EP3803118A1 - Dispositif et procédé de compression d'un gaz à basse pression - Google Patents

Dispositif et procédé de compression d'un gaz à basse pression

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EP3803118A1
EP3803118A1 EP19742827.9A EP19742827A EP3803118A1 EP 3803118 A1 EP3803118 A1 EP 3803118A1 EP 19742827 A EP19742827 A EP 19742827A EP 3803118 A1 EP3803118 A1 EP 3803118A1
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EP
European Patent Office
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liquid
gas
compression chamber
inlet
outlet
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EP19742827.9A
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EP3803118B1 (fr
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Hicham GUEDACHA
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Engie SA
Original Assignee
Engie SA
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Publication date
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Publication of EP3803118B1 publication Critical patent/EP3803118B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B31/00—Free-piston pumps specially adapted for elastic fluids; Systems incorporating such pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/24—Bypassing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B51/00—Testing machines, pumps, or pumping installations

Definitions

  • the present invention provides a device and a method for compressing a low pressure gas. It applies, in particular, to the compression of biogas.
  • the compressor can include several stages of compression with intermediate cooling, which complicates the process.
  • the compressors can be of different types with the chosen configurations:
  • Dynamic compressors are sensitive to charge composition, flow variation, have a limited compression ratio and are energy intensive.
  • the present invention aims to remedy all or part of these disadvantages.
  • the present invention provides a device for compressing a low-pressure gas, which comprises:
  • At least one compression chamber comprising:
  • a liquid displacement means positioned on a liquid circuit connecting a liquid outlet and a liquid inlet of a compression chamber and
  • the device object of the present invention comprises a non-return valve configured to prevent a return of gas in a gas inlet.
  • the device object of the present invention comprises a liquid retention valve configured to retain the liquid in a compression chamber.
  • the displacement means is configured so that the output liquid has a pressure of between 30 and 70 bar.
  • the moving means is a pump.
  • the device of the present invention comprises a plurality of compression chambers in series for the liquid circuit, a liquid outlet of a compression chamber being connected to a liquid inlet of another chamber. compression.
  • the device which is the subject of the present invention comprises a plurality of parallel compression chambers for the gas, each compression chamber comprising an inlet and a gas outlet independent of another compression chamber.
  • the device which is the subject of the present invention comprises means for measuring the pressure of the gas inside the compression chamber and means for opening the gas outlet of the compression chamber according to the measured pressure.
  • the present invention provides a method of compressing a low-pressure gas, which comprises:
  • FIG. 1 represents, schematically, a first particular embodiment of the device that is the subject of the present invention
  • FIG. 2 represents, schematically, a second particular embodiment of the device that is the subject of the present invention.
  • FIG. 3 shows schematically and in the form of a logic diagram, a particular sequence of steps of the method object of the present invention.
  • gas refers to both natural gas, biogas and syngas.
  • liquid refers to any liquid.
  • viscous and incompressible fluid is envisaged.
  • FIG. 1 which is not to scale, shows a schematic view of an embodiment of the device 100 which is the subject of the present invention.
  • This device 100 for compressing a low-pressure gas comprises:
  • At least one compression chamber 105 comprising:
  • a piston 130 situated between the inlet and the gas outlet on the one hand and the inlet and the outlet for liquid on the other hand and
  • a liquid displacement means 135 positioned on a liquid circuit connecting a liquid outlet and a liquid inlet of a compression chamber.
  • the compression chamber 105 is formed, for example, of a watertight wall surrounding a determined volume in which the piston 130 evolves.
  • the sealed wall comprises for only openings
  • the compression chamber 105 may have an interior volume of cylindrical shape, for example.
  • the term "cylindrical” here refers to a cylinder of revolution about an axis.
  • the internal volume of the compression chamber 105 can be of any type allowing the displacement of a piston 130. This generally implies a constant cross section relative to an axis of displacement of the piston 130.
  • Compression chamber 105 is configured to allow a rise in gas pressure at pressures above 50 bar, 100 bar or 200 bar, for example.
  • the pressure of the gas entering a compression chamber 105 is greater than 3 or 4 bar, and preferably greater than 7 bar.
  • Each of the inlet 110 and the gas outlet 115 and the inlet 120 and the liquid outlet 125 is, for example, an opening in the compression chamber 105.
