FR2712098A1 - Process and device for regulating the pressure of a fluid, especially a compressed standard gas - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé et dispositif de régulation de la pression d'un fluide,
notamment un gaz étalon comprimé.Method and device for regulating the pressure of a fluid,
in particular a compressed standard gas.
DESCRIPTION
L'invention concerne un dispositif de régulation de la pression d'un fluide, notamment un gaz étalon comprimé, du type comprenant un circuit de fluide alimentant un dispositif d'utilisation à une pression de sortie prédéterminée, ledit circuit comprenant une sortie du fluide et une vanne d'admission disposée au voisinage de l'entrée du fluide.DESCRIPTION
The invention relates to a device for regulating the pressure of a fluid, in particular a compressed standard gas, of the type comprising a fluid circuit supplying a device for use at a predetermined outlet pressure, said circuit comprising a fluid outlet and an intake valve disposed in the vicinity of the fluid inlet.
Le domaine technique de l'invention est celui des systèmes de commande de la pression d'un fluide. The technical field of the invention is that of systems for controlling the pressure of a fluid.
Une application de l'invention est un dispositif automatique permettant la distribution de fluide à une pression rigoureusement égale à la pression du milieu dans lequel est situé le dispositif, notamment pour l'alimentation en un gaz étalon à une pression rigoureusement égale à la pression atmosphérique. Un tel dispositif est en particulier utilisé pour la calibration des analyseurs de gaz utilisés pour la surveillance de l'environnement, notamment pour la mesure de la pollution de l'air ambiant. One application of the invention is an automatic device allowing the distribution of fluid at a pressure strictly equal to the pressure of the medium in which the device is located, in particular for supplying a standard gas at a pressure strictly equal to atmospheric pressure. . Such a device is in particular used for the calibration of gas analyzers used for environmental monitoring, in particular for the measurement of ambient air pollution.
On connaît déjà des analyseurs qui effectuent une mesure en pompant l'air extérieur qui se trouve à la pression atmosphérique. Analyzers are already known which carry out a measurement by pumping the outside air which is at atmospheric pressure.
Lors de l'étalonnage, on alimente ces analyseurs en gaz étalon contenu dans des cylindres sous haute pression. Puisque ces analyseurs mesurent le nombre de molécules présentes dans un volume donné et puisque ce nombre croît avec la pression, il est nécessaire que les gaz étalons arrivent dans les analyseurs à l'exacte pression atmosphérique instantanée, de manière à ce que l'étalonnage soit significatif. I1 est connu de détendre ces gaz étalons au moyens de détendeurs classiques à double étage, la deuxième détente amenant ces gaz à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique.During calibration, these analyzers are supplied with standard gas contained in cylinders under high pressure. Since these analyzers measure the number of molecules present in a given volume and since this number increases with pressure, it is necessary that the standard gases arrive in the analyzers at the exact instantaneous atmospheric pressure, so that the calibration is significant. I1 is known to expand these standard gases by means of conventional two-stage regulators, the second expansion bringing these gases to a pressure slightly higher than atmospheric pressure.
Tout en ayant des avantages, ce dispositif présente aussi des inconvénients. Par exemple, la pression atmosphérique exacte ne peut jamais être atteinte grâce à ces détendeurs qui manquent de précision. While having advantages, this device also has disadvantages. For example, the exact atmospheric pressure can never be reached thanks to these inaccurate regulators.
En outre, une telle pression ne peut être maintenue lorsque la pression extérieure varie ou lorsque le débit demandé varie. Enfin, ni un réglage manuel, ni une régulation classique de la pression par un circuit comprenant un détecteur, un régulateur, et une vanne asservie, ne sont utilisables à cause des temps de réponse excessifs de ces dispositifs, et à cause d'un phénomène du type fluctuation sinusoïdale amortie qui entraîne toujours une variation de pression autour de la pression désirée sans jamais obtenir un maintien rigoureux de cette pression.In addition, such a pressure cannot be maintained when the external pressure varies or when the requested flow rate varies. Finally, neither manual adjustment, nor conventional pressure regulation by a circuit comprising a detector, a regulator, and a slave valve, can be used because of the excessive response times of these devices, and because of a phenomenon of the damped sinusoidal fluctuation type which always causes a pressure variation around the desired pressure without ever obtaining a rigorous maintenance of this pressure.
On connait aussi l'utilisation d'un détendeur automatique du type détendeur de plongée. Un tel détendeur présente des inconvénients à cause de la résistance mécanique et à cause de l'inertie des membranes qui les équipent, et qui occasionnent toujours une différence de pression de quelques millibars entre la pression du milieu environnant et la pression délivrée. Cette différence, tout à fait acceptable pour l'utilisation en plongée, ne l'est pas pour une calibration ou un étalonnage. We also know the use of an automatic regulator of the diving regulator type. Such a regulator has drawbacks because of the mechanical strength and because of the inertia of the membranes which equip them, and which always cause a pressure difference of a few millibars between the pressure of the surrounding medium and the pressure delivered. This difference, quite acceptable for diving use, is not acceptable for calibration or calibration.
On connaît enfin une méthode pour obtenir la délivrance d'un gaz à la pression atmosphérique, qui consiste à distribuer le gaz à une pression supérieure à la pression atmosphérique, et à provoquer une fuite intermédiaire vers l'atmosphère au moyen d'une ouverture ou fuite disposée en cours de circuit, de manière à équilibrer la pression du gaz délivré avec celle de la pression atmosphérique. Finally, a method is known for obtaining the delivery of a gas at atmospheric pressure, which consists in distributing the gas at a pressure higher than atmospheric pressure, and in causing an intermediate leak towards the atmosphere by means of an opening or leak arranged during the circuit, so as to balance the pressure of the gas delivered with that of atmospheric pressure.
