EP2399060A1 - Procédé et installation de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir - Google Patents

Procédé et installation de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir

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EP2399060A1
EP2399060A1 EP10708334A EP10708334A EP2399060A1 EP 2399060 A1 EP2399060 A1 EP 2399060A1 EP 10708334 A EP10708334 A EP 10708334A EP 10708334 A EP10708334 A EP 10708334A EP 2399060 A1 EP2399060 A1 EP 2399060A1
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EP
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tank
filling
station
double
channel
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EP10708334A
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Carinne Kempen
Serge Morel-Jean
Michael Thomas
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
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Definitions

  • one of the techniques used in this type of truck uses one (or more) heat exchanger (s) (for example simple coils), in which circulates a cryogenic fluid, the enclosure being otherwise provided an air circulation system (fans) putting this air in contact with the cold walls of the exchanger, thereby cooling the internal air to the cold room of the truck, the cryogenic fluid supplying the one or more Exchanger (s) comes from a cryogenic tank traditionally located under the truck.
  • heat exchanger for example simple coils
  • fans air circulation system
  • the risk of making handling and evaluation errors is high, for example: i) Closing the valve before filling the tank completely. j) No closing or late closing of the valve after complete filling, resulting in splashes of liquid nitrogen to the outside, where on the one hand the risk of burns of people present but also losses of cryogenic liquid. k) No purge of the hose: risk of bursting / whipping of the hose.
  • the temperature drop observed by the station in the gas return will of course vary according to the situations and conditions.
  • the temperature of the cold gas is around -150 0 C, and when liquid touches the temperature probe, the measured temperature by the probe drops to about -180 ° C.
  • the gas In practice, in the first moments of filling, the gas is "hot" (ambient temperature) and its temperature will continually fall as the filling progresses, until it reaches about -15O 0 C.
  • FIG. 1 has two parts:
  • a tank A may need a working pressure of 2.5 bar, while in a second example of application a tank B of 1 bar only.
  • the discharger 21 and the solenoid valve 20 on the gas return line ensure a maximum flow rate for the gas outlet while keeping the minimum pressure necessary.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage (1), remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformée en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le remplissage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, se caractérisant en ce que l'on dispose d'une station de remplissage (5) au travers de laquelle transite une première voie (2) reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir, et une seconde voie (3) reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer du réservoir vers la station de remplissage où ils seront évacués vers l'extérieur, la station comportant des moyens de détection (23) de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station, l'information de détection étant transmise à une unité d'acquisition et de traitement de données interne ou non à la station, apte à permettre l'arrêt automatique du remplissage quand le réservoir est considéré comme plein.

Description

Procédé et Installation de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir
La présente invention concerne les procédés de remplissage, par un liquide cryogénique tel l'azote liquide, d'un contenant ou réservoir, à partir d'un contenant primaire ou stockage, le remplissage utilisant l'existence d'une différence de pression et de gravité entre stockage et réservoir.
L'invention s'intéresse tout particulièrement au remplissage de réservoirs présents dans des camions utilisés pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
Une des techniques utilisées dans ce type de camions (dite « injection indirecte ») utilise un (ou plusieurs) échangeur(s) de chaleur (par exemple de simples serpentins), dans lequel circule un fluide cryogénique, l'enceinte étant par ailleurs munie d'un système de circulation d'air (ventilateurs) mettant en contact cet air avec les parois froides de l'échangeur, ce qui permet ainsi de refroidir l'air interne à la chambre froide du camion, le fluide cryogénique alimentant le ou les échangeur(s) provient d'un réservoir de cryogène traditionnellement situé sous le camion.
Un des problèmes posés ici est lié au fait que lors du remplissage, une partie non négligeable du liquide cryogénique est transformé en phase gazeuse dans le réservoir. Aussi, pour conserver la différence de pression requise entre le stockage et le réservoir, le gaz doit être évacué du réservoir par une sortie gaz.
Les vannes contrôlant d'une part l'alimentation en liquide cryogénique du réservoir et d'autre part la sortie gaz du réservoir doivent être ouvertes durant le remplissage du réservoir et fermées en fin de remplissage. La fin du remplissage peut être reconnue automatiquement par des moyens adaptés ou encore manuellement par l'opérateur.
