Distributeur d'hydrocarbure muni d'un système de récupération de vapeurs

Abstract

 L'invention concerne un système de récupération des vapeurs dans un distributeur d'hydrocarbures.
Le système comprend une deuxième tubulure (16) parallèle au flexible (14) dont l'extrémité (18) débouche à proximité de l'extrémité (12) de la lance (10). Un système (22) permet de comparer le débit liquide dans le flexible et le débit gazeux dans la tubulure (16) et de commander une vanne montée sur la tubulure (16) en fonction des résultats de la comparaison. Les moyens de comparaison comprennent des moyens déprimogènes de type Venturi (40) et (60) agissant sur deux diaphragmes (58) et (74). Les derniers sont reliés par une tige rigide (76) agissant directement sur l'ouverture d'une vanne ((90),(92)).

Description

[0001] La présente invention a pour objet un distributeur d'hydrocarbure muni d'un système de récupération de vapeurs.

[0002] De façon plus précise, l'invention a pour objet un système qui permet de récuper les vapeurs d'hydrocarbure qui se dégagent inévitablement lors du remplissage des réservoirs des véhicules automobiles.

[0003] On sait que, lors du remplissage du réservoir, il se dégage dans l'atmosphère environnant un volume de gaz (mélange d'air et de vapeur d'hydrocarbure) qui est égal au volume de liquide fourni dans le réservoir. La quantité de gaz ainsi envoyée dans l'atmosphère est donc tout à fait non négligeable à l'occasion de chaque remplissage d'un réservoir. Il est donc particulièrement important de doter les distributeurs d'hydrocarbure d'un système qui permette de récupérer la totalité des vapeurs qui s'échappent lors du remplissage du réservoir et de refouler ces vapeurs vers la cuve de stockage de l'hydrocarbure qui est en général située en-dessous du niveau du sol.

[0004] Pour résoudre ce problème, on a déjà proposé de doter la lance du distributeur d'hydrocarbure de soufflets déformables qui s'appliquent de façon plus ou moins étanche sur la tubulure de remplissage des réservoirs des véhicules. La surpression dans le réservoir qui apparaît au cours du remplissage de celui-ci peut effectivement refouler le gaz vers la citerne par une canalisation parallèle au flexible de la lance. Cependant, ce système présente de nombreux défauts. D'une part, la lance est massive et encombrante. D'autre part, le soufflet qui est fragile ne réalise qu'une étanchéité douteuse entre lui-même et le réservoir du véhicule du fait qu'une manoeuvre inhabituelle est demandée à l'usager pour l'utilisation de la lance.

[0005] On a également proposé d'adjoindre au système décrit ci-dessus une pompe ou autre dispositif équivalent créant une différence de pression dans la canalisation de récupération de vapeurs suffisante pour aspirer et refouler les vapeurs en vaincant l'impédance pneumatique des conduites. En effet, cette impédance est loin d'être négligeable et parfois très variable surtout si l'on utilise des flexibles de faible diamètre. Cependant, ce système n'est pas satisfaisant car il n'y a pas égalité entre le volume de vapeurs aspirées et le volume de liquide introduit dans le réservoir du véhicule.

[0006] On a également proposé des systèmes de récupération de vapeurs du type décrit ci-dessus dans lesquels on monte un capteur débitmétrique du type déprimogène sur la canalisation de récupération de vapeur pour obtenir une pression différentielle proportionnelle au carré du débit de gaz. La pression différentielle recueillie sert à ouvrir plus ou moins une vanne sur la canalisation de vapeur, ce qui permet à la pompe d'aspirer plus ou moins de vapeur et de la refouler vers la cuve de stockage. Cependant, le régime de non linéarité du système déprimogène de mesure de débit et l'impédance pneumatique aléatoire de la canalisation de récupération de vapeur ne permettent pas d'assurer un équilibre complet entre le volume de liquide fourni et le volume de vapeurs récupéré. Il s'ensuit que la récupération de vapeur n'est pas satisfaisante.

[0007] Un objet de la présente invention est de fournir un système de récupération de vapeur pour distributeur d'hydrocarbure qui permet d'obtenir effectivement le refoulement de la totalité des vapeurs quel que soit le débit en hydrocarbure de la lance.