  • Each of these elements, 110, 115, 120 and 125 is preferably associated with a gas or liquid transport pipe depending on the nature of the element.
  • at least one of the inlet 110 and the gas outlet 115 and the inlet 120 and the liquid outlet 125 are provided with a nonreturn valve 140.
  • This nonreturn valve 140 can be mounted directly on an opening of the compression chamber 105 or downstream of this opening, at a pipe associated with the element in question, for example.
  • Such a nonreturn valve 140 is configured, for example, to prevent a return of gas into a gas inlet 110.
  • At least one non-return valve 140 is replaced by a valve or any other type of device capable of blocking the passage of gas or liquid depending on the associated element.
  • the device 100 includes a liquid retention valve 145 configured to retain the liquid in a compression chamber 105.
  • This valve 145 may be of any type known to those skilled in the art and adapted to the operating pressure in the circuit 150 of liquid.
  • This valve 145 can be mounted directly at the outlet of the compression chamber 105 or along the circuit 150.
  • each of the input 110 and the gas outlet 115 and the inlet 120 and the liquid outlet 125 may be formed of a multitude of sub-elements of the same type participating in the same function.
  • the gas inlet 110 may be formed of a multitude of openings in the compression chamber 105, each opening being fed by a separate duct or common to other openings.
  • the piston 130 is, for example, a sealing surface or a membrane moving along an axis of the compression chamber 105. This piston 130 can be guided by an axis fixed at one or the other of the ends moving said piston 130.
  • the displacement means 135 may be of any type allowing the displacement of a liquid in a liquid circuit.
  • the choice of the displacement means 135 depends on the size of the circuit 150 and the total pressure drop of this circuit 150.
  • the displacement means 135 is configured so that the output liquid has a pressure of between 30 and 70 bar.
  • the device 100 can compress at any pressure value, preferably less than 300 bar.
  • the displacement means 135 is a pump.
  • the filling of the chambers 105 is performed in a sequential manner, starting with the chamber closest to the delivery of the liquid displacement means 135. Once the operation is completed, the liquid is then sent to the second chamber 105, and so on.
  • the filling of the chambers 105 is performed simultaneously. This filling is ensured, for example, by a main circuit which supplies the various compression chambers 105.
  • the device 100 which is the subject of the present invention comprises a plurality of compression chambers 105 in parallel for the gas, each compression chamber comprising an inlet 110 and an outlet 115 for gases that are independent of another chamber. compression.
  • the device 100 which is the subject of the present invention comprises a means 165 for measuring the pressure of the gas inside the compression chamber 105 and a circuit 160 for recirculating the gas towards the inlet of a compression chamber when the measured pressure is less than a determined limit value.
  • the pressure measuring means 165 is, for example, a pressure sensor positioned inside the compression chamber 105, the gas side of the piston 130 or the liquid side of the piston 130.
  • the pressure measuring means 165 is mechanical or electrical and operates by sensing the position of the piston 130 in the chamber. When this piston 130 reaches a determined position on its axis of displacement, a gas pressure is deduced by the measuring means 165.
  • the device 100 which is the subject of the present invention comprises a means 165 for measuring the pressure of the gas inside the compression chamber 105 and a means 170 for opening the outlet 115 for the gas of the compression chamber as a function of the measured pressure.
  • the means 170 for opening is, for example, a discharger.
  • the discharger forms both the measuring means 165 and the opening means 170. This discharger is calibrated at a set pressure.
  • FIG. 3 diagrammatically shows a particular flow diagram of the process 200 that is the subject of the present invention.
  • This method 200 for compressing a low-pressure gas comprises:
  • the pressure in the compression chamber is less than the pressure in a gas supply line to a gas inlet of said compression chamber.
  • This can be achieved by pressurizing the gas upstream or by reducing the pressure in the liquid portion of the compression chamber.
  • a valve is closed at the entrance to the liquid inlet while the displacement means is in operation. This causes a displacement of the piston towards the liquid outlet, which reduces the pressure inside the part dedicated to the gas of the compression chamber whose gas outlet is also closed.
  • the gas inlet is also closed.
  • the displacement means 135 is activated, so as to fill the liquid portion of the liquid compression chamber, which gradually displaces the piston towards the gas outlet, effectively compressing this gas.
