Dispositif pour fournir à une conduite un fluide sous une pression déterminée en provenance de deux récipients

Description

[0001] La présente invention concerne les dispositifs connus sous la dénomination de «centrales automatiques de distribution», c'est-à-dire les dispositifs servant à fournir à une conduite un fluide sous une pression déterminée en provenance de deux récipients, dont l'un est en service pendant que l'autre est en réserve. L'invention concerne plus particulièrement les dispositifs du type comprenant des moyens distributeurs adaptés our mettre l'un ou l'autre des deux récipients en communication avec ladite conduite, des moyens d'inversion automatique des moyens distributeurs actionnés par l'intermédiaire de deux interrupteurs sensibles au degré de remplissage du récipient en service, et des moyens régulateurs de pression délivrant le fluide sous la pression d'utilisation et comprenant un détendeur commun disposé dans ladite conduite.

[0002] Dans un dispositif connu de ce type, destiné à la distribution de gaz à partir de deux bouteilles haute pression (DE-B-1 257 176), on utilise deux détendeurs haute pression-moyenne pression réglés sur des pressions de sortie différentes, et un détendeur moyenne pression-basse pression disposé dans la conduite d'utilisation. Ceci conduit à une construction relativement complexe et coûteuse. De plus, pendant qu'une bouteille est en réserve, le régulateur de pression associé à cette bouteille reste au repos, sans balayage gazeux; ceci peut poser des problèmes de l'inversion, notamment s'il s'agit d'un gaz corrosif.

[0003] L'invention a pour but de fournir une centrale automatique qui, malgré une construction simple et économique, soit parfaitement fiable, réglable avec précision et capable d'assurer une pression stable lors des inversions.

[0004] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce que ledit détendeur commun est soumis à son entrée à la pression qui règne dans le récipient en service, en ce que les moyens distributeurs comprennent deux vannes d'arrêt commandées par les moyens d'inversion et reliées respectivement aux deux récipients.

[0005] Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard du dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement une installation de distribution de gaz équipée d'un dispositif de commande conforme à linvention.

[0006] L'installation de distribution de gaz illustrée au dessin est destinée à délivrer, dans une conduite 1 équipée d'un détendeur ou régulateur de pression 2 et d'une soupape de sécurité 3, un gaz contenu dans deux bouteilles 4A et 4B, qui peuvent, en pratique, être constituées chacune par un groupe de bouteilles réuni dans un cadre ou bâti.

[0007] L'installation comprend un certain nombre de composants pneumatiques dédoublés correspondants aux deux bouteilles 4A et 4B. Dans la decrip- tion ci-dessous, on désignera ces couples de composants par une même référence, affectée du suffixe «A» ou «B» suivant qu'ils sont associés à l'une ou l'autre des deux bouteilles. Ces composants sont: deux robinets d'arrêt 5A, 5B disposés à l'orifice de sortie des deux bouteilles; deux capteurs de pression 6A, 6B; deux logiques «NON» 7A, 7B; deux temporisateurs 8A, 8B; deux voyants pneumatiques 9A, 9B; deux logiques «OU inclusif 10A; 1 OB; et deux vannes d'arrêt à commande pneumatique 11 A, 11 B.

[0008] L'installation comprend en outre certains éléments communs aux deux circuits, qui sont une source de gaz basse pression 12, un interrupteur manuel 13 à deux positions, une mémoire pneumatique 14 et un interrupteur auxiliaire 15 à trois positions.

[0009] Les éléments 6 à 11 et 13 à 15 sont des composants pneumatiques bien connus dans la technique et disponibles dans le commerce. Il suffit donc de décrire leurs fonctions.

[0010] La source de gaz 12 est constituée par une bouteille de gaz 16 pourvue d'un détendeur 17 dont la sortie, par exemple à 6 bars, est reliée en parallèle d'une part à l'entrée de l'interrupteur 13, d'autre part aux deux entrées de l'interrupteur 15. En variante, la source 12 pourrait être constituée par le réseau basse pression d'air ou d'un autre gaz de l'utilisateur. La sorte de l'interrupteur 13 est reliée à une première entrée de chacun des composants 6 à 8 et 14. La sortie de chaque robinet 5 est reliée par une conduite 18 à une première entrée de la vanne 11 associée, et la sortie des deux vannes 11 est reliée à la conduite 1, en amont du détendeur 2.

