EP4377664A1 - Dispositif de prélèvement d'échantillon de gaz - Google Patents

Dispositif de prélèvement d'échantillon de gaz

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EP4377664A1
EP4377664A1 EP21751812.5A EP21751812A EP4377664A1 EP 4377664 A1 EP4377664 A1 EP 4377664A1 EP 21751812 A EP21751812 A EP 21751812A EP 4377664 A1 EP4377664 A1 EP 4377664A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inlet
outlet
circuit
pipe
fluid
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.)
Withdrawn
Application number
EP21751812.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Claire BLONDEEL
Yann LESCORNEZ
Nathalie CHRAMOSTA
Gilles PINTE
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.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Air Liquide France Industrie SA
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Air Liquide France Industrie SA
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, Air Liquide France Industrie SA filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP4377664A1 publication Critical patent/EP4377664A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N2001/2238—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space the gas being compressed or pressurized

Definitions

  • the invention relates to a device for taking a gas sample.
  • the invention relates more particularly to a device for taking a gas sample, in particular for a hydrogen tank filling station, comprising a base supporting a fluid circuit comprising a first upstream end provided with an inlet connection intended to be removably connected to an outlet connector of a source of gas to be sampled, the circuit comprising a sample tank and a first pipe connecting the inlet connector to an inlet of the sample tank, the first pipe comprising a set several gas flow control valves arranged in series, the circuit comprising an evacuation line provided with a control valve and comprising a first upstream end connected to the first pipe and a second downstream end opening towards a zone of discharge such as the atmosphere, the circuit comprising a second conduit having an upstream end connected to an outlet of the withdrawal tank and a downstream end connected to the evacuation line via a control valve, the circuit comprising an analysis line comprising an upstream end connected to the first pipe and a downstream end provided with an analysis outlet intended to be connected to an analysis device, the analysis line comprising at least one control valve. Since the publication
  • a plate used by the plaintiff uses a reservoir (or bottle) provided for sampling by compression/expansion or by dilution or sweeping.
  • This tank has a tube plunger: gas enters at an inlet at the valve is transferred to the bottom of the tank through the dip tube and exits at an outlet of the valve.
  • Known sampling devices have shortcomings, for example: a relatively large size, risks of leakage, a poorly adaptable structure.
  • An object of the present invention is to overcome all or part of the drawbacks of the prior art noted above.
  • the fluid circuit further comprises at least one manometer, said manometer also being arranged in a respective housing each comprising a fluid inlet and a fluid outlet to said manometer, the inlet of the manometer housing being connected directly to the outlet of the housing of an adjacent control valve and the outlet of the manometer housing being connected directly to the inlet of an adjacent housing of another control valve, all the control valves of the circuit as well as the at least one manometer are arranged in respective boxes each comprising a fluid inlet and a fluid outlet connected to said control valve, the corresponding inlets and outlets of said boxes being connected directly in series, the housings are modular and parallelepiped, in particular cubic, and comprise orifices on at least two distinct faces and preferably on four distinct faces, at least one housing contains a gas flow control valve or a manometer and comprises three orifices located on three separate faces, said orifices being connected directly respectively to inlets or outlets of three adjacent boxes, the first pipe comprises, arranged in series between
  • FIG. 1 represents a top view and in transparency illustrating schematically the structure and operation of the sampling device according to an embodiment of the invention
  • the circuit further comprises an analysis line comprising an upstream end connected to the first pipe 3 (downstream of the first flow regulator 7) and a downstream end provided with an analysis output 12 intended to be connected to a device analysis.
  • This analysis line may comprise, arranged in series: a second pressure regulator 15 and a fifth valve 16 for isolation.
  • the first isolation valve 6 and the second isolation valve 8 make it possible to isolate the circuit from the inlet 10 of the sampling reservoir 5 (and can be used for filling by compression/expansion or by filling by dilution or scanning).
  • the third isolation valve 13 makes it possible to isolate the outlet 11 of the reservoir 5 for sampling. This valve 13 is preferably only used to carry out a filling by dilution or sweeping.
  • the second pressure regulator 15 of the analysis line makes it possible to adjust the pressure to supply one or more analyzers connected to the output 12 of analysis.
  • the fifth isolation valve 16 makes it possible to isolate the circuit from the analyzers downstream. At least some and preferably all of the gas flow control valves and accessories are disposed in respective housings 20 each comprising at least one fluid inlet and one fluid outlet connected. For elements (valves, accessories) adjacent in series, the output of a housing 20 is directly connected to the input of the adjacent housing 20.
  • the boxes which include the organs may, for example, be of the type described in the documents
  • each casing 20 may include an internal housing which receives the fluidic device (valve, pressure gauge, pressure and/or flow rate regulator or other) and a system of channels which connects the internal fluidic device to orifices on housing faces 20 to receive or distribute the fluid.
  • the casings 20 are assembled in a leaktight manner face to face by fixing members and without requiring intermediate ducts.
  • the circuit 4, 5 of the device 1 preferably comprises a vent valve 18 connected to the first pipe 3 (for example between the downstream of the first pressure regulator 7 and the fourth isolation valve 14) and to line 23 evacuation, to evacuate the gas in case of abnormal overpressure.
  • the vent valve 18 may also be located in a respective housing 20 comprising a fluid inlet and a fluid outlet and connected directly to the inlet/outlet of at least one adjacent housing 20.
  • a restriction (not shown) may be provided between the control valve 14 and the vent line 23.
  • the vent valve 18 (valve) can be calibrated at 200 bar, for example, to avoid excessively high pressures (filling pressure greater than 600 bar, for example) in the circuit and in the tank 5 for sampling.
  • the end of the evacuation line 23 is preferably connected to a purge or to an evacuation chimney, for example.