Une telle méthode présente plusieurs inconvénients : la fuite volontaire consomme inutilement des volumes de l'ordre de 50% du gaz réellement nécessaire, malgré le coût élevé des gaz étalons ; la fuite volontaire est en fait à double sens. Ce problème ne peut être résolu par un clapet anti-retour. Un tel clapet crée une contre-pression qui empêche d'atteindre la pression atmosphérique, et implique, en cas de fort débit de l'analyseur, le pompage non pas du gaz étalon mais de l'air ambiant par la fuite, qui fonctionne dans ce cas en sens inverse, c est-à-dire de l'air ambiant vers le circuit, et fausse l'étalonnage. Such a method has several drawbacks: voluntary leaking unnecessarily consumes volumes of the order of 50% of the gas actually necessary, despite the high cost of the standard gases; voluntary escape is in fact a two-way street. This problem cannot be solved by a non-return valve. Such a valve creates a back pressure which prevents reaching atmospheric pressure, and involves, in the event of a high flow rate from the analyzer, the pumping not of the standard gas but of the ambient air by the leak, which operates in this case in reverse, that is to say from the ambient air towards the circuit, and falsifies the calibration.
La présente invention a pour objectif de proposer un dispositif de régulation de la pression d'un fluide du type précité, ne présentant pas les inconvénients indiqués ci-dessus, et qui permette de disposer d'un débit de fluide continu, à une pression exactement égale à une pression déterminée, notamment à la pression atmosphérique ou à la pression du milieu ambiant, quelles que soient les variations de cette pression et les variations de débit. The present invention aims to provide a device for regulating the pressure of a fluid of the aforementioned type, not having the drawbacks indicated above, and which allows to have a continuous flow of fluid, at a pressure exactly equal to a determined pressure, in particular to atmospheric pressure or to the pressure of the ambient medium, whatever the variations in this pressure and the variations in flow rate.
Conformément à l'invention, cet objectif est atteint du fait que le dispositif de régulation de la pression d'un fluide précité est caractérisé en ce que ledit circuit comporte au moins une première et une deuxième dérivations, la première dérivation comprenant un premier récipient gonflable vers le bas uniquement, et délimité par une paroi supérieure indéformable et une paroi inférieure déformable, ladite paroi inférieure étant susceptible de pendre par gravité, la deuxième dérivation comprenant un second récipient gonflable vers le haut uniquement, et délimité par une paroi inférieure indéformable et une paroi supérieure déformable, les surfaces et les poids desdites parois déformables étant égaux, et lesdites parois déformables étant soumises à une pression extérieure égale à ladite pression prédéterminée. According to the invention, this objective is achieved due to the fact that the device for regulating the pressure of the aforementioned fluid is characterized in that said circuit comprises at least a first and a second branch, the first branch comprising a first inflatable container downwards only, and delimited by a non-deformable upper wall and a deformable lower wall, said lower wall being capable of hanging by gravity, the second branch comprising a second inflatable container only upwards, and delimited by a non-deformable lower wall and a deformable upper wall, the surfaces and the weights of said deformable walls being equal, and said deformable walls being subjected to an external pressure equal to said predetermined pressure.
Le dispositif de régulation de la pression d'un fluide conçu conformément à l'invention présente un certains nombre d'avantages. The device for regulating the pressure of a fluid designed in accordance with the invention has a number of advantages.
Etant donné que les poids et les surfaces desdites parois déformables sont égaux d'une part, et que lesdites parois déformables sont soumises à une pression extérieure égale à ladite pression prédéterminée d'autre part, pendant toute la durée de l'opération, quelles que soient les variations de la pression extérieure et du débit en amplitude et en fréquence, on obtient une distribution à une pression exactement égale à la pression ambiante, sans aucun retard d'égalisation, le dispositif étant correctement alimenté en gaz étalon ou fluide primaire.Given that the weights and the surfaces of said deformable walls are equal on the one hand, and that said deformable walls are subjected to an external pressure equal to said predetermined pressure on the other hand, throughout the duration of the operation, whatever either the variations of the external pressure and the flow rate in amplitude and in frequency, a distribution is obtained at a pressure exactly equal to the ambient pressure, without any delay in equalization, the device being correctly supplied with standard gas or primary fluid.
En outre, quels que soient les poids et les surfaces des récipients munis des parois déformables, l'influence des poids des parois déformables sur la pression à l'intérieur des récipients est éliminée. In addition, whatever the weights and surfaces of the containers provided with the deformable walls, the influence of the weights of the deformable walls on the pressure inside the containers is eliminated.
Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées
lesdites dérivations sont disposées en parallèle ;
ledit dispositif de régulation comporte en outre au moins un moyen de détection du taux de remplissage dudit second récipient, lequel moyen de détection est apte à émettre un signal, et au moins un moyen de transmission dudit signal à ladite vanne d'admission, par exemple un relais
ledit dispositif de régulation comporte en outre un moyen de temporisation de l'ouverture et/ou de la fermeture de ladite vanne d'admission
ledit dispositif d'utilisation est muni d'au moins un moyen d'aspiration dudit fluide, la pression dudit fluide à l'entrée du circuit étant supérieure à ladite pression prédéterminée du fluide à la sortie du circuit
ledit dispositif comporte en outre une vanne à trois voies en aval dudit circuit, laquelle vanne est apte à fermer le passage dudit fluide et à ouvrir le passage d'un autre fluide
ledit dispositif comporte en outre au moins un débitmètre disposé en aval de ladite vanne à trois voies et apte à transmettre une consigne à au moins un régulateur de débit disposé en amont dudit circuit
ledit dispositif comporte en outre au moins un dispositif d'alarme en cas de remplissage excessif et/ou en cas de remplissage insuffisant d'au moins un desdits récipients.The following advantageous arrangements are also preferably adopted
said branches are arranged in parallel;
said regulating device further comprises at least one means for detecting the filling rate of said second container, which detection means is capable of emitting a signal, and at least one means for transmitting said signal to said inlet valve, for example a relay
said regulating device further comprises means for delaying the opening and / or closing of said inlet valve
said use device is provided with at least one means for sucking said fluid, the pressure of said fluid at the inlet of the circuit being greater than said predetermined pressure of the fluid at the outlet of the circuit
said device further comprises a three-way valve downstream of said circuit, which valve is capable of closing the passage of said fluid and of opening the passage of another fluid
said device further comprises at least one flow meter disposed downstream of said three-way valve and capable of transmitting a setpoint to at least one flow regulator disposed upstream of said circuit
said device further comprises at least one alarm device in the event of excessive filling and / or in the event of insufficient filling of at least one of said containers.