[0011] Chaque capteur 6 comporte une deuxième entrée, ou entrée de commande, reliée à la conduite 18 associée, entre le robinet 5 et la vanne 11, par une conduite 19 représentée en traits mixtes. Lorsque la pression régnant dans cette conduite 19 est supérieure à un seuil prédéterminé, la première entrée du capteur est mise en communication avec sa sortie, laquelle est reliée à une deuxième entrée, ou entrée de commande, de la logique «NON» 7 associée.

[0012] Chaque logique «NON» 7 met en communication sa première entrée et sa sortie en l'absence de signal pneumatique sur sa deuxième entrée, et interrompt cette communication dès qu'un signal pneumatique est reçu à sa deuxième entrée. La sortie de la logique 7 est reliée à une deuxième entrée, ou entrée de commande, du temporisateur 8 associé.

[0013] Chaque temporisateur 8 met sa première entrée en communication avec sa sortie lorsqu'il reçoit un signal pneumatique à sa deuxième entrée pendant un temps prédéterminé. En l'absence d'un tel signal, ou si le signal a une durée inférieure à ce temps prédéterminé, il interrompt cette communication.

[0014] La mémoire 14 possède deux entrées de commande reliées respectivement aux sorties des temporisateurs 8, et deux sorties reliés respectivement à une première entrée des logiques «OU» 10. La mémoire contient un tiroir flottant à deux positions dont les extrémités se trouvent respectivement en regard des deux entrées de commande de la mémoire; dans chaque position, ce tiroir met la première entrée de la mémoire en communication avec l'une des deux sorties. Le tiroir ne change de position que si un signal pneumatique apparaît à l'entrée de commande correspondant au changement de position considéré.

[0015] La deuxième entrée de chaque logique «OU» 10 est reliée à une sortie respective de l'interrupteur auxiliaire 15, et sa sortie est reliée à l'organe de commande de la vanne 11 associé. Un signal pneumatique apparaît à cette sortie en présence d'un signal pneumatique à l'une ou l'autre des deux entrées de la logique «OU».

[0016] Chaque voyant 9A, 9B est branché sur la conduite qui relie la logique «OU» 1 OA, 1 OB respective à la sortie correspondante de la mémoire 14.

[0017] L'interrupteur 13 possède une position «I» dans laquelle son entrée est mise en communication avec sa sortie, et une position «0» dans laquelle cette communication est coupée. L'interrupteur 15 possède une position neutre «0», dans laquelle aucune de ses sorties n'est mise en communication avec l'entrée correspondante, et deux positions actives «A» et «B» dans chacune desquelles une entrée de cet interrupteur est mise en communication avec la deuxième entrée de la logique «OU» 10 associée.

[0018] Le fonctionnement de l'installation ainsi décrite est le suivant.

[0019] Au départ, on supposera que les deux bouteilles 4A, 4B sont pleines et contiennent le gaz à délivrer sous une haute pression qui est par exemple 200 bars. L'interrupteur 13 est en position «0», ainsi que l'interrupteur 15. Aucun composant du circuit basse pression n'est donc alimenté par la source 12, de sorte que les deux vannes 11 sont fermées et qu'aucun débit de gaz ne sort par la conduite 1. La mémoire se trouve dans l'une quelconque de ses deux positions, par exemple, comme représenté, dans celle qui met sa première entrée en communication avec la logique «OU» 10A.

[0020] Au démarrage de l'installation, on manoeuvre l'interrupteur 13 à sa position «1», puis on ouvre les deux robinets 5. Les deux capteurs 6, soumis à une pression supérieure à leur pression de seuil, délivrent un signal pneumatique à leur sortie. Par suite, aucun signal n'apparaît à la sortie des logiques «NON» 7, ni par conséquent à celle des temporisateurs 8. La mémoire 14 reste donc dans l'état où elle était aupa- ravent, et le gaz basse pression, qui avait ouvert la vanne 11 A via cette mémoire et la logique «OU» 10A dès la manoevre de l'interrupteur 13, maintient en permanence ouverte cette vanne 11 A. La bouteille 4A délivre donc du gaz haute pression dans la conduite 1, et ce gaz est détendu par le détendeur 2 à sa pression d'utilisation. La bouteille 4B reste pleine, en réserve. Le voyant 9A indique que c'est la bouteille 4A qui est en service.