  • the first pipe 3 may comprise a first flexible portion connecting an outlet of a housing 20 to the inlet 10 of the reservoir 5 for sampling.
  • this first flexible portion is attached to the support 2 via a holding member 19 such as an anti-whipping cable.
  • the second pipe 4 may comprise a flexible portion connecting the outlet 11 of the sampling reservoir 5 to an inlet of a housing 20 and this second flexible portion may also be attached to the support 2 via a holding member 19 such as an anti-whip cable. This improves the security of device 1.
  • the anti-whip holding cables 19 have been shown schematically but could be fixed to anchor points on the edge of the base 2.
  • the ends of the hoses can be connected to plugs for the maintain and protect quick couplings from bad weather.
  • the base 2 can comprise a rigid top mounted on removable feet. Handles can be provided to allow transport of the base 2.
  • Analysis output 12 allows on-site analyzes to be carried out (by connecting an analysis device to it).
  • This device 1 makes it possible to take samples of hydrogen without having to fill a vehicle in parallel.
  • the filling of the sampling reservoir 5 can be carried out by compression-expansion or by dilution or sweeping.
  • two leak tests at two different pressures can be performed (40 bar and 180 bar for example).
  • An empty sampling tank 5 is connected to the circuit.
  • the gas outlet hose is not used and can remain connected to a protective cap.
  • Leakage tests of the connections between the inlet connection 9 and the first valve 6 of closed isolation can be carried out.
  • This first isolation valve 6 can then be opened (gradually) and leak tests can be carried out, for example, up to the first pressure regulator 7 . Then the latter can be opened and adjusted to this same pressure of 40 bar (measured by the pressure gauge 17 downstream).
  • the second isolation valve 8 can be opened (withdrawal tank 5 remaining closed, the third isolation valve 13 and fourth isolation valve 14 and fifth isolation valve 16 also closed).
  • the pressure delivered by the first pressure regulator 7 can be increased, for example, to 180 bar (below the opening value of the vent valve 18). Other leak tests at this second pressure can be performed.
  • the dew point can be measured to ensure proper drying of the lines (H20 ⁇ -70°C).
  • the first isolation valve 6 is open.
  • the fifth isolation valve 16 is open.
  • the second isolation valve 8 is closed and the fourth isolation valve 14 is gradually opened and the pressure can be expected to drop to around 10 bar.
  • the fourth isolation valve 14 can be closed and the first isolation valve 6 can be opened.
  • the first isolation valve 6 can be closed again and the fourth isolation valve 14 opened until it reaches 10 bar again.
  • a water analyzer 26 is connected to the analysis output 12, it is necessary to reach a dew point lower than -70° C. (depending on the response time of the corresponding sensor).
  • Moisture is an impurity present mainly in hydrogen filling stations in particular. The presence of water can make the sample non-compliant with the hydrogen quality standard, making its analysis or measurement preferably systematic during a hydrogen sample.
  • the first isolation valve 6 can be opened and the fourth isolation valve 14 closed.
  • the lines being correctly purged, it is possible to fill the sampling tank 5 .
  • the first isolation valve 6 can be opened, as can the inlet valve 10 of the sampling tank 5 until the pressure stabilizes at, for example, 180 bar.
  • Tank 5 body temperature should rise (confirming tank 5 filling).
  • the first isolation valve 6 can be closed and the fourth isolation valve 14 can be opened.
  • the pressurized gas is evacuated via line 23 for evacuation.
  • the fourth isolation valve 14 can be closed.
  • the first isolation valve 6 and the second isolation valve 8 can be opened gradually to refill the reservoir 5 for sampling.
  • This operation can be repeated, for example ten times and the last time the pressure in the sampling tank 5 can be stabilized at 180 bar for example.
  • the tap is closed (inlet 10) and the first isolation valve 6 is closed.
  • the sample is taken.
  • the fourth isolation valve 14 can be opened to lower the pressure in the circuit.
  • the first isolation valve 6 can be opened, as can the third isolation valve 13 (the opening of the third isolation valve 13 evacuates the flow of gas to the evacuation line 23).
  • compression/expansion cycles can be performed by acting on the first isolation valve 6 and the third isolation valve 13 (emptying of tank 5).
  • the outlet valve 11 of the sampling tank 5 can be closed then that of the inlet 10. The sampling is carried out.
  • the first isolation valve 6 is closed.
  • the third isolation valve 13 remains open to empty the pressure of the entire circuit for a determined time (a few minutes for example). This purges the sample line.
  • This procedure preferably uses an aforementioned device but it can be applied to other sampling devices.
  • Leak tests are first carried out at low pressure (eg 40 bar) and, if conclusive, these tests can be repeated at higher pressure (eg 180 bar).
  • the moisture analyzer 26 connected to the output 12 monitors the moisture content of the sampling circuit and before sampling.
  • the first isolation valve 6 and the second isolation valve 8 are open.
  • the fourth isolation valve 14, the fifth isolation valve 16 and the inlet valve 10 of tank 5 are closed.
  • the first isolation valve 6 is closed and the fourth isolation valve 14 is gradually opened and the pressure can be expected to drop to around 10 bar.
  • the fourth isolation valve 14 can be closed and the first isolation valve 6 can be opened.
  • the first isolation valve 6 can be closed again and the fourth isolation valve 14 opened until it reaches 10 bar again.
  • the first isolation valve 6 can be opened and the fourth isolation valve 14 and the second isolation valve 8 are closed.
  • the fifth isolation valve 16 can be opened so that the gas to be sampled is analyzed by the humidity analyzer installed at the outlet 12.
  • the humidity analysis 26 gives a result that does not comply with the standard (above a predetermined threshold), the user can be asked if he wishes to sample all the same in order to check the other impurities or if he wishes to correct the malfunction before sampling.