La présente invention vise non seulement la nouvelle structure d'un dispositif de régulation de la pression d'un fluide précité, mais également un procédé d'utilisation d'un dispositif d'utilisation à une pression de sortie prédéterminée, ledit circuit comprenant une sortie du fluide vers ledit dispositif d'utilisation et une vanne d'admission disposée au voisinage d'une entrée du fluide, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes
- remplissage d'un premier récipient gonflable vers le bas uniquement disposé sur une première dérivation, et délimité par une paroi supérieure indéformable et une paroi inférieure déformable, ladite paroi inférieure étant susceptible de pendre par gravité,
- remplissage d'un second récipient gonflable vers le haut uniquement disposé sur une deuxième dérivation, et délimité par une paroi inférieure indéformable et une paroi supérieure déformable, les surfaces et les poids desdites parois déformables étant égaux, lesdites parois déformables étant soumises à une pression extérieure égale à ladite pression prédéterminée, et le taux de remplissage étant inférieur à la capacité nominale de remplissage dudit second récipient, et
- contrôle de l'ouverture et/ou de la fermeture de ladite vanne d'admission en fonction du taux de remplissage dudit second récipient.The present invention relates not only to the new structure of a device for regulating the pressure of the aforementioned fluid, but also to a method of using a device for use at a predetermined outlet pressure, said circuit comprising an outlet fluid to said device for use and an inlet valve disposed in the vicinity of a fluid inlet, characterized in that it comprises at least the following steps
filling of a first inflatable container downwards only disposed on a first branch, and delimited by a non-deformable upper wall and a deformable lower wall, said lower wall being capable of hanging by gravity,
filling of a second inflatable container upwards only disposed on a second branch, and delimited by a non-deformable bottom wall and a deformable top wall, the surfaces and the weights of said deformable walls being equal, said deformable walls being subjected to a pressure outside equal to said predetermined pressure, and the filling rate being less than the nominal filling capacity of said second container, and
- Control of the opening and / or closing of said intake valve as a function of the filling rate of said second container.
Concernant ledit procédé, les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées
ledit taux de remplissage dudit second récipient gonflable vers le haut (22) est régulé par ledit moyen de détection
ladite pression prédéterminée est la pression ambiante, notamment la pression atmosphérique.With regard to said method, the following advantageous provisions are also preferably adopted
said filling rate of said second inflatable container upwards (22) is regulated by said detection means
said predetermined pressure is ambient pressure, in particular atmospheric pressure.
Des modes de réalisation préférentiels de l'invention présentent un certain nombre d'avantages. L'arrivée du fluide étalon à la sortie du moyen de stockage sous pression peut être réglée par un simple détendeur à une valeur de pression quelconque, de préférence peu éloignée de la pression ambiante. En outre, la présence de moyens de détection empêche le récipient qui se gonfle vers le haut de présenter un taux de remplissage qui atteint la capacité de remplissage nominale, de manière à ne pas faire augmenter la pression à l'intérieur des récipients par la réaction des parois. Enfin, quand une régulation est effectuée notamment par un régulateur de débit disposé en amont et un débitmètre disposé en aval du circuit, le dispositif selon l'invention permet d'annuler les fluctuations sinusoïdales amorties inhérentes à toute régulation, et permet l'élimination des temps de réponse des différents appareils constituant la boucle de régulation. Preferred embodiments of the invention have a number of advantages. The arrival of the standard fluid at the outlet of the pressurized storage means can be adjusted by a simple pressure reducer to any pressure value, preferably not far from the ambient pressure. In addition, the presence of detection means prevents the container which inflates upwards from having a filling rate which reaches the nominal filling capacity, so as not to increase the pressure inside the containers by the reaction. walls. Finally, when regulation is carried out in particular by a flow regulator disposed upstream and a flowmeter disposed downstream of the circuit, the device according to the invention makes it possible to cancel the damped sinusoidal fluctuations inherent in any regulation, and allows the elimination of response time of the various devices making up the control loop.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et leurs avantages apparaîtront à la lecture de la description de modes de réalisation donnés ci-après à titre d'exemples. The invention will be better understood and other characteristics and their advantages will appear on reading the description of embodiments given below by way of examples.
I1 sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est une vue schématique de côté illustrant un premier dispositif selon l'invention utilisant un contrôle par détection de niveau de remplissage
la figure 2 est une vue schématique de côté illustrant un second dispositif selon l'invention utilisant un contrôle par régulation de débit.Reference will be made to the accompanying drawings in which
Figure 1 is a schematic side view illustrating a first device according to the invention using a control by filling level detection
Figure 2 is a schematic side view illustrating a second device according to the invention using a control by flow regulation.