[0008] Pour atteindre ce but, selon l'invention, le distributeur d'hydrocarbure muni d'un système de récupération de vapeurs comprend une lance de distribution, une première canalisation pour alimenter en hydrocarbure ladite lance à partir d'une cuve de stockage d'hydrocarbure et une deuxième canalisation présentant une première extrémité ouverte disposée à proximité de l'extrémité ouverte de ladite lance pour la récupération de vapeur, et une pompe montée sur ladite deuxième canalisation pour aspirer la vapeur, le distributeur d'hydrocarbure se caractérisant en ce qu'il comprend en outre des moyens de comparaison du débit liquide dans la première canalisation et du débit gazeux dans la deuxième canalisation, une vanne montée sur ladite deuxième canalisation entre les moyens de comparaison et la pompe et des moyens pour commander l'ouverture et la fermeture de la vanne en fonction de ladite comparaison.

[0009] On comprend qu'ainsi on régule le débit de vapeur refoulée dans la deuxième canalisation en fonction de la comparaison effective entre le débit de vapeur et le débit de liquide. Celà permet un équilibrage précis du volume de liquide et du volume de vapeur quel que soit le débit de liquide, c'est-à-dire d'hydrocarbure. En conséquence, on obtient effectivement la récupération complète des vapeurs qui se forment lors de la distribution de l'hydrocarbure.

[0010] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère au dessin annexé sur lequel :

• la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un distributeur d'hydrocarbure muni du système de récupération de vapeur selon l'invention ;
• la figure 2 est un schéma de principe d'un système de récupération de vapeur selon l'invention ; et
• la figure 3 est une vue en coupe verticale d'un mode de réalisation du système de récupération de vapeur.

[0011] La figure 1 montre de façon simplifiée un distributeur d'hydrocarbure muni du système de récupération de vapeur selon l'invention. Sur la figure 1, on a fait apparaître une lance de distribution 10 avec son tube d'extrémité 12, et le flexible 14 raccordé à la lance 10. Sur la figure, on a représenté également une deuxième tubulure de diamètre réduit 16 fixé à l'extérieur du flexible 14 et qui se termine à proximité de l'extrémité du tube 12 par une couronne coaxiale au tube 12 qui porte la référence 18. La couronne 18 est bien sûr ouverte à son extrémité. A l'intérieur du carter 20 du distributeur, on a fait apparaître, monté à la fois sur le flexible 14 et sur la canalisation 16 de récupération de vapeur, le système de récupération de vapeurs qui porte la référence générale 22. Au-delà du système de récupération 22, la conduite 16 comporte une pompe d'aspiration 24 dont le refoulement est relié à une cuve de stockage d'hydrocarbure 26 par la canalisation 28. Sur cette figure, on a également représenté sur la canalisation principale 30 prolongeant le flexible 14 le groupe mesureur 32 et la pompe 34 qui prélève l'hydrocarbure dans la cuve de stockage 26.

[0012] En se référant maintenant à la figure 2, on va décrire en détails le système 22 qui constitue la partie essentielle de l'ensemble de récupération de vapeur. Sur la canalisation principale d'hydrocarbure 30 est monté un venturi 40 qui constitue un système déprimogène. Une tubulure 42 transmet la pression qui règne au col 44 du venturi et une deuxième tubulure 46 transmet la pression qui règne en amont du venturi. La différence de pression entre les tubulures 42 et 46 est proportionnelle au carré du débit d'hydrocarbure dans la canalisation 30. Le système comprend également un boîtier étanche 50 de forme cylindrique. Le boîtier 50 est divisé en deux demi-chambres 52 et 54 par une membrane déformable 56 munie en son centre d'un disque rigide 58. L'extrémité de la tubulure 42 débouche dans la demi-chambre 52 alors que l'extrémité de la tubulure 46 débouche dans la demi-chambre 54. En conséquence, le diaphragme déformable 56, 58 est soumis à la différence de pression P_L qui est proportionnelle au carré du débit du liquide dans la canalisation principale 30. Symétriquement, un deuxième venturi 60 est monté sur la canalisation 16 de récupération de vapeur. Une première tubulure 62 transmet la pression qui règne au col 64 du venturi 60. Une deuxième tubulure 65 transmet la pression régnant en amont du venturi 60. Le système de récupération comporte un deuxième boitier étanche cylindrique 66 qui est également divisé en deux demi-chambres 68 et 70 par un système déformable constitué par une membrane souple 72 et un disque rigide 74 fixé au centre de la membrane 72. La tubulure 62 débouche dans la demi-chambre 70 tandis que la tubulure 65 débouche dans la demi-chambre 68. On comprend que le système déformable 72, 74 est soumis à la différence des pressions au col du venturi 60 et en amont de celui-ci. Ce système déformable est donc soumis à une pression différentielle P_V qui est proportionnelle au carré du débit de vapeur dans la canalisation 16. On observera que les signes des pressions différentielles dans les boîtiers 50 et 66 sont inversés.