Comme on l'aura compris, entre le stockage et le réservoir on dispose nécessairement d'éléments de contrôle du débit et d'ouverture/fermeture (vannes) de la voie d'alimentation du réservoir en liquide cryogénique. Aussi, dans ce qui suit, l'ensemble de ces éléments (leur nature, leur assemblage, leur fonctionnement) seront dénommés globalement «station de remplissage». Actuellement, la gestion de cette opération de remplissage est généralement traitée selon l'un des modes de mise en œuvre suivants :
a) selon une première approche, la station de remplissage consiste en une simple vanne manuelle. Un flexible pour le transfert de l'azote liquide relie la station de remplissage (i.e. dire la vanne manuelle) et le réservoir. Le gaz créé lors de l'injection est évacué du réservoir vers l'extérieur d'une manière non contrôlée. L'opérateur décide de mettre fin au remplissage lorsque, visuellement, il détecte des particules liquides dans les gaz évacués du réservoir. Après interruption du remplissage, une purge du flexible est effectuée par l'opérateur.
Les inconvénients de cette solution, somme toute très empirique, peuvent être résumés ainsi :
- la solution est non ergonomique : toutes les séquences nécessitent une intervention manuelle de l'opérateur et l'appréciation de la fin du remplissage est faite au jugé par l'opérateur.
- le risque d'effectuer des erreurs de manipulation et d'évaluation est élevé, par exemple : i) Fermeture de la vanne avant le remplissage complet du réservoir. j) Pas de fermeture ou fermeture tardive de la vanne après le remplissage complet, entraînant des projections d'azote liquide à l'extérieur, d'où d'une part le risque de brûlures des personnes présentes mais aussi des pertes de liquide cryogénique. k) Pas de purge du flexible : risque d'éclatement/fouettement du flexible.
- l'évacuation vers l'extérieur du gaz formé n'est pas contrôlée : le réservoir est en conséquence sans pression après la fin de remplissage, II devra alors être pressurisé pour une future utilisation dans une application nécessitant une pression minimale immédiate.
En effet, dans le cas d'un tel remplissage manuel, la ligne de sortie gaz du réservoir est ouverte ou fermée à l'aide d'une vanne manuelle présente sur le réservoir. Cette vanne permet une ouverture/fermeture complète. Pendant le remplissage, la vanne manuelle est ouverte, le gaz est évacué et le réservoir est alors à pression atmosphérique.
Prenons l'exemple d'une application d'utilisation de l'azote liquide du réservoir nécessitant une pression minimale située entre 2 et 2,5 bar, on le voit bien alors cette procédure manuelle ne permet pas de délivrer cette pression minimale, il serait alors nécessaire d'attendre que les entrées de chaleur remontent la pression dans le réservoir, en pratique il est nécessaire d'installer un système de pressurisation (vaporisateur).
b) un autre type d'approche a été proposé, permettant de stopper le remplissage lorsque le réservoir est plein, ceci par exemple en adjoignant sur le réservoir des éléments du type électrovanne, sonde de température, et en transférant par un câble électrique des informations entre ces éléments et la station :
- l'ergonomie de cette approche n'est que peu améliorée par rapport à la précédente, de nombreuses séquences restant manuellement pilotées par l'opérateur.
- cette approche nécessite une liaison électrique entre la station et le réservoir qui peut s'avérer à terme un élément faible dans un tel environnement (les températures sont très basses, des risques d'arracher le câble, nécessité de brancher le câble sur le réservoir ce qui représente une perte d'ergonomie).
On conçoit alors qu'il soit nécessaire de proposer une nouvelle solution technique qui puisse apporter une meilleure ergonomie (automatisant ainsi tout ou partie des opérations), limitant les risques d'erreur signalés ci- dessus, et permettant d'atteindre quand cela est nécessaire la pression minimum à l'utilisation ultérieure du réservoir considérée, sans nécessité de mise en œuvre d'un système de remontée en pression.
Comme on le verra plus en détail dans ce qui suit, la présente invention propose une nouvelle procédure de remplissage, dont la caractéristique essentielle réside dans le fait que l'évacuation gaz du réservoir n'est pas « perdue », mais au contraire est récupérée et contrôlée, par le fait qu'une voie d'évacuation du gaz du réservoir relie le réservoir à la station de remplissage, où ce gaz évacué du réservoir est traité en termes de contrôle de procédés.