[0021] Cet état de choses se poursuit jusqu'à ce que la pression du gaz contenu dans la bouteille 4A ait atteint la pression de seuil des capteurs 6. Alors, le capteur 6A cesse de délivrer un signal pneumatique à sa sortie, et, par suite, un signal pneumatique apparaît à la sortie de la logique «NON» 7A. Après le temps prédéterminé de temporisation, qui est par exemple de l'ordre de 30 secondes, ceci provoque l'apparition d'un signal pneumatique à la sortie du temporisateur 8A, et ce signal repousse le tiroir de la mémoire 14. Le gaz basse pression envoyé à la première entrée de cette mémoire sort alors par l'autre sortie et parvient à la logique «OU» 10B, de là, à la vanne 11B.

[0022] Ainsi, l'alimentation en basse pression de la vanne 11 A est coupée et, simultanément, celle de la vanne 11B est établie,ce que l'on contrôle au moyen des voyants 9A et 9B, Ceci ferme la vanne 11 A et ouvre la vanne 11 B, et la bouteille 4B est mise en service. On peut alors fermer le robinet 5A, remplacer la bouteille 4A par une bouteille pleine et ouvrir de nouveau le même robinet; pour les raisons déjà indiquées, ceci ne modifie pas l'état de la mémoire 14, et l'on dispose d'une nouvelle bouteille de réserve sans que l'alimentation de la conduite 1 ait été interrompue. De plus, si la pression de seuil des capteurs 6 est correctement choisie en fonction des possibilités du détendeur 2, aucun à-coup ne sera perceptible en aval de ce dernier lors de l'inversion.

[0023] Bien entendu, les mêmes phénomènes se reproduisent lorsque c'est au tour de la bouteille 4B de s'être suffisamment vidée pour atteindre la pression de seuil des capteurs 6.

[0024] Si, pour une raison quelconque (fuite, coincement d'un composant, etc...), l'inversion ne se produit pas, l'utilisateur en est averti par le manomètre dont est normalement équipée la bouteille en service, et éventuellement par une alarme non représentée. Il peut alors manoeuvrer l'interrupteur auxiliaire 15 5 vers sa position «A» ou «B» correspondant à l'autre bouteille; le gaz basse pression parvient alors directement à la logique «OU» 10 associée à cette dernière et, de là, à a vanne 11 correspondante. On réalise ainsi une inversion manuelle, sans aucun inconvénient pour l'alimentation de la conduite 1.

[0025] Cette installation présente de nombreux avantages:

- elle fonctionne de façon entièrement automatique, pour un coût relativement modeste;

- l'utilisation directe de la haute pression pour commander l'inversion assure une grande sensibilité, une grande fiabilité et une large possibilité de réglage;

- la pression de délivrance du gaz reste stable lors des inversions, comme déjà indiqué;

- le circuit de commande est totalement indépen- dantdu circuit haute pression, et le détendeur 2 est en balayage permanent. Ceci est une garantie contre les risques de pollution du gaz délivré, garantie appréciable lorsqu'il s'agit d'un gaz à haute pureté;

- la présence d'un circuit de commande manuelle auxiliaire, en parallèle avec le circuit de commande automatique, est très avantageuse pour l'utilisateur dans les applications où il ne peut être question d'interrompre l'alimentation, comme c'est le cas dans certaines applications scientifiques.

[0026] Par ailleurs, grâce à la présence des logiques «NON» 7, du gaz basse pression ne parvient aux entrées de commande de la mémoire 14 que pendant les brèves périodes durant lesquelles les capteurs 6 détectent une pression insuffisante, c'est-à-dire pendant les changements de bouteilles. La consommation de gaz basse pression est ainsi minimale.

[0027] Il est également à noter que la présence des temporisateurs 8 apporte une grande commodité d'utilisation, pour la raison suivante. Après une période d'arrêt, il est souhaitable de remettre en service la bouteille déjà partiellement vidée, pour disposer d'une bouteille pleine en réserve. L'installation suivant l'invention assure automatiquement cette fonction.

[0028] En effet, pendant un arrêt prolongé (robinets 5 fermés), du fait des fuites, la pression peut tomber dans les conduites 19 au-dessous du seuil des capteurs 6, de sorte que ceux-ci se trouvent «au repos». Lors du démarrage suivant, on commence par manoeuvrer l'interrupteur 13; aucun signal n'apparaît à la sortie des capteurs, et un signal pneumatique est donc délivré par les deux logiques «NON» 7. Le temps de temporisation est suffisant pour permettre d'ouvrir l'un après l'autre les deux robinets 5, ce qui déclenche les deux capteurs 6 et, par suite, supprime le signal de sortie des logiques «NON». Ainsi, aucun des temporisateurs ne délivre un signal de sortie, et la mémoire reste dans son état initial, ce quel que soit l'ordre d'ouverture des robinets 5.

