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(11) | EP 0 034 098 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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Procédé de remplissage de bouteilles de gaz liquéfiés et installation pour sa mise en oeuvre Verfahren zum Abfüllen von Gasflaschen und Anlage zum Durchführen des Verfahrens Process for filling liquefied-gas bottles and installation for carrying it out |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] La présente invention est relative à un nouveau procédé de remplissage de bouteilles de gaz de pétroles liquéfiés (G.P.L.), notamment de bouteilles de butane et de propane. Elle a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.
[0002] Les bouteilles sont remplies dans des usines et sur des installations spécialisées qui comprennent un circuit de manutention et un ou plusieurs appareils de remplissage qui peuvent être regroupés sur un carrousel de remplissage.
[0003] Après utilisation, ces bouteilles reviennent de clientèle avec un reste de G.P.L. de poids variable, généralement nul ou très faible. Mais parfois ce reste peut atteindre d'une manière aléatoire un ou plusieurs kilogrammes.
[0004] Les réglementations, notamment en France, imposent aux fournisseurs de gaz liquéfiés conditionnés en bouteilles (gaz butane et propane) deux obligations dont on doit s'assurer périodiquement qu'elles sont bien remplies :
- d'une part, la garantie d'un poids de G.P.L. dans chaque bouteille de gaz, qui soit en moyenne au moins égal à la charge nominale de la bouteille.
[0005] Ainsi, en France, pour les bouteilles standard de 13 kg, le poids moyen de gaz de chaque bouteille doit être au moins égal à 13 kg. Le pourcentage des bouteilles pesant, pleines, moins de 99 % du poids brut ne doit pas dépasser 4 %, ce qui, en raison du poids mort de la bouteille vide, correspond à un sous-remplissage d'environ 2 %.
- d'autre part, pour des raisons de sécurité, le remplissage du récipient en G.P.L. ne doit pas dépasser un maximum qui dépend du type de G.P.L. (butane ou propane) et du volume du récipient.
[0006] Ainsi, en France, les bouteilles de G.P.L. doivent être remplies en G.P.L. liquide de façon qu'à 50 °C, ce G.P.L. n'occupe pas plus de 97 % de leur volume intérieur (ce qui, pour les bouteilles standard de 13 kg, correspond à un poids de gaz de 13,7 kg au maximum).
[0007] Dans le but de faciliter le remplissage, le poids brut de chaque bouteille pleine est inscrit sur le dôme de la bouteille ou sur son robinet.
[0008] Le procédé de remplissage actuellement le plus généralement utilisé comprend les opérations suivantes dont certaines peuvent être mécanisées et avoir lieu dans un ordre éventuellement différent :
- arrivée de la bouteille sur un circuit de manutention amont,
- orientation de la bouteille,
- introduction de la bouteille sur l'appareil d'emplissage qui peut éventuellement faire partie d'un ensemble de plusieurs appareils d'emplissage montés sur un carrousel d'emplissage,
- branchement de la bouteille sur le circuit d'alimentation en G.P.L. par l'ouvrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage,
- ouverture du robinet de la bouteille,
- lecture du poids brut et affichage de ce poids sur l'appareil d'emplissage par l'ouvrier,
- remplissage, pesée et arrêt automatique du remplissage lorsque le poids brut est atteint,
- fermeture du robinet et débranchement du robinet,
- éjection de la bouteille pleine sur le circuit de manutention aval,
- départ de la bouteille pleine sur un circuit de manutention,
- contrôle périodique du remplissage des bouteilles.
[0009] Avec un tel procédé, même sur un carrousel automatisé, la cadence de production est limitée aux possibilités de l'ouvrier placé à l'entrée du carrousel d'emplissage, car cet ouvrier est rarement capable d'atteindre la cadence de 1.300 bouteilles/heure en production instantanée et rarement plus de t.000 bouteilles/heure de moyenne en vitesse de croisière, 8 heures/jour.
[0010] L'ouvrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage doit, en effet, effectuer plusieurs opérations :
- orientation de la bouteille,
- ouverture du robinet,
- branchement de la bouteille sur le circuit d'alimentation,
- lecture du poids brut inscrit sur la bouteille,
- affichage du poids brut sur l'appareil d'emplissage.
