FR3070744B1 - AUTOMATIC INVERTER OF BOTTLES OF GAS SUPPORTED IN LOW. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif inverseur automatique de récipients de gaz relié à un réseau de dosage en dépression par rapport à l'atmosphère. Il est constitué d'une chambre (6), d'un joint percé en son centre (3) et d'une bille (2) qui bloque le passage du gaz à travers la chambre. Lorsque le récipient de gaz en utilisation est vide, la dépression augmente et la bille du dispositif connecté au récipient de gaz en attente est aspirée. La bille tombe en libérant ainsi le passage du gaz du récipient en attente qui alimente alors à son tour le réseau. Le remplacement du récipient de gaz vide se fait après réamorçage du dispositif en remontant la tirette (4). Le dispositif selon l'invention est destiné au dosage de gaz en dépression, par exemple le chlore gazeux pour le traitement d'eau.The invention relates to an automatic inverter device for gas containers connected to a vacuum-metering network with respect to the atmosphere. It consists of a chamber (6), a seal pierced at its center (3) and a ball (2) which blocks the passage of gas through the chamber. When the gas container in use is empty, the vacuum increases and the ball of the device connected to the holding gas container is sucked. The ball falls thus freeing the gas passage of the container waiting which then feeds the network. The replacement of the empty gas container is done after rebooting the device by raising the pull tab (4). The device according to the invention is intended for the dosing of gases in depression, for example chlorine gas for the treatment of water.
Description
La présente invention concerne un dispositif d'inversion automatique nouvelle génération appelé"inverseur à bille", permettant la mise en position « en attente » ou « en service » d'un récipient de gazsous pression (ou bouteille de gaz), équipé d'un détendeur en dépression appelé par exemple chloromètreou chloro-détendeur, dans le cas du dosage du chlore gazeux. Ce type de détendeur étant un appareil nes'ouvrant que s'il est soumis à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Le détendeur devantêtre relié à au moins un hydroéjecteur équipé d'un venturi créant une dépression lorsqu'il est alimenté parun fluide sous pression, par exemple de l'eau.The present invention relates to a new generation of automatic inversion device called "ball inverter", allowing the setting in position "pending" or "in service" a gas container under pressure (or gas bottle), equipped with a pressure reducer called for example chlorometeror chloro-expander, in the case of the determination of chlorine gas. This type of expander is a device open only if it is subjected to a pressure below atmospheric pressure. The regulator must be connected to at least one hydroejecteur equipped with a venturi creating a depression when it is fed with a fluid under pressure, for example water.
Le dispositif d'inversion passe automatiquement de la phase « en attente » à la phase « en service » dès quela bouteille de gaz initialement en service est vide.The inversion device automatically switches from the "standby" phase to the "in service" phase as soon as the gas cylinder initially in service is empty.
Ce type de dispositif est couramment appelé "inverseur".This type of device is commonly called "inverter".
Traditionnellement, les inverseurs qui existent déjà sur le marché sont des dispositifs qui utilisent soit desmoteurs électriques, soit un système de bascule avec ressorts. Leurs inconvénients sont les suivants :Traditionally, inverters that already exist on the market are devices that use either electric motors or a rocking system with springs. Their disadvantages are:
Les inverseurs à bascule avec ressorts et membranes, ou inverseurs "mécaniques", sont dessystèmes qui se bloquent accidentellement, surtout à faible débit, empêchant ainsi parfois la bonnecontinuité du dosage de gaz lorsqu'une bouteille est vide, le système ne permettant alors pas desolliciter la seconde bouteille de gaz qui était prévue en attente. Une intervention, voire unemaintenance, est alors nécessaire pour débloquer l'inverseur. De plus, la maintenance est souventcompliquée à réaliser car le système est complexe, du fait du grand nombre de pièces nécessaireset de leur fragilité.Toggle reversers with springs and diaphragms, or "mechanical" inverters, are systems that are accidentally locked, especially at low flow, thus sometimes preventing good gas dosing when a bottle is empty, the system then not allowing solicitation the second gas bottle that was planned on hold. Intervention, or even maintenance, is then necessary to unlock the inverter. In addition, maintenance is often complicated to perform because the system is complex, because of the large number of parts needed and their fragility.
