Brevet FR3104670A1 — publié le 20210618

Dispositif et procédé de remplissage de réservoirs de gaz sous pression comprenant une source (2) de gaz sous pression, une conduite (3) de transfert raccordée à un réservoir (4) à remplir, la conduite (3) de transfert comprenant un ensemble de vanne(s) (5) et un compresseur (6), le dispositif (1) comprenant un capteur (11) de détection de la présence d’huile dans la gaz circulant dans la conduite (3) de transfert en aval du compresseur (6), le dispositif comprenant une conduite (7) de dérivation raccordée à la conduite (3) de transfert en aval du compresseur (6) et comprenant un ensemble d’au moins deux vanne(s) (8, 9, 10) en série configurées pour permettre, dans une première configuration, le prélèvement de gaz circulant dans la conduite (3) de transfert dans la conduite (7) de dérivation et, dans une seconde configuration, l’isolation fluidique entre la conduite (7) de dérivation et la conduite (3) de transfert, dans lequel l’ensemble de vanne(s) (8, 9, 10) de la conduite (3) de transfert définit dans la seconde configuration un volume de stockage clos pour le gaz prélevé et emprisonné dans la conduite (3) de dérivation, le volume de stockage clos comprenant un système de détente de la pression gaz prélevé et emprisonné dans la conduite (3) de dérivation pour abaisser la pression du gaz emprisonné à une pression inférieure à la pression du gaz circulant dans la conduite (3) de transfert, le capteur (11) de détection de la présence d’huile assurant une détection d’huile dans ledit le volume de stockage clos Figure de l’abrégé : Fig. 1 Dispositif et un procédé de remplissage de réservoirs L’invention concerne un dispositif et un procédé de remplissage de réservoirs. L’invention concerne plus particulièrement un dispositif de remplissage de réservoirs de gaz sous pression, notamment de réservoirs d’hydrogène sous pression, comprenant une source de gaz sous pression, une conduite de transfert ayant une extrémité amont raccordée à la source et une extrémité aval destinée à être raccordée à un réservoir à remplir, la conduite de transfert comprenant un ensemble de vanne(s) pour contrôler l’écoulement de gaz de la source vers l’extrémité aval, la conduite de transfert comprenant un compresseur, le dispositif comprenant un capteur de détection de la présence d’huile dans la gaz circulant dans la conduite de transfert en aval du compresseur, le dispositif comprenant une conduite de dérivation raccordée à la conduite de transfert en aval du compresseur. Il peut être nécessaire de détecter la présence d’huile en sortie de compresseur pour vérifier si une fuite d’huile pollue le gaz comprimé. Ceci peut concerner notamment les stations de remplissage d’hydrogène. Une technologie connue consiste à utiliser un filtre coalescent et un capteur de niveau d’huile optoélectronique. La plupart des capteurs et notamment ce type de capteur ne peut supporter de pression supérieur à 500 bar. Ceci est incompatible avec les très hautes pressions atteintes dans certains dispositifs de remplissage, notamment d’hydrogène sous 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 dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que la conduite de dérivation comprend un ensemble d’au moins deux vanne(s) en série configurées pour permettre, dans une première configuration, le prélèvement de gaz circulant dans la conduite de transfert dans la conduite de dérivation et, dans une seconde configuration, l’isolation fluidique entre la conduite de dérivation et la conduite de transfert, dans lequel l’ensemble de vanne(s) de la conduite de transfert définit dans la seconde configuration un volume de stockage clos pour le gaz prélevé et emprisonné dans la conduite de dérivation, le volume de stockage clos comprenant un système de détente de la pression gaz prélevé et emprisonné dans la conduite de dérivation pour abaisser la pression du gaz emprisonné à une pression inférieure à la pression du gaz circulant dans la conduite de transfert, le capteur de détection de la présence d’huile assurant une détection d’huile dans ledit le volume de stockage clos. Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : la conduite de dérivation comprend un extrémité amont raccordée à la conduite de transfert en aval du compresseur et une extrémité aval, la conduite de dérivation comprenant, disposées en série entre ses extrémités amont et aval : une première vanne d’isolation, une seconde vanne d’isolation et une troisième vanne d’isolation, le capteur de détection de la présence d’huile mesure la présence d’huile entre la seconde vanne d’isolation et la troisième vanne d’isolation, l’extrémité aval de la conduite de dérivation est raccordée à un organe de récupération d’huile, le système de détente de la pression gaz prélevé comprend au moins l’un parmi : un orifice calibré, une augmentation de section de la conduite de dérivation, le dispositif comprend un capteur de pression mesurant la pression dans le volume de stockage clos de la conduite de dérivation, le dispositif comprend une conduite d’évacuation du gaz emprisonné dans le volume de stockage clos formé dans la conduite de dérivation, la conduite d’évacuation comprenant une extrémité amont raccordée à la conduite de dérivation dans le volume de stockage clos et une extrémité aval raccordée à un volume de décharge, la conduite d’évacuation comprenant un ensemble de vanne(s) d’isolation, le volume de décharge comprend au moins l’un parmi : l’atmosphère, une zone de la conduite de transfert située en amont du compresseur, la source de gaz sous pression, le dispositif comprend un contrôleur électronique comprenant un organe de stockage et de traitement de données tel qu’un microprocesseur ou un ordinateur, ledit contrôleur électronique étant relié au capteur de détection de la présence d’huile et étant configuré pour générer un signal en cas de détection d’huile par ledit capteur, le contrôleur électronique est raccordé à tout ou partie des vannes du dispositif et configuré pour piloter lesdites vannes, le capteur de détection de la présence d’huile comprend un filtre coalescent et un capteur de niveau de type optoélectronique, la pression du gaz circulant dans la conduite de transfert en aval du compresseur est comprise entre 500 et 1200bar, le volume de gaz prélevé et emprisonné étant détendu dans le volume de stockage clos à une pression comprise entre 500 et 100bar, le volume de gaz prélevé est emprisonné dans une première section de la conduite de dérivation puis détendu dans le volume clos ayant un volume supérieur au volume de la première section de la conduite de dérivation. L’invention concerne également un procédé de remplissage de réservoir(s) de gaz sous pression, notamment de réservoirs d’hydrogène sous pression, dans lequel du gaz sous pression est transféré à partir d’une source de gaz sous pression dans un réservoir via une conduite de transfert comprenant un compresseur, le procédé comprenant une détection de la présence d’huile dans le gaz circulant dans la conduite de transfert en aval du compresseur, le procédé comprenant une étape de prélèvement d’un volume de gaz circulant dans la conduite de transfert en aval du compresseur vers une conduite de dérivation, ledit volume de gaz prélevé étant emprisonné et détendu dans un volume de stockage clos, la détection de la présence d’huile étant réalisée dans ledit volume de gaz prélevé emprisonné et détendu. Selon d’autres particularités possibles : L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : représente une vue schématique et partielle illustrant un premier exemple de structure et de fonctionnement d’un dispositif de remplissage selon l’invention, représente une vue schématique et partielle illustrant un deuxième exemple de structure et de fonctionnement d’un dispositif de remplissage selon l’invention. Le dispositif 1 de remplissage de réservoirs de gaz sous pression illustré à la peut être utilisé notamment pour le remplissage de réservoirs d’hydrogène sous pression. Ce dispositif comprenant une source 2 de gaz sous pression (stockage(s) sous pression, stockage(s) liquide associé(s) à une pompe et/ou un vaporiseur, électrolyseur(s)…). Le dispositif 1 de remplissage comprend une conduite 3 de transfert ayant une extrémité amont raccordée à la au moins une source 2 et au moins une extrémité aval destinée à être raccordée à un réservoir 4 à remplir. Bien entendu, plusieurs extrémités aval peuvent être prévues pour remplir simultanément ou non plusieurs réservoirs 4 distincts. Le conduite 3 de transfert peut comprendre classiquement un ensemble de vanne(s) 5 pour contrôler l’écoulement de gaz de la sou0rce 2 vers l’extrémité aval, par exemple une vanne 5 pilotée de contrôle du débit et/ou de la pression. D’autres organes peuvent classiquement être prévus sur cette conduite 3 de transfert notamment l’un au moins parmi : organe de refroidissement du gaz, vanne d’isolation, capteur(s) de