EP0124405B1 - Dispositif pour fournir à une conduite un fluide sous une pression déterminée en provenance de deux récipients - Google Patents

Dispositif pour fournir à une conduite un fluide sous une pression déterminée en provenance de deux récipients Download PDF

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EP0124405B1
EP0124405B1 EP84400668A EP84400668A EP0124405B1 EP 0124405 B1 EP0124405 B1 EP 0124405B1 EP 84400668 A EP84400668 A EP 84400668A EP 84400668 A EP84400668 A EP 84400668A EP 0124405 B1 EP0124405 B1 EP 0124405B1
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EP
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pressure
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gas
output
containers
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Gérard Loiseau
Maurice Molozay
Michel Rigo
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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    • F17C13/045—Automatic change-over switching assembly for bottled gas systems with two (or more) gas containers
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    • Y10T137/2564—Plural inflows
    • Y10T137/2567—Alternate or successive inflows
    • Y10T137/2569—Control by depletion of source

Definitions

  • the present invention relates to devices known under the name of "automatic distribution centers", that is to say the devices serving to supply a pipe with a fluid under a determined pressure from two containers, one of which is in service while the other is in reserve.
  • the invention relates more particularly to devices of the type comprising dispensing means adapted to put one or the other of the two receptacles in communication with said pipe, means for automatic reversal of the dispensing means actuated by means of two switches. sensitive to the degree of filling of the container in service, and pressure regulating means delivering the fluid under the operating pressure and comprising a common pressure regulator disposed in said pipe.
  • the object of the invention is to provide an automatic power station which, despite a simple and economical construction, is perfectly reliable, precisely adjustable and capable of ensuring a stable pressure during reversals.
  • the subject of the invention is a device of the aforementioned type, characterized in that said common pressure regulator is subjected to its entry at the pressure prevailing in the container in service, in that the distributor means comprise two valves stop controlled by the reversing means and connected respectively to the two receptacles.
  • the gas distribution installation illustrated in the drawing is intended to deliver, in a pipe 1 equipped with a pressure reducer or regulator 2 and a safety valve 3, a gas contained in two bottles 4A and 4B, which can , in practice, each be constituted by a group of bottles assembled in a frame or frame.
  • the installation includes a number of split pneumatic components corresponding to the two bottles 4A and 4B.
  • these pairs of components will be designated by the same reference, assigned the suffix "A” or “B” depending on whether they are associated with one or the other of the two bottles.
  • These components are: two stop valves 5A, 5B arranged at the outlet of the two bottles; two pressure sensors 6A, 6B; two “NO” logics 7A, 7B; two timers 8A, 8B; two pneumatic indicators 9A, 9B; two logics “OR inclusive 10A; 1 OB; and two pneumatically operated stop valves 11 A, 11 B.
  • the installation also includes certain elements common to the two circuits, which are a source of low pressure gas 12, a manual switch 13 with two positions, a pneumatic memory 14 and an auxiliary switch 15 with three positions.
  • Elements 6-11 and 13-15 are pneumatic components well known in the art and commercially available. It suffices to describe their functions.
  • the gas source 12 is constituted by a gas cylinder 16 provided with a regulator 17, the outlet of which, for example at 6 bars, is connected in parallel on the one hand to the inlet of the switch 13, on the other hand share at the two inputs of the switch 15.
  • the source 12 could be constituted by the low pressure network of air or another gas of the user.
  • the type of switch 13 is connected to a first inlet of each of the components 6 to 8 and 14.
  • the outlet of each tap 5 is connected by a line 18 to a first inlet of the associated valve 11, and the outlet of the two valves 11 is connected to line 1, upstream of the regulator 2.
  • Each sensor 6 has a second input, or control input, connected to the associated pipe 18, between the tap 5 and the valve 11, by a pipe 19 shown in dashed lines.
  • the first input of the sensor is put in communication with its output, which is connected to a second input, or control input, of the associated “NO” logic 7.
  • Each “NO” logic 7 communicates its first input and its output in the absence of a pneumatic signal on its second input, and interrupts this communication as soon as a pneumatic signal is received at its second input.