[0029] Bien entendu, ceci reste valable si la pression n'a chuté que dans une seule des deux conduites 19, et si aucune fuite ne s'est produite, le risque de changement d'état de la mémoire 14 n'existe pas.

[0030] On remarque encore que l'installation décrite ci- dessus est entièrement pneumatique. Elle est donc d'une sécurité totale dans les environnements où les risques d'étincelles sont prohibés. De plus, son homogénéité facilite son entretien.

[0031] En variante, dans le cas où les bouteilles 4A et 4B contiennent un gaz interte tel que l'azote, ou bien du C0₂, la bouteille auxiliaire 16 peut être remplacée par un piquage sur les conduites 18. L'installation est alors entièrement autonome.

[0032] L'invention peut également s'appliquer au cas où les bouteilles 4A et 4B contiennent un gaz liquéfié, ou même un liquide destiné à être distribué sous forme liquide. Les capteurs 6A, 6B seraient alord remplacés par des interrupteurs sensibles au niveau du liquide dans les deux bouteilles.

Revendications

1. Dispositif pour fournir à une conduite (1 ) un fluide sous une pression déterminée en provenance de deux récipients (4A, 4B), du type comprenant des moyens distributeurs (11A, 11B) adaptés pour mettre l'un ou l'autre des deux récipients en communication avec ladite conduite, des moyens (14) d'inversion automatique des moyens distributeurs actionnés par l'intermédiaire de deux interrupteurs (6a, 6B) sensibles au degré de remplissage du récipient en service, et des moyens régulateurs de pression délivrant le fluide sous la pression d'utilisation et comprenant un détendeur commun (2) disposé dans ladite conduite (1 caractérisé en ce que ledit détendeur (2) est soumis à son entrée à la pression qui règne dans le récipient (4A, 4B) en service, et en ce que les moyens distributeurs (1 1 A, 11B) comprennent deux vannes d'arrêt commandées par les moyens d'inversion (14) et reliées respectivement aux deux récipients (4A, 4B).

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits interrupteurs (6A, 6B) sont des capteurs de la pression régnant dans les récipients (4A, 4B).

3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'inversion (14) comportent deux positions stables.

4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une source d'énergie auxiliaire (12) servant à l'actionnement desdits moyens d'inversion (14) et reliée à ceux-ci par l'intermédiaire desdits interrupteurs (6A, 6B).

5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la sortie de chaque interrupteur (6A, 6B) est reliée à une première entrée d'une logique «NON» (7A, 7B) dont une seconde entrée est reliée à ladite source d'énergie auxiliaire (12) et dont la sortie est reliée aux moyens d'inversion (14).

6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'entre chaque interrupteur (6A, 6B) et les moyens d'inversion (14) est interposé un temporisateur (8A, 8B).

7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens prioritaires (15) d'actionnement manuel des moyens d'inversion (14).