pression et/ou de température. La conduite 3 de transfert comprend au moins un compresseur 6 et le dispositif 1 comprend un capteur 11 de détection de la présence d’huile dans le gaz circulant dans la conduite 3 de transfert en aval du compresseur 6. Pour éviter d’exposer le capteur 11 à une pression trop élevée, le dispositif 1 comprend une conduite 7 de dérivation raccordée à la conduite 3 de transfert en aval du compresseur 6. La conduite 7 de dérivation comprend de préférence un ensemble d’au moins deux vanne(s) 8, 9, 10 en série configurées pour permettre, dans une première configuration, le prélèvement de gaz circulant dans la conduite 3 de transfert dans la conduite 7 de dérivation et, dans une seconde configuration, l’isolation fluidique entre la conduite 7 de dérivation et la conduite (3) de transfert. L’ensemble de vanne(s) 8, 9, 10 de la conduite 3 de transfert définit dans la seconde configuration un volume de stockage clos pour le gaz prélevé et emprisonné dans la conduite 3 de dérivation. Le volume de stockage clos comprend un système de détente de la pression gaz prélevé à très haute pression et emprisonné dans la conduite 3 de dérivation pour abaisser la pression du gaz emprisonné à une pression inférieure à la pression du gaz circulant dans la conduite 3 de transfert. Le capteur 11 de détection de la présence d’huile mesurant la présence d’huile dans ledit le volume de stockage clos, c’est-à-dire qu’il est exposé à une pression moindre à celle du gaz circulant dans la conduite 3 de transfert. C’est-à-dire que du gaz à très haute pression est prélevé à la sortie du compresseur 6 et est détendu avant d’y détecter la présence éventuelle d’huile. Dans les exemples illustrés la conduite 7 de dérivation comprend un extrémité amont raccordée à la conduite 3 de transfert en aval du compresseur 6 et une extrémité aval. La conduite 7 de dérivation comprend, disposées en série entre ses extrémités amont et aval : une première vanne 8 d’isolation, une seconde 9 vanne d’isolation et une troisième vanne 10 d’isolation. En fonctionnement normal (lors d’un remplissage d’un réservoir 4 par exemple), la première vanne 8 d’isolation est ouverte et la deuxième vanne d’isolation 9 est fermée. Si de l’huile est contenue dans le gaz à très haute pression fourni par le compresseur, cette huile vers pénétrer avec le gaz qui la contient dans le volume de la conduite 7 de dérivation situé entre les première 8 et seconde 9 vannes d’isolation. Un filtre 18 peut être disposé à l’intersection entre la conduite 3 de transfert et la conduite 7 de dérivation et/ou dans la conduite 7 de dérivation pour recueillir cette éventuelle huile. Lorsque l’on souhaite vérifier le niveau d’huile, la première vanne 8 d’isolation peut être fermée puis la seconde vanne 9 d’isolation peut être ouverte. A l’ouverture de la seconde vanne 9 d’isolation, le petit volume d’hydrogène et d’huile emprisonné va se détendre dans un volume de stockage clos plus grand. Ceci peut être obtenu en prévoyant en aval de la seconde vanne 9 d’isolation des conduites de diamètre plus grand et/ou une longueur de conduites suffisante pour augmenter le volume pour le gaz emprisonné. Par exemple, la conduite 7 de dérivation peut comporter une augmentation de section 13 de sa tuyauterie en aval de la seconde vanne 9 d’isolation. Par exemple, avant ouverture de la seconde vanne 9 d’isolation, la pression en aval de cette seconde vanne 9 d’isolation peut être relativement plus basse que dans la conduite 3 de transfert, par exemple inférieure à 200bar. Le volume entre les deux premières vannes 8, 9 d’isolation et le volume de stockage clos lorsque la seconde vanne 9 d’isolation est ouverte peuvent être dimensionnés relativement pour diminuer la pression dans le volume de stockage clos en-dessous de la valeur de pression maximale que peut tolérer le capteur 11. Ainsi, le capteur peut détecter la présence éventuelle d’huile sans être exposé à une pression trop importante. Lorsque la détection a été réalisée, le gaz emprisonné doit être évacuer pour réaliser une autre mesure. Comme illustré à la , le dispositif peut comprendre une conduite 16 d’évacuation du gaz emprisonné dans le volume de stockage clos. Cette conduite 7 de dérivation peut comprendre une extrémité amont raccordée à la conduite 7 de dérivation dans le volume de stockage clos (par exemple entre les deuxième 9 et troisième 10 vannes d’isolation). La conduite 7 de dérivation comprend une extrémité aval