En résumé :
- une première voie (flexible, en tout ou partie) relie le stockage au réservoir, au travers de la station de remplissage, et sert au transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir ;
- une seconde voie (flexible, en tout ou partie) relie la sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et donc ramène ces gaz vers la station de remplissage où ces gaz sont « processés », i.e. traités en termes de contrôle de procédé ;
- comme on va le voir plus en détail dans ce qui suit, le contrôle du retour gaz vers et dans la station de remplissage par des moyens qui sont plus ou moins complets et étendus selon les différents modes de mise en œuvre de l'invention, comporte des avantages très significatifs, et notamment :
1. par des moyens de contrôle appropriés on peut réaliser l'arrêt automatique de fin de remplissage quand le réservoir est plein par la détection de la présence d'azote liquide dans le retour gaz (par exemple par une sonde de température indiquant une baisse de température du retour gaz due à la différence de température entre le liquide cryogénique et son gaz).
2. par exemple par la présence d'un déverseur sur la ligne de retour gaz, on peut maintenir un niveau de pression souhaité du réservoir en fin de remplissage, ce qui est extrêmement avantageux pour éviter d'avoir à remettre en pression le réservoir après l'opération de remplissage dans le cas d'une utilisation ultérieure du réservoir nécessitant un minimum de pression (selon la problématique mentionnée plus haut).
3. optionnellement, mais c'est avantageux, il est possible d'atténuer le niveau de bruit, par l'installation dans la station d'un silencieux (par exemple sur la sortie gaz de la station vers l'extérieur).
4. les écoulements d'azote liquide au sol sont totalement évités puisque la sortie gaz de la station peut être protégée par une armoire dans laquelle l'ensemble de la station de remplissage est installée. 5. comme on le verra, il est possible de lancer de façon automatique la purge des flexibles à la fin du remplissage.
6. on peut réaliser la reconnaissance automatique du réservoir ce qui peut être très avantageux, notamment afin d'obtenir une traçabilité des événements de remplissage (date du dernier remplissage, avec quelle quantité etc .).
7. la bonne gestion du remplissage en fonction de la pression maximale de travail acceptable du réservoir (« MAWP : maximum working pressure ») : par une surveillance de la pression réelle dans le réservoir, qui peut être réalisée par l'utilisation d'un capteur pression au sein de la station de remplissage sur la ligne du retour gaz et/ou sur la ligne d'azote liquide.
8. on peut mentionner aussi le fait que la possibilité ainsi donnée d'effectuer l'évacuation du gaz à distance permet de limiter les risques d'anoxie.
9. comme on l'aura compris, par rapport à la solution de l'art antérieur qui proposait d'adjoindre sur le réservoir des éléments du type électrovanne, sonde de température etc .., et de transférer par un câble électrique des informations entre ces éléments et la station, la présente invention ne nécessite pas ces éléments de contrôle sur le réservoir, voire sur plusieurs réservoirs quand ils sont plusieurs, seule la station rassemble, une seule fois, les éléments nécessaires, ce qui on le conçoit représente un avantage de coût indiscutable.
La présente invention concerne alors un procédé de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage, remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformé en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le remplissage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, selon lequel on dispose d'une station de remplissage au travers de laquelle transite une première voie reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir, et à laquelle aboutit une seconde voie, reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer vers la station de remplissage où ils seront évacués vers l'extérieur, la station comportant des moyens de détection de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station, l'information de détection étant transmise à une unité d'acquisition et de traitement de données interne ou non à la station, apte à permettre l'arrêt automatique du remplissage quand le réservoir est considéré comme plein.
Comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, cette notion de « réservoir plein » doit s'entendre comme liée à la position du tube de retour gaz dans le réservoir. En pratique on n'autorise jamais un remplissage « à ras bord », on laisse toujours un espace libre (par exemple de 5% du volume du réservoir), nécessaire pour les mouvements et la vaporisation du liquide. Le réservoir est alors considéré comme « plein » lorsqu'il est rempli par exemple à 95%, et du fait de la dynamique du remplissage, du liquide va s'échapper vers la station dès que l'on approche des 95%, ce qui selon l'invention va entraîner l'arrêt du remplissage L'homme du métier est donc familier de ces notions de « réservoir plein ».