[0011] En particulier, la lecture du poids brut inscrit sur la bouteille et son affichage sur l'appareil d'emplissage par l'ouvrier placé à l'entrée du carrousel limitent la cadence de remplissage.
[0012] D'autre part, plusieurs types d'erreurs peuvent se produire à des stades différents du procédé de remplissage :
- erreur initiale d'inscription du poids brut sur les bouteilles,
- erreur de lecture de ce poids brut par l'ouvrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage,
- erreur d'affichage par cet ouvrier sur l'appareil d'emplissage,
- erreur de l'appareil d'emplissage,
- erreur de lecture du poids brut et de la pesée au contrôle périodique.
[0013] Il va de soi que les erreurs de l'ouvrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage augmentent avec la cadence de production.
[0014] La présente invention propose un nouveau procédé de remplissage de bouteilles de gaz liquéfié qui peuvent encore contenir une quantité de gaz résiduel aléatoire et qui permet, d'une manière simple et rapide, un remplissage des bouteilles de gaz liquéfié.
[0015] Ce procédé est la résultante d'une combinaison judicieuse de diverses opérations permettant une automatisation du remplissage tout en réduisant les risques d'erreurs.
[0016] Le procédé que propose la présente invention, permet de limiter la quantité de gaz liquéfié contenu dans les bouteilles entre une quantité maximale QMax (13,700 kg s'il s'agit d'une bouteille de 13 kg) et une quantité minimale QMln (12,700 kg s'il s'agit d'une bouteille de 13 kg) tout en ayant un poids moyen supérieur ou égal à QNom correspondant à la quantité nominale de gaz liquéfié que doivent contenir les bouteilles (13 kg s'il s'agit d'une bouteille de 13 kg). Le procédé de remplissage conforme à l'invention consiste à :
- sélectionner, préalablement au remplissage des bouteilles, celles qui contiennent une quantité de gaz résiduel inférieure à QMax - QNom,
- remplir lesdites bouteilles sélectionnées d'une même quantité de gaz QNom ± ε (ε représentant la différence entre le poids nominal et le poids moyen de gaz réellement contenu dans les bouteilles après remplissage, lequel est déterminé périodiquement),
- écarter, après remplissage, les bouteilles contenant une quantité de gaz supérieure à QMax et les bouteilles contenant une quantité de gaz inférieure à QMin,
- contrôler périodiquement la conformité des charges de gaz contenues dans les bouteilles aux spécifications.
[0017] Selon une caractéristique importante du procédé conforme à l'invention, on écarte, avant l'introduction des bouteilles dans l'appareil d'emplissage, celles qui contiennent une quantité de gaz résiduel supérieure à QMax - QNom'
[0018] La détection des bouteilles contenant un reste supérieur à ce maximum peut s'effectuer, par exemple, par la technique de détection de niveau par rayons gamma ou par ultra-sons.
[0019] Les bouteilles contenant un reste supérieur au maximum défini sont éjectées sur un circuit d'attente d'où elles sont reprises et remplies selon le procédé antérieur. Il est également possible d'introduire ces bouteilles dans l'appareil d'emplissage utilisé pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, si l'on prévoit en plus sur l'appareil d'emplissage la possibilité d'un affichage manuel.
[0020] Selon une autre caractéristique importante de ce procédé, après avoir écarté celles qui ont un reste supérieur à QMax ― QNom, on remplit les bouteilles d'une même quantité de gaz déterminée.
[0021] Le procédé conforme à l'invention est mis en oeuvre dans un appareil d'emplissage dans lequel les postes d'emplissage à affichage manuel sont avantageusement remplacés par des postes d'emplissage automatiques réglés pour délivrer une quantité déterminée de gaz correspondant à la quantité de gaz QNom ± ε à introduire dans chaque bouteille.
[0022] On conçoit aisément la simplification qu'apporte ce nouveau procédé dans les opérations de remplissage des bouteilles. En particulier, l'opération de lecture et d'affichage du poids brut qu'avait à effectuer l'opérateur placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage, est supprimée.