  • the humidity analysis 26 gives a result that complies with the standard (ISO standard for example, these standards being liable to change), it is possible to purge the sampling tank 5 .
  • the first isolation valve 6, the second isolation valve 8 and the inlet valve 10 of tank 5 are open.
  • the fourth isolation valve 14 and the fifth isolation valve 16 are closed.
  • the first isolation valve 6 is closed and the fourth isolation valve 14 is gradually opened and the pressure can be expected to drop to around 10 bar.
  • the inlet valve 10 of the tank 5 is closed and the first isolation valve 6 is closed. The sample is taken.
  • the fourth isolation valve 14 can be opened to lower the pressure in the circuit with a purge via the pipeline
  • the fluid circuit preferably comprises an upstream pressure gauge 24 disposed in a housing 20 which comprises an inlet connected (preferably directly) to the inlet connector 9 and an outlet connected directly to the inlet of a housing 20 adjacent to another valve 6 control.
  • This upstream manometer 24 is preferably configured to measure the pressure in a range of 0 to 1000 bar.
  • this first housing 20 may include a second inlet forming an inlet connector 25 (for gas at lower pressure for example).
  • this device can take gas at lower pressure via the other inlet 25 on hydrogen station or production plant circuits with the inlet connector 25 then by visualizing the pressure with the manometer
  • the gas sampling method preferably uses the aforementioned device.

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Abstract

Dispositif de prélèvement d'échantillon de gaz comprenant une base (2) supportant un circuit (3, 4) de fluide comprenant une première extrémité amont munie d'un raccord (9) d'entrée, le circuit (3, 4) comprenant un réservoir (5) de prélèvement et une première conduite (3) reliant le raccord (9) d'entrée à une entrée (10) du réservoir (5) de prélèvement, la première conduite (3) comprenant un ensemble de plusieurs vannes (6, 7, 8) de contrôle de la circulation du gaz disposées en série, le circuit comprenant une ligne (23) d'évacuation munie d'une vanne (14) de contrôle et comprenant une première extrémité amont reliée à la première conduite (3) et une seconde extrémité aval débouchant vers une zone de décharge telle que l'atmosphère, le circuit (3, 4) comprenant une seconde conduite (4) ayant une extrémité amont reliée à une sortie (11) du réservoir (5) de prélèvement et une extrémité aval reliée à la ligne (23) d'évacuation via une vanne (14) de contrôle, le circuit comprenant une ligne d'analyse comprenant une extrémité amont reliée à la première conduite (3) et une extrémité aval munie d'une sortie (12) d'analyse destinée à être raccordée à un appareil d'analyse, la ligne d'analyse comprenant au moins une vanne (16) de contrôle, dans lequel, au moins une partie des vannes (6, 7, 8, 13, 14, 15, 16) de contrôle du circuit sont disposées dans des boîtiers (20) respectifs comprenant chacun une entrée de fluide et une sortie de fluide reliées à ladite vanne de contrôle et en ce que la sortie d'un boîtier (20) est reliée directement à l'entrée du boîtier (20) adjacent.

Description

Dispositif de prélèvement d'échantillon de gaz
L'invention concerne un dispositif de prélèvement d'échantillon de gaz.
L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de prélèvement d'échantillon de gaz, notamment pour station de remplissage de réservoirs d'hydrogène, comprenant une base supportant un circuit de fluide comprenant une première extrémité amont munie d'un raccord d'entrée destiné à être raccordé de façon amovible à un raccord de sortie d'une source de gaz à prélever, le circuit comprenant un réservoir de prélèvement et une première conduite reliant le raccord d'entrée à une entrée du réservoir de prélèvement, la première conduite comprenant un ensemble de plusieurs vannes de contrôle de la circulation du gaz disposées en série, le circuit comprenant une ligne d'évacuation munie d'une vanne de contrôle et comprenant une première extrémité amont reliée à la première conduite et une seconde extrémité aval débouchant vers une zone de décharge telle que l'atmosphère, le circuit comprenant une seconde conduite ayant une extrémité amont reliée à une sortie du réservoir de prélèvement et une extrémité aval reliée à la ligne d'évacuation via une vanne de contrôle, le circuit comprenant une ligne d'analyse comprenant une extrémité amont reliée à la première conduite et une extrémité aval munie d'une sortie d'analyse destinée à être raccordée à un appareil d'analyse, la ligne d'analyse comprenant au moins une vanne de contrôle. Depuis la publication de la norme ISO 14687, les exploitants des stations carburants hydrogène en France ou en Europe doivent contrôler périodiquement la qualité de leur gaz au point d'utilisation (buse de sortie).
Des platines sont connues pour réaliser le prélèvement ainsi que l'analyse de l'échantillon.
Une platine utilisée par la demanderesse utilise un réservoir (ou bouteille) prévu pour le prélèvement par compression/détente ou par dilution ou balayage. Ce réservoir possède un tube plongeur : le gaz pénètre à une entrée au niveau du robinet est transféré dans le fond du réservoir par le tube plongeur et ressort au niveau d'une sortie du robinet.
Les dispositifs de prélèvement connus comportent des insuffisances par exemple : un encombrement relativement important, des risques de fuite, une structure peu adaptable.
De plus, l'amélioration de l'ergonomie et de la sécurité est un objectif constant.
Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus.