On se réfère d'abord à la figure 1 des dessins ; le dispositif de régulation de la pression d'un fluide 1 qui y est représenté relie un dispositif de stockage 2 d'un fluide comprimé, notamment un gaz étalon, à un dispositif d'utilisation 4, notamment un analyseur de l'air ambiant. Le dispositif de stockage 2 comporte un détendeur 3. Le dispositif de régulation 1 comporte un circuit de fluide comprenant une entrée de fluide 6 mise à une pression supérieure à une pression prédéterminée à laquelle est soumise une sortie du fluide 8 du circuit. Une vanne d'admission 14 est disposée au voisinage de l'entrée du fluide 6. Reference is first made to FIG. 1 of the drawings; the device for regulating the pressure of a fluid 1 which is shown there connects a device 2 for storing a compressed fluid, in particular a standard gas, to a device for use 4, in particular an ambient air analyzer. The storage device 2 comprises a pressure reducer 3. The regulation device 1 comprises a fluid circuit comprising a fluid inlet 6 brought to a pressure higher than a predetermined pressure to which an outlet of the fluid 8 from the circuit is subjected. An inlet valve 14 is arranged in the vicinity of the inlet of the fluid 6.
Le circuit du fluide comporte en outre une première dérivation 10 et une deuxième dérivation 12, les deux dérivations étant disposées en parallèle. The fluid circuit further includes a first branch 10 and a second branch 12, the two branches being arranged in parallel.
La première dérivation 10 comprend un premier récipient 16, formé par exemple par une poche souple de matière plastique, telle que du téflon, du polyéthylène, du PVC, du caoutchouc ou toute autre matière plastique végétale ou animale. Ladite matière est choisie mécaniquement et chimiquement compatible avec le fluide à distribuer, la température dudit fluide, et la nature de la mesure à effectuer par exemple. The first branch 10 comprises a first container 16, formed for example by a flexible plastic bag, such as teflon, polyethylene, PVC, rubber or any other vegetable or animal plastic material. Said material is chosen mechanically and chemically compatible with the fluid to be dispensed, the temperature of said fluid, and the nature of the measurement to be carried out, for example.
Ledit premier récipient 16 est gonflable vers le bas uniquement, et délimité par une paroi supérieure indéformable 18 et une partie inférieure déformable 20 vers le bas, ladite paroi inférieure 20 étant susceptible de pendre par gravité. Said first container 16 is inflatable downwards only, and delimited by a non-deformable upper wall 18 and a deformable lower part 20 downwards, said lower wall 20 being capable of hanging by gravity.
De même, la deuxième dérivation 12 comprend un second récipient 22 gonflable vers le haut uniquement, et délimité par une paroi inférieure indéformable 24 et une paroi supérieure 26 déformable vers le haut. Likewise, the second branch 12 comprises a second container 22 inflatable upwards only, and delimited by a non-deformable lower wall 24 and an upper wall 26 deformable upwards.
Les deux récipients 16, 22 sont munis chacun d'un ou de plusieurs embouts ou raccords étanches, non représentés, qui permettent une connexion entre eux et avec le circuit de fluide. The two receptacles 16, 22 are each provided with one or more sealed ends or fittings, not shown, which allow connection between them and with the fluid circuit.
Lesdits récipients 16, 22 sont disposés de telle sorte que chaque paroi indéformable 18, 24 est au contact d'une plaque 19, 25, les deux plaques respectives étant par exemple des plaques superposées, parallèles entre elles, horizontales et planes. Un mode de réalisation prévoit de constituer lesdites parois indéformables 18, 24 par collage desdites poches de matière plastique sur lesdites plaques 19, 25. Un autre mode de réalisation prévoit de fixer lesdites poches 16, 22 sur lesdites plaques 19, 25 à l'aide de brides non représentées, de manière à constituer lesdites parois indéformables 18, 24. Said containers 16, 22 are arranged so that each non-deformable wall 18, 24 is in contact with a plate 19, 25, the two respective plates being for example superimposed plates, parallel to each other, horizontal and plane. An embodiment provides for forming said non-deformable walls 18, 24 by gluing said plastic bags on said plates 19, 25. Another embodiment provides for fixing said pockets 16, 22 on said plates 19, 25 using flanges not shown, so as to constitute said non-deformable walls 18, 24.
Les récipients 16, 22 sont disposés de telle sorte qu'ils peuvent se gonfler et se dégonfler librement. The containers 16, 22 are arranged so that they can inflate and deflate freely.
Un mode de réalisation prévoit d'interposer entre lesdites plaques 19, 25 des cloisons 28, 30 de manière à constituer une enceinte. Lesdites cloisons 28, 30 sont munies de perforations 32 de telle sorte que l'intérieur de l'enceinte est soumis à la même pression que la pression ambiante. One embodiment provides for interposing between said plates 19, 25 partitions 28, 30 so as to constitute an enclosure. Said partitions 28, 30 are provided with perforations 32 so that the interior of the enclosure is subjected to the same pressure as ambient pressure.
Lesdits récipients 16, 22 sont disposés de telle sorte que seule la paroi inférieure 20 dudit premier récipient 16 peut pendre par gravité. Ainsi, la pression intérieure dudit premier récipient 16 sera diminuée d'une pression égale au poids de la paroi déformable vers le bas uniquement 20 divisé par sa surface, alors que la pression à l'intérieur dudit second récipient 22 sera augmentée d'une pression égale au poids de ladite paroi supérieure déformable vers le haut 26 divisée par sa surface. Les poids et les surfaces des parois déformables 20, 26 étant choisis égaux, et les deux récipients 16, 22 étant reliés entre eux, les pressions à l'intérieur desdits récipients 16, 22 s'équilibrent de manière à être égales à la pression extérieure à laquelle sont soumises leurs parois déformables, c'est-à-dire à la pression à l'intérieur de l'enceinte, notamment à la pression de l'air ambiant. Said containers 16, 22 are arranged so that only the bottom wall 20 of said first container 16 can hang by gravity. Thus, the internal pressure of said first container 16 will be reduced by a pressure equal to the weight of the downwardly deformable wall 20 only divided by its surface, while the pressure inside said second container 22 will be increased by a pressure equal to the weight of said upwardly deformable upper wall 26 divided by its surface. The weights and the surfaces of the deformable walls 20, 26 being chosen to be equal, and the two containers 16, 22 being interconnected, the pressures inside said containers 16, 22 are balanced so as to be equal to the external pressure to which their deformable walls are subjected, that is to say the pressure inside the enclosure, in particular the pressure of the ambient air.