  • the gas is released to the gas outlet of the compression chamber.
  • the circulation of liquid can continue, so as to further move the piston to the total evacuation, or almost total, of the gas to the gas outlet.
  • the liquid outlet of the compression chamber is opened.
  • the method 200 object of the present invention is achieved, for example, by the implementation of one of the devices 100 or 300 objects of the present invention and described with reference to Figures 1 and 3.

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Abstract

Le dispositif (100) de compression d'un gaz à basse pression, comporte : - au moins une chambre (105) de compression comportant : - une entrée (110) pour gaz à basse pression, - une sortie (115) pour gaz à haute pression, - une entrée (120) pour liquide, - une sortie (125) pour liquide et - un piston (130) situé entre l'entrée et la sortie pour gaz d'une part et l'entrée et la sortie pour liquide d'autre part, - un moyen (135) de déplacement de liquide positionné sur un circuit de liquide reliant une sortie pour liquide et une entrée pour liquide d'une chambre de compression et - un moyen (165) de mesure de la pression du gaz à l'intérieur de la chambre de compression et un circuit (160) de recirculation du gaz vers l'entrée d'une chambre de compression lorsque la pression mesurée est inférieure à une valeur limite déterminée.

Description

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE COMPRESSION D’UN GAZ À BASSE PRESSION
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention vise un dispositif et un procédé de compression d’un gaz à basse pression. Elle s’applique, notamment, à la compression de biogaz.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
La collecte de gaz disponible à basse pression pour le comprimer à haute pression pose des difficultés techniques et économiques. Pour réaliser cette compression, différentes technologies de compresseurs existent. Ces différentes technologies sont très énergivores.
Pour réaliser le taux de compression visé, le compresseur peut inclure plusieurs étages de compression avec refroidissement intermédiaire, ce qui complexifie le procédé.
Les compresseurs peuvent être de différents types avec les configurations choisies :
- Compresseurs à déplacement positif qui fournissent un écoulement de puissance intermittent (compresseur alternatif ou à vis). Dans ces technologies, le gaz est comprimé dans un petit volume, ce qui a pour effet d’en augmenter la pression
- Compresseurs dynamiques qui fournissent un écoulement continu de puissance, ce qui existe dans l’écoulement axial ou centrifugeur. Dans les compresseurs centrifuges, l’énergie cinétique est convertie en énergie potentielle ce qui a pour effet d’augmenter la pression du fluide.
Les compresseurs à déplacement positif requièrent une maintenance fréquente, ne s’appliquent que sur de faibles débits, présentent une disponibilité inférieure et sont énergivores.
Les compresseurs dynamiques sont sensibles à la composition de charge, à la variation de débit, présentent un taux de compression limité et sont énergivores. OBJET DE L’INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.
À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de compression d’un gaz à basse pression, qui comporte :
- au moins une chambre de compression comportant :
- une entrée pour gaz à basse pression,
- une sortie pour gaz à haute pression,
- une entrée pour liquide,
- une sortie pour liquide et
- un piston situé entre l’entrée et la sortie pour gaz d’une part et l’entrée et la sortie pour liquide d’autre part,
- un moyen de déplacement de liquide positionné sur un circuit de liquide reliant une sortie pour liquide et une entrée pour liquide d’une chambre de compression et
- un moyen de mesure de la pression du gaz à l’intérieur de la chambre de compression et un circuit de recirculation du gaz vers l’entrée d’une chambre de compression lorsque la pression mesurée est inférieure à une valeur limite déterminée.
Grâce à ces dispositions, le coût énergétique de la compression du gaz est réduit. En effet, sous l’action de l’augmentation de la pression du liquide dans la chambre de compression, le piston est déplacé et comprime le gaz. Or, comprimer un liquide est moins consommateur en termes d’énergie que de comprimer un gaz.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un clapet anti-retour configuré pour empêcher un retour du gaz dans une entrée pour gaz.
Ces modes de réalisation permettent d’éviter un reflux de gaz vers l’entrée de la chambre de compression.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte une vanne de rétention de liquide configurée pour retenir le liquide dans une chambre de compression.
Ces modes de réalisation permettent d’assurer une compression améliorée du gaz en contraignant la sortie du liquide à une pression déterminée. Dans des modes de réalisation, le moyen de déplacement est configuré pour que le liquide en sortie présente une pression comprise entre 30 et 70 bar.
