LU88646A1 - Filling device for a liquefied gas tank - Google Patents
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Description
Dispositif de remplissage d’un réservoir de gaz liquéfié.Device for filling a liquefied gas tank.
La présente invention concerne un dispositif de remplissage d’un réservoir de gaz liquéfié. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de remplissage de grands réservoirs de gaz liquéfié, tels que des réservoirs stationnaires.The present invention relates to a device for filling a liquefied gas tank. It relates more particularly to a device for filling large tanks of liquefied gas, such as stationary tanks.
Le remplissage des réservoirs stationnaires de gaz liquéfié se fait par des camions citerne. A cette fin le camion citerne est raccordé par un tuyau flexible d'un diamètre intérieur de l’ordre de 2" à un dispositif de remplissage du réservoir. Sur les réservoirs actuellement en service, ce dispositif de remplissage comporte essentiellement un manchon de raccord pour le tuyau flexible et une soupape anti-retour.The filling of stationary liquefied gas tanks is done by tanker trucks. To this end, the tank truck is connected by a flexible hose with an internal diameter of the order of 2 "to a tank filling device. On tanks currently in service, this filling device essentially comprises a coupling sleeve for the flexible hose and a non-return valve.
Pour des raisons de sécurité le réservoir ne doit jamais être rempli plus que 80%. En effet, il faut conserver au-dessus du gaz liquéfié une zone gazeuse qui peut faire tampon en cas de réchauffement du réservoir. Pour garantir le respect de cette règle de sécurité, le réservoir stationnaire est équipé d'une jauge fixe. Cette dernière comprend essentiellement un tube plongeur équipé d’un robinet. Le tube plongeur présente dans le réservoir une embouchure terminale qui se situe à la hauteur du niveau de remplissage maximal, c’est-à-dire au niveau le plus haut admissible pour l’interphase liquide/gaz. Si la phase liquide est nettement en dessous de cette embouchure, la jauge fixe débite une phase gazeuse incolore. Si la phase liquide se rapproche de cette embouchure, la jauge fixe commence à débiter un brouillard de gaz blanchâtre, qui devient de plus en plus épais lorsque le niveau monte.For safety reasons the tank should never be filled more than 80%. In fact, a gas zone must be kept above the liquefied gas which can act as a buffer in the event of the tank heating up. To ensure compliance with this safety rule, the stationary tank is equipped with a fixed gauge. The latter essentially comprises a dip tube fitted with a tap. The dip tube has a terminal mouth in the tank which is at the height of the maximum filling level, that is to say the highest level admissible for the liquid / gas interphase. If the liquid phase is clearly below this mouth, the fixed gauge delivers a colorless gas phase. If the liquid phase approaches this mouth, the fixed gauge begins to deliver a mist of whitish gas, which becomes thicker as the level rises.
Lors du remplissage du réservoir, l’opérateur du camion citerne observe constamment la jauge fixe et ferme progressivement un robinet d’arrêt sur la conduite de remplissage lorsque du brouillard commence à s’échapper la jauge fixe, et ceci jusqu’à-ce que la fermeture complète du robinet d’arrêt termine l’opération de remplissage.When filling the tank, the operator of the tank truck constantly observes the fixed gauge and gradually closes a stop valve on the filling line when fog begins to escape the fixed gauge, and this until closing the stopcock completely completes the filling operation.
Il importe de noter que la fermeture du robinet d’arrêt ne doit pas se faire de façon abrupte. En effet, une fermeture trop abrupte du robinet d’arrêt risque de produire un coup de bélier important dans le tuyau flexible de remplissage du camion citerne, vu que ce tuyau flexible a un diamètre intérieur et une longueur assez importants. Or, un coups de bélier important dans la conduite de remplissage peut causer par exemple la rupture d’une connexion, ce qui produit une fuite de gaz et peut être à l’origine d’accidents graves.It is important to note that the closing of the stop valve should not be done abruptly. In fact, too abrupt closing of the shut-off valve risks producing a significant water hammer in the flexible filling pipe of the tank truck, since this flexible pipe has a fairly large inside diameter and length. However, a heavy water hammer in the filling line can, for example, cause a connection to be broken, which produces a gas leak and can cause serious accidents.