  • the output of logic 7 is connected to a second input, or control input, of the associated timer 8.
  • Each timer 8 puts its first input into communication with its output when it receives a pneumatic signal at its second input for a predetermined time. In the absence of such a signal, or if the signal has a duration less than this predetermined time, it interrupts this communication.
  • the memory 14 has two control inputs connected respectively to the outputs of the timers 8, and two outputs respectively connected to a first input of the “OR” logic 10.
  • the memory contains a floating drawer with two positions whose ends are respectively opposite the two memory control inputs; in each position, this drawer puts the first memory input into communication with one of the two outputs. The drawer only changes position if a pneumatic signal appears at the command input corresponding to the change in position considered.
  • each “OR” logic 10 is connected to a respective output of the auxiliary switch 15, and its output is connected to the control member.
  • valve valve 11 associated. A pneumatic signal appears at this output in the presence of a pneumatic signal at one or the other of the two inputs of the "OR” logic.
  • Each indicator 9A, 9B is connected to the pipe which connects the "OR" logic 1 OA, 1 respective OB to the corresponding output of memory 14.
  • the switch 13 has a position "I” in which its input is placed in communication with its output, and a position "0” in which this communication is cut off.
  • the switch 15 has a neutral position "0", in which none of its outputs is put in communication with the corresponding input, and two active positions "A” and "B” in each of which an input of this switch is put in communication with the second input of the associated logic “OR” 10.
  • the two bottles 4A, 4B are full and contain the gas to be delivered under a high pressure which is for example 200 bars.
  • the switch 13 is in position "0", as well as the switch 15. No component of the low pressure circuit is therefore supplied by the source 12, so that the two valves 11 are closed and that no gas flow does not exit via line 1.
  • the memory is in any one of its two positions, for example, as shown, in that which puts its first entry into communication with the logic “OR” 10A.
  • the switch 13 is operated at its position "1", then the two taps 5 are opened.
  • the two sensors 6, subjected to a pressure greater than their threshold pressure, deliver a pneumatic signal to their exit. Consequently, no signal appears at the output of the "NO" logic 7, nor consequently at that of the timers 8.
  • the memory 14 therefore remains in the state it was in, and the low pressure gas, which had opened valve 11 A via this memory and the "OR" logic 10A as soon as the switch 13 was operated, keeps this valve 11 A permanently open.
  • the cylinder 4A therefore delivers high pressure gas in line 1, and this gas is expanded by the regulator 2 to its operating pressure.
  • the 4B bottle remains full, in reserve.
  • the indicator 9A indicates that the cylinder 4A is in service.
  • valve 11 A the low pressure supply to valve 11 A is cut off and, simultaneously, that to valve 11B is established, which is checked by means of indicator lights 9A and 9B.
  • the threshold pressure of the sensors 6 is correctly chosen according to the possibilities of the regulator 2, no jerk will be perceptible downstream of the latter during the inversion.
  • low pressure gas reaches the control inputs of the memory 14 only during the brief periods during which the sensors 6 detect an insufficient pressure, that is to say during bottle changes. Low pressure gas consumption is thus minimal.
  • timers 8 provides great convenience in use, for the following reason. After a period of shutdown, it is desirable to put the already partially emptied bottle back into service, to have a full bottle in reserve. The installation according to the invention automatically performs this function.
  • the auxiliary bottle 16 can be replaced by a tapping on the pipes 18. The installation is then entirely autonomous .
  • the invention can also be applied to the case where the bottles 4A and 4B contain a liquefied gas, or even a liquid intended to be dispensed in liquid form.
  • the sensors 6A, 6B would then be replaced by sensitive switches at the level of the liquid in the two bottles.

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Description

  • La présente invention concerne les dispositifs connus sous la dénomination de «centrales automatiques de distribution», c'est-à-dire les dispositifs servant à fournir à une conduite un fluide sous une pression déterminée en provenance de deux récipients, dont l'un est en service pendant que l'autre est en réserve. L'invention concerne plus particulièrement les dispositifs du type comprenant des moyens distributeurs adaptés our mettre l'un ou l'autre des deux récipients en communication avec ladite conduite, des moyens d'inversion automatique des moyens distributeurs actionnés par l'intermédiaire de deux interrupteurs sensibles au degré de remplissage du récipient en service, et des moyens régulateurs de pression délivrant le fluide sous la pression d'utilisation et comprenant un détendeur commun disposé dans ladite conduite.