Dans des modes de réalisation, le moyen de déplacement est une pompe. Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte une pluralité de chambres de compression en série pour le circuit de liquide, une sortie pour liquide d’une chambre de compression étant reliée à une entrée pour liquide d’une autre chambre de compression.
Ces modes de réalisation permettent de mutualiser le circuit de liquide.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte une pluralité de chambres de compression en parallèle pour le gaz, chaque chambre de compression comportant une entrée et une sortie pour gaz indépendantes d’une autre chambre de compression.
Ces modes de réalisation permettent de comprimer simultanément plusieurs quantités de gaz.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un moyen de mesure de la pression du gaz à l’intérieur de la chambre de compression et un moyen d’ouverture de la sortie pour gaz de la chambre de compression en fonction de la pression mesurée.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de compression d’un gaz à basse pression, qui comporte :
- une étape d’entrée de gaz à basse pression dans une chambre de compression,
- une étape d’entrée de liquide dans la chambre de compression,
- une étape de déplacement d’un piston situé entre l’entrée et une sortie pour gaz d’une part et l’entrée et une sortie pour liquide d’autre part dans la chambre de compression,
- une étape de sortie de gaz à haute pression de la chambre de compression
- une étape de sortie de liquide de la chambre de compression,
- une étape de déplacement de liquide sur un circuit de liquide reliant une sortie pour liquide et une entrée pour liquide d’une chambre de compression et
- une étape de mesure de la pression du gaz à l’intérieur de la chambre de compression et un étape de recirculation du gaz vers l’entrée d’une chambre de compression lorsque la pression mesurée est inférieure à une valeur limite déterminée.
Les buts, avantages et caractéristiques particulières du procédé objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.
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 et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,
- la figure 2 représente, schématiquement, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention et
- la figure 3 représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention.
DESCRIPTION D’EXEMPLES DE RÉALISATION DE L’INVENTION
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.
On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle.
On note, ici, que le terme « gaz » se réfère à la fois au gaz naturel, au biogaz et aux gaz de synthèse.
On note, ici, que le terme « liquide », se réfère à n’importe quel liquide. Préférentiellement, l’utilisation d’un fluide visqueux et incompressible est envisagée.
On observe, sur la figure 1 , qui n’est pas à l’échelle, une vue schématique d’un mode de réalisation du dispositif 100 objet de la présente invention. Ce dispositif 100 de compression d’un gaz à basse pression, comporte :
- au moins une chambre 105 de compression comportant :
- une entrée 110 pour gaz à basse pression,
- une sortie 115 pour gaz à haute pression, - une entrée 120 pour liquide,
- une sortie 125 pour liquide et
- un piston 130 situé entre l’entrée et la sortie pour gaz d’une part et l’entrée et la sortie pour liquide d’autre part et
- un moyen 135 de déplacement de liquide positionné sur un circuit de liquide reliant une sortie pour liquide et une entrée pour liquide d’une chambre de compression.
La chambre de compression 105 est formée, par exemple, d’une paroi étanche entourant un volume déterminé dans lequel évolue le piston 130. Préférentiellement, la paroi étanche comporte pour seules ouvertures
- l’entrée 110 pour gaz à basse pression,
- la sortie 115 pour gaz à haute pression,
- l’entrée 120 pour liquide et
- la sortie 125 pour liquide.
La chambre de compression 105 peut présenter un volume intérieur de forme cylindrique, par exemple. Le terme « cylindrique », ici, faisant référence à un cylindre de révolution autour d’un axe.
Toutefois, le volume intérieur de la chambre de compression 105 peut être de tout type permettant le déplacement d’un piston 130. Ceci implique, généralement, une section transversale constante par rapport à un axe de déplacement du piston 130.
Ce piston 130 constitue une séparation étanche entre liquide et gaz. La chambre de compression 105 est configurée pour permettre une élévation de la pression du gaz à des pressions supérieures à 50 bar, 100 bar ou 200 bar, par exemple. Préférentiellement, la pression du gaz entrant dans une chambre de compression 105 est supérieure à 3 ou 4 bar, et préférentiellement supérieure à 7 bar.