Pour les bouteilles de gaz et les petits réservoirs de gaz liquéfié pour voitures automobiles, qui sont remplis sur des stations de remplissage à l’aide de tuyaux flexibles de faible diamètre intérieur et de faible longueur, on connaît des dispositifs de remplissage qui interrompent instantanément le remplissage du réservoir lorsqu’une hauteur limite de remplissage est atteinte. A cette fin ces dispositifs de remplissage connus sont munis d’un flotteur qui agit à l’aide d’une came sur une soupape de niveau pour fermer cette dernière au moment où le flotteur se trouve dans une position prédéterminée. Cette soupape de niveau commande la fermeture instantanée d’une soupape d’arrêt qui est intégrée dans le dispositif et qui est apte à interrompre de façon quasi instantanée le flux de gaz liquéfié dans le réservoir. La soupape d’arrêt comprend un siège, un piston d’obturation déplaçable axialement par rapport audit siège et un ressort de fermeture associé au piston de façon à exercer sur ce dernier une force de fermeture en direction du siège. Le piston délimite axialement dans le corps du dispositif une chambre de pression qui est mise en communication avec le réservoir par ouverture de la soupape de niveau. Un passage de gaz traverse axialement le piston de façon à présenter une embouchure dans la surface frontale du piston et à relier cette embouchure à la chambre de pression. Aussi longtemps que la soupape de niveau est ouverte, la pression dans la chambre de pression est inférieure à la pression dans l'embouchure dans la surface frontale du piston, et le piston obturateur subit lors du remplissage une résultante de forces de pression qui agit contre le ressort de fermeture pour maintenir le piston en position ouverte. Si le niveau haut de la phase liquide dans le réservoir est atteint, le flotteur autorise abruptement la fermeture de la soupape de niveau, et la pression dans la chambre de pression atteint quasi instantanément la même valeur qu’en amont du piston. Il n’y a plus de force de pression notable qui s’oppose à la force de fermeture du ressort, et ce dernier pousse maintenant le piston obturateur sur son siège pour interrompre le flux de gaz liquéfié quasi instantanément lorsque le niveau haut de la phase liquide dans le réservoir est atteint.For gas cylinders and small liquefied gas tanks for motor cars, which are filled at filling stations using flexible pipes of small internal diameter and short length, filling devices are known which instantly interrupt the filling of the tank when a filling height limit is reached. To this end, these known filling devices are provided with a float which acts by means of a cam on a level valve to close the latter when the float is in a predetermined position. This level valve controls the instantaneous closing of a shut-off valve which is integrated in the device and which is capable of almost instantaneously interrupting the flow of liquefied gas in the tank. The shut-off valve comprises a seat, a closure piston axially movable relative to said seat and a closing spring associated with the piston so as to exert on the latter a closing force in the direction of the seat. The piston axially delimits in the body of the device a pressure chamber which is placed in communication with the reservoir by opening the level valve. A gas passage passes axially through the piston so as to present a mouth in the front surface of the piston and to connect this mouth to the pressure chamber. As long as the level valve is open, the pressure in the pressure chamber is lower than the pressure in the mouth in the front surface of the piston, and the obturator piston undergoes during filling a result of pressure forces which acts against the closing spring to hold the piston in the open position. If the high level of the liquid phase in the tank is reached, the float abruptly authorizes the closing of the level valve, and the pressure in the pressure chamber reaches almost instantaneously the same value as upstream of the piston. There is no longer any significant pressing force which opposes the closing force of the spring, and the latter now pushes the obturator piston on its seat to interrupt the flow of liquefied gas almost instantaneously when the high level of the phase liquid in the tank is reached.
Sur les petits réservoirs, tels que les bouteilles à gaz et les petits réservoirs de gaz liquéfié pour voitures automobiles, les dispositifs décrits ci-dessus sont utilisés avec succès depuis une quinzaine d’années. Cependant, des dispositifs de ce genre n’ont jamais été construits pour des débits de remplissage supérieurs à 50 l/min, c’est-à-dire avec des diamètres de passage au niveau des sièges supérieurs à 10 mm. En effet, le principe de fonctionnement de ces dispositifs connus implique nécessairement une interruption très abrupte du flux de gaz liquéfié, de sorte qu’ils provoqueraient inévitablement des coups de béliers dans les tuyaux flexibles de remplissage de diamètre et de longueur importants, lorsqu’ils seraient construits avec diamètres de passage plus grands que 10 mm pour permettre le remplissage de grands réservoirs avec des débits de gaz liquéfié supérieurs à 50 l/min.On small tanks, such as gas cylinders and small liquefied gas tanks for motor vehicles, the devices described above have been used successfully for about fifteen years. However, devices of this kind have never been constructed for filling flows greater than 50 l / min, that is to say with diameters of passage at the level of the seats greater than 10 mm. Indeed, the principle of operation of these known devices necessarily implies a very abrupt interruption of the flow of liquefied gas, so that they would inevitably cause water hammer in the flexible filling pipes of large diameter and length, when would be built with passage diameters larger than 10 mm to allow filling of large tanks with liquefied gas flows greater than 50 l / min.