Un premier procédé d'utilisation du dispositif de régulation selon l'invention est décrit ci-après, ledit procédé mettant en oeuvre un contrôle par détection de niveau de remplissage. A first method of using the regulating device according to the invention is described below, said method implementing a control by detection of filling level.
Ce procédé comporte une étape de détection d'un seuil de remplissage dudit second récipient 22, ou récipient inférieur dans le cas de la superposition desdites plaques 19, 25 telles que représentées. Ce procédé est notamment utilisé dans le cas où les variations de débit requises par le dispositif d'utilisation 4 sont sensiblement inférieures ou égales à un débit égal au volume dudit second récipient 22, de manière à faciliter le réglage de la pression d'admission au détendeur 3 du moyen de stockage 2 tout en évitant une fermeture et une ouverture trop fréquentes de ladite vanne d'admission 14. This method includes a step of detecting a filling threshold of said second container 22, or lower container in the case of the superimposition of said plates 19, 25 as shown. This method is used in particular in the case where the variations in flow rate required by the use device 4 are substantially less than or equal to a flow rate equal to the volume of said second container 22, so as to facilitate adjustment of the inlet pressure to the expansion valve 3 of the storage means 2 while avoiding too frequent closing and opening of said inlet valve 14.
Ladite étape de détection est obtenue par un moyen de détection 34 du taux de remplissage du second récipient 22, constitué par un détecteur de point haut 34, par exemple un capteur mécanique constitué par un interrupteur à levier, un détecteur de proximité inductif ou capacitif, par un système de faisceaux lumineux et de cellules photoélectriques, par un moyen pneumatique, aéraulique, ou optique, ou par tout autre moyen permettant de produire un signal, par exemple un signal électrique, lorsque ledit second récipient 22 présente le taux de remplissage désiré. Said detection step is obtained by means of detection 34 of the filling rate of the second container 22, constituted by a high point detector 34, for example a mechanical sensor constituted by a lever switch, an inductive or capacitive proximity detector, by a system of light beams and photoelectric cells, by pneumatic, aeraulic, or optical means, or by any other means making it possible to produce a signal, for example an electrical signal, when said second container 22 has the desired filling rate.
Préférentiellement, un moyen de transmission constitué par exemple par des connexions électriques 38 relié à un relais 40, assure la transmission dudit signal, de manière à actionner ladite vanne d'admission 14 constituée par exemple par une vanne motorisée, une électrovanne, ou un registre. Preferably, a transmission means constituted for example by electrical connections 38 connected to a relay 40, ensures the transmission of said signal, so as to actuate said intake valve 14 constituted for example by a motorized valve, a solenoid valve, or a register .
En début de cycle, lesdits premier et second récipients étant vides, le moyen de détection de point haut 34 émet un signal de manière à ouvrir ladite vanne d'admission 14 et à autoriser l'arrivée du fluide dans le circuit. At the start of the cycle, said first and second containers being empty, the high point detection means 34 emits a signal so as to open said intake valve 14 and to allow the arrival of the fluid in the circuit.
La pression à l'entrée du circuit 6 est réglée par le détendeur 3 en tenant compte du débit du dispositif d'utilisation 4, de la pression du milieu ambiant, et du volume desdits récipients 16, 22, en particulier du second récipient 22 gonflable vers le haut, bien que le dispositif de régulation de l'invention soit susceptible de fonctionner quelle que soit la pression à l'entrée du circuit 6 imposée par le détendeur 3. The pressure at the inlet of the circuit 6 is adjusted by the regulator 3 taking into account the flow rate of the use device 4, the pressure of the ambient medium, and the volume of said containers 16, 22, in particular of the second inflatable container 22 upwards, although the regulating device of the invention is capable of operating whatever the pressure at the inlet of the circuit 6 imposed by the regulator 3.
Toutefois, une pression adaptée à l'entrée du circuit 6 est choisie de manière à être suffisamment supérieure à la pression ambiante, afin que le débit du fluide distribué soit légèrement supérieur au débit nécessaire au dispositif d'utilisation 4 pour éviter tout manque de fluide ou gaz, mais choisi suffisamment proche de la pression du milieu ambiant afin d'éviter des ouvertures et des fermetures de la vanne d'admission 14 trop fréquentes. However, a pressure adapted to the inlet of the circuit 6 is chosen so as to be sufficiently greater than the ambient pressure, so that the flow rate of the fluid dispensed is slightly greater than the flow rate necessary for the use device 4 to avoid any lack of fluid. or gas, but chosen sufficiently close to the pressure of the ambient medium in order to avoid too frequent openings and closings of the inlet valve 14.
A titre d'exemple, afin de permettre un rythme de fermeture de la vanne d'admission 14 acceptable (environ une fermeture par minute), le détendeur 3 est réglé à une pression égale à 1,6 atmosphère, la pression du milieu ambiant étant égale à 1 atmosphère, le récipient 22 gonflable vers le haut ayant une capacité de remplissage nominale égale à 1 litre, le débit consommé par le dispositif d'utilisation 4 étant égal à 0,5 litres par minute, et le coefficient spécifique K du détendeur 3 ayant pour valeur 2,5 (le débit délivré étant égal à K multiplié par la différence entre la pression de distribution, c'està-dire la pression du milieu ambiant, et la pression de réglage du détendeur 3). By way of example, in order to allow an acceptable rate of closing of the inlet valve 14 (approximately one closing per minute), the regulator 3 is adjusted to a pressure equal to 1.6 atmospheres, the pressure of the ambient medium being equal to 1 atmosphere, the inflatable container 22 upwards having a nominal filling capacity equal to 1 liter, the flow rate consumed by the utilization device 4 being equal to 0.5 liters per minute, and the specific coefficient K of the pressure reducer 3 having the value 2.5 (the flow delivered being equal to K multiplied by the difference between the dispensing pressure, that is to say the pressure of the ambient medium, and the regulating pressure of the regulator 3).