A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci- dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'au moins une partie des vannes de contrôle du circuit sont disposées dans des boîtiers respectifs comprenant chacun une entrée de fluide et une sortie de fluide reliées à ladite vanne de contrôle, la sortie d'un boîtier étant est reliée directement à l'entrée du boîtier adjacent.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le circuit de fluide comprend en outre au moins un manomètre, ledit manomètre étant également disposé dans un boîtier respectif comprenant chacun une entrée de fluide et une sortie de fluide audit manomètre, l'entrée du boîtier du manomètre étant reliée directement à la sortie du boîtier d'une vanne de contrôle adjacente et la sortie du boîtier du manomètre étant reliée directement à l'entrée d'un boîtier adjacent d'une autre vanne de contrôle, toutes les vannes de contrôle du circuit ainsi que le au moins un manomètre sont disposés dans des boîtiers respectifs comprenant chacun une entrée de fluide et une sortie de fluide reliées à ladite vanne de contrôle, les entrées et sorties correspondantes desdits boîtiers étant reliés directement en série, les boîtiers sont modulaires et parallélépipédique, notamment cubiques et comportent des orifices sur au moins deux faces distinctes et de préférence sur quatre faces distinctes, au moins un boîtier contient une vanne de contrôle de la circulation du gaz ou un manomètre et comprend trois orifices situés sur trois faces distinctes, lesdits orifices étant raccordés directement respectivement à des entrée ou sortie de trois boîtiers adjacents, la première conduite comprend, disposés en série entre le raccord d'entrée et l'entrée du réservoir : une première vanne d'isolation, un premier régulateur de débit, un manomètre, une seconde vanne d'isolation, la seconde conduite comprend entre la sortie du réservoir de prélèvement et son extrémité aval reliée à la ligne d'évacuation : une vanne d'isolation, la ligne d'analyse comprend, disposés en série entre son extrémité amont et son extrémité aval : un régulateur de pression et une cinquième vanne d'isolation, le circuit comprend un clapet d'évent relié à la première et à la seconde conduite, ledit clapet d'évent étant également situé dans un boîtier respectif comprenant une entrée de fluide et une sortie de fluide et relié directement à l'entrée/sortie d'au moins un boîtier adjacent, la première conduite comprend une première portion flexible reliant une sortie d'un boîtier et l'entrée du réservoir de prélèvement, ladite première portion flexible étant attachée audit support via un organe de maintien tel qu'un câble anti fouet, la seconde conduite comprend une seconde portion flexible reliant la sortie du réservoir de prélèvement à une entrée d'un boîtier, ladite seconde portion flexible étant attachée audit support via un organe de maintien tel qu'un câble anti-fouet. L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci- dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications.
D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
[Fig. 1] représente une vue de dessus et en transparence illustrant schématiquement la structure et le fonctionnement du dispositif de prélèvement selon un exemple de réalisation de 1'invention,
[Fig. 2] représente une vue de dessus et en transparence illustrant schématiquement la structure et le fonctionnement du dispositif de prélèvement dans une autre configuration.
Le dispositif 1 de prélèvement d'échantillon de gaz, notamment pour station de remplissage de réservoirs d'hydrogène, comprend une base 2 formant un support pour un circuit 3, 4 de fluide. Ce circuit comprend une première extrémité amont munie d'un raccord
9 d'entrée destiné à être raccordé de façon amovible à un raccord de sortie d'une source de gaz à prélever (typiquement une buse de sortie d'une station de remplissage).
Le circuit 3, 4 comprend un réservoir 5 de prélèvement et une première conduite 3 reliant le raccord 9 d'entrée à une entrée
10 du réservoir 5 de prélèvement (au niveau d'un robinet par exemple). Le réservoir 5 est de préférence sanglé sur la base 2. La première conduite 3 comprend un ensemble de plusieurs vannes 6, 7, 8 de contrôle de la circulation du gaz et accessoires disposés en série. Dans cet exemple, la première conduite 3 comprend, disposés en série dans cet ordre entre le raccord 9 d'entrée et l'entrée 10 du réservoir 5 : une première vanne 6 d'isolation, un premier régulateur 7 de débit (détendeur), un manomètre 17 aval et une seconde vanne 8 d'isolation.
De préférence, l'entrée 10 du réservoir 5 de prélèvement conduit le gaz vers le fond du réservoir via un tube 21 plongeant. Le gaz introduit peut ressortir à l'opposé via une sortie 11 de préférence au niveau du même robinet.
Le circuit comprend une ligne 23 d'évacuation munie d'une vanne 14 de contrôle et comprenant une première extrémité amont reliée à la première conduite 3 (de préférence entre le premier régulateur 7 de débit et la seconde vanne 8 d'isolation). La ligne 23 d'évacuation comprend une seconde extrémité aval débouchant vers une zone de décharge telle que l'atmosphère.
Le circuit comprend une seconde conduite 4 ayant une extrémité amont reliée à la sortie 11 du réservoir 5 de prélèvement et une extrémité aval reliée à la ligne 23 d'évacuation via une vanne 13 de contrôle. De préférence cette extrémité aval de la seconde conduite 4 est reliée entre la vanne 14 de contrôle et la seconde extrémité aval de la ligne 23 d'évacuation.
Le circuit comprend en outre une ligne d'analyse comprenant une extrémité amont reliée à la première conduite 3 (en aval du premier régulateur 7 de débit) et une extrémité aval munie d'une sortie 12 d'analyse destinée à être raccordée à un appareil d'analyse. Cette ligne d'analyse peut comprendre, disposés en série : un second régulateur 15 de pression et une cinquième vanne 16 d'isolation.
Le seconde conduite 4 comprend donc un ensemble de vanne(s) 13 et accessoires éventuels de contrôle de la circulation du gaz disposées en série.
La première vanne 6 d'isolation et la seconde vanne 8 d'isolation permettent d'isoler le circuit de l'entrée 10 du réservoir 5 de prélèvement (et peuvent être utilisées pour un remplissage par compression/détente ou par un remplissage par dilution ou balayage).
