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EP2912365B1 - Procede et installation de remplissage d'un reservoir par un liquide cryogenique - Google Patents

Procede et installation de remplissage d'un reservoir par un liquide cryogenique Download PDF

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Publication number
EP2912365B1
EP2912365B1 EP13785515.1A EP13785515A EP2912365B1 EP 2912365 B1 EP2912365 B1 EP 2912365B1 EP 13785515 A EP13785515 A EP 13785515A EP 2912365 B1 EP2912365 B1 EP 2912365B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tank
station
filling
double
storage unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP13785515.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2912365A2 (fr
Inventor
Willy Frederick
Marc GRAVIER
Jean-Pierre Bernard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2912365A2 publication Critical patent/EP2912365A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2912365B1 publication Critical patent/EP2912365B1/fr
Active legal-status Critical Current
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    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
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    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0171—Trucks

Definitions

  • the present invention relates to the field of methods for filling a downstream tank with cryogenic liquid, such as liquid nitrogen, from an upstream storage facility.
  • cryogenic liquid such as liquid nitrogen
  • one of the techniques used in this type of truck uses one (or more) heat exchanger(s) located inside the enclosure, in which a cryogenic fluid is circulated, the enclosure also being equipped with an air circulation system (fans) bringing this air into contact with the cold walls of the exchanger, which thus makes it possible to cool the air inside the cold room of the truck, the cryogenic fluid supplying the exchanger(s) comes from a cryogen tank traditionally located under the truck, a tank which must therefore be filled regularly as the rounds progress.
  • an air circulation system fans
  • One of the problems posed here is related to the fact that during filling, a significant part of the cryogenic liquid is transformed into gaseous phase in the tank.
  • the filling installations of such tanks traditionally include valves controlling on the one hand the supply of cryogenic liquid to the tank and on the other hand the gas outlet from the tank, the end of filling can be recognized automatically by suitable means or manually by the operator.
  • the cryogenic fluid for example liquid nitrogen
  • a large capacity upstream storage connected to the tank to be filled downstream such as the tank of a truck, the upstream storage containing, under a storage pressure higher than atmospheric pressure, the cryogenic fluid in liquid phase at the bottom of the tank and in gas phase at the top of the tank, this storage being adapted to, on the one hand, supply the tank to be filled downstream with liquid which is drawn off at the bottom of the storage, and on the other hand to be supplied from the outside with fluid.
  • cryogenic pump To quickly transfer the fluid between this upstream storage and such a downstream tank to be filled, it is possible to consider using a cryogenic pump, to increase the upstream pressure during the transfer to the cryogenic tank located downstream.
  • a cryogenic pump can have disadvantages in terms of cost, maintenance requirements, and specific operational constraints such as cooling before use.
  • a cryogenic pump includes rotating parts that require specific maintenance.
  • the gas outlet line of the tank is opened or closed using a manual valve on the tank.
  • This valve allows complete opening/closing.
  • the manual valve is opened, the gas is evacuated and the tank is then at atmospheric pressure.
  • the present invention therefore seeks to propose a new technical solution for filling a downstream tank with cryogenic liquid (such as liquid nitrogen), from an upstream storage facility, making it possible to resolve the technical drawbacks listed above.
  • cryogenic liquid such as liquid nitrogen
  • the present invention then relates to a method of filling a tank with a cryogenic liquid, as in accordance with claim 1 below.
  • the invention also relates to an installation for filling a tank with a cryogenic liquid, as in accordance with claim 9 below.
  • This figure 2 allows you to view liquid nitrogen storage 1, as well as the contents of filling station 5, as well as the lines crossing it or ending there: the cryogenic liquid supply line (to 2), the gas return line (from 3) and the various pieces of equipment present on these lines.
  • the two connections of the two double connectors have been separated in space (in references 4) in this figure, but as will be clear to those skilled in the art, these two double connectors must be understood as a first double connector on the storage side, for example a male double “socket”, and a second double connector on the tank side, for example a female “housing”, i.e. a double acceptance path for the male double socket facing it.
  • a purge line 30 is present, as connected in its upstream part to the cryogenic nitrogen line, purge line to which the gas return line is connected, this purge line is equipped with a purge solenoid valve 31 and a silencer 33.
  • the temperature probe 23 installed on the gas return line in the filling station, makes it possible to detect - via an abnormally significant drop in the temperature of this gas return - the presence of liquid nitrogen in the gas return, indicating that the tank is completely filled.
  • This detection information is sent to the data acquisition and processing unit present in the station, a unit which then orders the filling to stop (closing of valve 10, closing of valve 20 to avoid a loss of pressure in the tank and its untimely degassing).
  • FIG 3 illustrates a comparative embodiment where the gas return does not include a discharger, the filling and the pressure achieved in the tank being controlled only by the sole presence of the solenoid valve 20 (we will see in the context of the figure 4 that two parallel solenoid valves 20 and 40 can preferably be implemented on this gas return).