Un problème à la base de la présente invention est de proposer un dispositif pour le remplissage de grands réservoirs de gaz liquéfié avec un débit de gaz liquéfié supérieur à 50 l/min, qui interrompt automatiquement le remplissage du réservoir de façon fiable lorsque le niveau de phase liquide dans le réservoir atteint la limite de sécurité (remplissage à 80%), tout en évitant de provoquer des coups de bélier dans un tuyau flexible de remplissage de diamètre et de longueur importants. Ce problème trouve une solution dans un dispositif selon la première revendication.A problem underlying the present invention is to provide a device for filling large liquefied gas tanks with a liquefied gas flow rate greater than 50 l / min, which automatically interrupts the filling of the tank reliably when the level of liquid phase in the tank reaches the safety limit (80% filling), while avoiding causing water hammer in a flexible filling pipe of large diameter and length. This problem is solved in a device according to the first claim.
Le dispositif selon l’invention est parfaitement apte à interrompre automatiquement, c’est-à-dire sans intervention humaine, des débits de gaz liquéfié de loin supérieurs à 50 l/min, sans provoquer des coups de bélier dans un tuyau flexible de remplissage de diamètre et de longueur importants. Il sera noté que dans le dispositif selon l'invention, la soupape de niveau se ferme instantanément lorsque un niveau seuil est atteint dans le réservoir, ce qui garantit la fiabilité du dispositif. Cependant, le mouvement de fermeture de la soupape d’arrêt, qui est déclenché par la fermeture abrupte de la soupape de niveau, est sensiblement décéléré. Ceci est possible en faisant appel à des moyens pour contrôler, après fermeture de ladite soupape de niveau, la résultante des forces de pression agissant sur le piston, de façon que cette résultante de forces de pression s’oppose à l’action du ressort de fermeture pour décélérer le mouvement de fermeture dudit piston d’obturation et ainsi éviter un coup de bélier dans un tuyaux de remplissage raccordé audit raccord. C’est un mérite incontestable de la présente invention d’avoir compris que la vitesse du mouvement de fermeture de la soupape d'arrêt peut être limitée par des moyens très simples sans affecter la fiabilité du dispositif. Ceci permet de maîtriser efficacement le problème du coup de bélier lorsqu’on utilise des tuyaux flexibles de remplissage de grand diamètre intérieur et de longueur importante. Il sera par conséquent apprécié que la présente invention propose le premier dispositif de remplissage avec interruption automatique du remplissage, qui est parfaitement adapté pour l'utilisation sur des réservoirs de gaz liquéfié de grand volume qui sont remplis qui sont remplis avec des débits supérieurs à 50 l/min.The device according to the invention is perfectly capable of automatically interrupting, that is to say without human intervention, flow rates of liquefied gas far greater than 50 l / min, without causing water hammer in a flexible filling pipe. of large diameter and length. It will be noted that in the device according to the invention, the level valve closes instantaneously when a threshold level is reached in the tank, which guarantees the reliability of the device. However, the closing movement of the stop valve, which is triggered by the abrupt closing of the level valve, is significantly decelerated. This is possible by using means to control, after closing of said level valve, the result of the pressure forces acting on the piston, so that this result of pressure forces opposes the action of the spring. closing to decelerate the closing movement of said sealing piston and thus avoid a water hammer in a filling pipe connected to said fitting. It is an indisputable merit of the present invention to have understood that the speed of the closing movement of the stop valve can be limited by very simple means without affecting the reliability of the device. This makes it possible to effectively control the problem of water hammer when using flexible filling pipes with a large internal diameter and a long length. It will therefore be appreciated that the present invention provides the first filling device with automatic interruption of filling, which is perfectly suited for use on large volume liquefied gas tanks which are filled which are filled with flow rates greater than 50 l / min.
Pour limiter la vitesse du mouvement de fermeture de la soupape d'arrêt on peut par exemple avoir recours à une des mesures suivantes: • augmentation de perte de charge du gaz dans ledit passage à travers le piston; • augmentation du volume de la chambre de pression; • fuite contrôlée du gaz de la chambre de pression dans le réservoir lorsque la soupape de niveau est fermée; • conception du piston de la soupape d’arrêt du dispositif sous forme d’un piston étagé, de façon que la résultante des forces de pression, qui agissent sur le piston lorsque la pression dans ladite chambre de pression est sensiblement égale à la pression de remplissage, s’oppose au ressort jusqu’à fermeture complète de la soupape d’arrêt.To limit the speed of the closing movement of the shut-off valve, for example, one of the following measures can be used: • increased pressure drop in the gas in said passage through the piston; • increase in the volume of the pressure chamber; • controlled gas leak from the pressure chamber to the tank when the level valve is closed; • design of the piston of the stop valve of the device in the form of a stepped piston, so that the result of the pressure forces, which act on the piston when the pressure in said pressure chamber is substantially equal to the pressure of filling, opposes the spring until the shut-off valve is completely closed.