[0013] Les disques rigides 58 et 74 sont reliés entre eux par une tige rigide 76 qui coïncide avec leur axe de révolution. La tige 76 traverse le boîtier 50 par un passage étanche 80 et elle traverse les parois du boîtier 66 par des passages étanches 82 et 84, l'extrémité 86 de la tige 76 faisant saillie hors du boîtier 66. Au-delà du venturi 60, la canalisation de vapeur 16 est raccordée à une chambre 88 qui forme en même temps le siège 90 pour un clapet 92. La sortie de la chambre 88 contrôlée par le clapet 92 est raccordée à une tubulure de vapeur 16' qui est raccordée elle-même à la pompe 24 de la figure 1. Comme le montre la figure, l'extrémité 86 de la tige 76 est solidaire du clapet 92 et ainsi les mouvements en translation de la tige 76 commandent l'ouverture ou la fermeture du clapet 92. Une fuite réglable 93 branchée entre les bornes d'entrée et sortie du déprimogène 60 (ou du déprimogène 40) permet de dériver un faible débit q proportionnel au débit principal Q_V (ou Q_L) afin d'obtenir un réglage fin de l'égalité des débits Q_L et Q_V.

[0014] On va maintenant expliquer le fonctionnement du système de récupération de vapeur.

[0015] Si l'on appelle Q_L le débit volumétrique de liquide dans la canalisation 30 et K₁ le coefficient du venturi 40, la différence P_L entre les pressions recueillies par les tubulures 42 et 46 peut s'écrire :

.

[0016] Si l'on appelle S₁ la section efficace de la membrane 54, la force développée est :

. De la même manière, pour le circuit de vapeur, le venturi 60 et la membrane déformable 72, on peut écrire :

et

. La tige 76 est donc soumise à une force résultante égale à :

. Il suffit d'une très faible différence entre F_V et F_L pour provoquer le déplacement du clapet. Celui-ci règle le débit de vapeur Q_V et se déplacera jusqu'à annuler

. Dans ces conditions, pour assurer l'égalité des débits, il suffit de choisir

.

[0017] On comprend qu'on obtient ainsi une boucle d'asservissement du débit de vapeur dans la canalisation 16 à une valeur de consigne qui est constituée par le débit de liquide dans la canalisation principale 30. En effet, si le débit de vapeur est supérieur au débit de liquide, le clapet 92 se ferme réduisant le débit de vapeur. Dès que ce débit de vapeur devient inférieur au débit de liquide, le clapet s'ouvre à nouveau sous l'effet compensé des systèmes déformables 72 et 56. On obtient ainsi une régulation du débit de vapeur quel que soit le débit de liquide à la seule condition que la pompe 24 puisse créer une aspiration suffisante. La pompe 24 est bien sûr choisie en fonction de ce critère.