  • filling is carried out normally until the probe 22 detects a pressure in the gaseous air of the tank that is too high, in which case the automaton orders the opening of the solenoid valve 20 to bring this pressure below the set point, once this pressure has been brought below the set point, the automaton orders the closing of the solenoid valve 20.
  • the controller orders the solenoid valve 10 to close (thus stopping the cryogen supply).
  • the mode of the figure 4 is identical in almost every way to that of the figure 3 , except that for this mode, the gas return is equipped with not one but two solenoid valves in parallel: XV03 / 20, and XV05 / 40.
  • This figure 2 allows you to view the liquid nitrogen storage 1, as well as the contents of the filling station 5, as well as the lines crossing it or ending there: the cryogenic liquid supply line (to 2), the gas return line (from 3) and the various pieces of equipment present on these lines.
  • the two connections of the two double connectors have been separated in space (in references 4) in this figure, but as will be clear to those skilled in the art, these two double connectors must be understood as a first double connector on the storage side, for example a male double “socket”, and a second double connector on the tank side, for example a female “housing”, i.e. a double acceptance path for the male double socket facing it.
  • a purge line 30 is present, as connected in its upstream part to the cryogenic nitrogen line, purge line to which the gas return line is connected, this purge line is equipped with a purge solenoid valve 31 and a silencer 33.
  • the temperature probe 23 installed on the gas return line in the filling station, makes it possible to detect - via an abnormally significant drop in the temperature of this gas return - the presence of liquid nitrogen in the gas return, indicating that the tank is completely full.
  • This detection information is sent to the data acquisition and processing unit present in the station, which then orders the filling to stop (closing of valve 10, closing of valve 20 to avoid a loss of pressure in the tank and its untimely degassing).
  • FIG 3 illustrates an embodiment of the invention, where the gas return does not include a discharger, the filling and the pressure achieved in the tank being controlled only by the sole presence of the solenoid valve 20 (we will see in the context of the figure 4 that two parallel solenoid valves 20 and 40 can preferably be implemented on this gas return).
  • filling is carried out normally until the probe 22 detects a pressure in the gaseous air of the tank which is too high. high, in which case the automaton orders the opening of the solenoid valve 20 to bring this pressure below the setpoint, once this pressure has been brought below the setpoint the automaton orders the closing of the solenoid valve 20.
  • the controller orders the solenoid valve 10 to close (thus stopping the cryogen supply).
  • the mode of the figure 4 is identical in almost every way to that of the figure 3 , except that for this mode, the gas return is equipped with not one but two solenoid valves in parallel: XV03 / 20, and XV05 / 40.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

  • La présente invention concerne le domaine des procédés de remplissage en liquide cryogénique, tel l'azote liquide, d'un réservoir aval, à partir d'un stockage amont.
  • Elle s'intéresse plus particulièrement aux méthodes permettant un remplissage rapide.
  • On trouve de telles opérations de remplissage par exemple pour le remplissage de réservoirs présents dans des camions utilisés pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
  • En effet, une des techniques utilisées dans ce type de camions dite « injection indirecte » utilise un (ou plusieurs) échangeur(s) de chaleur situé(s) à l'intérieur de l'enceinte, dans lequel on fait circuler un fluide cryogénique, l'enceinte étant par ailleurs munie d'un système de circulation d'air (ventilateurs) mettant en contact cet air avec les parois froides de l'échangeur, ce qui permet ainsi de refroidir l'air interne à la chambre froide du camion, le fluide cryogénique alimentant le ou les échangeur(s) provient d'un réservoir de cryogène traditionnellement situé sous le camion, réservoir qu'il faut donc remplir régulièrement au fur et à mesure des tournées.
  • Un des problèmes posés ici est lié au fait que lors du remplissage, une partie non négligeable du liquide cryogénique est transformé en phase gazeuse dans le réservoir. Ainsi les installations de remplissage de tels réservoirs comprennent traditionnellement des vannes contrôlant d'une part l'alimentation en liquide cryogénique du réservoir et d'autre part la sortie gaz du réservoir, la fin du remplissage peut être reconnue automatiquement par des moyens adaptés ou encore manuellement par l'opérateur.
  • De façon traditionnelle, le fluide cryogénique, par exemple l'azote liquide, est disponible dans un stockage amont de grande capacité, raccordé au réservoir à remplir en aval tel le réservoir d'un camion, le stockage amont contenant sous une pression de stockage supérieure à la pression atmosphérique, le fluide cryogénique en phase liquide au fond du réservoir et en phase gazeuse au sommet du réservoir, ce stockage étant adapté pour d'une part alimenter le réservoir à remplir en aval en liquide qui est soutiré au fond du stockage, et d'autre part pour être approvisionné depuis l'extérieur en fluide.
  • On utilise le plus couramment des stockages dits « à basse pression de stockage », c'est-à-dire dont la pression maximale atteinte au sommet du réservoir est en général inférieure à environ 4 bars absolus, classiquement 1,5 bar relatif de pression au sommet du stockage, mais l'on trouve aussi dans ce domaine technique des stockages montant jusqu'à 17 bar pour une pression d'utilisation en aval se situant par exemple à 4.5 bar.