L’invention sera décrite plus en détail ci-dessous, en se référant à titre d'illustration aux dessins annexés, dans lesquels: - la Figure 1 est une coupe verticale à travers un dispositif de remplissage selon la présente invention; - la Figure 2 est une coupe verticale à travers une variante d’exécution de la partie inférieure du dispositif de remplissage selon la Figure 1.The invention will be described in more detail below, with reference to the accompanying drawings by way of illustration, in which: - Figure 1 is a vertical section through a filling device according to the present invention; - Figure 2 is a vertical section through an alternative embodiment of the lower part of the filling device according to Figure 1.
La Figure 1 représente un dispositif de remplissage selon l’invention qui est monté sur un réservoir stationnaire 12 pour gaz liquéfié. La référence 14 indique la phase liquide du gaz liquéfié dans ce réservoir 12. Il sera noté que le dispositif comprend deux parties principales, à savoir: un manchon raccord 16 et une soupape d’arrêt 18 commandée par un flotteur 20.Figure 1 shows a filling device according to the invention which is mounted on a stationary tank 12 for liquefied gas. The reference 14 indicates the liquid phase of the liquefied gas in this tank 12. It will be noted that the device comprises two main parts, namely: a coupling sleeve 16 and a stop valve 18 controlled by a float 20.
Le manchon raccord 16 comprend un premier filet 22 sur lequel peut être raccordé (par exemple vissé) de façon étanche un raccord complémentaire (non montré) d’un tuyau flexible de remplissage d’un camion citerne. Ces tuyaux flexibles ont généralement un diamètre intérieur de l’ordre de 2” et les débits de remplissage sont largement supérieurs à 50 l/min.The connection sleeve 16 comprises a first thread 22 to which a complementary connection (not shown) of a flexible filling pipe of a tanker truck can be tightly connected (for example screwed). These flexible pipes generally have an inside diameter of around 2 ”and the filling flow rates are well above 50 l / min.
Sur la Figure 1 le manchon raccord 16 est montré avec un capuchon de protection 24 qui est vissé sur le premier filet 22. Avant d’y raccorder un tuyau flexible, il faut naturellement d’abord dévisser ce capuchon de protection 24. A l’aide d’un filet 26, le manchon raccord 16 est monté de façon étanche dans une tubulure filetée 28 du réservoir 12. Dans le manchon raccord 16 est de préférence intégrée une soupape anti-retour 30. Cette dernière comporte un élément d’obturation 32 qui est poussé par un ressort de fermeture 34 de façon étanche contre son siège 36. Le ressort de fermeture 34 est dimensionné de façon que lors du remplissage du réservoir 12 la pression de remplissage en amont du sièqe 36 maintienne la soupape anti-retour 30 ouverte.In FIG. 1, the coupling sleeve 16 is shown with a protective cap 24 which is screwed onto the first thread 22. Before connecting a flexible hose to it, it is naturally necessary first to unscrew this protective cap 24. At the using a thread 26, the connection sleeve 16 is mounted in leaktight manner in a threaded pipe 28 of the reservoir 12. In the connection sleeve 16 is preferably integrated a non-return valve 30. The latter comprises a closure element 32 which is pushed by a closing spring 34 sealingly against its seat 36. The closing spring 34 is dimensioned so that when filling the reservoir 12 the filling pressure upstream of the seat 36 keeps the non-return valve 30 open .
La soupape d’arrêt 18, qui est commandée par le flotteur 20, comprend un corps tubulaire 38 qui est de préférence vissé dans le manchon raccord 16, de façon à prolonger ce dernier à l’intérieur du réservoir 12. Le corps tubulaire 38 comprend, à une certaine distance de la soupape anti-retour 30, un siège 42.The shut-off valve 18, which is controlled by the float 20, comprises a tubular body 38 which is preferably screwed into the coupling sleeve 16, so as to extend the latter inside the reservoir 12. The tubular body 38 comprises , at a certain distance from the non-return valve 30, a seat 42.
Les sièges 36 et 42 ont une section de passage adaptée au débit de remplissage désiré. Pour le remplissage de réservoirs avec des débits de l’ordre de 100 l/min, un diamètre de la section de passage des sièges de l’ordre de 15 mm serait parfaitement adapté.The seats 36 and 42 have a passage section adapted to the desired filling rate. For filling tanks with flow rates on the order of 100 l / min, a diameter of the passage section of the seats on the order of 15 mm would be perfectly suitable.