Selon un des modes de mise en œuvre de l'invention, lesdits moyens de détection sont constitués par une sonde de température située sur ladite seconde voie et indiquant une baisse de température anormalement élevée dans le gaz ramené vers la station.
Comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, et afin d'illustrer cette question de chute de température, la baisse de température constatée par la station dans le retour gaz va bien entendu varier selon les situations et conditions. A titre illustratif, considérons l'exemple d'un réservoir d'azote liquide à 2 - 2.5 bar, la température du gaz froid est voisine d'environ -1500C, et quand du liquide touche la sonde de température, la température mesurée par la sonde chute à environ -180°C.
En pratique, dans les premiers moments du remplissage, le gaz est « chaud » (température ambiante) et sa température va continuellement chuter au fur et à mesure que le remplissage avance, jusqu'à atteindre environ -15O0C.
Et donc lorsque le réservoir est « plein », par exemple au taux de 95%, du liquide va sortir du réservoir et se projeter vers la sonde de la station, au départ en ce que l'on peut qualifier de « petits jets », et ce sont ces petits jets préliminaires qui vont faire chuter la température à environ - 160 / -165°C, déclenchant l'arrêt automatique.
Conformément à l'invention, la seconde voie, reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage, est munie d'un déverseur, déverseur réglé sur une valeur de pression de consigne amont permettant d'atteindre une pression minimum à l'intérieur du réservoir nécessaire à une utilisation ultérieure du réservoir considéré sans nécessité de mise en œuvre d'un système de remontée en pression.
L'invention pourra par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
A/ les liaisons entre stockage et réservoir d'une part, et entre la sortie gaz du réservoir et la station d'autre part, s'effectuent par un système de deux doubles- raccords à emboîtement male/femelle :
- un premier double - raccord (« coté stockage ») où aboutit une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
- un second double - raccord (« coté réservoir ») où aboutit une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir; l'un des deux doubles - raccords étant de type maie tandis que l'autre des doubles - raccords est de type femelle, la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station.
B/ ledit second double - raccord (« coté réservoir ») est en connexion de fluides avec la partie haute du réservoir.
C/ on dispose d'une ligne de purge, munie d'une électrovanne, ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir, et à laquelle est avantageusement connectée la seconde voie qui ramène les gaz à évacuer vers la station de remplissage permettant alors d'évacuer via cette ligne vers l'extérieur les gaz évacués du réservoir (on aura compris que les lignes de purge de la ligne liquide, et d'évacuation vers l'extérieur des gaz ramenés vers la station pourraient aussi être deux lignes séparées et indépendantes au sein de la station).
D/ Selon un des modes de mise en œuvre de l'invention, on effectue une purge d'au moins une portion de ladite première voie reliant le stockage au réservoir après arrêt du remplissage, par le fait qu'après un temps prédéfini t1 la portion de première voie que l'on souhaite purger est purgée par l'ouverture d'une électrovanne située sur une ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir.
E/ Selon un des modes de mise en œuvre de l'invention, on effectue une purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord, selon l'une ou l'autre des techniques suivantes :
- Après un temps prédéfini t1 , le flexible est purgé par l'ouverture d'une électrovanne située sur une ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir.
- on dispose d'un capteur de détection du bon positionnement dudit premier double-raccord sur un élément de raccrochage présent sur la station de remplissage (par exemple de type « plaque de stationnement » accolée à la station de remplissage) et le raccrochage dudit premier double-raccord sur cet élément lance automatiquement la purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord.
F/ le réservoir est présent sur un camion utilisé pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
Selon des modes optionnels mais avantageux de mise en œuvre de l'invention, l'invention pourra mettre en œuvre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'installation pourra comporter une seconde ligne parallèle, de transfert de liquide cryogénique du stockage dans le réservoir, pour le remplissage des réservoirs dont la pression maximale en service est réduite, seconde ligne comportant un orifice calibré pour limiter la pression maximale acceptable par le réservoir.
- avantageusement le réservoir peut être muni d'éléments de reconnaissance automatique du réservoir à remplir, par exemple des étiquettes électroniques de type « tag RFID » de technologie passive ou active, mais d'autres modes de reconnaissance sont envisageables, parmi lesquels un choix manuel du réservoir à remplir de l'opérateur sur un élément IHM (« recette ») ;
- avantageusement, on dispose d'un capteur de détection du bon positionnement du double-raccord sur un élément de raccrochage présent sur la station de remplissage (par exemple une sorte de « plaque de stationnement » accolée à la station de remplissage) et le raccrochage du double-raccord sur cet élément lance automatiquement la purge des flexibles devant intervenir à la fin de l'opération de remplissage.