La troisième vanne 13 d'isolation permet d'isoler la sortie 11 du réservoir 5 de prélèvement. Cette vanne 13 n'est utilisée de préférence que pour réaliser un remplissage par dilution ou balayage. Le second régulateur 15 de pression de la ligne d'analyse permet de régler la pression pour alimenter un ou plusieurs analyseurs raccordé (s) à la sortie 12 d'analyse. La cinquième vanne 16 d'isolation permet d'isoler le circuit des analyseurs en aval. Au moins une partie et de préférence tous les vannes et accessoires de contrôle de la circulation du gaz sont disposés dans des boîtiers 20 respectifs comprenant chacun au moins une entrée de fluide et une sortie de fluide reliées. Pour les éléments (vannes, accessoires) adjacents en série, la sortie d'un boîtier 20 est reliée directement à l'entrée du boîtier 20 adjacent .
Les boîtiers 20 sont par exemple des modules identiques et parallélépipédiques, notamment cubiques et comportent des orifices sur au moins deux faces distinctes et de préférence sur trois ou quatre faces distinctes.
Les boîtiers qui comportent les organes (vannes...) peuvent être par exemple du type de ceux décrits dans les documents
W09857078A1, W005008107A2, WO9825058A1 ou WO19025734A1.
En particulier, chaque boîtier 20 peut comporter un logement interne qui reçoit l'organe fluidique (vanne, manomètre, régulateur de pression et/ou de débit ou autre) et un système de canaux qui relie l'organe fluidique interne à des orifices sur des faces du boîtier 20 pour recevoir ou distribuer le fluide. Les boîtiers 20 sont assemblés de façon étanche face contre face par des organes de fixation et sans nécessiter des conduits intermédiaires .
Le circuit 4, 5 du dispositif 1 comprend de préférence un clapet 18 d'évent relié à la première 3 conduite (par exemple entre l'aval du premier régulateur 7 de pression et la quatrième vanne 14 d'isolation) et à la ligne 23 d'évacuation, pour évacuer le gaz en cas de surpression anormale. Le clapet 18 d'évent peut également être situé dans un boîtier 20 respectif comprenant une entrée de fluide et une sortie de fluide et relié directement à 1'entrée/sortie d'au moins un boîtier 20 adjacent. Une restriction (non représentée) peut être prévue entre la vanne 14 de contrôle et la ligne 23 d'évent.
Le clapet d'évent 18 (soupape) peut être tarée à 200 bar par exemple pour éviter de trop hautes pressions (pression remplissage supérieure à 600 bar par exemple) dans le circuit et dans le réservoir 5 de prélèvement.
L'extrémité de la ligne 23 d'évacuation est raccordée de préférence à une purge ou à une cheminée d'évacuation par exemple.
La première conduite 3 peut comprendre une première portion flexible reliant une sortie d'un boîtier 20 à l'entrée 10 du réservoir 5 de prélèvement. Avantageusement, cette première portion flexible est attachée au support 2 via un organe 19 de maintien tel qu'un câble anti-fouet.
De même, la seconde conduite 4 peut comprendre une portion flexible reliant la sortie 11 du réservoir 5 de prélèvement à une entrée d'un boîtier 20 et cette seconde portion flexible peut également être attachée au support 2 via un organe 19 de maintien tel qu'un câble anti-fouet. Ceci améliore la sécurité du dispositif 1.
Les câbles 19 de maintien anti-fouet ont été schématisés mais pourraient être fixés à des points d'ancrage en bordure de la base 2. De plus, lors du transport de la base, les extrémités des flexibles peuvent être connectées à des bouchons pour les maintenir et protéger les raccords rapides des intempéries.
La base 2 peut comprendre un plateau rigide monté sur pieds démontables. Des poignées peuvent être prévues pour permettre le transport de la base 2.
Le confinement des organes (vannes, manomètre, détendeur...) dans des boîtiers 20 modulaires respectifs qui sont attachés directement les uns aux autres (par emboîtement ou autre) diminue la circuiterie et les risques de fuite notamment pendant les transports (vibrations).
Les organes et leur association sont plus compacts. Le sortie 12 d'analyse permet de réaliser des analyses sur site (en y raccordant un appareil d'analyse).
Ce dispositif 1 permet de réaliser des prélèvements d'hydrogène sans nécessiter de remplir un véhicule en parallèle.
Le remplissage du réservoir 5 de prélèvement peut être réalisé par compression-détente ou par dilution ou balayage.
Avant de réaliser le remplissage d'un réservoir 5 de prélèvement il est nécessaire de réaliser des tests de fuites pour des raisons de sécurité et de qualité lors du prélèvement.
Par exemple, deux tests de fuites à deux pressions différentes peuvent être réalisés (40 bar et 180 bar par exemple).
Un réservoir 5 de prélèvement vide est relié au circuit. Le flexible de sortie gaz n'est pas utilisé et peut rester connecté à un bouchon de protection.
Des tests de fuite des raccords entre le raccord 9 d'entrée et la première vanne 6 d'isolation fermée peuvent être réalisés. Cette première vanne 6 d'isolation peut ensuite être ouverte (progressivement) et des tests de fuite peuvent être réalisés par exemple jusqu'au premier régulateur 7 de pression. Puis ce dernier peut être ouvert et réglé à cette même pression de 40bar (mesuré par le manomètre 17 en aval). La seconde vanne 8 d'isolation peut être ouverte (réservoir 5 de prélèvement restant fermé, la troisième vanne 13 d'isolation et quatrième vanne 14 d'isolation et cinquième vanne 16 d'isolation fermées également) .
Tous les raccords (vannes, manomètre...) peuvent ainsi être testés.
Si les tests de fuite sont concluants, la pression délivrée par le premier régulateur 7 de pression peut être augmentée par exemple à 180bar (en dessous de la valeur d'ouverture du clapet 18 d'évent). D'autres tests de fuite à cette seconde pression peuvent être réalisés.