[0023] Cette opération est souvent la cause d'erreurs de la part de l'ouvrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage, car cet ouvrier ne dispose que d'un temps très court pour lire le poids brut inscrit sur la bouteille et l'afficher sur chacun des postes d'emplissage.
[0024] Grâce au procédé conforme à l'invention, deux risques d'erreurs sont supprimés :
- erreur de lecture du poids brut par l'ouvrier placé à l'entrée de l'appareil d'emplissage,
- erreur d'affichage du poids brut par cet ouvrier sur les postes d'emplissage.
[0025] Selon une autre disposition de l'invention, on écarte, après remplissage, les bouteilles contenant une quantité de gaz supérieure à QMax et les bouteilles contenant une quantité de gaz inférieure à QMin-La détection des bouteilles trop remplies et/ou sous-remplies s'effectue, par exemple, par la technique de détection de niveau par rayons gamma.
[0026] Ces bouteilles non conformes sont évacuées sur un circuit d'attente d'où elles sont reprises pour mettre le poids de gaz que ces bouteilles contiennent en conformité avec les réglementations.
[0027] On procède périodiquement à un contrôle de poids des bouteilles remplies qui doit permettre de s'assurer que le poids de gaz contenu dans les bouteilles est conforme aux réglementations.
[0028] Le procédé de remplissage des bouteilles de gaz liquéfié conforme à l'invention comporte les opérations suivantes qui peuvent être toutes automatisées, car l'ouvrier n'est plus nécessaire à l'entrée du carrousel :
- arrivée de la bouteille sur un circuit de manutention,
- détection des bouteilles dont le reste est supérieur au maximum défini,
- éjection de ces bouteilles sur un circuit d'attente,
- orientation de la bouteille avant son introduction sur l'appareil d'emplissage,
- introduction de la bouteille sur l'appareil d'emplissage,
- branchement de la bouteille sur le poste d'emplissage et ouverture du robinet,
- annulation automatique de la tare,
- remplissage, pesée, arrêt automatique du remplissage,
- fermeture du robinet et déoranchement automatique de ce robinet,
- éjection automatique de la bouteille pleine sur le circuit de manutention aval,
- transport de la bouteille pleine sur ce circuit de manutention aval,
- détection et éjection des bouteilles insuffisamment remplies,
- détection et éjection des bouteilles trop remplies.
- contrôle périodique de poids de gaz contenu dans les bouteilles.
[0029] Cette opération de contrôle de pesée qui est effectuée périodiquement sur un certain nombre de bouteilles à la sortie de l'appareil d'emplissage, permet de déterminer le poids moyen de gaz que contiennent réellement les bouteilles après remplissage et de déterminer l'excès ou le manque moyen de remplissage Δε par les postes d'emplissage (c'est-à-dire la différence entre le poids nominal et le poids moyen de gaz existant dans les bouteilles).
[0030] On corrige, à l'issue de ces contrôles périodiques, la quantité de gaz déterminée QNom ± ε, délivrée par chaque poste d'emplissage de cet excès ou de ce manque moyen Δε pour obtenir un poids moyen de gaz contenu dans les bouteilles après remplissage égal ou supérieur au nominal.
[0031] L'information fournie par ce seul contrôle et qui se traduit par un réglage identique de chaque poste d'emplissage, permet d'avoir la certitude statistique que les bouteilles remplies contiennent une quantité de gaz liquéfié qui est en conformité avec les réglementations.
[0032] L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé comportant :
- des moyens pour évacuer les bouteilles de gaz contenant une quantité de gaz résiduel supérieure à QMax ― QNom,
- au moins un appareil d'emplissage équipé de moyens pour délivrer une quantité QNom ± e de gaz sur les postes d'emplissage,
- des moyens pour régler sur les postes d'emplissage la quantité de gaz déterminée QNom ± ε à introduire dans les bouteilles,
- des moyens pour introduire sur chacun de ces postes les bouteilles contenant un reste inférieur à QMax ― QNom,
- des moyens pour connecter lesdites bouteilles à l'alimentation de l'appareil d'emplissage,
- des moyens pour détecter, à la sortie de l'appareil d'emplissage, les bouteilles contenant une quantité de gaz supérieure à QMax ou inférieure à QMin.