  • Pour procéder au transfert rapide du fluide entre ce stockage amont et un tel réservoir aval à remplir, on peut envisager d'utiliser une pompe cryogénique, pour augmenter la pression amont lors du transfert vers le réservoir cryogénique situé en aval. Mais on sait que l'utilisation de telles pompes cryogéniques peut présenter des inconvénients en termes de coût, d'obligations de maintenance, et de contraintes opérationnelles spécifiques telles que la mise en froid avant utilisation. Une pompe cryogénique comprend en effet des pièces tournantes qui nécessitent un entretien spécifique.
  • Une autre solution a été proposée qui consiste à utiliser une capacité intermédiaire de transfert qui sera pressurisée avant le transfert final vers le réservoir aval. Cette solution implique alors l'utilisation d'un réservoir additionnel, d'où une contrainte d'encombrement et un mode de fonctionnement qui va fortement dépendre du procédé en aval (mise en pression avant utilisation et gestion du remplissage lorsqu'il est vide....).
  • Une autre solution a été proposée qui consiste à maintenir le stockage cryogénique en amont à la pression d'utilisation lors du transfert mais on sait qu'alors, du fait des caractéristiques de comportement des fluides cryogéniques, dans ces conditions le fluide tendra à se diriger vers la température d'équilibre à la pression du stockage, ce qui donnera lieu à la création de diphasique lors du transfert donc à une réduction du débit lié à la présence du gaz dans l'écoulement.
  • D'autres modes de gestion actuels de cette opération de remplissage sont résumés ci-dessous :
    1. a) selon une première approche, la station de remplissage consiste en une simple vanne manuelle. Un flexible pour le transfert de l'azote liquide relie la station de remplissage (i.e dire la vanne manuelle) et le réservoir. Le gaz créé lors de l'injection est évacué du réservoir vers l'extérieur d'une manière non contrôlée. L'opérateur décide de mettre fin au remplissage lorsque, visuellement, il détecte des particules liquides dans les gaz évacués du réservoir. Après interruption du remplissage, une purge du flexible est effectuée par l'opérateur.
  • Les inconvénients de cette solution, somme toute très empirique, peuvent être résumés ainsi :
    • la solution est non ergonomique : toutes les séquences nécessitent une intervention manuelle de l'opérateur et l'appréciation de la fin du remplissage est faite au jugé par l'opérateur.
    • le risque d'effectuer des erreurs de manipulation et d'évaluation est élevé, par exemple :
      • i) Fermeture de la vanne avant le remplissage complet du réservoir.
      • j) Pas de fermeture ou fermeture tardive de la vanne après le remplissage complet, entraînant des projections d'azote liquide à l'extérieur, d'où d'une part le risque de brûlures des personnes présentes mais aussi des pertes de liquide cryogénique.
      • k) Pas de purge du flexible : risque d'éclatement/fouettement du flexible.
    • l'évacuation vers l'extérieur du gaz formé n'est pas contrôlée : le réservoir est en conséquence sans pression après la fin de remplissage, Il devra alors être pressurisé pour une future utilisation dans une application nécessitant une pression minimale immédiate.
  • En effet, dans le cas d'un tel remplissage manuel, la ligne de sortie gaz du réservoir est ouverte ou fermée à l'aide d'une vanne manuelle présente sur le réservoir. Cette vanne permet une ouverture/fermeture complète. Pendant le remplissage, la vanne manuelle est ouverte, le gaz est évacué et le réservoir est alors à pression atmosphérique.
  • Prenons l'exemple d'une application d'utilisation de l'azote liquide du réservoir nécessitant une pression minimale située entre 2 et 2,5 bar, on le voit bien alors cette procédure manuelle ne permet pas de délivrer cette pression minimale, il serait alors nécessaire d'attendre que les entrées de chaleur remontent la pression dans le réservoir, en pratique il est nécessaire d'installer un système de pressurisation (vaporisateur).
  • b) un autre type d'approche a été proposé, permettant de stopper le remplissage lorsque le réservoir est plein, ceci par exemple en adjoignant sur le réservoir des éléments du type électrovanne, sonde de température, et en transférant par un câble électrique des informations entre ces éléments et la station :
    • l'ergonomie de cette approche n'est que peu améliorée par rapport à la précédente, de nombreuses séquences restant manuellement pilotées par l'opérateur.
    • cette approche nécessite une liaison électrique entre la station et le réservoir qui peut s'avérer à terme un élément faible dans un tel environnement (les températures sont très basses, des risques d'arracher le câble, nécessité de brancher le câble sur le réservoir ce qui représente une perte d'ergonomie).
