient de gaz de gauche. 20 - Le moment venu, l'opérateur effectue alors, pour le récipient de droite, les mêmes opérations que réalisées précédemment sur le récipient de gauche pour le remplacer par un récipient plein. 25