Et selon un mode de mise en œuvre possible de l'invention, la détection de l'absence du double-raccord sur l'élément de raccrochage (plaque de stationnement par exemple) peut être utilisée pour autoriser le démarrage du remplissage et donc refuser ce démarrage quand le raccord est encore sur sa plaque.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, d'exemples de modes de mise en œuvre de l'invention, faite notamment en référence aux figures annexées :
- La figure 1 représente de façon schématique et globale une installation de remplissage du réservoir d'un camion de transport frigorifique permettant de visualiser la présence de la station de remplissage entre stockage et réservoir ;
- La figure 2 est une vue de détail du contenu de la station de remplissage selon un des modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 comporte deux parties :
- en partie haute une vue globale permettant de visualiser le stockage d'azote liquide, la station de remplissage conforme à l'invention, le camion de transport de denrées muni de son réservoir d'azote liquide, ainsi qu'une vue non détaillée des deux lignes d'alimentation du réservoir en azote liquide et de retour de l'évacuation gaz du réservoir vers la station, deux doubles raccords assurant la continuité de fluides ;
- en partie basse vue des deux voies permettant d'alimenter le réservoir en liquide, et d'évacuer le gaz formé dans le réservoir vers la station est plus détaillée, et on visualise parfaitement bien la présence des deux doubles- raccords à emboîtement male/femelle :
- un premier double - raccord (« coté stockage ») où aboutit une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
- un second double - raccord (« coté réservoir ») où aboutit une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir;
- la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station, le second double - raccord (« coté réservoir ») étant en liaison fluidique avec la partie haute du réservoir.
On va examiner de façon plus détaillée grâce à la figure 2 le contenu de la station de remplissage conforme à l'invention, selon un mode de réalisation très complet.
Cette figure 2 permet de visualiser le tank 1 d'azote liquide, ainsi que le contenu, pour le mode de réalisation exemplifié ici, de la station de remplissage 5, ainsi que les lignes la traversant ou y aboutissant : la ligne d'alimentation en liquide cryogénique (vers 2), la ligne de retour gaz (en provenance de 3) et les différents éléments d'équipement qui sont présents sur ces lignes.
Pour une meilleure lisibilité on a séparé dans l'espace (en références 4) de cette figure les deux connections des deux doubles raccords mais comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, ces deux doubles raccords doivent s'entendre comme un premier double raccord coté stockage, « prise » double par exemple maie, et un second double raccord coté réservoir, « boîtier » par exemple femelle i.e. double voie d'acceptation de la prise double maie lui faisant face.
On a positionné les doubles raccords en dehors de la sphère symbolisant la station mais c'est un point secondaire, effet de définition, on peut considérer que ces doubles raccord font ou non partie de la station sans que la portée de la présente invention en soit véritablement modifiée.
On reconnaît sur la première voie, azote liquide, la présence d'une électrovanne 10 et d'un capteur de pression 12.
On reconnaît sur la seconde voie de retour gaz la présence d'une électrovanne 20 et d'un déverseur 21 (dont le rôle a été largement expliqué plus haut), on note aussi la présence d'un capteur de température 23 (dont le rôle essentiel a également été expliqué plus haut dans la présente description), et d'un capteur de pression 22.
La figure 2 permet également de mieux visualiser un des aspects de l'invention déjà explicité, à savoir les moyens d'évacuation vers l'extérieur des gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station : une ligne 30 de purge est présente, telle que connectée en sa partie amont sur la voie azote cryogénique, ligne de purge sur laquelle vient pour ce mode se connecter la voie du retour gaz, cette ligne de purge est munie d'une électrovanne de purge 31 , et sur ce mode d'un silencieux 33 très avantageux.
On note également sur la figure 2 la présence de vannes manuelles de « by-pass » sur chacune des lignes, vannes 1 1 , 23, et 32, dont la présence est bien sur seulement optionnelle, elles sont pensées pour permettre un fonctionnement de secours pendant un temps limité en cas de disfonctionnement de la station.