Les inverseurs motorisés, ou inverseurs "électriques" sont des systèmes fiables et faciles àentretenir. Ils ne se bloquent que très rarement. En revanche, le coût de fabrication est bien plusélevé qu'un inverseur à bascule, et une alimentation électrique est nécessaire. L'objet de l'invention, l'inverseur à bille, est la création d'un système d'inversion automatique àréarmement manuel, fonctionnant en dépression : sans moteur, ni ressort, ni membrane. Il est deconception simple, donc facile à entretenir, et moins coûteux à produire que les inverseurs traditionnels. Ilne nécessite aucune alimentation électrique.Motorized inverters, or "electric" inverters, are reliable and easy to maintain. They only lock up very rarely. In contrast, the manufacturing cost is much higher than a toggle switch, and a power supply is required. The object of the invention, the ball inverter, is the creation of an automatic reversing system manual reset, operating in depression: without motor, spring or membrane. It is simple in design, so easy to maintain, and less expensive to produce than traditional inverters. It does not require any power supply.
Le but d'un inverseur automatique de bouteille est de permettre le soutirage d'un gaz en dépression surl'une des bouteilles d'un stockage (ou groupe de bouteilles) présent(es) sur site et d'empêcher toutsoutirage de gaz sur l'autre bouteille (ou groupe de bouteilles) présent(es) sur site tant que la premièrebouteille (ou groupe de bouteilles) n'est pas épuisée (vide).The purpose of an automatic bottle inverter is to allow the withdrawal of a gas in depression on one of the bottles of a storage (or group of bottles) present on site and to prevent any gas extraction on the tank. other bottle (or group of bottles) present on site as long as the first bottle (or group of bottles) is not used up (empty).
Pour son fonctionnement, l'installation doit comprendre deux dispositifs inverseurs à bille reliés chacunà la sortie d'un (ou groupe) de détendeur(s) en dépression (chloromètre par exemple), reliés eux-mêmes àune (ou plusieurs) bouteille(s) de gaz sous pression. L'un des dispositifs inverseurs doit être en position « enattente », bloquant ainsi tout soutirage sur le(s) détendeur(s) au(x)quel(s) il est connecté, pendant quel'autre dispositif est en position « en service », permettant lui, le soutirage sur le(s) détendeur(s)au(x)quel(s) il est connecté.For its operation, the installation must comprise two inverter ball devices each connected to the output of a (or group) regulator (s) depression (chlorometer for example), themselves connected to one (or more) bottle (s) ) of gas under pressure. One of the inverter devices must be in the "off" position, thus blocking any withdrawal on the regulator (s) to which it is connected, while the other device is in the "in service" position. ", Allowing him, the withdrawal on the (s) regulator (s) to which (s) he is connected.
En position « en attente », une bille posée sur le centre d'un joint plat percé en élastomère bouche lepassage du gaz à travers le module inverseur à bille, empêchant ainsi tout soutirage de gaz à travers ledispositif.In the "waiting" position, a ball placed on the center of a flat elastomeric seal splits the gas passage through the ball-inverter module, thus preventing any gas withdrawal through the device.
Lorsque la bouteille de gaz sous pression « en service » est vide, la dépression, qui était de -0.1 Benviron, augmente dans le réseau de distribution en aval de l'inverseur à bille « en attente », sous l'effet del'hydroéjecteur du réseau qui est toujours en fonctionnement. Rapidement, la dépression atteint unevaleur comprise entre -0,2 bar et -0,3 bar, celle-ci est alors suffisante pour aspirer la bille et forcer sonpassage à travers le centre du joint. Celle-ci déforme alors le centre du joint plat, passe à travers celui-ci, ettombe ensuite au fond du dispositif inverseur à bille, libérant ainsi le passage du gaz. Le soutirage de gazcommence alors sur la nouvelle bouteille et la dépression dans le réseau retombe alors à sa valeur initialede soutirage de -0,1 bar environ.When the pressurized gas cylinder "in use" is empty, the depression, which was -0.1 Benviron, increases in the distribution network downstream of the "standby" ball inverter, under the effect of the hydrojector network that is still running. Rapidly, the depression reaches a value between -0.2 bar and -0.3 bar, it is then sufficient to suck the ball and force itspassage through the center of the joint. This then deforms the center of the flat gasket, passes through it, and then falls to the bottom of the ball inverter device, thus releasing the passage of the gas. The gas withdrawal starts then on the new bottle and the depression in the network then falls back to its initial value of withdrawal of -0.1 bar approximately.
Suite à cette étape, la bouteille vide reste connectée au réseau en dépression. Le dispositif inverseur,qui lui est connecté, reste en position « en service ».Following this step, the empty bottle remains connected to the network in depression. The inverter device, which is connected to it, remains in the "in service" position.