  • Dans un dispositif connu de ce type, destiné à la distribution de gaz à partir de deux bouteilles haute pression (DE-B-1 257 176), on utilise deux détendeurs haute pression-moyenne pression réglés sur des pressions de sortie différentes, et un détendeur moyenne pression-basse pression disposé dans la conduite d'utilisation. Ceci conduit à une construction relativement complexe et coûteuse. De plus, pendant qu'une bouteille est en réserve, le régulateur de pression associé à cette bouteille reste au repos, sans balayage gazeux; ceci peut poser des problèmes de l'inversion, notamment s'il s'agit d'un gaz corrosif.
  • L'invention a pour but de fournir une centrale automatique qui, malgré une construction simple et économique, soit parfaitement fiable, réglable avec précision et capable d'assurer une pression stable lors des inversions.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce que ledit détendeur commun est soumis à son entrée à la pression qui règne dans le récipient en service, en ce que les moyens distributeurs comprennent deux vannes d'arrêt commandées par les moyens d'inversion et reliées respectivement aux deux récipients.
  • Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement une installation de distribution de gaz équipée d'un dispositif de commande conforme à linvention.
  • L'installation de distribution de gaz illustrée au dessin est destinée à délivrer, dans une conduite 1 équipée d'un détendeur ou régulateur de pression 2 et d'une soupape de sécurité 3, un gaz contenu dans deux bouteilles 4A et 4B, qui peuvent, en pratique, être constituées chacune par un groupe de bouteilles réuni dans un cadre ou bâti.
  • L'installation comprend un certain nombre de composants pneumatiques dédoublés correspondants aux deux bouteilles 4A et 4B. Dans la decrip- tion ci-dessous, on désignera ces couples de composants par une même référence, affectée du suffixe «A» ou «B» suivant qu'ils sont associés à l'une ou l'autre des deux bouteilles. Ces composants sont: deux robinets d'arrêt 5A, 5B disposés à l'orifice de sortie des deux bouteilles; deux capteurs de pression 6A, 6B; deux logiques «NON» 7A, 7B; deux temporisateurs 8A, 8B; deux voyants pneumatiques 9A, 9B; deux logiques «OU inclusif 10A; 1 OB; et deux vannes d'arrêt à commande pneumatique 11 A, 11 B.
  • L'installation comprend en outre certains éléments communs aux deux circuits, qui sont une source de gaz basse pression 12, un interrupteur manuel 13 à deux positions, une mémoire pneumatique 14 et un interrupteur auxiliaire 15 à trois positions.
  • Les éléments 6 à 11 et 13 à 15 sont des composants pneumatiques bien connus dans la technique et disponibles dans le commerce. Il suffit donc de décrire leurs fonctions.
  • La source de gaz 12 est constituée par une bouteille de gaz 16 pourvue d'un détendeur 17 dont la sortie, par exemple à 6 bars, est reliée en parallèle d'une part à l'entrée de l'interrupteur 13, d'autre part aux deux entrées de l'interrupteur 15. En variante, la source 12 pourrait être constituée par le réseau basse pression d'air ou d'un autre gaz de l'utilisateur. La sorte de l'interrupteur 13 est reliée à une première entrée de chacun des composants 6 à 8 et 14. La sortie de chaque robinet 5 est reliée par une conduite 18 à une première entrée de la vanne 11 associée, et la sortie des deux vannes 11 est reliée à la conduite 1, en amont du détendeur 2.
  • Chaque capteur 6 comporte une deuxième entrée, ou entrée de commande, reliée à la conduite 18 associée, entre le robinet 5 et la vanne 11, par une conduite 19 représentée en traits mixtes. Lorsque la pression régnant dans cette conduite 19 est supérieure à un seuil prédéterminé, la première entrée du capteur est mise en communication avec sa sortie, laquelle est reliée à une deuxième entrée, ou entrée de commande, de la logique «NON» 7 associée.
