Brevet FR3125578A1 — publié le 20230127

TITRE DE L’INVENTION : DISPOSITIF DE DÉCOMPRESSION D’UN CONTENANT DE GAZ Le dispositif (40) effectue la décompression d’un premier contenant (12) de gaz, par exemple un tronçon de réseau de gaz ou un réservoir de gaz, par extraction du gaz présent dans ce premier contenant, compression du gaz extrait et injection du gaz comprimé dans un deuxième contenant de gaz (13), par exemple un réseau de gaz ou un réservoir de gaz. Le dispositif comporte : - une source d’air comprimé (14), par exemple un compresseur d’air, - un surpresseur pneumatique (30) muni d’une chambre de détente (17) et d’une chambre de compression (23), - une première conduite d’air (31) entre la sortie d’air comprimé de la source d’air comprimé et une entrée (18) de la chambre de détente, - une deuxième conduite d’air (32) reliée à une sortie (19) de la chambre de détente, - une troisième conduite de gaz (33) entre le premier contenant et une entrée (15) de la chambre de compression et - une quatrième conduite de gaz (34) comprimé entre une sortie (16) de la chambre de compression et le deuxième contenant de gaz. Figure pour l'abrégé : figure 2 DISPOSITIF DE DÉCOMPRESSION D’UN CONTENANT DE GAZ Domaine technique de l’invention La présente invention vise un dispositif de décompression d’un contenant de gaz, par exemple un tronçon de réseau de gaz ou un réservoir de gaz. Elle s’applique, notamment, au domaine des réseaux de transport et de distribution de gaz naturel, de biogaz et d’hydrogène, voire d’autres gaz butane, propane, etc., au domaine des stations de remplissage de bouteilles, au domaine de la maintenance de poids lourds GNV (acronyme de gaz naturel pour véhicule), au domaine des réseaux intérieurs d’usine. État de la technique Il est parfois nécessaire de décomprimer un réservoir ou un tronçon de réseau de gaz sur lequel des interventions sont prévues, par exemple, des travaux de modification, de maintenance ou de réparation. Lors des opérations de maintenance programmées sur les réseaux de transport et de distribution de gaz, dans des garages de poids lourds GNV, sur des réseaux intérieurs d’usines, dans des unités de remplissage de réservoirs de butane, propane, hydrogène, etc., il est à ce jour nécessaire de rejeter, pour certaines d’entre-elles à l’atmosphère, les quantités de gaz, notamment de méthane CH 4 , présentes dans des parties de tuyauterie pour effectuer les contrôles et la réalisation du mode opératoire associé à l’opération. Les quantités de gaz qui sont généralement mises à l’atmosphère dépendent du type d’installation et de la pression en aval. Afin de limiter la perte du gaz contenu dans ce tronçon ou ce réservoir et limiter l’impact sur l’environnement, une station de compression mobile peut être utilisée pour extraire le gaz du tronçon ou du réservoir à purger et le réinjecter dans un réseau de gaz opérationnel. Il n’existe pas sur le marché de produits simples d’utilisation qui permettent de réaliser un transfert de méthane, ou d’un autre gaz, et un stockage éventuel ou une récupération facile qui limiterait les rejets à l’atmosphère. Il existe des compresseurs, mobiles transportables, alimentés soit par le réseau électrique (220 volts en Europe) soit par la batterie d’un véhicule d’intervention associé à un onduleur fournissant un courant alternatif à 220 Volts. Mais ces compresseurs ne sont pas dimensionnés pour comprimer le gaz issu du tronçon ou du réservoir à purger et à transférer à la pression du réseau de gaz fonctionnel destiné à le recevoir. Il existe des compresseurs classiques à pistons entrainés par moteurs électriques, voire par moteurs thermiques. Mais, ces compresseurs sont généralement surdimensionnés pour l’usage requis et en alimentation triphasée liée aux moteurs ATEX (« Atmosphère Explosive ») qui les équipent. De ce fait les postes alimentés en faible puissance et en monophasé ne disposent pas de solution adaptée, notamment les sites sans électricité La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. À cet effet, la présente invention vise un dispositif de décompression d’un premier contenant de gaz, par exemple un tronçon de réseau de gaz ou un réservoir de gaz, par extraction du gaz présent dans ce contenant, compression du gaz extrait et injection du gaz comprimé dans un deuxième contenant de gaz, par exemple un réseau de gaz ou un réservoir de gaz, qui comporte : - une source d’air comprimé, par exemple un compresseur d’air, - un surpresseur pneumatique muni d’une chambre de détente et d’une chambre de compression, - une première conduite d’air entre la sortie d’air comprimé de la source d’air comprimé et une entrée de la chambre de détente, - une deuxième conduite d’air reliée à une sortie de la chambre de détente, - une troisième conduite de gaz entre le premier contenant de gaz et une entrée de la chambre de compression et - une quatrième conduite de gaz comprimé entre une sortie de la chambre de compression et le deuxième contenant de gaz. Grâce à ces dispositions, l’énergie libérée par la détente de l’air comprimé dans le surpresseur pneumatique permet la compression du gaz provenant du premier contenant de gaz dans le surpresseur pneumatique. On effectue ainsi un transfert et une récupération de gaz, par exemple de méthane, on limite les rejets de gaz à l’atmosphère. Plus généralement, on réalise une décarbonation des usages du gaz. Dans des modes de réalisation, le surpresseur pneumatique comporte un piston libre entre la chambre de détente et la chambre de compression. La détente de l’air comprimé permet de mouvoir le piston libre du surpresseur, qui comprime du gaz prélevé sur le premier contenant de gaz à purger, à une pression suffisamment élevée pour être injecté dans le deuxième contenant de gaz, par exemple un réseau opérationnel. Ainsi, l’invention permet, avec un simple compresseur d’air ou un réservoir d’air sous pression, de purger un réseau de gaz à purger et de transférer le gaz dans un réseau de gaz opérationnel ou dans un réservoir. Dans des modes de réalisation : - le piston libre comporte