En dessous de ce siège 42, le corps tubulaire 38 est muni d’embouchures latérales dans le réservoir 12. Ces embouchures sont de préférence réalisées sous forme de deux fenêtres qui sont agencés symétriquement par rapport au plan de la Figure 1, c’est-à-dire symétriquement par rapport au plan de pivotement du flotteur 20, afin d’influencer le moins possible le fonctionnement de ce flotteur. Aucune de ces deux fenêtres n’est visible dans la section longitudinale représentée sur la Figure 1, puisque la fenêtre arrière est cachée par le piston 46. Un piston obturateur 46 est ajusté dans une chambre agencée dans le corps tubulaire 38 en dessous du siège 42. Ce piston obturateur 46, qui est apte à coulisser axialement dans cette chambre et à fermer de façon étanche le siège 42, est soumis à l’action d’un ressort 48 qui agit en direction du siège 42. Un joint annulaire 47 assure l’étanchéité entre le piston 46 et la paroi de la chambre en dessous des fenêtres latérales, de façon que le piston délimite axialement vers le haut, en dessous des fenêtres latérales, une chambre de pression 44.Below this seat 42, the tubular body 38 is provided with lateral mouths in the reservoir 12. These mouths are preferably produced in the form of two windows which are arranged symmetrically with respect to the plane of FIG. 1, that is to say ie symmetrically with respect to the pivot plane of the float 20, in order to influence the operation of this float as little as possible. Neither of these two windows is visible in the longitudinal section shown in Figure 1, since the rear window is hidden by the piston 46. A shutter piston 46 is adjusted in a chamber arranged in the tubular body 38 below the seat 42 This obturator piston 46, which is able to slide axially in this chamber and to seal the seat 42, is subjected to the action of a spring 48 which acts in the direction of the seat 42. An annular seal 47 ensures the sealing between the piston 46 and the wall of the chamber below the side windows, so that the piston delimits axially upwards, below the side windows, a pressure chamber 44.
L’extrémité inférieure du corps tubulaire 38 est fermée par une soupape de commande 50, appelée encore soupape de niveau 50. Elle comprend un organe d’obturation 52 auquel est associé un siège 54. L’organe d’obturation 52 est apte à se déplacer axialement dans un logement agencé au-dessus du siège 54. En position fermée, l’organe d’obturation 52 est maintenu de façon étanche avec une surface d’étanchéité sensiblement sphérique en appui sur son siège 54, qui est de préférence équipé d’un joint d’étanchéité torique en matière élastomère. En position ouverte de la soupape de niveau 50, l’organe d’obturation 52 est maintenu en position soulevée au dessus de son siège 54, de façon à définir un passage annulaire à travers lequel ladite chambre de pression 44 est en communication avec le réservoir 12.The lower end of the tubular body 38 is closed by a control valve 50, also called level valve 50. It comprises a shutter member 52 with which is associated a seat 54. The shutter member 52 is able to move axially in a housing arranged above the seat 54. In the closed position, the closure member 52 is held in a sealed manner with a substantially spherical sealing surface resting on its seat 54, which is preferably equipped with '' an O-ring made of elastomeric material. In the open position of the level valve 50, the closure member 52 is held in the raised position above its seat 54, so as to define an annular passage through which said pressure chamber 44 is in communication with the reservoir. 12.
L’organe d’obturation 52 est prolongé par un pied 60 à travers le siège 54 de la soupape de niveau 50, de façon à pouvoir coopérer avec une came 62, qui est montée de façon pivotante dans une chape 64. Cette came 62 comporte un contour profilé 66, 68 sur lequel le pied 60 de l’organe d’obturation 52 prend appui. Le pivotement de la came 62 est engendré par le flotteur 20 sous l'effet de la montée ou de la descente du niveau de gaz liquéfié dans le réservoir 12.The shutter member 52 is extended by a foot 60 through the seat 54 of the level valve 50, so as to be able to cooperate with a cam 62, which is pivotally mounted in a yoke 64. This cam 62 comprises a contoured contour 66, 68 on which the foot 60 of the shutter member 52 is supported. The pivoting of the cam 62 is generated by the float 20 under the effect of the rise or fall of the level of liquefied gas in the tank 12.