  • c) on a également proposé (on pourra se reporter pour cela au document EP-2 399 060 = FR2942293 ) l'infrastructure de remplissage suivante mettant en oeuvre un déverseur :
    • on dispose d'une station de remplissage au travers de laquelle transite une première voie reliant le stockage au réservoir à remplir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir, et une seconde voie reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer du réservoir vers la station de remplissage où ils peuvent être évacués vers l'extérieur ;
    • la station comporte des moyens de détection de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station, l'information de détection étant utilisée pour permettre l'arrêt automatique du remplissage quand le réservoir est considéré comme plein ;
    • la seconde voie, reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage, est munie d'un déverseur, déverseur réglé sur une valeur de pression de consigne amont permettant d'atteindre une pression minimum mais surtout fixe à l'intérieur du réservoir, nécessaire à une utilisation ultérieure du réservoir considéré sans nécessité de mise en oeuvre d'un système de remontée en pression.
  • Néanmoins, les expérimentations récentes effectuées à l'aide de cette installation munie d'un déverseur montrent qu'elle présente des inconvénients :
    • le déverseur fixe la pression du ciel gazeux du réservoir que l'on remplit à la valeur d'utilisation, par exemple 2,5 bar, donc la pression différentielle entre le stockage amont et le réservoir est limitée puisque la pression dans le réservoir est fixe.
  • Or, le débit étant proportionnel à la différence de pression (delta P), plus celle-ci est basse plus le débit est faible.
    • par ailleurs, le réglage étant « mécanique », il n'est pas modifiable en fonction des réservoirs, en d'autres termes pour un déverseur donné dans l'installation, on devra remplir tous les réservoirs se présentant au remplissage à la même pression, par exemple 2.5 bars, on ne pourra pas faire varier ces conditions pour répondre à des besoins et cahiers des charges différents.
  • Ainsi en conservant l'exemple du réglage à 2.5 bars, lorsque qu'un réservoir nécessitant pour son utilisation ultérieure 1 bar se présente à cette station de remplissage, il est rempli à 2.5 bars, donc avec 1.5 bar en trop.
  • La présente invention souhaite alors proposer une nouvelle solution technique de remplissage en liquide cryogénique (tel l'azote liquide) d'un réservoir aval, à partir d'un stockage amont, permettant de résoudre les inconvénients techniques listés ci-dessus.
  • Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, on propose selon la présente invention de remplacer, sur la seconde ligne de retour gaz vers la station, le déverseur de l'art antérieur par plusieurs électrovannes en parallèle sur ce retour gaz, en d'autres termes le retour gaz est dépourvu de déverseur, et l'on propose un mode de gestion par automate du remplissage grâce à la présence de telles électrovannes.
  • La présence de ces électrovannes permet notamment les actions et avantages suivants :
    • cette électrovanne sur le retour gaz est « normalement fermée » (NF) elle permet de dépressuriser autant que nécessaire le réservoir et donc d'obtenir une différence de pression Delta P souhaitée, et notamment maximale, d'où un débit maximum.
    • la différence de pression Delta P étant évaluée par rapport à une pression dans le réservoir très faible, voire presque nulle, la pression dans le stockage amont peut être abaissée si nécessaire à des valeurs habituelles, de 2.9 bar par exemple.
    • l'électrovanne permet de régler la pression du réservoir à remplir à une pression souhaitée, ceci pour chaque réservoir qui se présente au remplissage, cette pression finale n'est pas figée (ce que créait le déverseur) elle peut être différente d'un réservoir à l'autre qu'il faut remplir, selon l'application du cryogène stocké dans ce réservoir notamment.
  • A titre purement illustratif et pour mieux expliciter l'invention on peut donner les exemples de conditions opératoires suivantes :
    • °pour un réservoir situé sous un camion de transport cryogénique la pression finale du réservoir rempli peut varier typiquement de 1 à 4.5 bar, mais le plus souvent elle va de 1 à 2.5 bars.
    • le Delta P entre l'amont et l'aval est donc un paramètre important, notamment pour favoriser un fort débit, on recherche donc un Delta P élevé, avec une pression aval (réservoir) très faible voire proche du 0 bar relatif.
    • comme on l'a vu ci-dessus, l'utilisation de plusieurs électrovannes en parallèles permettra de remplir des réservoirs différents, avec des caractéristiques de pressions différentes, et avec précision, par exemple des réservoirs à 1 bar et des réservoirs à 2.5 bars avec la même installation.
  • La présente invention concerne alors un procédé de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, telle que conforme à la revendication 1 ci-après.
  • L'invention concerne également une installation de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, telle que conforme à la revendication 9 ci-après.
  • L'invention pourra par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
    • lesdits moyens de détection sont constitués par une sonde de température située sur ladite seconde voie, indiquant une baisse de température anormalement élevée dans le gaz ramené vers la station.
    • les liaisons entre stockage et réservoir d'une part, et entre la sortie gaz du réservoir et la station d'autre part, s'effectuent par un système de deux doubles- raccords à emboîtement male/femelle :
      • un premier double - raccord (« coté stockage ») où abouti une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
      • un second double - raccord (« coté réservoir ») où abouti une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir;
      • l'un des deux doubles - raccords étant de type male tandis que l'autre des doubles - raccords est de type femelle, la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station.
    • ledit second double - raccord est en connexion de fluides avec la partie haute du réservoir.