- des moyens pour déterminer l'excès ou le manque moyen de remplissage Δε dont il faut corriger la quantité QNom ± ε délivréè sur les postes d'emplissage.
[0033] L'invention sera illustrée sans être aucunement limitée par la description qui suit, se référant au dessin ci-annexé.
[0034] La figure unique illustre schématiquement les diverses opérations que comporte le procédé de remplissage conforme à l'invention.
[0035] Les bouteilles arrivent en 1 sur une chaîne d'emplissage. Ces bouteilles contiennent une quantité de gaz résiduel plus ou moins importante et qui est Inconnue.
[0036] On enlève en 2 le chapeau de ces bouteilles. Ces dernières portent de la manière habituelle une indication du poids brut (non représenté) qui correspond au poids que devra avoir la bouteille lorsqu'elle sera correctement remplie.
[0037] On détecte en 3 et on éjecte en 3a les bouteilles qui ont une quantité de gaz résiduel supérieure à QMax ― QNom (par exemple 700 pour les bouteilles de 13 kg).
[0038] Il faut noter que le pourcentage des bouteilles revenant de clientèle avec un reste supérieur à 700 g (s'il s'agit de bouteilles de 13 kg) est faible et ne dépasse pas, en général, 4 %.
[0039] La détection des bouteilles contenant un reste supérieur au maximum défini se fait, par exemple, par un système émetteur-détecteur de rayonnement gamma (non représenté). Ces bouteilles sont éjectées sur un circuit d'attente 4.
[0040] Les bouteilles sélectionnées, c'est-à-dire celles qui ont un reste inférieur au maximum défini, sont introduites dans un carrousel d'emplissage 5. Ce carrousel comporte un certain nombre de postes d'emplissage 6, chacun de ces postes étant équipé d'un appareil d'emplissage automatique 7 qui peut être une bascule à annulation de tare.
[0041] Les bouteilles sont placées sur les plateaux 8 de ces bascules et on ouvre en 9 le robinet de ces bouteilles. L'ouverture de ces robinets peut se faire soit par une machine, soit manuellement. Ces bouteilles sont branchées sur le circuit d'alimentation de gaz (non représenté).
[0042] La bascule automatique qui équipe chaque poste d'emplissage délivre automatiquement une quantité de gaz déterminée qui est la même pour chaque bouteille (13 kg ± s s'il s'agit de bouteilles de butane de 13 kg).
[0044] Après que le remplissage est arrêté, le robinet de la bouteille est fermé et celle-ci est débranchée automatiquement (ce qui a été représenté en 10).
[0045] Les bouteilles pleines sont éjectées sur un circuit de manutention 11. Les bouteilles insuffisamment remplies (celles qui contiennent une quantité de gaz inférieure à 12,700 kg) sont détectées en 12, par exemple par un système émetteur- récepteur de rayonnement gamma. De la même façon, les bouteilles trop remplies (celles qui contiennent une quantité de gaz supérieure à 13, 700 kg), sont détectées en 13. Ces bouteilles insuffisamment remplies ou trop remplies sont éjectées en 14 et évacuées sur un circuit d'attente 15 d'où elles sont reprises pour mettre leur poids en conformité avec les réglementations.
[0046] On effectue périodiquement en 16 un contrôle de poids des bouteilles remplies. Ce contrôle, qui s'effectue sur un nombre déterminé de bouteilles, permet de calculer le poids moyen du gaz contenu dans les bouteilles et par là même, de déterminer l'excès ou le manque moyen de gaz délivré par les postes d'emplissage (cet excès ou ce manque moyen représentant la différence entre le poids nominal et le poids moyen de gaz réellement contenu dans les bouteilles).
[0047] Il suffira de corriger de cette différence la quantité de gaz déterminée, délivrée par chaque poste d'emplissage pour obtenir un poids moyen égal ou supérieur au poids nominal.