Aussi longtemps que le flotteur 20 se trouve en dessous de la position qui correspond au niveau de remplissage maximal, l’organe d’obturation 52 de la soupape de niveau se trouve en position soulevée, en appui avec son pied 60 sur un profil cylindrique 66 de la came 62 dont le centre de courbure est localisé sur l'axe de pivotement de la came 62. La soupape de niveau est ouverte, et ladite chambre de pression 44 est en communication avec l’intérieur du réservoir 12 à travers un orifice annulaire de section quasi constante. Lorsque le flotteur 20 atteint la position qui correspond au niveau de remplissage maximal du réservoir 12, le pied 60 de l’organe d’obturation 52, qui peut adopter une position légèrement inclinée dans son logement, glisse quasi instantanément le long d’une pente 68 de la came 62, et l’organe d’obturation 52 se met en appui étanche sur son siège 54 à l’aide de sa surface d’étanchéité sensiblement sphérique. La soupape de niveau 52 se ferme par conséquent instantanément lorsque le seuil de remplissage limite est atteint.As long as the float 20 is below the position which corresponds to the maximum filling level, the closure member 52 of the level valve is in the raised position, bearing with its foot 60 on a cylindrical profile 66 of the cam 62 whose center of curvature is located on the pivot axis of the cam 62. The level valve is open, and said pressure chamber 44 is in communication with the interior of the reservoir 12 through an annular orifice of almost constant section. When the float 20 reaches the position which corresponds to the maximum filling level of the reservoir 12, the foot 60 of the closure member 52, which can adopt a slightly inclined position in its housing, slides almost instantaneously along a slope 68 of the cam 62, and the shutter member 52 seals against its seat 54 using its substantially spherical sealing surface. The level valve 52 therefore closes instantly when the limit filling threshold is reached.
En vue du remplissage du réservoir 12, un tuyau flexible de remplissage d’un camion citerne est connecté au manchon de raccord 16. Le gaz liquéfié pénètre sous pression dans le manchon de raccord 16 où il ouvre la soupape anti-retour 30 pour remplir le corps tubulaire 38 en amont du siège 42 fermé de façon étanche par le piston 46. Ce dernier est poussé par la pression du gaz contre l’action du ressort 48 dans une position d’ouverture, dans laquelle il ouvre le siège 42 pour libérer l’accès aux deux fenêtres latérales. Le gaz liquéfié peut maintenant s’écouler à travers ces deux fenêtres latérales dans le réservoir 12. Il sera noté que dans ladite chambre de pression 44 ne s'établit qu’une faible contre-pression, puisque cette chambre est en communication directe avec l’intérieur du réservoir 12 à travers la soupape de niveau 52 en position ouverte.In order to fill the tank 12, a flexible hose for filling a tank truck is connected to the connection sleeve 16. The liquefied gas enters under pressure in the connection sleeve 16 where it opens the non-return valve 30 to fill the tubular body 38 upstream of the seat 42 closed in leaktight manner by the piston 46. The latter is pushed by the pressure of the gas against the action of the spring 48 in an open position, in which it opens the seat 42 to release the 'access to the two side windows. The liquefied gas can now flow through these two side windows into the reservoir 12. It will be noted that in said pressure chamber 44 only a slight back pressure is established, since this chamber is in direct communication with the inside the tank 12 through the level valve 52 in the open position.
Lorsque la phase liquide monte dans le réservoir, le flotteur 20 et la came 62 solidaire du flotteur 20 pivotent dans le sens de la flèche 21 pour atteindre finalement la position angulaire montrée sur la Figure 1, qui correspond au moment ou le niveau haut de la phase liquide est quasi atteint. Dans cette position le corps d’obturation 52, qui est soumis à une résultante de forces de pression orientée vers le bas, est en appui avec son pied 60 dans une position d’équilibre instable entre les deux profils 66 et 68 de la came 60. L’instant après, le pied 60 glisse le long de la pente 68 de la came 62 et le corps d’obturation 52 se met de façon abrupte en appui étanche sur son siège 54. Le corps d’obturation 52 est alors dans une position d’équilibre stable dans laquelle il est peu sensible à des oscillations du flotteur 20, qui sont éventuellement produites par des vagues en surface de la phase liquide. La soupape de niveau 50 se ferme par conséquent quasi instantanément lorsque le niveau haut dans le réservoir est atteint.When the liquid phase rises in the tank, the float 20 and the cam 62 integral with the float 20 pivot in the direction of the arrow 21 to finally reach the angular position shown in FIG. 1, which corresponds to the moment or the high level of the liquid phase is almost reached. In this position, the shutter body 52, which is subjected to a result of downward pressure forces, is supported with its foot 60 in an unstable equilibrium position between the two profiles 66 and 68 of the cam 60 The instant afterwards, the foot 60 slides along the slope 68 of the cam 62 and the shutter body 52 abruptly presses tightly against its seat 54. The shutter body 52 is then in a stable equilibrium position in which it is not very sensitive to oscillations of the float 20, which are possibly produced by waves on the surface of the liquid phase. The level valve 50 therefore closes almost instantaneously when the high level in the tank is reached.