Chaque élément parmi l’entrée 110 et la sortie 115 pour gaz et l’entrée 120 et la sortie pour liquide 125 est, par exemple, une ouverture pratiquée dans la chambre de compression 105. Chacun de ces éléments, 110, 115, 120 et 125, est préférentiellement associé à une conduite de transport de gaz ou de liquide selon la nature de l’élément. Dans des variantes préférentielles, au moins un élément parmi l’entrée 110 et la sortie 115 pour gaz et l’entrée 120 et la sortie 125 pour liquide est muni d’un clapet 140 anti-retour. Ce clapet 140 anti-retour peut être monté directement sur une ouverture de la chambre de compression 105 ou en aval de cette ouverture, au niveau d’une conduite associée à l’élément considéré, par exemple.
Un tel clapet 140 anti-retour est configuré, par exemple, pour empêcher un retour du gaz dans une entrée 110 pour gaz.
Dans des variantes, au moins un clapet 140 anti-retour est remplacé par une vanne ou tout autre type de dispositif susceptible de bloquer le passage de gaz ou de liquide selon l’élément associé.
Dans des variantes, le dispositif 100 comporte une vanne 145 de rétention de liquide configurée pour retenir le liquide dans une chambre 105 de compression. Cette vanne 145 peut être de tout type connu de l’Homme du Métier et adaptée à la pression opératoire dans le circuit 150 de liquide. Cette vanne 145 peut être montée directement en sortie de la chambre de compression 105 ou le long du circuit 150.
On note que chaque élément parmi l’entrée 110 et la sortie 115 pour gaz et l’entrée 120 et la sortie pour liquide 125 peut être formé d’une multitude de sous- éléments du même type participant à la même fonction. Par exemple, l’entrée 110 pour gaz peut être formée d’une multitude d’ouvertures dans la chambre de compression 105, chaque ouverture étant alimentée par un conduit distinct ou commun à d’autres ouvertures.
Le piston 130 est, par exemple, une surface étanche ou une membrane en déplacement le long d’un axe de la chambre de compression 105. Ce piston 130 peut être guidé par un axe fixé à l’une et ou l’autre des extrémités de déplacement dudit piston 130.
Le moyen de déplacement 135 peut être de tout type permettant le déplacement d’un liquide dans un circuit de liquide. Le choix du moyen de déplacement 135 dépend de la taille du circuit 150 et de la perte de charge totale de ce circuit 150.
Préférentiellement, le moyen 135 de déplacement est configuré pour que le liquide en sortie présente une pression comprise entre 30 et 70 bar. Toutefois, le dispositif 100 peut réaliser une compression à toute valeur de pression, préférentiellement inférieure à 300 bar. Préférentiellement, le moyen 135 de déplacement est une pompe.
Dans des modes de réalisation préférentiels, le dispositif 100 objet de la présente invention comporte une pluralité de chambres 105 de compression en série pour le circuit 150 de liquide, une sortie 125 pour liquide d’une chambre de compression étant reliée à une entrée 120 pour liquide d’une autre chambre de compression.
Dans cette variante, le remplissage des chambres 105 est réalisé de façon séquentielle, en commençant par la chambre la plus proche du refoulement du moyen 135 de déplacement du liquide. Une fois l’opération terminée, le liquide est ensuite envoyé dans la seconde chambre 105, ainsi de suite.
Dans une autre variante, représentée en figure 2, le remplissage des chambres 105 est réalisé simultanément. Ce remplissage est assuré, par exemple, par un circuit principal qui alimente les différentes chambres 105 de compression.
Dans des modes de réalisation préférentiels, le dispositif 100 objet de la présente invention comporte une pluralité de chambres 105 de compression en parallèle pour le gaz, chaque chambre de compression comportant une entrée 110 et une sortie 115 pour gaz indépendantes d’une autre chambre de compression.
Dans des modes de réalisation préférentiels, le dispositif 100 objet de la présente invention comporte un moyen 165 de mesure de la pression du gaz à l’intérieur de la chambre 105 de compression et un circuit 160 de recirculation du gaz vers l’entrée d’une chambre de compression lorsque la pression mesurée est inférieure à une valeur limite déterminée.
Le moyen de mesure 165 de pression est, par exemple, un capteur de pression positionné à l’intérieur de la chambre de compression 105, du côté gaz du piston 130 ou du côté liquide du piston 130.