    • on dispose d'une ligne de purge, munie d'une électrovanne, ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir, et à laquelle est avantageusement connectée la seconde voie qui ramène les gaz à évacuer vers la station de remplissage, permettant ainsi d'évacuer via cette ligne de purge vers l'extérieur les gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station.
    • on effectue une purge d'au moins une portion de ladite première voie reliant le stockage au réservoir après arrêt du remplissage, par le fait qu'après un temps prédéfini t1 la portion de première voie que l'on souhaite purger est purgée par l'ouverture de l'électrovanne située sur la ligne de purge.
    • on effectue une purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord, selon l'une ou l'autre des techniques suivantes :
      • Après un temps prédéfini t1, le flexible est purgé par l'ouverture d'une électrovanne située sur une ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir.
      • on dispose d'un capteur de détection du bon positionnement dudit premier double-raccord sur un élément de raccrochage présent sur la station de remplissage et le raccrochage dudit premier double-raccord sur cet élément lance automatiquement la purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord.
    • le réservoir est présent sur un camion utilisé pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description suivante, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés pour lesquels :
    • La figure 1 représente de façon schématique une installation connue de remplissage du réservoir d'un camion de transport frigorifique permettant de visualiser la présence de la station de remplissage entre stockage et réservoir ;
    • La figure 2 est une vue de détail du contenu de la station de remplissage selon un des modes de réalisation de l'art antérieur (présence d'un déverseur sur le retour gaz).
    • La figure 3 est une vue de détail du contenu de la station de remplissage selon un mode comparatif mettant en oeuvre une seule électrovanne sur le retour gaz (retour gaz dépourvu de déverseur).
    • La figure 4 est une vue de détail du contenu de la station de remplissage selon un mode de réalisation de la présente invention mettant en oeuvre deux électrovannes en parallèle sur le retour gaz (retour gaz dépourvu de déverseur).
  • La figure 1 comporte deux parties :
    • en partie haute une vue globale permettant de visualiser le stockage d'azote liquide, la station de remplissage, le camion de transport de denrées muni de son réservoir d'azote liquide sous le châssis, ainsi qu'une vue non détaillée des deux lignes d'alimentation du réservoir en azote liquide et de retour de l'évacuation gaz du réservoir vers la station, deux doubles raccords assurant la continuité de fluides ;
    • en partie basse de cette figure 1, la vue des deux voies permettant d'alimenter le réservoir en liquide, et d'évacuer le gaz formé dans le réservoir vers la station est plus détaillée, et on y visualise la présence des deux doubles- raccords à emboîtement male/femelle, par exemple :
      • un premier double - raccord (« coté stockage ») où abouti une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
      • un second double - raccord (« coté réservoir ») où abouti une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir;
      • la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station, le second double - raccord (« coté réservoir ») étant en liaison fluidique avec la partie haute (« gazeuse ») du réservoir.
  • On va examiner de façon plus détaillée grâce à la figure 2 le contenu d'une station de remplissage conforme à l'art antérieur qui utilisait un déverseur sur le retour gaz.
  • Cette figure 2 permet de visualiser le stockage 1 d'azote liquide, ainsi que le contenu de la station de remplissage 5, ainsi que les lignes la traversant ou y aboutissant : la ligne d'alimentation en liquide cryogénique (vers 2), la ligne de retour gaz (en provenance de 3) et les différents éléments d'équipement qui sont présents sur ces lignes.
  • Pour une meilleure lisibilité on a séparé dans l'espace (en références 4) de cette figure les deux connections des deux doubles raccords mais comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, ces deux doubles raccords doivent s'entendre comme un premier double raccord coté stockage, « prise » double par exemple male, et un second double raccord coté réservoir, « boîtier » par exemple femelle i.e double voie d'acceptation de la prise double male lui faisant face.
  • On a positionné les doubles raccords en dehors de la sphère symbolisant la station mais c'est un point secondaire, effet de définition, on peut considérer que ces doubles raccord font ou non partie de la station.
  • On reconnaît sur la première voie, azote liquide, la présence d'une électrovanne 10 et d'un capteur de pression 12.
  • On reconnaît sur la seconde voie de retour gaz la présence d'une électrovanne 20 et d'un déverseur 21, on note aussi la présence d'un capteur de température 23 (dont le rôle est de détecter la présence de liquide dans le retour gaz et donc de permettre sur la base de cette information l'arrêt du remplissage), ainsi que d'un capteur de pression 22.
  • On visualise également sur cette figure 2 les moyens d'évacuation vers l'extérieur des gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station : une ligne 30 de purge est présente, telle que connectée en sa partie amont sur la voie azote cryogénique, ligne de purge sur laquelle vient se connecter la voie du retour gaz, cette ligne de purge est munie d'une électrovanne de purge 31 et d'un silencieux 33.
  • On note également sur la figure 2 la présence de vannes manuelles de « by-pass » sur chacune des lignes, vannes 11, 24, et 32, pensées pour permettre un fonctionnement de secours pendant un temps limité en cas de disfonctionnement de la station.