une tête de détente et une tête de compression reliées par un arbre, une ouverture traversante débouchant d’une part, dans la tête de détente du côté opposé à la tête de compression et, d’autre part, dans une paroi latérale de l’arbre, - la première conduite d’air débouche dans la chambre de détente en regard de l’arbre, et - la sortie de la chambre de détente à laquelle est reliée la deuxième conduite d’air se trouve sur une face latérale de la chambre de détente et n’est pas obstruée par la tête de détente que lorsque l’ouverture traversante ne débouche pas dans la chambre de détente. Dans des modes de réalisation, la source d’air comprimé est un compresseur d’air et l’entrée d’air à compresser du compresseur d’air est reliée à la deuxième conduite d’air. L’air est donc maintenu dans un circuit fermé évitant ou réduisant la nécessité de prévoir un filtrage de cet air. Dans des modes de réalisation, le surpresseur pneumatique comporte un turbocompresseur entre la chambre de détente et la chambre de compression. Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de l’invention comporte un régulateur de pression aval sur la deuxième conduite d’air entre la chambre de détente du surpresseur et le compresseur. Ainsi, le compresseur est alimenté en air à pression constante. Dans des modes de réalisation, la source d’air comprimé comporte un réservoir d’air comprimé. Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de l’invention comporte un régulateur de pression amont positionné sur la quatrième conduite de gaz. Grâce à ces dispositions, la pression en sortie de la chambre de compression du surpresseur et la température en un échangeur de chaleur positionné sur la quatrième conduite de gaz sont constantes. Dans des modes de réalisation : - le premier contenant de gaz est un tronçon de réseau de gaz, - le premier contenant de gaz est un réservoir de gaz, - le deuxième contenant de gaz est un réseau de gaz opérationnel et/ou - le deuxième contenant de gaz est un réservoir de gaz monté sur un véhicule. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif de compression objet de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier d’un piston libre mis en œuvre dans différents modes de réalisation du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, une première phase de fonctionnement d’un piston libre à ouverture traversante, représente, schématiquement, une deuxième phase de fonctionnement d’un piston libre à ouverture traversante, représente, schématiquement, une troisième phase de fonctionnement d’un piston libre à ouverture traversante et représente, schématiquement, une quatrième phase de fonctionnement d’un piston libre à ouverture traversante. Dispositif (10, 40) de décompression d’un premier contenant (12) de gaz, par exemple un tronçon de réseau de gaz ou un réservoir de gaz, par extraction du gaz présent dans ce premier contenant, compression du gaz extrait et injection du gaz comprimé dans un deuxième contenant de gaz (13), par exemple un réseau de gaz ou un réservoir de gaz, caractérisé en ce qu’il comporte : - une source d’air comprimé (14), par exemple un compresseur d’air, - un surpresseur pneumatique (30) muni d’une chambre de détente (17) et d’une chambre de compression (23), - une première conduite d’air (31) entre la sortie d’air comprimé de la source d’air comprimé et une entrée (18) de la chambre de détente, - une deuxième conduite d’air (32) reliée à une sortie (19) de la chambre de détente, - une troisième conduite de gaz (33) entre le premier contenant et une entrée (15) de la chambre de compression et - une quatrième conduite de gaz (34) comprimé entre une sortie (16) de la chambre de compression et le deuxième contenant de gaz. Dispositif (10, 40) selon la revendication 1, dans lequel le surpresseur pneumatique (30) comporte un piston libre (11) entre la chambre de détente (17) et la chambre de compression (23). Dispositif (10, 40) selon la revendication 2, dans lequel : - le piston libre (11) comporte une tête de détente (20) et une tête de compression (22) reliées par un arbre, une ouverture traversante (24) débouchant d’une part, dans la tête de détente du côté opposé à la tête de compression et, d’autre part, dans une paroi latérale de l’arbre, - la première conduite d’air (31) débouche dans la chambre de détente (17) en regard de l’arbre, et - la sortie de la chambre de détente à laquelle est reliée la deuxième conduite d’air (32) se trouve sur une face latérale de la chambre de détente et n’est pas obstruée par la tête de détente que lorsque l’ouverture traversante ne débouche pas dans la chambre de détente. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le surpresseur pneumatique (30) comporte un turbocompresseur entre la chambre de détente (17) et la chambre de compression (23). Dispositif (10, 40) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la source d’air comprimée (14) comporte un compresseur d’air et l’entrée d’air à compresser du compresseur d’air est reliée à la deuxième conduite d’air (32). Dispositif (40) selon la revendication 5, qui comporte un régulateur de pression aval (36) sur la deuxième conduite d’air (32) entre la chambre de détente (23) du surpresseur (30) et le compresseur d’air (14). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la source d’air comprimé (14) comporte un réservoir d’air comprimé. Dispositif (40) selon l’une des revendications 1 à 7, qui comporte un régulateur de pression amont (35) positionné sur la quatrième conduite de gaz (34). Dispositif (10, 40) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le premier contenant de gaz (12) est un tronçon de réseau de gaz. Dispositif (10, 40) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le premier contenant de gaz (12) est un réservoir de gaz. Dispositif (10, 40) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le deuxième contenant de gaz (13) est un réseau de gaz opérationnel. Dispositif (10, 40) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le deuxième contenant de gaz (13) est un réservoir de gaz monté sur un véhicule.