On notera que pour des raisons de lisibilité de la figure, on n'a pas représenté la seconde ligne parallèle, de transfert de liquide cryogénique du stockage dans le réservoir, pour le remplissage des réservoirs dont la pression maximale en service est réduite, seconde ligne comportant un orifice calibré pour limiter la pression maximale acceptable par le réservoir, mais on a déjà signalé plus haut que cette possibilité était envisageable et avantageuse.
Comme on l'a vu, la sonde de température 23, installée sur la ligne de retour gaz dans la station de remplissage permet de détecter -via une chute anormalement importante de la température de ce retour gaz- la présence d'azote liquide dans le retour gaz, indiquant un remplissage complet du réservoir. Cette information de détection est envoyée vers l'unité d'acquisition et de traitement de données présente dans la station (non représentée pour ne pas charger la figure), unité qui ordonne alors l'arrêt du remplissage (fermeture de la vanne 10, fermeture de la vanne 20 pour éviter une perte de pression dans le réservoir et son dégazage intempestif).
Dès que l'opérateur désaccouple le double-raccord « coté stockage » (on peut dire aussi « coté station »), les deux clapets (lignes liquide et gaz) du raccord sont fermés et du liquide va être enfermé entre le clapet de la ligne liquide et l'électrovanne 10 sur la ligne liquide. Pour permettre la purge, la vanne 31 sur la ligne de purge 30 doit être ouverte et donc commandée. A titre illustratif, deux événements peuvent être utilisés pour ordonner l'ouverture de cette vanne 31 :
- la station peut par exemple détecter la présence du double-raccord « stockage » qui est ramené après désaccouplage sur son support d'accrochage sur la station (non représenté) ;
- l'unité peut aussi compter la fin d'une temporisation (par exemple de 2 minutes) après qu'elle (l'unité) ait ordonné l'arrêt du remplissage.
On notera d'ailleurs qu'il peut arriver (dans des cas néanmoins très particuliers) qu'avant l'expiration de la temporisation t1 , un autre remplissage doive être effectué (par exemple pour remplir un second réservoir présent sous le camion dans le cas de besoins de forte autonomie d'azote) : dans un tel cas il sera bien entendu inutile et superflu de lancer la purge intermédiaire, il est alors simple pour l'opérateur de déconnecter le double-raccord sur le premier réservoir puis de reconnecter ce double-raccord sur le second réservoir, et d'appuyer sur un bouton « démarrage » pour démarrer ce second remplissage, la purge n'étant alors effectuée qu'après l'arrêt du second remplissage.
Bien entendu ce qui vient d'être décrit pour deux remplissages de suite, deux réservoirs, s'appliquerait également dans des cas, encore plus rare il est vrai, de plus de deux réservoirs et donc de plus de deux remplissages de suite devant intervenir mais le principe en est néanmoins bien clair par ce qui précède.
Grâce à la présence du déverseur 21 , la sortie gaz est ramenée et contrôlée dans la station de remplissage, en permettant de conserver dans le réservoir une pression minimale (par exemple de 2 bar), ce qui est très utile dans certaines applications ultérieures nécessitant un minimum de pression, et pas une simple pression atmosphérique, et selon l'invention l'électrovanne 20 peut être commandée en fonction de la pression requise dans le réservoir.
On l'aura compris, les remplissages manuels selon l'art ne permettent pas une telle maîtrise, puisque dans le cas d'un tel remplissage manuel, la sortie gaz du réservoir est ouverte ou fermée à l'aide d'une vanne manuelle sur le réservoir. Cette vanne permet une ouverture/fermeture complète. Pendant le remplissage, la vanne manuelle est ouverte, le gaz est évacué, et le réservoir se retrouve ainsi à pression atmosphérique, ce qui ne permet pas de livrer la pression minimale nécessitée par certaines utilisations ultérieures (par exemple 2 à 2,5 bar pour la technique d' « injection indirecte » dans le transport en camions frigorifiques.
Selon cette procédure manuelle antérieure, il est alors nécessaire d'attendre que les entrées de chaleur remontent la pression du réservoir, ou de disposer d'un système de pressurisation (vaporisateur).
A titre illustratif, on donne ci-dessous un exemple de procédure de remplissage automatique d'un réservoir conforme à l'invention.