Ledit récipient 16 gonflable vers le bas étant susceptible de pendre par gravité et étant ainsi ouvert par l'action de la gravité, se remplit en premier. Dès que ledit récipient gonflable vers le bas 16 a atteint un taux de remplissage suffisant et dès que la pression à l'intérieur dudit récipient gonflable vers le bas 16 est sensiblement égal à la pression du milieu ambiant, le récipient gonflable vers le haut 22 relié au récipient gonflable vers le bas 16 se remplit à son tour. Tel que décrit ci-dessus, la pression dans lesdits récipients 16, 22 est alors exactement égale à la pression du milieu ambiant, par exemple à la pression atmosphérique. Dès que le récipient gonflable vers le haut 22 a atteint un taux de remplissage prédéterminé, ledit détecteur de niveau haut 34 émet un signal de manière à fermer la vanne d'admission 14 afin d'empêcher que le taux de remplissage dudit récipient 22 atteigne sa capacité de remplissage nominal pour ne pas augmenter la pression à l'intérieur dudit récipient 22 par un effet de réaction des parois 24, 26. Said downwardly inflatable container 16 being capable of hanging by gravity and thus being opened by the action of gravity, fills first. As soon as said downward inflatable container 16 has reached a sufficient filling rate and as soon as the pressure inside said downward inflatable container 16 is substantially equal to the pressure of the ambient medium, the upward inflatable container 22 connected the downward inflatable container 16 fills in turn. As described above, the pressure in said containers 16, 22 is then exactly equal to the pressure of the ambient medium, for example at atmospheric pressure. As soon as the upwardly inflatable container 22 has reached a predetermined filling level, said high level detector 34 emits a signal so as to close the inlet valve 14 in order to prevent the filling rate of said container 22 from reaching its nominal filling capacity so as not to increase the pressure inside said container 22 by a reaction effect of the walls 24, 26.
Un détecteur de niveau bas 36 du récipient gonflable vers le haut 22 actionne ensuite l'ouverture de la vanne d'admission 14 pour un nouveau cycle, lorsque le dispositif d'utilisation 4 a aspiré une partie du fluide, et avant que le récipient 22 gonflable vers le haut ne soit entièrement vide. Un mode de réalisation prévoit que ladite ouverture est actionnée par ledit détecteur de point haut 34, comportant un hystérésis ou un réglage de différentiel approprié grâce à un moyen de temporisation, de telle sorte que ladite ouverture de la vanne d'admission 14 intervienne lorsque ledit récipient gonflable vers le haut 22 a été vidé notablement, par exemple à 80X environ, de manière à éviter des battements de la vanne d'admission 14. Ledit moyen de temporisation de l'ouverture et/ou de la fermeture de la vanne d'admission 14 peut être constitué par un relais temporisé 40. A low level detector 36 of the inflatable container 22 then actuates the opening of the inlet valve 14 for a new cycle, when the operating device 4 has sucked in part of the fluid, and before the container 22 inflatable up is not completely empty. One embodiment provides that said opening is actuated by said high point detector 34, comprising a hysteresis or an appropriate differential adjustment by means of a delay means, so that said opening of the inlet valve 14 occurs when said inflatable container upwards 22 has been emptied notably, for example at about 80 ×, so as to avoid beating of the inlet valve 14. Said means for delaying the opening and / or closing of the inlet valve admission 14 can be constituted by a time relay 40.
Un dispositif d'alarme, non représenté, de remplissage excessif du récipient gonflable vers le haut 22 et un dispositif d'alarme, non représenté, de remplissage insuffisant du récipient gonflable vers le haut 22 peuvent constitués par des moyens de détection analogues auxdits moyens de détection 34, 36 de niveau haut et de niveau bas. An alarm device, not shown, for overfilling of the inflatable container upwards 22 and an alarm device, not shown, of insufficient filling of the inflatable container upwards 22 may consist of detection means analogous to said means of detection. detection 34, 36 of high level and low level.
Lesdits dispositifs d'alarme sont utilisés en cas de défaillance des moyens de détection, en particulier du moyen de détection de niveau haut 34, ou de la vanne d'admission 14, ou d'un mauvais réglage de la pression à l'entrée du circuit 6, ou d'un mauvais réglage du détendeur 3 en fonction de la consommation du dispositif d'utilisation 4.Said alarm devices are used in the event of failure of the detection means, in particular of the high level detection means 34, or of the intake valve 14, or of a wrong adjustment of the pressure at the inlet of the circuit 6, or an incorrect setting of the regulator 3 according to the consumption of the operating device 4.
On se réfère maintenant à la figure 2 des dessins ; par rapport aux modes de réalisation de la figure 1 des dessins il faut noter que le dispositif de régulation 1 de la pression d'un fluide qui y est représenté comporte un débitmètre 42 disposé immédiatement en amont du dispositif d'utilisation 4. Le dispositif de régulation 1 comporte en outre un régulateur de débit 44 disposé immédiatement en aval du moyen de stockage 2 de fluide comprimé, ledit débitmètre 42 et ledit régulateur de débit 44 étant connectés entre eux, par exemple par des connexions électriques 46. En outre, ledit régulateur de débit 44 est connecté par l'intermédiaire de connexions 48 à la vanne d'admission 14, lesdites connexions 48 étant des connexions électriques, pneumatiques, ou par fibres optiques par exemple. We now refer to Figure 2 of the drawings; with respect to the embodiments of FIG. 1 of the drawings, it should be noted that the device 1 for regulating the pressure of a fluid which is represented therein comprises a flow meter 42 disposed immediately upstream of the device for use 4. The device for regulation 1 further comprises a flow regulator 44 disposed immediately downstream of the compressed fluid storage means 2, said flow meter 42 and said flow regulator 44 being connected to each other, for example by electrical connections 46. In addition, said regulator flow 44 is connected via connections 48 to the inlet valve 14, said connections 48 being electrical, pneumatic, or fiber optic connections for example.