[0018] En se référant maintenant à la figure 3, on va décrire un mode préféré de réalisation du système 22. Sur la figure 3, on a représenté tous les éléments de la figure 2 à l'exception du venturi 40 monté sur la canalisation principale d'hydrocarbure. Sur la figure 3 on voit que le premier boîtier 50 est formé par deux demi-coquilles cylindriques 100 et 102 qui définissent deux demi-chambres 104 et 106 séparées par une membrane déformable 108 dont la périphérie 110 est pincée entre les demi-coquilles 100 et 102. La membrane déformable 108 est pincée entre deux plateaux circulaires 112 et 114, dans sa région centrale. En outre, un axe 116 disposé selon l'axe de révolution des plateaux 112 et 114 est solidaire de ceux-ci. Les deux demi-coquilles 100 et 102 sont assemblées à l'aide de tiges filetées telles que 118 et d'écrous 120. Dans la demi-chambre 104 débouche une première tubulure 122 dont l'extrémité est rendue solidaire de la paroi de la demi-coquille 100. Une deuxième tubulure 124 débouche dans la demi-chambre 106 et son extrémité est solidaire de la demi-coquille 102. En outre, on voit que les régions centrales des demi-coquilles 100 et 102 sont percées d'un orifice axial respectivement référencé 126 et 128. Des soufflets d'étanchéité parfaitement identiques 130 et 132 sont respectivement solidaires chacun de l'axe 116 et de la périphérie des ouvertures 126 et 128. Ainsi on réalise une liaison étanche entre les demi-coquilles et l'axe 116 tout en autorisant un déplacement en translation de l'axe 116.

[0019] Le boîtier 66 de la figure 2 est également réalisé à l'aide de deux demi-coquilles cylindriques 134 et 136 qui définissent deux demi-chambres 138 et 140 séparées par une deuxième membrane déformable 142. L'extrémité 144 de la canalisation 16 d'aspiration de vapeur est solidaire de la demi-coquilles 134 et débouche dans la demi-chambre 138. La membrane déformable 142 est pincée entre les deux demi-coquilles 134 et 136 par sa périphérie 146. La région centrale de la membrane 142 est pincée entre deux plateaux rigides circulaires 150 et 152. En outre, les deux plateaux 152 et 150 sont solidaires du prolongement 154 de l'axe 116. L'axe 154 traverse la paroi de la demi-coquille 134 par une ouverture 160 dans laquelle est monté un joint d'étanchéité 162 de telle manière que la traversée de la demi-coquille 134 par l'axe 154 soit étanche. Il faut noter de plus que les deux plateaux 150 et 152 ainsi que la membrane déformable 142 sont percés d'un orifice calibré 164 qui permet ainsi aux gaz de passer de la demi-chambre 138 vers la demi-chambre 140. Cet orifice 164 forme un système déprimogène. La demi-chambre 140 comporte un prolongement cylindrique 166. Dans le prolongement 166 débouche la deuxième partie 16' de la canalisation d'aspiration de vapeur. Le prolongement 166 dont la zone de raccordement à la canalisation 16' forme un siège 168 pour un clapet 170. Comme le montre la figure 3, le clapet 170 est solidaire de l'arbre 154 à son extrémité 172. De préférence, le clapet 170 est rendu solidaire de l'extrémité 172 de l'arbre 154 par l'intermédiaire d'un système élastique relativement rigide 174.

[0020] Si l'on compare la figure 2 et la figure 3, on voit que le boîtier 50 est identique sur les deux figures, si l'on précise que les tubulures 122 et 124 sont reliées à un système déprimogène, par exemple le venturi 40 de la figure 2.

[0021] Le boîtier 66 de la figure 3 se distingue essentiellement de celui de la figure 2 du fait que le système déprimogène (venturi 60 de la figure 2) est intégré à l'intérieur du boîtier sous la forme de l'orifice calibré 164 ménagé dans la membrane déformable 152. Ainsi la différence des pressions régnant dans les demi-chambres 138 et 140 est proportionnelle au carré du débit de vapeur circulant dans la canalisation 16.

[0022] Le fonctionnement du dispositif de la figure 3 est identique à celui de la figure 2. L'axe 154, qui commande le clapet 170, est soumis à la résultante des forces appliquées par les membranes 108 et 142, elles-mêmes soumises à des différences de pression représentatives des carrés des débits de liquide et de vapeur. Il faut cependant souligner que le ressort 174 interposé entre l'extrémité 172 de la tige 170 et le clapet 170 a pour but d'éviter l'endommagement du siège 168 du clapet en cas de surpressions accidentelles dans les demi-chambres 104 ou 138.

[0023] Dans la description précédente, la comparaison des débits de liquide et de vapeur se fait à l'aide de deux venturis (figure 2) ou d'un venturi et d'un orifice calibré dans une plaque (figure 3). Il va de soi qu'on pourrait utiliser d'autres systèmes déprimogènes ou d'autres combinaisons de systèmes déprimogènes. On pourrait également utiliser des tuyères ou des trous à bords effilés travaillant dans le régime d'écoulement non linéaire.