  • Chaque logique «NON» 7 met en communication sa première entrée et sa sortie en l'absence de signal pneumatique sur sa deuxième entrée, et interrompt cette communication dès qu'un signal pneumatique est reçu à sa deuxième entrée. La sortie de la logique 7 est reliée à une deuxième entrée, ou entrée de commande, du temporisateur 8 associé.
  • Chaque temporisateur 8 met sa première entrée en communication avec sa sortie lorsqu'il reçoit un signal pneumatique à sa deuxième entrée pendant un temps prédéterminé. En l'absence d'un tel signal, ou si le signal a une durée inférieure à ce temps prédéterminé, il interrompt cette communication.
  • La mémoire 14 possède deux entrées de commande reliées respectivement aux sorties des temporisateurs 8, et deux sorties reliés respectivement à une première entrée des logiques «OU» 10. La mémoire contient un tiroir flottant à deux positions dont les extrémités se trouvent respectivement en regard des deux entrées de commande de la mémoire; dans chaque position, ce tiroir met la première entrée de la mémoire en communication avec l'une des deux sorties. Le tiroir ne change de position que si un signal pneumatique apparaît à l'entrée de commande correspondant au changement de position considéré.
  • La deuxième entrée de chaque logique «OU» 10 est reliée à une sortie respective de l'interrupteur auxiliaire 15, et sa sortie est reliée à l'organe de commande de la vanne 11 associé. Un signal pneumatique apparaît à cette sortie en présence d'un signal pneumatique à l'une ou l'autre des deux entrées de la logique «OU».
  • Chaque voyant 9A, 9B est branché sur la conduite qui relie la logique «OU» 1 OA, 1 OB respective à la sortie correspondante de la mémoire 14.
  • L'interrupteur 13 possède une position «I» dans laquelle son entrée est mise en communication avec sa sortie, et une position «0» dans laquelle cette communication est coupée. L'interrupteur 15 possède une position neutre «0», dans laquelle aucune de ses sorties n'est mise en communication avec l'entrée correspondante, et deux positions actives «A» et «B» dans chacune desquelles une entrée de cet interrupteur est mise en communication avec la deuxième entrée de la logique «OU» 10 associée.
  • Le fonctionnement de l'installation ainsi décrite est le suivant.
  • Au départ, on supposera que les deux bouteilles 4A, 4B sont pleines et contiennent le gaz à délivrer sous une haute pression qui est par exemple 200 bars. L'interrupteur 13 est en position «0», ainsi que l'interrupteur 15. Aucun composant du circuit basse pression n'est donc alimenté par la source 12, de sorte que les deux vannes 11 sont fermées et qu'aucun débit de gaz ne sort par la conduite 1. La mémoire se trouve dans l'une quelconque de ses deux positions, par exemple, comme représenté, dans celle qui met sa première entrée en communication avec la logique «OU» 10A.
  • Au démarrage de l'installation, on manoeuvre l'interrupteur 13 à sa position «1», puis on ouvre les deux robinets 5. Les deux capteurs 6, soumis à une pression supérieure à leur pression de seuil, délivrent un signal pneumatique à leur sortie. Par suite, aucun signal n'apparaît à la sortie des logiques «NON» 7, ni par conséquent à celle des temporisateurs 8. La mémoire 14 reste donc dans l'état où elle était aupa- ravent, et le gaz basse pression, qui avait ouvert la vanne 11 A via cette mémoire et la logique «OU» 10A dès la manoevre de l'interrupteur 13, maintient en permanence ouverte cette vanne 11 A. La bouteille 4A délivre donc du gaz haute pression dans la conduite 1, et ce gaz est détendu par le détendeur 2 à sa pression d'utilisation. La bouteille 4B reste pleine, en réserve. Le voyant 9A indique que c'est la bouteille 4A qui est en service.