Le dispositif de régulation 1 comporte enfin une vanne à trois voies 50 disposée immédiatement en amont dudit débitmètre 42, ladite vanne à trois voies 50 étant connectée par des moyens de connexion 56 analogues à ceux décrits précédemment audit relais 40, et comportant un moyen d'admission du fluide ou de l'air ambiant 52. The regulating device 1 finally comprises a three-way valve 50 disposed immediately upstream of said flow meter 42, said three-way valve 50 being connected by connection means 56 similar to those described above to said relay 40, and comprising a means of intake of ambient fluid or air 52.
Un procédé d'utilisation du dispositif de régulation représenté à la figure 2 et mettant en oeuvre un contrôle par régulation de débit est décrit ci-après. A method of using the regulating device shown in FIG. 2 and implementing a control by flow regulation is described below.
Le procédé mettant en oeuvre le contrôle par régulation de débit est utilisé préférentiellement dans le cas où le débit du fluide consommé par le dispositif d'utilisation 4 varie notablement, par exemple dans le cas d'une variation supérieure à un débit égal au volume dudit récipient gonflable vers le haut 22 par minute. The method implementing control by flow regulation is preferably used in the case where the flow of the fluid consumed by the use device 4 varies significantly, for example in the case of a variation greater than a flow equal to the volume of said inflatable container upwards 22 per minute.
Ledit débitmètre 42 effectue une mesure, par exemple électrique ou pneumatique, de manière à mesurer en continu le débit consommé par le dispositif d'utilisation 4, ledit débit pouvant être constant ou variable, et de manière à transmettre un signal, par exemple un signal électrique ou pneumatique, ledit signal constituant un point de consigne dudit régulateur de débit 44, le régulateur de débit 44 étant de type électrique ou pneumatique par exemple. Ledit régulateur de débit 44 contrôle le débit d'admission de manière à le maintenir égal au débit consommé par le dispositif d'utilisation 4 quelles que soient les variations du débit consommé. Le circuit précédemment décrit comprenant lesdits récipients 22, 16 est placé entre lesdits régulateurs de débit 44 et débitmètre 42 de manière à empêcher un phénomène de fluctuation sinusoïdale amortie inhérent à toute régulation, et de manière à annuler les temps de réponse des différents appareils constituant la boucle de régulation. Said flow meter 42 performs a measurement, for example electric or pneumatic, so as to continuously measure the flow consumed by the use device 4, said flow being able to be constant or variable, and so as to transmit a signal, for example a signal electric or pneumatic, said signal constituting a set point of said flow regulator 44, the flow regulator 44 being of electric or pneumatic type for example. Said flow regulator 44 controls the intake flow so as to maintain it equal to the flow consumed by the use device 4 whatever the variations in the flow consumed. The previously described circuit comprising said containers 22, 16 is placed between said flow regulators 44 and flow meter 42 so as to prevent a phenomenon of damped sinusoidal fluctuation inherent in any regulation, and so as to cancel the response times of the various devices constituting the regulation loop.
Le dispositif de détection de niveau haut 34 de remplissage est apte à fermer prioritairement la vanne motorisée d'admission 14 pendant une durée suffisante pour une vidange du récipient gonflable vers le haut 22 de l'ordre par exemple de 60 à 80% de sa capacité nominale de remplissage, dans le cas où des fluctuations de la boucle de régulation conduisent à un remplissage trop important du récipient. The high level filling detection device 34 is able to close the motorized inlet valve 14 as a priority for a period sufficient for emptying the inflatable container upwards of the order of for example from 60 to 80% of its capacity. nominal filling, in the event that fluctuations in the control loop lead to excessive filling of the container.
Un moyen de détection de niveau bas 36 de remplissage est apte à ouvrir prioritairement la vanne motorisée d'admission 14 pendant une durée suffisante pour le remplissage du récipient gonflable vers le haut 22 de l'ordre par exemple de 60 à 80% de sa capacité nominale de remplissage, dans le cas où des fluctuations de la boucle de régulation conduisent à un remplissage insuffisant dudit récipient gonflable vers le haut 22. A low level detection means 36 for filling is able to open the motorized inlet valve 14 as a priority for a period sufficient for filling the inflatable container upwards 22 of the order for example of 60 to 80% of its capacity nominal filling, in the event that fluctuations in the regulation loop lead to insufficient filling of said inflatable container upwards 22.
En début de cycle, un programmateur non représenté ouvre ladite vanne à trois voies 50 de manière à permettre au dispositif d'utilisation 4 une aspiration directe du fluide ou de l'air ambiant par le moyen d'entrée 52, le dispositif d'utilisation 4 étant muni d'un moyen d'aspiration du fluide ou gaz étalon comprimé depuis lesdits récipients 22, 16 vers le dispositif d'utilisation 4 est ainsi interdit. Durant cette étape, le débitmètre 42 mesure le débit consommé par le dispositif d'utilisation 4 de manière à transmettre un signal au régulateur de débit 44. Ledit signal constitue un point de consigne de manière à ce que le régulateur de débit 44 ouvre la vanne motorisée d'admission 14 afin d'obtenir un débit exactement égal au débit consommé par le dispositif d'utilisation 4. L'ouverture de la vanne motorisée d'admission 14 permet le remplissage desdits récipients 16, 22 puisque, pendant cette étape, la vanne à trois voies 50 interdit la distribution de fluide ou gaz étalon comprimé depuis lesdits récipients 16, 22 vers le dispositif d'utilisation 4. At the start of the cycle, a programmer (not shown) opens said three-way valve 50 so as to allow the use device 4 direct suction of the fluid or ambient air by the input means 52, the use device 4 being provided with a means of suction of the standard fluid or gas compressed from said containers 22, 16 to the use device 4 is thus prohibited. During this step, the flow meter 42 measures the flow consumed by the use device 4 so as to transmit a signal to the flow regulator 44. Said signal constitutes a set point so that the flow regulator 44 opens the valve motorized intake 14 in order to obtain a flow rate exactly equal to the flow rate consumed by the use device 4. The opening of the motorized intake valve 14 allows the filling of said containers 16, 22 since, during this step, the three-way valve 50 prohibits the distribution of compressed standard fluid or gas from said containers 16, 22 to the use device 4.
