BRPI0618016A2

BRPI0618016A2 - elemento de controle de enchimento e/ou de estiramento de um gás sob pressão, reservatório e circuito munidos desse elemento

Info

Publication number: BRPI0618016A2
Application number: BRPI0618016-7A
Authority: BR
Inventors: Philippe Pisot
Original assignee: Air Liquide
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2011-08-16
Also published as: FR2892798A1; DE602006021212D1; CA2626929A1; EP1943454B1; ATE495407T1; CN101297151B; EP1943454A1; KR20080068030A; EP1943457A1; US20090166359A1; CA2627012A1; EP1943455B1; US20100059142A1; WO2007048954A1; AU2006307765A8; CN101297149A; AU2006307767A1; AU2006307764A1; FR2892798B1; JP2009513905A

Abstract

<B>ELEMENTO DE CONTROLE DE ENCHIMENTO E/OU DE ESTIRAMENTO DE UM GAS SOB PRESSAO, RESERVATóRIO E CIRCUITO MUNIDOS DESSE ELEMENTO<D> Elemento de controle do enchimento e/ou do estiramento de um gás sob pressão destinado a ser montado em um orifício de um reservatório (1) , compreendendo um corpo (21) provido de pelo menos um dispositivo (8) de controle da circulação do gás disposto entre uma primeira extremidade que compreende um orifício (31) que forma uma entrada e/ou uma saída para o gás face ao reservatório e uma segunda extremidade destinada a se comunicar com o interiordo reservatório, o elemento de controle compreendendo, além disso, um dispositivo (5) de escapamento de gás de segurança para evacuar o gás fora do reservatório, em caso de situação de risco e compreendendo um canal ou circuito de escapamento de gás (215, 213, 212, 211, 31) que se estende entre uma primeira extremidade (215) destinada a se comunicar com o gás sob pressão do reservatório e uma segunda extremidade (31) destinada a se comunicar com um circuito usuário ou com a atmosfera, o circuito de escapamento sendo obturado ou não em função do estado de um elemento de segurança (52) , caracterizado pelo fato de a segunda extremidade do circuito de escapamento (215, 213, 212, 211, 31) de gás com o orifício (31) do elemento de controle, formando uma entrada e/ou uma saída para o gás.

Description

ELEMENTO DE CONTROLE DE ENCHIMENTO E/OU DE ESTIRAMENTO DEUM GÁS SOB PRESSÃO, RESERVATÓRIO E CIRCUITO MUNIDOS DESSE

ELEMENTO

A presente invenção se refere a um elemento decontrole do enchimento e/ou de estiramento de um gás sobpressão, assim como a um reservatório e um circuito munidosdesse elemento.

Dentre as soluções conhecidas de armazenagem sob aforma gasosa, as garrafas equipadas com uma torneirasimples são muito favoráveis ao explorador e ao industrialpara a gestão do parque. Se for aberta, a torneira simplescoloca o usuário diretamente em contato com o fluido à suapressão de armazenagem. Portanto, é necessário utilizar ogás de conexão do material (expansor, medidor de vazão,etc...) exigindo ferramentas e operações enfadonhas. Essetipo de operação comporta riscos, notadamente quando ousuário não é profissional. Essa solução não é, portanto,favorável ao usuário final.

Mais favorável ao usuário final é a torneira expansoralevada sobre a garrafa que libera o fluido à pressãonecessária à aplicação. Todavia, a exploração deste implicano industrial importantes dificuldades em termosnotadamente de gestão do parque, de manutenção, deinterface com o material de enchimento.

Assim, nenhuma das soluções existentes pré-citadasconsidera simultaneamente as necessidades especificas doindustrial e do cliente.

Por outro lado, no domínio notadamente da armazenagemde gás combustível utilizado como fonte de energia eembarcado a bordo de veículos (como, por exemplo, ohidrogênio para veículos a pilha, a combustível ou à motorà combustão interna), as referências normativas eregulamentares ou as regras de segurança impõem a presençade um elemento de segurança limitador de pressão IinPressureRelief Valve" ou PRD), permitindo, em caso de incêndio, aevacuação total do gás contido nos reservatórios naatmosfera, evitando assim sua explosão.