  • Cet état de choses se poursuit jusqu'à ce que la pression du gaz contenu dans la bouteille 4A ait atteint la pression de seuil des capteurs 6. Alors, le capteur 6A cesse de délivrer un signal pneumatique à sa sortie, et, par suite, un signal pneumatique apparaît à la sortie de la logique «NON» 7A. Après le temps prédéterminé de temporisation, qui est par exemple de l'ordre de 30 secondes, ceci provoque l'apparition d'un signal pneumatique à la sortie du temporisateur 8A, et ce signal repousse le tiroir de la mémoire 14. Le gaz basse pression envoyé à la première entrée de cette mémoire sort alors par l'autre sortie et parvient à la logique «OU» 10B, de là, à la vanne 11B.
  • Ainsi, l'alimentation en basse pression de la vanne 11 A est coupée et, simultanément, celle de la vanne 11B est établie,ce que l'on contrôle au moyen des voyants 9A et 9B, Ceci ferme la vanne 11 A et ouvre la vanne 11 B, et la bouteille 4B est mise en service. On peut alors fermer le robinet 5A, remplacer la bouteille 4A par une bouteille pleine et ouvrir de nouveau le même robinet; pour les raisons déjà indiquées, ceci ne modifie pas l'état de la mémoire 14, et l'on dispose d'une nouvelle bouteille de réserve sans que l'alimentation de la conduite 1 ait été interrompue. De plus, si la pression de seuil des capteurs 6 est correctement choisie en fonction des possibilités du détendeur 2, aucun à-coup ne sera perceptible en aval de ce dernier lors de l'inversion.
  • Bien entendu, les mêmes phénomènes se reproduisent lorsque c'est au tour de la bouteille 4B de s'être suffisamment vidée pour atteindre la pression de seuil des capteurs 6.
  • Si, pour une raison quelconque (fuite, coincement d'un composant, etc...), l'inversion ne se produit pas, l'utilisateur en est averti par le manomètre dont est normalement équipée la bouteille en service, et éventuellement par une alarme non représentée. Il peut alors manoeuvrer l'interrupteur auxiliaire 15 5 vers sa position «A» ou «B» correspondant à l'autre bouteille; le gaz basse pression parvient alors directement à la logique «OU» 10 associée à cette dernière et, de là, à a vanne 11 correspondante. On réalise ainsi une inversion manuelle, sans aucun inconvénient pour l'alimentation de la conduite 1.
  • Cette installation présente de nombreux avantages:
    • - elle fonctionne de façon entièrement automatique, pour un coût relativement modeste;
    • - l'utilisation directe de la haute pression pour commander l'inversion assure une grande sensibilité, une grande fiabilité et une large possibilité de réglage;
    • - la pression de délivrance du gaz reste stable lors des inversions, comme déjà indiqué;
    • - le circuit de commande est totalement indépen- dantdu circuit haute pression, et le détendeur 2 est en balayage permanent. Ceci est une garantie contre les risques de pollution du gaz délivré, garantie appréciable lorsqu'il s'agit d'un gaz à haute pureté;
    • - la présence d'un circuit de commande manuelle auxiliaire, en parallèle avec le circuit de commande automatique, est très avantageuse pour l'utilisateur dans les applications où il ne peut être question d'interrompre l'alimentation, comme c'est le cas dans certaines applications scientifiques.
  • Par ailleurs, grâce à la présence des logiques «NON» 7, du gaz basse pression ne parvient aux entrées de commande de la mémoire 14 que pendant les brèves périodes durant lesquelles les capteurs 6 détectent une pression insuffisante, c'est-à-dire pendant les changements de bouteilles. La consommation de gaz basse pression est ainsi minimale.
  • Il est également à noter que la présence des temporisateurs 8 apporte une grande commodité d'utilisation, pour la raison suivante. Après une période d'arrêt, il est souhaitable de remettre en service la bouteille déjà partiellement vidée, pour disposer d'une bouteille pleine en réserve. L'installation suivant l'invention assure automatiquement cette fonction.