1.) Connexion par l'opérateur du double-raccord de la station de remplissage au double-raccord coté réservoir à remplir. La cavité du réservoir est désormais connecté via les flexibles avec la station de remplissage et ses éléments de contrôle (vanne, capteurs de pression, de température...). 2.) Reconnaissance du réservoir à remplir et prise en compte de sa pression maximale acceptable.
3.) Appui par l'opérateur sur un bouton pour lancer le remplissage.
4.) Vérification de la pression sur les flexibles pour vérifier la bonne connexion au réservoir (via le capteur 12).
5.) Dans le cas d'une bonne connexion des flexibles : ouverture de la vanne 10 sur la ligne azote liquide.
6.) Pendant le remplissage contrôle de la pression du liquide
(12) comme indicateur de la pression dans le réservoir et fermeture de la vanne 10 sur la ligne azote liquide en cas d'une pression trop importante : le capteur 12 permet de s'assurer que la pression dans le réservoir ne dépasse pas une pression sécuritaire, et entraîne donc au besoin la fermeture de la vanne 10.
7.) Pendant le remplissage : cycles d'ouverture/fermeture de la vanne 20 sur le retour gaz pour piloter la pression dans le réservoir et ainsi aussi accélérer la vitesse de remplissage.
A titre de premier exemple d'application un réservoir A peut avoir besoin d'une pression de travail de 2,5 bar, tandis que dans un second exemple d'application un réservoir B de 1 bar seulement.
Le déverseur 21 et l'électrovanne 20 sur la ligne retour gaz assurent un débit maximal pour la sortie gaz en gardant la pression minimale nécessaire.
8.) La détection d'une température anormalement basse sur la ligne de retour gaz (comme déjà bien expliqué plus haut) indique la présence d'azote liquide dans le retour gaz et le remplissage complet du réservoir. La vanne 10 est en conséquence fermée, de même que la vanne 20, et l'opérateur est informé de la fin du remplissage par un signal de type quelconque (sonore, visuel).
On conçoit que dans des cas précis et exceptionnels, notamment de sécurité, le signal en question puisse permettre à l'opérateur de ne pas se reposer sur l'arrêt automatique du remplissage réalisé par la station mais d'ordonner lui même, par exemple par l'appui sur un bouton adéquat, l'arrêt de ce remplissage, mais on comprend bien qu'avant tout le mérite de la présente invention réside dans le fait que les gaz d'évacuation ne sont pas perdus, ils sont ramenés vers une station de contrôle de procédé, et permettent ainsi de limiter les interventions humaines qui sont si sources d'erreurs et de disfonctionnements.
9.) Après un temps prédéfini t1 (par exemple 2 minutes) le flexible de transfert d'azote liquide est purgé par l'ouverture de l'électrovanne 31 reliant la ligne d'azote liquide avec la sortie gaz de la station. La purge peut également être lancée lorsque la présence du double-raccord « station » est détectée sur la plaque de stationnement de la station.
Comme on l'aura compris, le fait d'effectuer cette double opération " remplissage / retour gaz" par un double raccord maie sur double raccord femelle est optionnel, certes très avantageux mais optionnel, on peut également, sans sortir du cadre de la présente invention, connecter deux voies (et raccords) bien séparées issues de la station sur deux raccords bien séparés sur le réservoir ou en liaison de fluide avec ce réservoir.
Comme déjà mentionné l'unité d'acquisition et de traitement de données est préférentiellement située au sein de la station, pour des raisons évidentes de facilité de câblage, mais on pourrait également et sans sortir du cadre de la présente invention localiser l'unité en dehors de la station, et tirer alors les câbles nécessaires entre l'unité et la station.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage (1 ), remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformée en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le remplissage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, selon lequel on dispose d'une station de remplissage (5) au travers de laquelle transite une première voie (2) reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir, et une seconde voie (3) reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer du réservoir vers la station de remplissage où ils seront évacués vers l'extérieur, la station comportant des moyens (23) de détection de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station, l'information de détection étant transmise à une unité d'acquisition et de traitement de données interne ou non à la station, apte à permettre l'arrêt automatique du remplissage quand le réservoir est considéré comme plein, caractérisé en ce que la seconde voie, reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage, est munie d'un déverseur (21 ), déverseur réglé sur une valeur de pression de consigne amont permettant d'atteindre une pression minimum à l'intérieur du réservoir, nécessaire à une utilisation ultérieure du réservoir considéré sans nécessité de mise en œuvre d'un système de remontée en pression.