Lorsque le récipient gonflable vers le haut 22 atteint un taux de remplissage prédéterminé, le moyen de détection de point haut 34 actionne par l'intermédiaire du relais 40, ou directement au moyen d'un transmetteur constitué par un moyen pneumatique ou à fibres optique par exemple, la vanne à trois voies 50 de manière à fermer l'ouverture du fluide ou air ambiant 52 et à établir une liaison entre ledit dispositif d'utilisation 4 et lesdits récipients 16, 22, c'està-dire de manière à placer la vanne à trois voies 50 en phase normale de fonctionnement. When the upwardly inflatable container 22 reaches a predetermined filling rate, the high point detection means 34 actuates via relay 40, or directly by means of a transmitter constituted by pneumatic or fiber optic means by example, the three-way valve 50 so as to close the opening of the fluid or ambient air 52 and to establish a connection between said operating device 4 and said containers 16, 22, that is to say so as to place the three-way valve 50 in normal operating phase.
Simultanément, le débitmètre 42 mesure de façon continue le débit consommé par le dispositif d'utilisation 4 et les éventuelles variations de ce débit, afin de transmettre un signal continu au régulateur de débit 44 qui contrôle la vanne motorisée d'admission pour maintenir un débit d'admission toujours égal au débit consommé, lesdits récipients 16, 22 permettant l'annulation des effets du type fluctuations sinusoïdales amorties de la boucle de régulation, et l'annulation du temps de réponse des éléments constitutifs de la boucle de régulation. Lesdits moyens de détection de points haut et bas 34, 36 permettent grâce à leur action prioritaire sur la vanne d'admission 14 la diminution ou l'augmentation provisoire du débit d'admission, en cas de remplissage excessif ou de remplissage insuffisant des récipients 16, 22, à la suite de l'accumulation dans un sens ou dans l'autre de fluctuations de la boucle de régulation. Simultaneously, the flow meter 42 continuously measures the flow consumed by the use device 4 and any variations in this flow, in order to transmit a continuous signal to the flow regulator 44 which controls the motorized intake valve to maintain a flow always equal to the flow rate consumed, said containers 16, 22 allowing the cancellation of the effects of the damped sinusoidal fluctuations type of the regulation loop, and the cancellation of the response time of the constituent elements of the regulation loop. Said means for detecting high and low points 34, 36 allow, by virtue of their priority action on the intake valve 14, the temporary reduction or increase in the intake flow rate, in the event of excessive filling or insufficient filling of the containers 16 , 22, following the accumulation in one direction or the other of fluctuations of the regulation loop.
Bien que l'on ait décrit le dispositif et le procédé de régulation de la pression d'un fluide selon l'invention dans leur application à une pression de sortie égale à la pression du fluide ou de l'air ambiant, il faut noter que l'invention a des applications plus générales. Le dispositif et le procédé de régulation selon l'invention peuvent être appliqués à une pression différente de la pression atmosphérique par exemple, l'enceinte constituée en particulier par les parois 19, 25, 28, 30 étant alors fermée et soumise à une pression intérieure prédéterminée. Il est à noter également que lesdits récipients gonflables peuvent être disposés différemment, par exemple sensiblement dans un même plan. Although the device and the method for regulating the pressure of a fluid according to the invention have been described in their application to an outlet pressure equal to the pressure of the fluid or of the ambient air, it should be noted that the invention has more general applications. The regulation device and method according to the invention can be applied at a pressure different from atmospheric pressure, for example, the enclosure constituted in particular by the walls 19, 25, 28, 30 then being closed and subjected to an internal pressure. predetermined. It should also be noted that said inflatable containers can be arranged differently, for example substantially in the same plane.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier au dispositif et au procédé de régulation de la pression d'un fluide qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de protection défini par les revendications annexées. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the device and to the process for regulating the pressure of a fluid which have just been described only by way of nonlimiting examples without departing from the protective framework defined by the appended claims.
Claims (11)
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|---|---|---|---|
| FR9313533A FR2712098B1 (en) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Method and device for regulating the pressure of a fluid, in particular a compressed standard gas. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR9313533A FR2712098B1 (en) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Method and device for regulating the pressure of a fluid, in particular a compressed standard gas. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2712098A1 true FR2712098A1 (en) | 1995-05-12 |
| FR2712098B1 FR2712098B1 (en) | 1996-02-09 |
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ID=9452808
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| FR9313533A Expired - Fee Related FR2712098B1 (en) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Method and device for regulating the pressure of a fluid, in particular a compressed standard gas. |
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|---|---|
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1993
- 1993-11-05 FR FR9313533A patent/FR2712098B1/en not_active Expired - Fee Related
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| DATABASE WPI Week 7915, Derwent World Patents Index; AN 79-29016B * |
| DATABASE WPI Week 8305, Derwent World Patents Index; AN 83-11477K * |
| DATABASE WPI Week 8829, Derwent World Patents Index; AN 88-204247 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2712098B1 (en) | 1996-02-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse | ||
| ST | Notification of lapse |