  • Comme déjà signalé, la sonde de température 23, installée sur la ligne de retour gaz dans la station de remplissage permet de détecter -via une chute anormalement importante de la température de ce retour gaz- la présence d'azote liquide dans le retour gaz, indiquant un remplissage complet du réservoir. Cette information de détection est envoyée vers l'unité d'acquisition et de traitement de données présente dans la station, unité qui ordonne alors l'arrêt du remplissage (fermeture de la vanne 10, fermeture de la vanne 20 pour éviter une perte de pression dans le réservoir et son dégazage intempestif).
  • Dès que l'opérateur désaccouple le double-raccord « coté stockage » (on peut dire aussi « coté station »), les deux clapets (lignes liquide et gaz) du raccord sont fermés et du liquide va être enfermé entre le clapet de la ligne liquide et l'électrovanne 10 sur la ligne liquide. Pour permettre la purge, la vanne 31 sur la ligne de purge 30 doit être ouverte et donc commandée. A titre illustratif, deux événements peuvent être utilisés pour ordonner l'ouverture de cette vanne 31 :
    • la station peut par exemple détecter la présence du double-raccord « stockage » qui est ramené après désaccouplage sur son support d'accrochage sur la station ;
    • l'unité peut aussi compter la fin d'une temporisation (par exemple de 2 minutes) après qu'elle (l'unité) ait ordonné l'arrêt du remplissage.
  • Selon cet art antérieur, du fait de la présence du déverseur 21, on maintient dans le réservoir une pression fixe et minimale (par exemple de 2 bar), l'électrovanne 20, normalement fermée, étant commandée en fonction de la pression requise dans le réservoir pour évacuer du gaz si nécessaire.
  • Venons en maintenant à la figure 3 qui illustre un mode de réalisation comparatif où le retour gaz ne comprend pas de déverseur, le remplissage et la pression réalisée dans le réservoir n'étant contrôlés que par la seule présence de l'électrovanne 20 (on verra dans le cadre de la figure 4 que l'on peut mettre en oeuvre de façon préférée deux électrovannes 20 et 40 parallèles sur ce retour gaz).
  • On l'aura compris, le remplissage s'effectue normalement jusqu'à ce que la sonde 22 détecte une pression dans le ciel gazeux du réservoir trop élevée, auquel cas l'automate ordonne l'ouverture de l'électrovanne 20 pour ramener cette pression en deçà de la consigne fixée, une fois cette pression ramenée en deçà de la consigne l'automate ordonne la fermeture de l'électrovanne 20.
  • De façon connue lorsque la sonde 23 détecte du liquide dans le retour gaz, l'automate ordonne la fermeture de l'électrovanne 10 (arrêtant ainsi l'arrivé de cryogène).
  • Le mode de la figure 4 est identique presque en tout point à celui de la figure 3, si ce n'est que pour ce mode, le retour gaz est muni non pas d'une seule mais de deux électrovannes en parallèle : XV03 / 20, et XV05 / 40.
  • L'homme du métier comprend bien alors le fonctionnement de cet arrangement à deux électrovannes et la façon dont, selon le réservoir qui se présente au remplissage et le cahier des charges qui lui est attaché, l'automate va mettre en oeuvre l'une ou chacune de ces électrovannes pour dépressuriser si nécessaire le réservoir sur détection d'une pression de ciel trop élevée.
  • Cette figure 2 permet de visualiser le stockage 1 d'azote liquide, ainsi que le contenu de la station de remplissage 5, ainsi que les lignes la traversant ou y aboutissant : la ligne d'alimentation en liquide cryogénique (vers 2), la ligne de retour gaz (en provenance de 3) et les différents éléments d'équipement qui sont présents sur ces lignes.
  • Pour une meilleure lisibilité on a séparé dans l'espace (en références 4) de cette figure les deux connections des deux doubles raccords mais comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, ces deux doubles raccords doivent s'entendre comme un premier double raccord coté stockage, « prise » double par exemple male, et un second double raccord coté réservoir, « boîtier » par exemple femelle i.e double voie d'acceptation de la prise double male lui faisant face.
  • On a positionné les doubles raccords en dehors de la sphère symbolisant la station mais c'est un point secondaire, effet de définition, on peut considérer que ces doubles raccord font ou non partie de la station.
  • On reconnaît sur la première voie, azote liquide, la présence d'une électrovanne 10 et d'un capteur de pression 12.
  • On reconnaît sur la seconde voie de retour gaz la présence d'une électrovanne 20 et d'un déverseur 21, on note aussi la présence d'un capteur de température 23 (dont le rôle est de détecter la présence de liquide dans le retour gaz et donc de permettre sur la base de cette information l'arrêt du remplissage), ainsi que d'un capteur de pression 22.
  • On visualise également sur cette figure 2 les moyens d'évacuation vers l'extérieur des gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station : une ligne 30 de purge est présente, telle que connectée en sa partie amont sur la voie azote cryogénique, ligne de purge sur laquelle vient se connecter la voie du retour gaz, cette ligne de purge est munie d'une électrovanne de purge 31 et d'un silencieux 33.