Em uma configuração de um reservatório fixo a bordo deum sistema usuário (por exemplo, um veículo) , os elementosde segurança são definidos e posicionados em conseqüênciapermanentemente sobre este. 0 problema é, ao contrário,mais complexo para as armazenagens de gás destinadas aserem embarcadas, segundo o princípio da "substituição deum reservatório vazio por um reservatório cheio". Comefeito, no caso de recipientes nômades, o elemento desegurança deve seguir o recipiente ao longo do própriociclo de vida (fora e no sistema usuário) .

A dupla via dessas armazenagens de gás (por um lado,utilizadas como reservatórios embarcados e, por outro lado,transportados ou armazenados sob pressão, durante as fasesde logística) necessita que os elementos de segurançastenham comportamentos diferentes, segundo a fase deutilização.

O volume, a massa, a simplicidade estrutural e deutilização desses reservatórios, assim como seus elementosde controles são fatores cruciais para sua utilização emgrande escala em um modo de fornecimento de gás do tipo"substituição de um reservatório vazio por um reservatóriocheio".

As garrafas clássicas equipadas com uma torneirasimples não dispõem geralmente de válvula de segurança oulimitador do tipo PRD. Portanto, é necessário, parautilizar o gás, conectar a garrafa sobre uma instalaçãoembarcada, dispondo pelo menos de um elemento de segurançadesse tipo. A instalação deve também comportar um expansor.Isto aumenta os riscos quando da utilização, notadamentequando o usuário não é profissional (escapamentos, projeçãode peças ...).

A invenção visa assim resolver total ou parcialmenteos problemas pré-citados, para assegurar, por exemplo, umnível de segurança e de eficácia na armazenagem e autilização de gás sob pressão, satisfazendo total ou partedas dificuldades de utilização acima e permitindo asmanipulações notadamente por não especialistas.

A invenção se refere assim a um elemento de controledo enchimento e/ou do estiramento de um gás sob pressãodestinado a ser montado em um orifício de um reservatório,compreendendo um corpo provido de pelo menos um dispositivode controle da circulação do gás disposto entre umaprimeira extremidade que compreende um orifício que formauma entrada e/ou uma saída para o gás face ao reservatórioe uma segunda extremidade destinada a se comunicar com ointerior do reservatório, o elemento de controlecompreendendo, além disso, um dispositivo de escapamento de

gás de segurança para evacuar o gás fora do reservatório,

em caso de situação de risco e compreendendo um canal oucircuito de escapamento de gás que se estende entre umaprimeira extremidade destinada a se comunicar com o gás sobpressão do reservatório e uma segunda extremidade destinada

a se comunicar com um circuito usuário ou com a atmosfera,o circuito de escapamento sendo obturado ou não em funçãodo estado de um elemento de segurança.

De acordo com uma particularidade vantajosa, a segundaextremidade do circuito de escapamento de gás com oorifício do elemento de controle, que forma uma entradae/ou uma saída para o gás.

Por outro lado, modos de realização da invenção podemcomportar uma ou várias das seguintes características:

- a segunda extremidade do circuito de escapamento degás coincide com um orifício de entrada /saída do elementode controle destinado tanto à entrada (enchimento) quanto àsaída de gás (estiramento);

- o elemento comporta uma parte de expansão que abrigaum dispositivo de pré-expansão, o elemento de controlecomportando, além disso, uma parte de montagem destinada aser montada no orifício de um reservatório, a parte deexpansão e a parte de montagem sendo dispostasrelativamente sobre o corpo, de forma a dispor a parte deexpansão pelo menos parcialmente no interior do volume deum reservatório, quando o elemento está em posição montada;