raccordée à un volume de décharge. La conduite 16 d’évacuation comprend un ensemble de vanne(s) 17 d’isolation. Comme schématisé en pointillés, l’extrémité aval peut être raccordée à une zone d’évacuation (évent à l’atmosphère par exemple) et/ou à l’entrée du compresseur 6 pour y recycler le gaz. Ce gaz pourrait être renvoyé également vers la source 2 de gaz sous pression. Cette évacuation du volume de stockage clos peut par exemple abaisser la pression à une valeur déterminée, par exemple 15 bar. Tout ou partie des vannes peuvent être des vannes pilotées qui peuvent être commandées automatiquement par un contrôleur 17 électronique comprenant un organe de stockage et de traitement de données tel qu’un microprocesseur ou un ordinateur par exemple. Ainsi, le processus peut être automatisé. Le test (mesure pour détecter la présence d’huile éventuelle) peut être fait à tout moment avant un remplissage ou lors d’un remplissage, de façon périodique à chaque remplissage, plusieurs fois par remplissage ou selon tout autre fréquence. Dans le cas où le capteur 11 détecte la présence d’huile, le dispositif peut être configuré pour générer un signal correspondant pour signaler que le gaz sortant du compresseur 6 est pollué. Dans ce cas, il peut être inutile de répéter le test. Le signal généré peut interrompre le fonctionnement du compresseur et/ou avertir des opérateurs en vue d’une intervention. A noter que dans le cas par exemple où tout ou partie des vannes sont de type à actionnement manuel, le capteur de niveau optoélectronique peut être remplacé ou suppléé par une tuyauterie dont une partie est transparente. Ceci permet aux opérateurs de regarder la présence ou non d'huile (et économiser le prix du capteur le cas échéant). L’extrémité aval de la conduite 7 de dérivation peut être raccordée à un organe 14 de récupération d’huile. Ainsi, lorsque la pression dans la conduite 7 de dérivation a été abaissée, la troisième vanne 10 d’isolation peut être ouverte pour évacuer l’huile récoltée. Comme illustré, un orifice calibré 12 peut être disposé dans la conduite 7 de dérivation en aval de la seconde vanne 9 d’isolation. Ceci permet une augmentation de pression progressive en aval pour ménager le matériel. Comme illustré également, un capteur 15 de pression peut être prévu pour mesurer la pression dans le volume de stockage clos de la conduite 7 de dérivation (notamment entre les deuxième 9 et troisième 10 vannes d’isolation). Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus. Par exemple, il peut être envisagé de supprimer la seconde vanne 9 d’isolation de la conduite 7 de dérivation dans certaines configurations. Ainsi, par exemple, si la pression en aval du compresseur n’est pas trop élevée pour le capteur 11 de détection de la présence d’huile (par exemple inférieure ou égale à 500bar), la seconde vanne 9 peut être omise. Dans ce cas, la première vanne 8 d’isolation est ouverte lorsque le compresseur 6 est en marche. Le gaz à haute pression est admis dans la conduite 7 de dérivation au travers d’un orifice calibré et peut être soumis à une détection huile dans le volume situé entre la première vanne 8 et la vanne 10 d’extrémité. Dispositif de remplissage de réservoirs de gaz sous pression, notamment de réservoirs d’hydrogène sous pression, comprenant une source (2) de gaz sous pression, une conduite (3) de transfert ayant une extrémité amont raccordée à la source (2) et une extrémité aval destinée à être raccordée à un réservoir (4) à remplir, la conduite (3) de transfert comprenant un ensemble de vanne(s) (5) pour contrôler l’écoulement de gaz de la source (2) vers l’extrémité aval, la conduite (3) de transfert comprenant un compresseur (6), le dispositif (1) comprenant un capteur (11) de détection de la présence d’huile dans la gaz circulant dans la conduite (3) de transfert en aval du compresseur (6), le dispositif comprenant une conduite (7) de dérivation raccordée à la conduite (3) de transfert en aval du compresseur (6), la conduite (7) de dérivation comprenant un ensemble d’au moins deux vanne(s) (8, 9, 10) en série configurées pour permettre, dans une première configuration, le prélèvement de gaz circulant dans la conduite (3) de transfert dans la conduite (7) de dérivation et, dans une seconde configuration, l’isolation fluidique entre la conduite (7) de dérivation et la conduite (3) de transfert, dans lequel l’ensemble de vanne(s) (8, 9, 10) de la conduite (3) de transfert définit dans la seconde configuration un volume de stockage clos pour le gaz prélevé et emprisonné dans la conduite (3) de dérivation, le volume de stockage clos comprenant un système de détente de la pression gaz prélevé et emprisonné dans la conduite (3) de dérivation pour abaisser la pression du gaz emprisonné à une pression inférieure à la pression du gaz circulant dans la conduite (3) de transfert, le capteur (11) de détection de la présence d’huile assurant une détection d’huile dans ledit le volume de stockage clos. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite (7) de dérivation comprend un extrémité amont raccordée à la conduite (3) de transfert en aval du compresseur (6) et une extrémité aval, la conduite (7) de dérivation comprenant, disposées en série entre ses extrémités amont et aval : une première vanne (8) d’isolation, une seconde (9) vanne d’isolation et une troisième vanne (10) d’isolation. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur (11) de détection de la présence d’huile mesure la présence d’huile entre la seconde (9) vanne d’isolation et la troisième vanne (10) d’isolation. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que l’extrémité aval de la conduite (7) de dérivation est raccordée à un organe (14) de récupération d’huile. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système de détente de la pression gaz prélevé comprend au moins l’un parmi : un orifice calibré (12), une augmentation de section (13) de la conduite (7) de dérivation. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend un capteur (15) de pression mesurant la pression dans le volume de stockage clos de la conduite (7) de dérivation. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend une conduite (16) d’évacuation du gaz emprisonné dans le volume de stockage clos formé dans la conduite (7) de dérivation, la conduite (16) d’évacuation comprenant une extrémité amont raccordée à la conduite (7) de dérivation dans le volume de stockage clos et une extrémité aval raccordée à un volume de décharge, la conduite (16) d’évacuation comprenant un ensemble de vanne(s) d’isolation. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le volume de décharge comprend au moins l’un parmi : l’atmosphère, une zone de la conduite (3) de transfert située en amont du compresseur (6), la source (2) de gaz sous pression. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend un contrôleur (17) électronique comprenant un organe de stockage et de traitement de données tel qu’un microprocesseur ou un ordinateur, ledit contrôleur (17) électronique étant relié au capteur (11) de détection de la présence d’huile et étant configuré pour générer un signal en cas de détection d’huile par ledit capteur (11). Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le contrôleur (17) électronique est raccordé à tout ou partie des vannes du dispositif et configuré pour piloter lesdites vannes. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le capteur (11) de détection de la présence d’huile comprend un filtre coalescent et un capteur de niveau de type optoélectronique. Procédé de remplissage de réservoir(s) de gaz sous pression, notamment de réservoirs d’hydrogène sous pression, dans lequel du gaz sous pression est transféré à partir d’une source (2) de gaz sous pression dans un réservoir (4) via une conduite (3) de transfert comprenant un compresseur (6), le procédé comprenant une détection de la présence d’huile dans le gaz circulant dans la conduite (3) de transfert en aval du compresseur (6), le procédé comprenant une étape de prélèvement d’un volume de gaz circulant dans la conduite (3) de transfert en aval du compresseur (6) vers une conduite (7) de dérivation, ledit volume de gaz prélevé étant emprisonné et détendu dans un volume de stockage clos, la détection de la présence d’huile étant réalisée dans ledit volume de gaz prélevé emprisonné et détendu. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la pression du gaz circulant dans la conduite (3) de transfert en aval du compresseur (6) est comprise entre 500 et 1200bar et en ce que le volume de gaz prélevé et emprisonné est détendu dans le volume de stockage clos à une pression comprise entre 500 et 100bar. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le volume de gaz prélevé est emprisonné dans une première section de la conduite (7) de dérivation puis détendu dans le volume clos ayant un volume supérieur au volume de la première section de la conduite (7) de dérivation.