  • On note également sur la figure 2 la présence de vannes manuelles de « by-pass » sur chacune des lignes, vannes 11, 24, et 32 , pensées pour permettre un fonctionnement de secours pendant un temps limité en cas de disfonctionnement de la station.
  • Comme déjà signalé, la sonde de température 23, installée sur la ligne de retour gaz dans la station de remplissage permet de détecter -via une chute anormalement importante de la température de ce retour gaz- la présence d'azote liquide dans le retour gaz, indiquant un remplissage complet du réservoir. Cette information de détection est envoyée vers l'unité d'acquisition et de traitement de données présente dans la station, unité qui ordonne alors l'arrêt du remplissage (fermeture de la vanne 10, fermeture de la vanne 20 pour éviter une perte de pression dans le réservoir et son dégazage intempestif).
  • Dès que l'opérateur désaccouple le double-raccord « coté stockage » (on peut dire aussi « coté station »), les deux clapets (lignes liquide et gaz) du raccord sont fermés et du liquide va être enfermé entre le clapet de la ligne liquide et l'électrovanne 10 sur la ligne liquide. Pour permettre la purge, la vanne 31 sur la ligne de purge 30 doit être ouverte et donc commandée. A titre illustratif, deux événements peuvent être utilisés pour ordonner l'ouverture de cette vanne 31 :
    • la station peut par exemple détecter la présence du double-raccord « stockage » qui est ramené après désaccouplage sur son support d'accrochage sur la station ;
    • l'unité peut aussi compter la fin d'une temporisation (par exemple de 2 minutes) après qu'elle (l'unité) ait ordonné l'arrêt du remplissage.
  • Selon cet art antérieur, du fait de la présence du déverseur 21, on maintient dans le réservoir une pression fixe et minimale (par exemple de 2 bar), l'électrovanne 20, normalement fermée, étant commandée en fonction de la pression requise dans le réservoir pour évacuer du gaz si nécessaire.
  • Venons en maintenant à la figure 3 qui illustre un mode de réalisation de l'invention, où le retour gaz ne comprend pas de déverseur, le remplissage et la pression réalisée dans le réservoir n'étant contrôlés que par la seule présence de l'électrovanne 20 (on verra dans le cadre de la figure 4 que l'on peut mettre en oeuvre de façon préférée deux électrovannes 20 et 40 parallèles sur ce retour gaz).
  • On l'aura compris, le remplissage s'effectue normalement jusqu'à ce que la sonde 22 détecte une pression dans le ciel gazeux du réservoir trop élevée, auquel cas l'automate ordonne l'ouverture de l'électrovanne 20 pour ramener cette pression en deçà de la consigne fixée, une fois cette pression ramenée en deçà de la consigne l'automate ordonne la fermeture de l'électrovanne 20.
  • De façon connue lorsque la sonde 23 détecte du liquide dans le retour gaz, l'automate ordonne la fermeture de l'électrovanne 10 (arrêtant ainsi l'arrivé de cryogène).
  • Le mode de la figure 4 est identique presque en tout point à celui de la figure 3, si ce n'est que pour ce mode, le retour gaz est muni non pas d'une seule mais de deux électrovannes en parallèle : XV03 / 20, et XV05 / 40.
  • L'homme du métier comprend bien alors le fonctionnement de cet arrangement à deux électrovannes et la façon dont, selon le réservoir qui se présente au remplissage et le cahier des charges qui lui est attaché, l'automate va mettre en oeuvre l'une ou chacune de ces électrovannes pour dépressuriser si nécessaire le réservoir sur détection d'une pression de ciel trop élevée.

Claims (14)

  1. Procédé de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage (1), remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformée en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le remplissage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, où l'on dispose d'une station de remplissage (5) au travers de laquelle transite une première voie (2) reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir, et une seconde voie (3) reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer du réservoir vers la station de remplissage où ils pourront être évacués vers l'extérieur, la station comportant des moyens (23) de détection de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station, l'information de détection étant transmise à une unité d'acquisition et de traitement de données interne ou non à la station, apte à permettre l'arrêt automatique du remplissage quand le réservoir est considéré comme plein,
    et se caractérisant en ce que la seconde ligne (3) de retour gaz vers la station est dépourvue de déverseur mais est munie de plusieurs électrovannes (20, 40, ..) disposées en parallèle, normalement fermées, le remplissage étant commandé par l'action sur au moins l'une desdites électrovannes pour l'ouvrir autant que nécessaire de façon à obtenir une différence de pression Delta P entre le stockage et le réservoir conforme à une valeur de consigne Delta P souhaitée, et une valeur de pression finale dans le réservoir conforme à une valeur de consigne P finale souhaitée, consigne P finale qui est associée au réservoir considéré qu'il faut remplir,
    et où ladite unité est apte à mettre en oeuvre l'une ou chacune des électrovannes pour dépressuriser si nécessaire le réservoir sur détection d'une pression de ciel trop élevée.