Comme pour n'importe quel type d'inverseur, l'exploitant choisit ensuite le moment qui lui convientpour remplacer la bouteille de gaz vide par une bouteille de gaz pleine. Avant de commencer cetteopération, il doit d'abord réamorcer le dispositif inverseur à bille connecté à la bouteille vide. Pour ce faire,il actionne une tirette prévue à cet effet sur notre inverseur, en la remontant au maximum pour ensuite laredescendre complètement. Ceci a pour effet de forcer la bille à repasser par-dessus le joint torique plat,permettant alors à celle-ci de bloquer à nouveau tout soutirage sur le récipient vide. L'exploitant peut alors remplacer la bouteille vide par une bouteille pleine, en déconnectant ledétendeur de la bouteille, sans risquer d'aspirer de l'air dans le réseau de gaz en dépression. La nouvellebouteille est donc connectée à un dispositif inverseur à bille « en attente », prêt à passer en mode « enservice » dès épuisement de la bouteille en cours de soutirage, connectée au dispositif inverseur à bille déjà« en service ».As with any type of inverter, the operator then chooses the appropriate time to replace the empty gas cylinder with a full gas cylinder. Before starting this operation, it must first reboot the ball-inverter connected to the empty bottle. To do this, it activates a zipper provided for this purpose on our inverter, up to the maximum and then down completely. This has the effect of forcing the ball to be ironed over the flat O-ring, allowing it to again block any draw on the empty container. The operator can then replace the empty bottle with a full bottle, by disconnecting the expander of the bottle, without the risk of drawing air into the gas network in depression. The new bottle is therefore connected to a "standby" ball-inverter device, ready to switch to "service" mode when the bottle being drawn off is exhausted, connected to the ball-inverter device already "in service".
La FIG. 1 présente un réseau de soutirage de gaz en dépression (chlore gazeux), comportant un systèmed'inversion à bille.FIG. 1 has a vacuum gas withdrawal network (chlorine gas), comprising a ball inversion system.
La FIG. 2 présente la vue en coupe d'un système inverseur à bille en position « en attente ».La FIG. 3 présente la vue en coupe d'un système inverseur à bille en position « en service ».La FIG. 4 présente la vue en coupe d'un système inverseur à bille en cours de réarmement. L'innovation consiste à se servir de la constante d'élasticité d'un joint plat et d'une simple bille en lieuet place d'un moteur, jeu de ressorts, membranes, axes ou clapets qui sont nécessaires sur les inverseurstraditionnels. Ce principe permet de simplifier énormément l'appareil inverseur, générant ainsi uneéconomie, et une simplification extrême de fabrication et de maintenance, tout en ayant une fiabilité trèssatisfaisante du système. Le système ne pouvant pas se bloquer.FIG. 2 shows the sectional view of a ball-inverter system in the "standby" position. FIG. 3 shows the sectional view of a ball-inverter system in the "in service" position. FIG. 4 shows the sectional view of a reversing ball system being reset. The innovation consists in using the constant of elasticity of a flat gasket and a simple ball instead of an engine, set of springs, membranes, axes or valves which are necessary on the traditional inverters. This principle makes it possible to greatly simplify the inverter device, thus generating economy, and extreme simplification of manufacture and maintenance, while having a very satisfactory reliability of the system. The system can not hang.
En référence à la FIG. 1, le dispositif inverseur (b) s'installe sur un réseau de dosage de gaz comportantau minimum deux récipients de gaz sous pression, équipés chacun d'un détendeur en dépression (a), le gazest acheminé via une conduite de gaz en dépression (c), à travers un débitmètre doseur de gaz (d), puis un hydroéjecteur (e). Celui-ci aspire par effet venturi et dissout le gaz dans un fluide (par exemple de l'eau). Cefluide arrive sous pression grâce par exemple à une pompe (f).With reference to FIG. 1, the inverter device (b) is installed on a gas metering network comprising at least two pressurized gas containers, each equipped with a vacuum regulator (a), the gas is conveyed via a vacuum gas pipe ( c), through a gas metering flowmeter (d), then a hydroéjecteur (e). This sucks by venturi effect and dissolves the gas in a fluid (for example water). This fluid comes under pressure thanks for example to a pump (f).