[0048] A titre d'exemple, si un contrôle effectué à la sortie du carrousel sur un certain nombre de bouteilles de butane de 13 kg donne un poids moyen de 13,200 kg, on corrigera le poids affiché sur les bascules automatiques (qui n'est pas forcément égal à 13 kg puisque ce poids aura pu, déjà, faire l'objet d'une correction antérieure) de la différence entre ce poids moyen et le poids nominal soit, dans l'exemple donné, on abaissera de 200 g le poids affiché. Il est naturellement entendu qu'au moment de la mise en route de l'installation de remplissage, le poids affiché sur les bascules automatiques correspond au poids nominal de gaz que doivent contenir les bouteilles (soit 13 kg dans le cas des bouteilles de 13 kg).
[0049] Ce réglage des bascules automatiques permet d'être assuré que les bouteilles sont remplies avec une quantité de gaz qui est en conformité avec les réglementations, tout en tenant compte des restes de gaz dans les bouteilles et des erreurs des postes d'emplissage.
[0050] Les bouteilles qui ont un reste de gaz supérieur au maximum défini et qui sont stockées sur le circuit d'attente 4, sont reprises pour être remplies par le procédé antérieur.
[0051] Les bouteilles sont introduites sur un circuit de remplissage classique où les postes d'emplissage sont équipés de bascules à affichage manuel. Dans ce type d'installation, un opérateur placé à l'entrée des bascules, lit le poids brut inscrit sur les bouteilles et l'affiche sur les bascules.
[0052] On réalise l'intérêt que présente le procédé conforme à l'invention sur le plan de l'économie d'exploitation qu'il permet de réaliser puisque, avec un tel procédé, la cadence de remplissage n'est plus limitée aux possibilités de l'homme placé à l'entrée du carrousel. Ce procédé, grâce à la simplification qu'il apporte, permet d'automatiser les diverses opérations de remplissage, et d'atteindre des cadences de remplissage bien supérieures à 1.300 bouteilles/heure.
[0053] C'est ainsi que dans l'optique d'une installation de remplissage entièrement automatisée, on peut concevoir d'effectuer mécaniquement les corrections de l'excès ou du manque moyen de remplissage Δε des quantités de gaz déterminées QNom ± ε délivrées par chaque poste d'emplissage.
[0054] Il suffirait, à cet effet, de disposer au poste de contrôle périodique du poids des bouteilles remplies, d'une tabulatrice. Cette dernière enregistrerait automatiquement, à chaque contrôle périodique, le poids réel de chaque bouteille pleine et le poids brut de la bouteille, lu par l'ouvrier chargé du contrôle et qui l'afficherait sur la tabulatrice. On peut même envisager d'automatiser cette lecture si l'indication du poids brut peut être lue automatiquement.
[0055] L'excès ou le manque moyen de remplissage dont il faut corriger chaque poste d'emplissage est déterminé alors par la tabulatrice. Cette correction peut se faire automatiquement, après chaque contrôle périodique, par une information transmise de la tabulatrice à toutes les bascules automatiques qui équipent les postes d'emplissage.
- sélectionner, préalablement au remplissage des bouteilles, celles qui contiennent une quantité de gaz résiduel inférieure à QMax ― QNom (en 3, 3a) ;
- remplir lesdites bouteilles sélectionnées d'une même quantité de gaz QNom ± ε (ε représentant la différence entre le poids nominal et le poids moyen de gaz réellement contenu dans les bouteilles après remplissage, lequel est déterminé périodiquement) (en 5) ;
- écarter, après remplissage, les bouteilles contenant une quantité de gaz supérieure à QMax et les bouteilles contenant une quantité de gaz inférieure à QMin (en 12-14) ;
- contrôler périodiquement la conformité des charges de gaz contenues dans les bouteilles aux spécifications (en 16).