  2. Procédé de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection sont constitués par une sonde de température située sur ladite seconde voie, indiquant une baisse de température anormalement élevée dans le gaz ramené vers la station.
  3. Procédé de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les liaisons entre stockage et réservoir d'une part, et entre la sortie gaz du réservoir et la station d'autre part, s'effectuent par un système de deux doubles- raccords (4) à emboîtement male/femelle :
    - un premier double - raccord (« coté stockage ») où abouti une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
    - un second double - raccord (« coté réservoir ») où abouti une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir;
    l'un des deux doubles - raccords étant de type male tandis que l'autre des doubles - raccords est de type femelle, la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station.
  4. Procédé de remplissage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit second double - raccord est en connexion de fluides avec la partie haute du réservoir.
  5. Procédé de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on dispose d'une ligne de purge (30), munie d'une électrovanne (31), ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir, et à laquelle est avantageusement connectée la seconde voie qui ramène les gaz à évacuer vers la station de remplissage, permettant ainsi d'évacuer via cette ligne de purge vers l'extérieur les gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station.
  6. Procédé de remplissage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on effectue une purge d'au moins une portion de ladite première voie reliant le stockage au réservoir après arrêt du remplissage, par le fait qu'après un temps prédéfini t1 la portion de première voie que l'on souhaite purger est purgée par l'ouverture de l'électrovanne (31) située sur la ligne de purge.
  7. Procédé de remplissage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on effectue une purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord, selon l'une ou l'autre des techniques suivantes :
    - Après un temps prédéfini t1, le flexible est purgé par l'ouverture d'une électrovanne située sur une ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir.
    - on dispose d'un capteur de détection du bon positionnement dudit premier double-raccord sur un élément de raccrochage présent sur la station de remplissage et le raccrochage dudit premier double-raccord sur cet élément lance automatiquement la purge de la portion flexible de la première voie reliant le stockage au premier double - raccord.
  8. Procédé de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir est présent sur un camion utilisé pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
  9. Installation de remplissage par un liquide cryogénique d'un réservoir, à partir d'un stockage (1), remplissage durant lequel une partie du liquide cryogénique est transformée en phase gazeuse dans le réservoir, et où l'on procède, durant le remplissage, à l'évacuation d'au moins une partie du gaz ainsi formé, où :
    - l'installation comprend une station de remplissage (5) ;
    - l'installation comprend une première voie fluidique (2) transitant par la station de remplissage, reliant le stockage au réservoir et permettant le transfert de liquide cryogénique du stockage au réservoir ;
    - l'installation comprend une seconde voie fluidique (3) reliant une sortie gaz du réservoir à la station de remplissage et permettant de ramener les gaz à évacuer vers la station de remplissage ;
    - la station comporte des moyens de détection (23) de la présence de liquide cryogénique dans le gaz ramené vers la station,
    - l'installation comprend une unité d'acquisition et de traitement de données apte à recevoir l'information de détection en provenance desdits moyens de détection, et en fonction de l'information reçue, à ordonner l'arrêt automatique du remplissage quand l'information reçue indique que le réservoir est plein,
    se caractérisant en ce que la seconde ligne de retour gaz vers la station est dépourvue de déverseur mais est munie de plusieurs électrovannes (20, 40, ..) disposées en parallèle, normalement fermées.
  10. Installation de remplissage selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens de détection sont constitués par une sonde de température (23) située sur ladite seconde voie, apte à indiquer une baisse de température anormalement élevée dans le gaz ramené vers la station.
  11. Installation de remplissage selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que les liaisons entre stockage et réservoir d'une part, et entre la sortie gaz du réservoir et la station d'autre part, s'effectuent par un système de deux doubles- raccords (4) à emboîtement male/femelle :
    - un premier double - raccord (« coté stockage ») où abouti une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir, et dont est issue une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station ;
    - un second double - raccord (« coté réservoir ») où abouti une portion flexible de la seconde voie reliant la sortie gaz du réservoir à la station et dont est issue une portion flexible de la première voie reliant le stockage au réservoir;
    l'un des deux doubles - raccords étant de type male tandis que l'autre des doubles - raccords est de type femelle, la connexion des deux doubles - raccords assurant la continuité de fluides sur la première voie d'une part reliant le stockage au réservoir, et sur la seconde voie d'autre part, ramenant la sortie gaz du réservoir vers la station.
  12. Installation de remplissage selon la revendication 11, caractérisée en ce que ledit second double - raccord est en connexion de fluides avec la partie haute du réservoir.
  13. Installation de remplissage selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que qu'elle comprend une ligne de purge (30), munie d'une électrovanne (31), ligne de purge qui est connectée en sa partie amont sur ladite première voie reliant le stockage au réservoir, et à laquelle est avantageusement connectée la seconde voie qui ramène les gaz à évacuer vers la station de remplissage, permettant ainsi d'évacuer via cette ligne de purge vers l'extérieur les gaz évacués du réservoir et ramenés vers la station.
  14. Installation de remplissage selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que le réservoir est présent sur un camion utilisé pour le transport et la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les produits alimentaires.
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