8. Dispositif suivant la revendication 7 lorsqu'elle dépend de l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque récipient, une logique «OU inclusif ( 1 OA, 1 OB) dont une entrée est reliée à la sortie correspondante des moyens d'inversion (14), dont une autre entrée est reliée à une sortie correspondante d'un interrupteur manuel (15) à trois positions alimenté par ladite source d'énergie auxiliaire (12), et dont la sortie est reliée à une entrée de commande des moyens distributeurs (11 A, 11 B).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des voyants (9A, 9B) indiquant le récipient en service.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est constitué exclusivement de composants pneumatiques.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Liefern eines Fluids unter einem bestimmten Druck, welches aus zwei Behältern (4A, 4B) kommt, zu einer Leitung (1), mit Verteilermitteln (11A, 11 B), die geeignet sind, um den einen oder den anderen der zwei Behälter mit der Leitung in Verbindung zu bringen, automatischen Umkehrmitteln (14) für die Verteilermittel, die mittels zweier Unterbrecher (6A, 6B) betätigt sind, welche auf den Füllgrad des in Betrieb befindlichen Behälters empfindlich sind, und Druckreguliermitteln, welche das Fluid unter dem Verwendungsdruck liefern und ein gemeinsames Druckminderventil (2) aufweisen, welches in der Leitung (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Druckminderventil (2) an seinem Eingang dem Druck unterworfen ist, der in dem in Betrieb befindlichen Behälter (4A, 4B) herrscht, und dass die Verteilermittel (11 A, 11 B) zwei Absperrschieber aufweisen, welche durch die Umkehrmittel (14) gesteuert sind und jeweils mit den zwei Behältern (4A, 4B) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrecher (6A, 6B) Messwertgeber für den in den Behältern (4A, 4B) herrschenden Druck sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrmittel (14) zwei stabile Stellungen aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Hilfsenergiequelle (12) aufweist, die zur Betätigung der Umkehrmittel (14) dient und mittels der Unterbrecher (6A, 6B) mit diesen verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang jedes Unterbrechers (6A, 6B) mit einem ersten Eingang einer Logik «NEIN» (7A, 7B) verbunden ist, deren einer zweiter Eingang mit der Hilfsenergiequelle (12) verbunden ist und deren Ausgang mit den Umkehrmitteln (14) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Unterbrecher (6A, 6B) und den Umkehrmitteln (14) ein Zeitrelais (8A, 8B) zwischengeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem vorrangige Mittel (15) für die Handbetätigung der Umkehrmittel (14) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wenn er von einem der Ansprüche 4 und 5 abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass er für jeden Behälter eine Logik «ODER inclusive» (10A, 10B) aufweist, deren einer Eingang mit dem entsprechenden Ausgang der Umkehrmittel (14) verbunden ist, deren einer anderer Eingang mit einem entsprechenden Ausgang eines manuellen Unterbrechers (15) mit drei Stellungen verbunden ist, der durch die Hilfsenergiequelle (12) versorgt ist, und deren Ausgang mit einem Steuereingang der Verteilermittel (11 A, 11 B) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie Anzeiger (9A, 9B) aufweist, welche den in Betrieb befindlichen Behälter anzeigen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausschliesslich aus pneumatischen Bestandteilen besteht.

Claims

1. Apparatus for delivering a fluid at a given pressure deriving from two containers (4A, 4B) to a conduit (1), of the type comprising distributor means (11 A, 11 B) adapted to communicate the one or the other of the two containers with the said conduit, automatic inversion means (14) for the distributor means actuated by means of two interruptors (6A, 6B) responsive to the filling degree of the container in service, and pressure regulator means delivering the fluid under the utilization pressure and comprising a common pressure-relief valve (2) disposed in the said conduit (1), characterized in that the said common pressure-relief valve (2) is subjected at the input thereof to the pressure prevailing in the container (4A, 4B) in service, and that the distributor means (11 A, 11 B) comprise two shut-off valves controlled by the inversion means (14) and connected respectively to the two containers (4A, 4B).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the said interruptors (6A, 6B) are sensors of the pressure prevailing in the containers (4A, 4B).

3. Apparatus according to one of the claims 1 and 2, characterized in that the inversion means (14) comprise two stable positions.

4. Apparatus according to any one of the claims 1 to 3, characterized in that it comprises an auxiliary energy source (12) serving to actuate the said inversion means (14) and connected thereto by means of the said interruptors (6A, 6B).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the output of each interruptor (6A, 6B) is connected to a first input of a logic (NO» (7A, 7B) a second input of which is connected to the said auxiliary energy source (12) and the output of which is connected to the inversion means (14).

6. Apparatus according to any one of the claims 1 to 5, characterized in that between each interruptor (6A, 6B) and the inversion means (14) is interposed a timer (8A, 8B).

7. Apparatus according to any one of the claims 1 to 6, characterized in that it further comprises override means (15) for manual actuation of the inversion means (14).

8. Apparatus according to claim 7 if depending from one of the claims 4 and 5, characterized in that it comprises, for each container, a logic «OR inclusive» (10A, 10B) one input of which is connected to the corresponding output of the inversion means (14), the other input of which is connected to a corresponding output of a manual interruptor (15) with three positions, supplied by the said auxiliary energy source (12), and the output of which is connected to a control input of the distributor means (11A, 11B).

9. Apparatus according to any one of the claims 1 to 8, characterized in that it comprises indicators (9A, 9B) indicating the container in service.

10. Apparatus according to any one of the claims 1 to 9, characterized in that it is constituted exclusively of pneumatic components.

Dessins