Dans des variantes, le moyen de mesure 165 de pression est mécanique ou électrique et fonctionne en captant la position du piston 130 dans la chambre. Lorsque ce piston 130 atteint une position déterminée sur son axe de déplacement, une pression du gaz est déduite par le moyen 165 de mesure.
Cette valeur limite déterminée peut être fixée lors de la conception du dispositif 100 ou variable et enregistrée à partir d’un circuit de commande central connecté au dispositif 100 par le biais d’une liaison filaire ou sans-fil de commande. Dans des modes de réalisation préférentiels, le dispositif 100 objet de la présente invention comporte un moyen 165 de mesure de la pression du gaz à l’intérieur de la chambre 105 de compression et un moyen 170 d’ouverture de la sortie 115 pour gaz de la chambre de compression en fonction de la pression mesurée.
Le moyen 170 d’ouverture est, par exemple, un déverseur. Dans cet exemple, le déverseur forme à la fois le moyen de mesure 165 et le moyen d’ouverture 170. Ce déverseur est taré à une pression de consigne.
Dans des variantes, l’ouverture d’une vanne en sortie gaz dès que la pression cible est atteinte est réalisée, cette vanne se refermant à une pression seuil. Ces niveaux de pressions seront choisis par l’opérateur en fonction de l’usage.
Le fonctionnement du dispositif 100 tel que décrit en regard de la figure 1 est mieux compris au regard de la description, ci-dessous, du procédé 200 de fonctionnement dudit dispositif 100.
On observe, en figure 3, schématiquement, un logigramme d’étapes particulier du procédé 200 objet de la présente invention. Ce procédé 200 de compression d’un gaz à basse pression, comporte :
- une étape 205 d’entrée de gaz à basse pression dans une chambre de compression,
- une étape 210 d’entrée de liquide dans la chambre de compression,
- une étape 215 de déplacement d’un piston situé entre l’entrée et une sortie pour gaz d’une part et l’entrée et une sortie pour liquide d’autre part dans la chambre de compression,
- une étape 220 de sortie de gaz à haute pression de la chambre de compression
- une étape 225 de sortie de liquide de la chambre de compression et
- une étape 230 de déplacement de liquide sur un circuit de liquide reliant une sortie pour liquide et une entrée pour liquide d’une chambre de compression. Préférentiellement, initialement, la pression dans la chambre de compression est inférieure à la pression dans une conduite d’apport de gaz vers une entrée pour gaz de ladite chambre de compression. Ceci peut être obtenu par pressurisation du gaz en amont ou par réduction de la pression dans la partie dédiée au liquide de la chambre de compression. Pour obtenir une telle réduction de pression, on ferme par exemple une vanne en entrée de l’entrée pour liquide tandis que le moyen de déplacement est en fonctionnement. Ceci provoque un déplacement du piston vers la sortie pour liquide, ce qui réduit la pression à l’intérieur de la partie dédiée au gaz de la chambre de compression dont la sortie pour gaz est également fermée. Optionnellement, l’entrée pour gaz est également fermée.
Dans les cas où seule la sortie pour gaz est fermée, un mécanisme d’aspiration du gaz, par l’entrée pour gaz, se produit et remplit graduellement la partie dédiée au gaz de la chambre de combustion. Ceci permet d’éviter la mise en œuvre d’un moyen de déplacement propre au gaz fourni au procédé 200 objet de la présente invention.
Quelle que soit la solution pour faire entrer le gaz dans la chambre de compression, une fois entré, celui-ci se retrouve captif du volume variable dédié au gaz dans ladite chambre de compression.
Le moyen de déplacement 135 est activé, de sorte à remplir la partie dédiée au liquide de la chambre de compression en liquide, ce qui déplace graduellement le piston vers la sortie pour gaz, comprimant de fait ce gaz.
Une fois la pression du gaz désirée atteinte, le gaz est libéré vers la sortie pour gaz de la chambre de compression. Pour faciliter la sortie dudit gaz, la circulation de liquide peut continuer, de sorte à déplacer encore le piston jusqu’à l’évacuation totale, ou presque totale, du gaz vers la sortie pour gaz.
Pour évacuer le liquide contenu dans la partie dédiée au liquide de la chambre de compression, la sortie pour liquide de la chambre de compression est ouverte.