  • En effet, pendant un arrêt prolongé (robinets 5 fermés), du fait des fuites, la pression peut tomber dans les conduites 19 au-dessous du seuil des capteurs 6, de sorte que ceux-ci se trouvent «au repos». Lors du démarrage suivant, on commence par manoeuvrer l'interrupteur 13; aucun signal n'apparaît à la sortie des capteurs, et un signal pneumatique est donc délivré par les deux logiques «NON» 7. Le temps de temporisation est suffisant pour permettre d'ouvrir l'un après l'autre les deux robinets 5, ce qui déclenche les deux capteurs 6 et, par suite, supprime le signal de sortie des logiques «NON». Ainsi, aucun des temporisateurs ne délivre un signal de sortie, et la mémoire reste dans son état initial, ce quel que soit l'ordre d'ouverture des robinets 5.
  • Bien entendu, ceci reste valable si la pression n'a chuté que dans une seule des deux conduites 19, et si aucune fuite ne s'est produite, le risque de changement d'état de la mémoire 14 n'existe pas.
  • On remarque encore que l'installation décrite ci- dessus est entièrement pneumatique. Elle est donc d'une sécurité totale dans les environnements où les risques d'étincelles sont prohibés. De plus, son homogénéité facilite son entretien.
  • En variante, dans le cas où les bouteilles 4A et 4B contiennent un gaz interte tel que l'azote, ou bien du C02, la bouteille auxiliaire 16 peut être remplacée par un piquage sur les conduites 18. L'installation est alors entièrement autonome.
  • L'invention peut également s'appliquer au cas où les bouteilles 4A et 4B contiennent un gaz liquéfié, ou même un liquide destiné à être distribué sous forme liquide. Les capteurs 6A, 6B seraient alord remplacés par des interrupteurs sensibles au niveau du liquide dans les deux bouteilles.

Claims (10)

1. Dispositif pour fournir à une conduite (1 ) un fluide sous une pression déterminée en provenance de deux récipients (4A, 4B), du type comprenant des moyens distributeurs (11A, 11B) adaptés pour mettre l'un ou l'autre des deux récipients en communication avec ladite conduite, des moyens (14) d'inversion automatique des moyens distributeurs actionnés par l'intermédiaire de deux interrupteurs (6a, 6B) sensibles au degré de remplissage du récipient en service, et des moyens régulateurs de pression délivrant le fluide sous la pression d'utilisation et comprenant un détendeur commun (2) disposé dans ladite conduite (1 caractérisé en ce que ledit détendeur (2) est soumis à son entrée à la pression qui règne dans le récipient (4A, 4B) en service, et en ce que les moyens distributeurs (1 1 A, 11B) comprennent deux vannes d'arrêt commandées par les moyens d'inversion (14) et reliées respectivement aux deux récipients (4A, 4B).
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits interrupteurs (6A, 6B) sont des capteurs de la pression régnant dans les récipients (4A, 4B).
3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'inversion (14) comportent deux positions stables.
4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une source d'énergie auxiliaire (12) servant à l'actionnement desdits moyens d'inversion (14) et reliée à ceux-ci par l'intermédiaire desdits interrupteurs (6A, 6B).
5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la sortie de chaque interrupteur (6A, 6B) est reliée à une première entrée d'une logique «NON» (7A, 7B) dont une seconde entrée est reliée à ladite source d'énergie auxiliaire (12) et dont la sortie est reliée aux moyens d'inversion (14).
6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'entre chaque interrupteur (6A, 6B) et les moyens d'inversion (14) est interposé un temporisateur (8A, 8B).
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens prioritaires (15) d'actionnement manuel des moyens d'inversion (14).
8. Dispositif suivant la revendication 7 lorsqu'elle dépend de l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque récipient, une logique «OU inclusif ( 1 OA, 1 OB) dont une entrée est reliée à la sortie correspondante des moyens d'inversion (14), dont une autre entrée est reliée à une sortie correspondante d'un interrupteur manuel (15) à trois positions alimenté par ladite source d'énergie auxiliaire (12), et dont la sortie est reliée à une entrée de commande des moyens distributeurs (11 A, 11 B).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des voyants (9A, 9B) indiquant le récipient en service.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est constitué exclusivement de composants pneumatiques.
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