Dans le dispositif selon l’invention montré sur la Figure 1, le piston 46 ne réagit que très doucement à cette fermeture abrupte de la soupape de niveau 50. Il sera noté que le piston 46 comprend, comme les pistons des dispositifs de remplissage à flotteur connus des bouteilles de gaz ou des réservoirs de gaz liquéfié pour voitures, un passage de communication 70 qui fait communiquer la deuxième chambre de pression 44 avec la pression régnant directement en amont du piston. Cependant, selon la présente invention, ce passage est dimensionné de façon à présenter une perte de charge beaucoup plus importante afin de ne permettre qu’un accroissement lent de la pression à l’intérieur de ladite chambre de pression 44 après fermeture de la soupape de niveau 50. Il s’ensuit que la résultante des forces de pression exercées sur le piston, qui est orientée vers le bas et s’oppose au ressort 48, ne diminue que lentement, et que le ressort 48 ne produit qu'une accélération modérée du piston 46. En créant une perte de charge suffisamment élevée dans le passage de communication 70, on obtient dès lors un mouvement de fermeture suffisamment lent du piston 46 pour éviter un coup de bélier dans le tuyau flexible de remplissage. Cependant, dans certaines applications une perte de charge suffisamment élevée pour éviter un coup de bélier nécessiterait une section libre trop petite pour le passage 70, qui risquerait de se boucher.In the device according to the invention shown in FIG. 1, the piston 46 reacts only very gently to this abrupt closure of the level valve 50. It will be noted that the piston 46 comprises, like the pistons of the float filling devices Known gas bottles or liquefied gas tanks for cars, a communication passage 70 which communicates the second pressure chamber 44 with the pressure prevailing directly upstream of the piston. However, according to the present invention, this passage is dimensioned so as to present a much greater pressure drop in order to allow only a slow increase in the pressure inside said pressure chamber 44 after closing the pressure relief valve. level 50. It follows that the result of the pressure forces exerted on the piston, which is oriented downwards and opposes the spring 48, decreases only slowly, and that the spring 48 produces only a moderate acceleration of the piston 46. By creating a sufficiently high pressure drop in the communication passage 70, there is therefore obtained a sufficiently slow closing movement of the piston 46 to avoid a water hammer in the flexible filling pipe. However, in certain applications, a sufficiently high pressure drop to avoid water hammer would require a free section that is too small for the passage 70, which would risk becoming blocked.
Dans un tel cas on peut par exemple augmenter le volume de ladite chambre de pression 44. Il en résulte un accroissement plus lent de la contre-pression dans ladite chambre de pression 44 et une diminution plus lente de la résultante des forces de pression qui s'oppose à l'action du ressort 48. Alternativement ou supplémentairement, on peut aussi créer, à l’aide d’un orifice de communication supplémentaire entre la chambre de pression 44 et le réservoir 12, un débit de fuite de ladite chambre de pression 44 vers l'intérieur du réservoir 12, ce qui permet de ralentir davantage l’accroissement de la contre-pression dans ladite chambre de pression 44 lors de la fermeture de la soupape de niveau 50.In such a case, it is possible, for example, to increase the volume of said pressure chamber 44. This results in a slower increase in the back pressure in said pressure chamber 44 and a slower decrease in the result of the pressure forces which s opposes the action of the spring 48. Alternatively or additionally, it is also possible to create, using an additional communication orifice between the pressure chamber 44 and the reservoir 12, a leakage flow rate from said pressure chamber 44 towards the inside of the reservoir 12, which makes it possible to further slow down the increase in the back pressure in said pressure chamber 44 when the level valve 50 is closed.
La Figure 2 montre une variante d’exécution dans laquelle on obtient un mouvement de fermeture suffisamment lent du piston 46 pour éviter un coup de bélier dans la conduite de remplissage, sans avoir nécessairement recours à un passage de communication 70 à section de passage très étroite.Figure 2 shows an alternative embodiment in which a sufficiently slow closing movement of the piston 46 is obtained to avoid a water hammer in the filling pipe, without necessarily having recourse to a communication passage 70 with a very narrow passage section .