On note ainsi qu’il est possible de créer un cycle d’aspiration/compression/expulsion du gaz par :
- fermeture de la sortie pour gaz,
- fermeture de l’entrée pour liquide,
- ouverture de l’entrée pour gaz,
- ouverture de la sortie pour liquide,
- mise en fonctionnement du moyen de déplacement du liquide,
ceci entraînant l’aspiration du gaz dans la chambre de compression, puis :
- fermeture de l’entrée pour gaz,
- ouverture de l’entrée pour liquide, - fermeture de la sortie pour liquide,
- mise en fonctionnement du moyen de déplacement du liquide,
ceci entraînant la compression du gaz puis :
- ouverture de la sortie pour gaz,
- mise en fonctionnement du moyen de déplacement du liquide,
ceci entraînant l’expulsion du gaz.
Le procédé 200 objet de la présente invention est réalisé, par exemple, par la mise en œuvre de l'un des dispositifs 100 ou 300 objets de la présente invention et décrits en regard des figures 1 et 3.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (100, 300) de compression d’un gaz à basse pression, caractérisé en ce qu’il comporte :
- au moins une chambre (105) de compression comportant :
- une entrée (110) pour gaz à basse pression,
- une sortie (115) pour gaz à haute pression,
- une entrée (120) pour liquide,
- une sortie (125) pour liquide et
- un piston (130) situé entre l’entrée et la sortie pour gaz d’une part et l’entrée et la sortie pour liquide d’autre part,
- un moyen (135) de déplacement de liquide positionné sur un circuit de liquide reliant une sortie pour liquide et une entrée pour liquide d’une chambre de compression et
- un moyen (165) de mesure de la pression du gaz à l’intérieur de la chambre de compression et un circuit (160) de recirculation du gaz vers l’entrée d’une chambre de compression lorsque la pression mesurée est inférieure à une valeur limite déterminée.
2. Dispositif (100, 300) selon la revendication 1 , qui comporte un clapet (140) anti retour configuré pour empêcher un retour du gaz dans une entrée (110) pour gaz.
3.Dispositif (100, 300) selon l’une des revendications 1 ou 2, qui comporte une vanne (145) de rétention de liquide configurée pour retenir le liquide dans une chambre (105) de compression. 4. Dispositif (100, 300) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen
(135) de déplacement est configuré pour que le liquide en sortie présente une pression comprise entre 30 et 70 bar.
5. Dispositif (100, 300) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le moyen (135) de déplacement est une pompe.
6. Dispositif (100, 300) selon l’une des revendications 1 à 5, qui comporte une pluralité de chambres (105) de compression en série pour le circuit (150) de liquide, une sortie (125) pour liquide d’une chambre de compression étant reliée à une entrée (120) pour liquide d’une autre chambre de compression.
7. Dispositif (100, 300) selon l’une des revendications 1 à 6, qui comporte une pluralité de chambres (105) de compression en parallèle pour le gaz, chaque chambre de compression comportant une entrée (110) et une sortie (115) pour gaz indépendantes d’une autre chambre de compression.
8. Dispositif (100, 300) selon l’une des revendications 1 à 7, qui comporte un moyen (165) de mesure de la pression du gaz à l’intérieur de la chambre (105) de compression et un moyen (170) d’ouverture de la sortie (115) pour gaz de la chambre de compression en fonction de la pression mesurée.
9. Procédé (200) de compression d’un gaz à basse pression, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une étape (205) d’entrée de gaz à basse pression dans une chambre de compression,
- une étape (210) d’entrée de liquide dans la chambre de compression,
- une étape (215) de déplacement d’un piston situé entre l’entrée et une sortie pour gaz d’une part et l’entrée et une sortie pour liquide d’autre part dans la chambre de compression,
- une étape (220) de sortie de gaz à haute pression de la chambre de compression
- une étape (225) de sortie de liquide de la chambre de compression,
- une étape (230) de déplacement de liquide sur un circuit de liquide reliant une sortie pour liquide et une entrée pour liquide d’une chambre de compression et
- une étape (235) de mesure de la pression du gaz à l’intérieur de la chambre de compression et un étape (240) de recirculation du gaz vers l’entrée d’une chambre de compression lorsque la pression mesurée est inférieure à une valeur limite déterminée.
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