Une fois lesdits tests réalisés et concluants, il est possible de réaliser le prélèvement d'hydrogène, par exemple des analyses (eau) pour s'assurer de la qualité du prélèvement. Bien entendu, il est possible aussi d'analyser d'autres éléments comme l'oxygène par exemple.
Plusieurs (dix notamment) cycles de compressions/détentes de toutes les lignes du circuit peuvent être réalisés avant d'injecter l'hydrogène dans le réservoir 5 de prélèvement.
En parallèle, le point de rosée peut être mesuré pour s'assurer du bon séchage des lignes (H20 < -70°C).
Pour la compression du circuit (180 bar par exemple), la première vanne 6 d'isolation est ouverte. En cas d'analyse, la cinquième vanne 16 d'isolation est ouverte.
Pour la détente des lignes du circuit, la seconde vanne 8 d'isolation est fermée et la quatrième vanne 14 d'isolation est ouverte progressivement et il peut être attendu que la pression descende autour de 10 bar.
Lorsque les lignes du circuit sont à une pression de 10 bar environ, la quatrième vanne 14 d'isolation peut être fermée et la première vanne 6 d'isolation peut être ouverte. Lorsque la pression atteint 180 bar dans le circuit la première vanne 6 d'isolation peut être fermée à nouveau et la quatrième vanne 14 d'isolation ouverte jusqu'à atteindre lObar à nouveau.
Ces montées et descentes de pression peuvent être répétées, par exemple dix fois pour s'assurer d'une purge efficace des lignes du circuit.
Si un analyseur 26 d'eau est raccordé à la sortie 12 d'analyse il est nécessaire d'atteindre un point de rosée inférieur à - 70°C (en fonction du temps de réponse du capteur correspondant). L'humidité est une impureté présente majoritairement dans les stations de remplissage d'hydrogène notamment. La présence d'eau peut rendre l'échantillon non conforme à la norme de la qualité hydrogène rendant son analyse ou sa mesure de préférence systématique lors d'un prélèvement d'hydrogène.
L'analyse de l'ensemble des constituants de la norme n'est donc pas nécessaire si l'humidité est au-dessus de sa valeur maximale acceptable. L'analyse de celle-ci évite donc un prélèvement inutile et non conforme.
La première vanne 6 d'isolation peut être ouverte et la quatrième vanne 14 d'isolation fermée.
Les lignes étant correctement purgées, il est possible de remplir le réservoir 5 de prélèvement. La première vanne 6 d'isolation peut être ouverte de même que le robinet d'entrée 10 du réservoir 5 de prélèvement jusqu'à une stabilisation de la pression à, par exemple, 180bar.
La température du corps du réservoir 5 doit augmenter (ce qui confirme le remplissage du réservoir 5).
Une fois la pression stable (180 bar), après une temporisation (par exemple environ une minute), la première vanne 6 d'isolation peut être fermée et la quatrième vanne 14 d'isolation ouverte. Le gaz sous pression est évacué via la ligne 23 d'évacuation. Lorsque la pression dans le circuit redescend à lObar environ la quatrième vanne 14 d'isolation peut être fermée.
La première vanne 6 d'isolation et la seconde vanne 8 d'isolation peuvent être ouvertes progressivement pour remplir à nouveau le réservoir 5 de prélèvement.
Cette opération peut être répétée, par exemple dix fois et la dernière fois la pression dans le réservoir 5 de prélèvement peut être stabilisé à 180bar par exemple.
Le robinet est fermé (entrée 10) et la première vanne 6 d'isolation est fermée. Le prélèvement est réalisé.
La quatrième vanne 14 d'isolation peut être ouverte pour baisser la pression dans le circuit.
Pour un prélèvement par dilution, les mêmes étapes de tests de fuite de mise en pression et de détente ci-dessus peuvent être utilisées (y compris pour le circuit relié à la sortie 11 du réservoir 5 de prélèvement).
Pour un cycle de balayage du réservoir 5 de prélèvement, la première vanne 6 d'isolation peut être ouverte, de même que la troisième vanne 13 d'isolation (l'ouverture de la troisième vanne 13 d'isolation évacue le flux de gaz vers la ligne 23 d'évacuation) .
Alternativement des cycles de compressions/détentes peuvent être réalisés en jouant sur la première vanne 6 d'isolation et la troisième vanne 13 d'isolation (vidange du réservoir 5).
Après une durée déterminée de balayage du réservoir 5 (par exemple une demi-heure), le robinet de sortie 11 du réservoir 5 de prélèvement peut être fermé puis celui de l'entrée 10. Le prélèvement est réalisé.
La première vanne 6 d'isolation est fermée. La troisième vanne 13 d'isolation reste ouverte pour vider la pression de l'ensemble du circuit pendant un temps déterminé (quelques minutes par exemple) . Ceci purge la ligne de prélèvement.
Puis toutes les vannes et détendeurs peuvent être fermés.
La procédure qui permet de mesurer l'humidité afin de déterminer s'il est nécessaire et sans risques d'endommagement de réaliser le prélèvement est décrite ci-dessus et ci-après.
Cette procédure utilise de préférence un dispositif précité mais elle peut être appliquée sur d'autres dispositifs de prélèvement .
Des tests de fuite sont d'abord réalisés à basse pression (par exemple 40 bar) et, s'ils sont concluants, ces tests peuvent être répétés à plus haute pression (par exemple 180 bar). L'analyseur 26 d'humidité connecté à la sortie 12 contrôle la teneur en humidité du circuit de prélèvement et avant prélèvement .
Plusieurs (par exemple dix) cycles de compressions/détentes de toutes les lignes du circuit sont réalisés avant analyse d'humidité et avant le prélèvement dans le réservoir 5.