Revendications

1. Distributeur d'hydrocarbure muni d'un système de récupération de vapeurs (22) comprenant une lance de distribution (12), une première canalisation (14, 30) pour alimenter en hydrocarbure ladite lance à partir d'une cuve de stockage (26), et une deuxième canalisation (16) présentant une première extrémité (18) ouverte disposée à proximité de l'extrémité ouverte de ladite lance pour la récupération de vapeur et une pompe (24) montée sur ladite deuxième canalisation pour aspirer la vapeur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
   des moyens de comparaison du débit liquide dans ladite première canalisation et du débit gazeux dans ladite deuxième canalisation, une vanne (90, 92, 168, 170) montée sur ladite deuxième canalisation entre lesdits moyens de comparaison et ladite pompe, et des moyens (76, 154) pour commander l'ouverture et la fermeture de ladite vanne en fonction de ladite comparaison.

2. Distributeur d'hydrocarbure selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de comparaison comprennent des premiers moyens déprimogènes (40) pour élaborer une première pression différentielle représentative du carré du débit de liquide dans ladite première canalisation (30) des deuxièmes moyens déprimogènes (60, 164) pour élaborer une deuxième pression différentielle représentative du débit de vapeur dans ladite deuxième canalisation (16), des moyens (50, 56, 108) pour élaborer une première force (F_L) représentative de ladite première pression différentielle, des moyens (66, 72, 142) pour élaborer une deuxième force (F_V) représentative de ladite deuxième pression différentielle, et des moyens (76, 154) pour appliquer la différence desdites première et deuxième forces à ladite vanne (90, 92, 168, 170) de telle manière que ladite vanne se ferme lorsque ladite deuxième force est supérieure à ladite première force.

3. Distributeur d'hydrocarbure selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits premiers et deuxièmes moyens déprimogènes sont des venturis (44, 60).

4. Distributeur d'hydrocarbure selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens pour élaborer une première et une deuxième forces comprennent respectivement un premier diaphragme déformable (56) et un deuxième diaphragme déformable (72) recevant respectivement lesdites premières et deuxièmes pressions différentielles et en ce que les moyens pour appliquer la différence desdites forces comprennent une tige (76) solidaire desdits diaphragmes déformables et dont une extrémité (86) est solidaire du clapet (92) de ladite vanne.

5. Distributeur d'hydrocarbure selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens déprimogènes comprennent un venturi (40), en ce que lesdits deuxièmes moyens déprimogènes comprennent un orifice calibré (164) ménagé dans une plaque rigide (150, 152), en ce que lesdits moyens pour élaborer une première force comprennent un premier diaphragme déformable (108) soumis à ladite première pression différentielle, en ce que lesdits moyens pour élaborer une deuxième force comprennent un deuxième diaphragme déformable (142) sur lequel est fixé ladite plaque rigide, ledit deuxième diaphragme comportant un orifice en regard de l'orifice de ladite plaque rigide, par quoi ledit deuxième diaphragme est soumis à ladite deuxième pression différentielle, et en ce que les moyens pour appliquer la différence desdites forces comprend une tige (154) solidaire dudit premier diaphragme et de ladite plaque rigide, une extrémité (172) de ladite tige étant solidaire du clapet (170) de ladite vanne (170, 168).

6. Distributeur d'hydrocarbure selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens pour élaborer une première force comprennent une plaque rigide (112, 114) solidaire de la partie centrale dudit premier diaphragme (108) et de ladite tige (154).

7. Distributeur d'hydrocarbure selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdits diaphragmes déformables (56, 108, 72, 142) sont chacun montés dans des boîtiers étanches (50, 66), chaque diaphragme divisant le boîtier correspondant en deux demi-chambres.

8. Distributeur d'hydrocarbure selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'un système à fuite réglable (93) est branché entre l'entrée et la sortie d'un des moyens déprimogènes (40 ou 60) pour ajuster l'égalité des débits de gaz (Q_V) et de liquide (Q_L).

Dessins