Dans l’exécution de la Figure 2 le piston obturateur est un piston étagé 46’, qui comprend un premier étage de section transversale S1 et un deuxième étage de section transversale S2 plus petite que la section transversale S1. Le premier étage du piston 46’ forme à son extrémité un cône d’obturation apte à s’asseoir de façon étanche sur le siège 42, qui a une section libre SO. Un joint annulaire 47’ assure l’étanchéité entre le piston 46’ et la paroi de la chambre en dessous des fenêtres latérales, de façon que le piston délimite axialement vers le haut une chambre 45 en dessous des fenêtres latérales. La chambre 45 est en communication avec l’intérieur du réservoir 12 à travers des orifices latéraux 49. Le deuxième étage du piston 46’ est ajusté de façon étanche une de section transversale S2, et délimite dans celle-ci une chambre de pression 44’, qui correspond du point de vue fonction à la chambre de pression 44 de la Figure 1. Un deuxième joint d’étanchéité 47", qui est agencé sur le deuxième étage du piston 46’, délimite la chambre 44’ axialement de façon étanche de la chambre 45.In the execution of FIG. 2 the obturator piston is a stepped piston 46 ’, which comprises a first stage of cross section S1 and a second stage of cross section S2 smaller than the cross section S1. The first stage of the piston 46 ′ forms at its end a shutter cone capable of sitting in a sealed manner on the seat 42, which has a free section SO. An annular seal 47 ’seals between the piston 46’ and the wall of the chamber below the side windows, so that the piston axially upwards defines a chamber 45 below the side windows. The chamber 45 is in communication with the interior of the reservoir 12 through lateral orifices 49. The second stage of the piston 46 'is tightly adjusted one of cross section S2, and delimits therein a pressure chamber 44' , which corresponds functionally to the pressure chamber 44 in FIG. 1. A second seal 47 ", which is arranged on the second stage of the piston 46 ', delimits the chamber 44' axially in a sealed manner from room 45.
A travers un passage de communication 70’ dans le piston 46’, la chambre 44’ est en communication avec le gaz liquéfié en amont du piston 46’. Lorsque la soupape de niveau 50 se ferme, la pression dans la chambre 44’ s’accroît pour atteindre sensiblement la même valeur que la pression en amont du piston 46'. Puisque dans la chambre 45 règne la pression du réservoir, il s’ensuit que le piston 46’ reste exposé à une résultante de forces de pression qui est orientée vers le bas et dont le module est sensiblement égale au produit (p-pO)(S1-S2), où p est la pression en amont du piston et pO est la pression dans la chambre 45. Cette force de pression continue à s’opposer à la force de fermeture du ressort 48’ et réduit ainsi sensiblement la vitesse du mouvement de fermeture du piston 46’. Lorsque le piston est finalement en appui étanche sur son siège, le piston 46’ est exposé à une résultante de forces de pression, dont le module est égale au produit (p-p0)(S2-S0) si la soupape de niveau est fermée. Cette résultante de forces de pression est orientée vers le haut si S2 > S0, de façon qu’elle contribue à maintenir le piston 46’ en appui sur son siège jusqu’à fermeture de la soupape anti-retour 30.Through a communication passage 70 'in the piston 46', the chamber 44 'is in communication with the liquefied gas upstream from the piston 46'. When the level valve 50 closes, the pressure in the chamber 44 'increases to reach substantially the same value as the pressure upstream of the piston 46'. Since the pressure in the reservoir prevails in chamber 45, it follows that the piston 46 ′ remains exposed to a result of pressure forces which is oriented downwards and whose modulus is substantially equal to the product (p-pO) ( S1-S2), where p is the pressure upstream of the piston and pO is the pressure in the chamber 45. This pressure force continues to oppose the closing force of the spring 48 'and thus significantly reduces the speed of movement closing the piston 46 '. When the piston is finally sealed against its seat, the piston 46 'is exposed to a result of pressure forces, the module of which is equal to the product (p-p0) (S2-S0) if the level valve is closed . This result of pressure forces is oriented upwards if S2> S0, so that it contributes to keeping the piston 46 ’pressing on its seat until the non-return valve 30 is closed.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LU88646A LU88646A1 (en) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | Filling device for a liquefied gas tank |
Applications Claiming Priority (2)
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LU88646A LU88646A1 (en) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | Filling device for a liquefied gas tank |
LU88646 | 1995-08-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=19731543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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LU88646A LU88646A1 (en) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | Filling device for a liquefied gas tank |
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LU (1) | LU88646A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0955496A1 (en) * | 1998-05-07 | 1999-11-10 | Clesse Industries | Device for filling a tank with liquefied petroleum gas |
US7219686B2 (en) | 2005-02-02 | 2007-05-22 | Torrent Trading Ltd. | Tap assembly for a liquid vessel having an overfill protection device and a float controlled magnetic level gauge |
-
1995
- 1995-08-16 LU LU88646A patent/LU88646A1/en unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0955496A1 (en) * | 1998-05-07 | 1999-11-10 | Clesse Industries | Device for filling a tank with liquefied petroleum gas |
FR2778397A1 (en) * | 1998-05-07 | 1999-11-12 | Clesse Ind | FILLING DEVICE FOR LIQUEFIED PETROLEUM GAS TANK |
US7219686B2 (en) | 2005-02-02 | 2007-05-22 | Torrent Trading Ltd. | Tap assembly for a liquid vessel having an overfill protection device and a float controlled magnetic level gauge |
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