Pour la compression du circuit (180 bar par exemple), la première vanne 6 d'isolation et la seconde vanne 8 d'isolation sont ouvertes. La quatrième vanne 14 d'isolation, la cinquième vanne 16 d'isolation et le robinet d'entrée 10 du réservoir 5 sont fermés. Pour la détente des lignes du circuit, la première vanne 6 d'isolation est fermée et la quatrième vanne 14 d'isolation est ouverte progressivement et il peut être attendu que la pression descende autour de 10 bar.
Lorsque les lignes du circuit sont à une pression de 10 bar environ, la quatrième vanne 14 d'isolation peut être fermée et la première vanne 6 d'isolation peut être ouverte. Lorsque la pression atteint 180 bar dans le circuit, la première vanne 6 d'isolation peut être fermée à nouveau et la quatrième vanne 14 d'isolation ouverte jusqu'à atteindre 10 bar à nouveau.
Ces montées et descentes de pression peuvent être répétées, par exemple dix fois pour s'assurer d'une purge efficace des lignes du circuit.
La première vanne 6 d'isolation peut être ouverte et la quatrième vanne 14 d'isolation ainsi que la seconde vanne 8 d'isolation sont fermées.
En parallèle, la cinquième vanne d'isolation 16 peut être ouverte afin que le gaz à prélever soit analysé par l'analyseur d'humidité installé en sortie 12.
Si après un balayage suffisant, l'analyse 26 d'humidité donne un résultat non conforme à la norme (au-dessus d'un seuil prédéterminé), il peut être demandé à l'utilisateur s'il souhaite prélever tout de même afin de vérifier les autres impuretés ou s'il souhaite corriger le dysfonctionnement avant prélèvement.
Si après un balayage suffisant, l'analyse 26 d'humidité donne un résultat conforme à la norme (norme ISO par exemple, ces normes étant susceptibles d'évoluer), il est possible de purger le réservoir 5 de prélèvement.
Pour la compression du réservoir 5 (180 bar par exemple), la première vanne 6 d'isolation, la seconde vanne 8 d'isolation ainsi que le robinet d'entrée 10 du réservoir 5 sont ouverts. La quatrième vanne 14 d'isolation et la cinquième vanne 16 d'isolation sont fermées. Pour la détente des lignes du circuit, la première vanne 6 d'isolation est fermée et la quatrième vanne 14 d'isolation est ouverte progressivement et il peut être attendu que la pression descende autour de 10 bar.
Ces montées et descentes de pression peuvent être répétées, par exemple dix fois et la dernière fois la pression dans le réservoir 5 peut être stabilisé à 180 bar.
Le robinet d'entrée 10 du réservoir 5 est fermé et la première vanne 6 d'isolation est fermée. Le prélèvement est réalisé.
La quatrième vanne 14 d'isolation peut être ouverte pour baisser la pression dans le circuit avec une purge via la canalisation
23 et permettre la déconnection du réservoir 5 de prélèvement.
De plus, comme illustré, de préférence le circuit de fluide comprend un manomètre 24 amont disposé dans un boîtier 20 qui comprend une entrée reliée (de préférence directement) au raccord 9 d'entrée et une sortie reliée directement à l'entrée d'un boîtier 20 adjacent d'une autre vanne 6 de contrôle. Ce manomètre 24 amont est de préférence configuré pour mesurer la pression dans une gamme de 0 à 1000 bar.
De plus, comme illustré, ce premier boîtier 20 peut comporter une seconde entrée formant un raccord d'entrée 25 (pour du gaz à plus basse pression par exemple).
Ceci permet de réaliser des prélèvements à relative haute pression pour des stations hydrogène opérant à 350 ou 700 bar avec le raccord d'entrée 9 puis en visualisant la pression avec le manomètre 24. De même, ce dispositif peut prélever du gaz à plus basse pression via l'autre entrée 25 sur des circuits de station hydrogène ou d'usine de production avec le raccord d'entrée 25 puis en visualisant la pression avec le manomètre
24.
Le procédé de prélèvement d'échantillon de gaz utilise de préférence le dispositif précité.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de prélèvement d'échantillon de gaz, notamment pour station de remplissage de réservoirs d'hydrogène, le dispositif (1) comprenant une base (2) supportant un circuit (3, 4) de fluide comprenant une première extrémité amont munie d'un raccord (9) d'entrée destiné à être raccordé de façon amovible à un raccord de sortie d'une source de gaz à prélever, le circuit (3, 4) comprenant un réservoir (5) de prélèvement et une première conduite (3) reliant le raccord (9) d'entrée à une entrée (10) du réservoir (5) de prélèvement, la première conduite (3) comprenant un ensemble de plusieurs vannes (6, 7, 8) de contrôle de la circulation du gaz disposées en série, le circuit comprenant une ligne (23) d'évacuation munie d'une vanne (14) de contrôle et comprenant une première extrémité amont reliée à la première conduite (3) et une seconde extrémité aval débouchant vers une zone de décharge telle que l'atmosphère, le circuit (3, 4) comprenant une seconde conduite (4) ayant une extrémité amont reliée à une sortie (11) du réservoir (5) de prélèvement et une extrémité aval reliée à la ligne (23) d'évacuation via la vanne (14) de contrôle , le circuit comprenant une ligne d'analyse comprenant une extrémité amont reliée à la première conduite (3) et une extrémité aval munie d'une sortie (12) d'analyse destinée à être raccordée à un appareil d'analyse, la ligne d'analyse comprenant au moins une vanne (16) de contrôle, dans lequel, au moins une partie des vannes (6, 7, 8, 13, 14, 15, 16) de contrôle du circuit sont disposées dans des boîtiers (20) respectifs comprenant chacun une entrée de fluide et une sortie de fluide reliées à ladite vanne de contrôle et en ce que la sortie d'un boîtier (20) est reliée directement à l'entrée du boîtier (20) adjacent.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (3, 4) de fluide comprend en outre au moins un manomètre (17) aval, ledit manomètre (17) aval étant également disposé dans un boîtier (20) respectif comprenant chacun une entrée de fluide et une sortie de fluide audit manomètre (17) aval et en ce que l'entrée du boîtier (20) du manomètre aval est reliée directement à la sortie du boîtier d'une vanne (7) de contrôle adjacente et la sortie du boîtier (20) du manomètre est reliée directement à l'entrée d'un boîtier (20) adjacent d'une autre vanne (14) de contrôle.