- des moyens (3, 3a) pour écarter les bouteilles présentant un reste supérieur à une valeur QMax ― QNom;
- au moins un appareil d'emplissage (7) équipé de moyens pour délivrer une quantité QNom ± ε de gaz sur des postes d'emplissage (6) ;
- des moyens pour introduire sur chacun de ces postes (6) les bouteilles contenant un reste inférieur à QMax - ONom ;
- des moyens pour connecter lesdites bouteilles à l'alimentation de l'appareil d'emplissage (7) ;
- des moyens (8) pour régler la quantité de gaz déterminée à introduire dans chaque bouteille ;
- des moyens (12-14) pour écarter, à la sortie de l'appareil d'emplissage (7), les bouteilles contenant une quantité de gaz supérieure à QMax ou inférieure à QMin ;
- des moyens (16) pour déterminer la différence entre le poids nominal de gaz que les bouteilles devraient contenir et le poids moyen de gaz qu'elles contiennent réellement après remplissage.
- selecting, before filling the bottles, those which contain a residual quantity of gas less than QMax ― QNom (at 3, 3a) ;
- filling the said selected bottles with the same quantity of gas QNom ± ε (ε representing the difference between the nominal weight and the average weight of the gas actually contained in the bottles after filling, which is determined periodically) (at 5) ;
- removing, after filling, the bottles containing a quantity of gas greater than QMax and the bottles containing a quantity of gas less than QMin (at 12-14) ;
- periodically checking the conformity of the charges of gas contained in the bottles with the specifications (at 16).
- means (3, 3a) for removing the bottles having a remainder of gas greater than a value QMax ― QNom ;
- at least one filling apparatus (7) equipped with means for delivering a quantity QNom ± ε of gas to filling stations (6) ;
- means for introducing at each one of these stations (6) the bottles containing a remainder less than QMax ― QNom ;
- means for connecting the said bottles to the supply for the filling apparatus (7) ;
- means (8) for controlling the determined quantity of gas to be introduced into each bottle ;
- means (12-14) for removing, at the exit of the filling apparatus (7), the bottles containing a quantity of gas greater than QMax or less than QMin ;
- means (16) for determining the difference between the nominal weight of gas that the bottles should contain and the average weight of gas that they actually contain after filling.
- vor dem Abfüllen der Flaschen jene auswählt, die eine Restgasmenge kleiner QMax ― QNom enthalten (bei 3, 3a) ;
- diese ausgewählten Flaschen mit einer gleichen Gasmenge QNom ± ε füllt (wobei ε die Differenz zwischen dem Nominalgewicht und dem mittleren Gewicht des Gases bedeutet, das nach dem Abfüllen tatsächlich in den Flaschen enthalten ist, was periodisch bestimmt wird) (bei 5) ;
- nach dem Abfüllen die eine Gasmenge größer QMax enthaltenden Flaschen und die eine Gasmenge kleiner QMin enthaltenden Flaschen entfernt (bei 12 bis 14) ;
- periodisch die Übereinstimmung der in den Flaschen enthaltenen Gasfüllungen mit den Vorschriften kontrolliert (bei 16).
- Einrichtungen (3, 3a) zur Entfernung der Flaschen mit einem größeren Rest als einem Wert QMax ― QNom ;
- wenigstens eine Füllapparatur (7) mit Einrichtungen zur Abgabe einer Gasmenge QNom ± ε an der Füllstelle (6) ;
- Einrichtungen zum Einführen der einen Rest unterhalb QMax - QNom enthaltenden Flaschen an jeder dieser Stellen (6) ;
- Einrichtungen zum Verbinden dieser Flaschen mit der Zuführung der Füllapparatur (7) ;
- Einrichtungen (8) zum Regulieren der Gasmenge, die zur Einführung in jede Flasche bestimmt ist ;
- Einrichtungen (12-14) zur Entfernung der eine Gasmenge größer als QMax oder kleiner als QMin enthaltenden Flaschen beim Verlassen der Füllapparatur (7) ;
- Einrichtungen (16) zur Bestimmung der Differenz zwischen dem Gas-Nominalgewicht, das die Flaschen enthalten müssen, und dem mittleren Gasgewicht, das sie nach dem Abfüllen tatsächlich enthalten.