En référence aux FIG. 2, FIG. 3 et FIG. 4, le dispositif se compose d'une chambre étanche (6), avec uneentrée de gaz en partie haute (1) et une sortie de gaz en partie basse (5). Sur le trajet du gaz, une bille (2)repose sur un joint plat percé en son centre (3). La bille (2), ainsi positionnée, bloque le passage du gaz FIG.2. Si la bille (2) passe de l'autre côté du joint (3), le trajet du gaz est alors libéré FIG 3. Pour réamorcerl'inverseur à bille, l'ensemble est muni d'une tirette de réarmement (4) en partie basse, permettant dereplacer la bille en position initiale FIG. 4, puis de revenir en configuration "en attente" FIG. 2. Le dispositifcomporte avantageusement les caractéristiques suivantes :With reference to FIGs. 2, FIG. 3 and FIG. 4, the device consists of a sealed chamber (6), with a gas inlet at the top (1) and a gas outlet at the bottom (5). On the gas path, a ball (2) rests on a flat seal pierced at its center (3). The ball (2), thus positioned, blocks the passage of FIG.2 gas. If the ball (2) passes on the other side of the seal (3), the path of the gas is then released FIG 3. To reinitiate the ball reverser, the assembly is provided with a reset pull (4) in lower part, allowing to move the ball to the initial position FIG. 4, then return to "standby" configuration FIG. 2. The device advantageously comprises the following features:
Les matériaux utilisés sont compatibles avec le gaz dosé.The materials used are compatible with the metered gas.
La taille, l'état de surface de la bille (2) et sa densité sont adaptés, car de ces paramètres dépend laforce avec laquelle la bille (2) sera aspirée à travers le joint (3), pour une valeur de dépressiondonnée.The size, the surface condition of the ball (2) and its density are suitable, because of these parameters depends the force with which the ball (2) will be sucked through the seal (3), for a depressed value.
Le diamètre intérieur du joint plat (3), l'épaisseur du joint (3) et son élasticité sont adaptés, car deces paramètres dépendra la force nécessaire pour forcer la bille (2) à passer à travers le centre dujoint plat (3).The inner diameter of the flat gasket (3), the thickness of the gasket (3) and its elasticity are suitable, since these parameters will depend on the force required to force the ball (2) to pass through the center of the flat gasket (3).
Dans notre application, pour le chlore gazeux par exemple, nous devions obtenir un système nepermettant pas de mouvement de la bille (2) pour une dépression avale inférieure à -0,2 bar, et unpassage de la bille (2) à travers le joint (3) pour une dépression avale comprise entre-0,2 bar et -0,3 bar.In our application, for chlorine gas for example, we had to obtain a system that does not allow movement of the ball (2) for a downstream depression of less than -0.2 bar, and a pass of the ball (2) through the seal (3) for a downstream vacuum between -0.2 bar and -0.3 bar.
Une tirette (4) permet de réamorcer l'inverseur, en forçant la bille (2) à repasser au-dessus du joint(3), pour se poser à nouveau dessus et bloquer ainsi de nouveau le passage du gaz, tant que ladépression en aval du dispositif est inférieure à la dépression de basculement.A zipper (4) allows to reboot the inverter, forcing the ball (2) to iron above the seal (3), to land again on and again block the passage of gas, as thepression in downstream of the device is less than the tilting depression.
La tirette (4) dispose d'un verrouillage pour la maintenir en position haute ou en position basse.Position relevée FIG. 4, la bille (2) est plaquée au-dessus du joint (3), plus haut que celui-ci, ce quiforce le dispositif à laisser passer le gaz. Position de « marche forcée ».The pull tab (4) has a lock to keep it in the up position or in the down position. 4, the ball (2) is pressed above the seal (3), higher than this, which quiforce the device to let the gas. "Forced march" position.
La réalisation d'un ou plusieurs hublots transparents (7), en partie basse du dispositif, permet àl'utilisateur de savoir visuellement si l'inverseur est en position « en attente » ou « en service » :The realization of one or more transparent windows (7), in the lower part of the device, allows the user to know visually whether the inverter is in the "waiting" or "in service" position:
Si la bille (2) est visible en partie basse, le dispositif est « en service »If the ball (2) is visible at the bottom, the device is "in service"
Si la bille (2) n'est pas visible en partie basse, le dispositif est « en attente »If the ball (2) is not visible at the bottom, the device is "waiting"
Selon une variante non illustrée, un capteur (par exemple optique ou capacitif ou magnétique) peutpermettre de connaître à distance la position de la bille, et donc l'état du dispositif.According to a variant not illustrated, a sensor (for example optical or capacitive or magnetic) can make it possible to know remotely the position of the ball, and therefore the state of the device.
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