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit (3, 4) de fluide comprend un manomètre (24) amont, ledit manomètre (24) amont étant également disposé dans un boîtier (20) respectif comprenant chacun une entrée de fluide et une sortie de fluide audit manomètre (24) amont et en ce que l'entrée du boîtier (20) du manomètre amont est reliée directement au raccord (9) d'entrée et la sortie du boîtier (20) du manomètre amont est reliée directement à l'entrée d'un boîtier (20) adjacent d'une autre vanne (6) de contrôle.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boîtier (20) du manomètre (24) amont comprend une seconde entrée (25) destinée à être raccordée à une source de gaz sous pression.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que toutes les vannes (6, 7, 8, 13, 14, 15, 16) de contrôle du circuit ainsi que le au moins un manomètre (17, 24) sont disposés dans des boîtiers (20) respectifs comprenant chacun une entrée de fluide et une sortie de fluide reliées à ladite vanne de contrôle et en ce que les entrées et sorties correspondantes desdits boîtiers (20) sont reliés directement en série.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les boîtiers (20) sont modulaires et parallélépipédique, notamment cubiques et comportent des orifices sur au moins deux faces distinctes et de préférence sur quatre faces distinctes.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un boîtier (20) contient une vanne (6, 7, 8, 13, 14, 15, 16) de contrôle de la circulation du gaz ou un manomètre (17, 24) et comprend trois orifices situés sur trois faces distinctes, lesdits orifices étant raccordés directement respectivement à des entrée ou sortie de trois boîtiers (20) adjacents.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la première conduite (3) comprend, disposés en série entre le raccord (9) d'entrée et l'entrée (10) du réservoir (5) : une première vanne (6) d'isolation, un premier régulateur (7) de débit, au moins un manomètre (17, 24), une seconde vanne (8) d'isolation.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la seconde conduite (4) comprend entre la sortie (11) du réservoir (5) de prélèvement et son extrémité aval reliée à la ligne (23) d'évacuation : une vanne (13) d'isolation.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
9, caractérisé en ce que la ligne d'analyse comprend, disposés en série entre son extrémité amont et son extrémité aval : un régulateur (15) de pression et une cinquième vanne (16) d'isolation.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
10, caractérisé en ce que le circuit (3, 4) comprend un clapet (18) d'évent relié à la première (3) et à la seconde conduite, ledit clapet (18) d'évent étant également situé dans un boîtier (20) respectif comprenant une entrée de fluide et une sortie de fluide et relié directement à l'entrée/sortie d'au moins un boîtier (20) adjacent.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
11, caractérisé en ce que la première conduite (3) comprend une première portion flexible reliant une sortie d'un boîtier (20) et l'entrée (10) du réservoir (5) de prélèvement, ladite première portion flexible étant attachée audit support (2) via un organe (19) de maintien tel qu'un câble anti-fouet.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
12, caractérisé en ce que la seconde conduite (4) comprend une seconde portion flexible reliant la sortie (11) du réservoir (5) de prélèvement à une entrée d'un boîtier (20), ladite seconde portion flexible étant attachée audit support (2) via un organe (19) de maintien tel qu'un câble anti-fouet.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
13, caractérisé en ce qu'il comprend un analyseur d'eau (26) raccordé à la sortie (12) d'analyse.
15. Procédé de prélèvement d'échantillon de gaz, notamment d'hydrogène gazeux au sein d'une station de remplissage de réservoirs d'hydrogène, le procédé utilisant un dispositif de prélèvement d'échantillon de gaz comprenant une base (2) supportant un circuit (3, 4) de fluide comprenant une première extrémité amont munie d'un raccord (9) d'entrée destiné à être raccordé de façon amovible à un raccord de sortie d'une source de gaz à prélever, le circuit (3, 4) comprenant un réservoir (5) de prélèvement et une première conduite (3) reliant le raccord (9) d'entrée à une entrée (10) du réservoir (5) de prélèvement, la première conduite (3) comprenant un ensemble de plusieurs vannes (6, 7, 8) de contrôle de la circulation du gaz disposées en série, le circuit comprenant une ligne (23) d'évacuation munie d'une vanne (14) de contrôle et comprenant une première extrémité amont reliée à la première conduite (3) et une seconde extrémité aval débouchant vers une zone de décharge telle que l'atmosphère, le circuit (3, 4) comprenant une seconde conduite (4) ayant une extrémité amont reliée à une sortie (11) du réservoir (5) de prélèvement et une extrémité aval reliée à la ligne (23) d'évacuation via la vanne (14) de contrôle , le circuit comprenant une ligne d'analyse comprenant une extrémité amont reliée à la première conduite (3) et une extrémité aval munie d'une sortie (12) d'analyse raccordée à un appareil d'analyse, la ligne d'analyse comprenant au moins une vanne (16) de contrôle, dans lequel le procédé comprend, une étape de réalisation de tests de fuite durant lesquels les circuit est mis sous pression et la pression est mesurée, une étape comprenant plusieurs cycles de compression/détente des lignes du circuit, une étape de mesure de l'humidité du gaz à prélever et, éventuellement en fonction de la mesure d'humidité, une étape de prélèvement de gaz à analyser dans le réservoir (5).
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