2. Procédé de remplissage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de détection sont constitués par une sonde de température située sur ladite seconde voie, indiquant une baisse de température anormalement élevée dans le gaz ramené vers la station.
3 Procédé de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les liaisons entre stockage et réservoir d'une part, et entre la sortie gaz du réservoir et la station d'autre part, s'effectuent par un système de deux doubles- raccords (4) à emboîtement male/femelle :
- un premier double - raccord (« coté stockage ») où aboutit une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
- un second double - raccord (« coté réservoir ») où aboutit une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir; l'un des deux doubles - raccords étant de type maie tandis que l'autre des doubles - raccords est de type femelle, la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station.
4 Procédé de remplissage selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit second double - raccord est en connexion de fluides avec la partie haute du réservoir.
5 Procédé de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on dispose d'une ligne de purge (30), munie d'une électrovanne (31 ), ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir, et à laquelle est avantageusement connectée la seconde voie qui ramène les gaz à évacuer vers la station de remplissage, permettant ainsi d'évacuer via cette ligne de purge vers l'extérieur les gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station.
6 Procédé de remplissage selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'on effectue une purge d'au moins une portion de ladite première voie reliant le stockage au réservoir après arrêt du remplissage, par le fait qu'après un temps prédéfini t1 la portion de première voie que l'on souhaite purger est purgée par l'ouverture de l'électrovanne située sur la ligne de purge.
7 Procédé de remplissage selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que l'on effectue une purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord, selon l'une ou l'autre des techniques suivantes :
- Après un temps prédéfini t1 , le flexible est purgé par l'ouverture d'une électrovanne située sur une ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir. - on dispose d'un capteur de détection du bon positionnement dudit premier double-raccord sur un élément de raccrochage présent sur la station de remplissage et le raccrochage dudit premier double- raccord sur cet élément lance automatiquement la purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord.
8. Procédé de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir est présent sur un camion utilisé pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
9. Installation de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage (1 ), remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformée en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le remplissage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, installation comprenant :
- une station de remplissage (5) ;
- une première voie fluidique (2) transitant par la station de remplissage, reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir ;
- une seconde voie fluidique (3) reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer vers la station de remplissage ; des moyens de détection (23) de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station,
- une unité d'acquisition et de traitement de données apte à recevoir l'information de détection en provenance desdits moyens de détection, et en fonction de l'information reçue, à ordonner l'arrêt automatique du remplissage quand l'information reçue indique que le réservoir est plein, se caractérisant en ce que la seconde voie, reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage, est munie d'un déverseur (21 ), déverseur réglable sur une valeur de pression de consigne amont permettant d'atteindre une pression minimum à l'intérieur du réservoir, nécessaire à une utilisation ultérieure du réservoir considéré sans nécessité de mise en œuvre d'un système de remontée en pression.
10. Installation de remplissage selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens de détection sont constitués par une sonde de température située sur ladite seconde voie, apte à indiquer une baisse de température anormalement élevée dans le gaz ramené vers la station.
11. Installation de remplissage selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que les liaisons entre stockage et réservoir d'une part, et entre la sortie gaz du réservoir et la station d'autre part, s'effectuent par un système de deux doubles- raccords (4) à emboîtement male/femelle :
- un premier double - raccord (« coté stockage ») où aboutit une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
- un second double - raccord (« coté réservoir ») où aboutit une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir; l'un des deux doubles - raccords étant de type maie tandis que l'autre des doubles - raccords est de type femelle, la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station.
12. Installation de remplissage selon la revendication 11 , caractérisée en ce que ledit second double - raccord est en connexion de fluides avec la partie haute du réservoir.
13. Installation de remplissage selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que qu'elle comprend une ligne de purge (30), munie d'une électrovanne (31 ), ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir, et à laquelle est avantageusement connectée la seconde voie qui ramène les gaz à évacuer vers la station de remplissage, permettant ainsi d'évacuer via cette ligne de purge vers l'extérieur les gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station.
14. Installation de remplissage selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que le réservoir est présent sur un camion utilisé pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
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