- o elemento de segurança e a parte de expansão sãodispostos, respectivamente, sensivelmente de ambos os ladosda parte de montagem, de forma a dispor o elemento desegurança pelo menos parcialmente no exterior de um volumede um reservatório, quando o elemento está em posiçãomontada;

- o dispositivo de segurança compreende um elemento deobturação apto a ser deslocado entre uma posição deobturação e uma posição de não obstrução do circuito deescapamento de gás, o elemento de segurança que forma umbatente escamoteável de manutenção do elemento de obturaçãoem posição de obturação;

- ο elemento comporta um canal ou circuito deenchimento para o gás sob pressão que se estende entre umaprimeira extremidade destinada a ser ligada a uma fonte degás de enchimento sob pressão e uma segunda extremidadedestinada a se comunicar com um reservatório, umdispositivo com válvula de enchimento sendo disposto sobreo circuito de enchimento, a válvula de enchimento sendodimensionada para se abrir unicamente além de uma pressãolimite. Para permitir a circulação de gás sob pressão entreas duas extremidades do circuito de enchimento unicamenteno sentido de um enchimento e quando a pressão do gás deenchimento excede esse limite;

- a válvula de enchimento é móvel relativamente a umasede solidária a uma armação, o elemento de obturação docanal de escapamento comportando essa armação;

- os circuitos de enchimento e de escapamentocomportam pelo menos uma parte comum;

- o elemento comporta um circuito de estiramento degás que se estende entre uma primeira extremidade destinadaa ser ligada em posição montada com o interior doreservatório e uma segunda extremidade destinada a serligada a um circuito usuário do gás estirado doreservatório;

- o elemento comporta, disposto no circuito deestiramento e, além de um dispositivo de pré-expansão, pelomenos um dos elementos de controle dentre: um elemento quefiltra o gás, um dispositivo que forma a válvula de pressãoresidual, uma válvula de isolamento;- o elemento comporta, dispostos em série no circuitode estiramento entre a primeira e a segunda extremidade: umelemento filtrante do gás, um dispositivo que forma válvulade pressão residual, o dispositivo de pré-expansão e umaválvula de isolamento;

- o circuito de estiramento é sensivelmente retilíneoentre suas duas extremidades;

- o elemento compreende uma válvula de descarga altapressão que tem uma primeira extremidade destinada a serligada com o gás sob pressão em posição montada e umasegunda extremidade ligada a uma saída para evacuar ofluido, quando a pressão excede um valor determinadosuperior a um limite;

- o elemento de segurança compreende pelo menos um doselementos de segurança dentre: um fusível térmico, um discode ruptura, uma válvula de descarga, uma válvula comandadaem função de uma pressão e/ou de uma temperatura medida;

- o elemento de segurança do dispositivo de segurança(por exemplo, fusível térmico) compreende ou constitui aválvula de descarga alta pressão;

o elemento de segurança comporta uma mola quesolicita o elemento de obturação em direção à sua posiçãode obturação, cujo esforço de regulagem é superior aoesforço provocado pela pressão do fluido armazenado emcondições normais de utilização (isto é, fora de umasituação de risco de superpressão);

- a parte do circuito de escapamento situada entre oelemento de obturação e a primeira extremidade compreendeum canal, formado no corpo do elemento e apto a colocar emcomunicação o elemento de obturação diretamente com o gássob pressão no reservatório em posição montada;.

em posição montada, o elemento de obturação ésolicitado pelo gás sob pressão em direção à sua posição denão obturação;

- os circuitos de escapamento e de estiramento sãodistintos e sensivelmente paralelos sobre pelo menos umaparte de sua extensão;

- os circuitos de escapamento e de estiramento têm umaparte comum, pelo menos no nível do orifício deentrada/saída do elemento;

os circuitos de enchimento e de escapamento sãocomuns, isto é, o gás segue sensivelmente o mesmo circuitoem sentido inverso, quando de seu enchimento e de seuescapamento de segurança;

- o elemento de controle tem uma forma sensivelmenteoblonga e cilíndrica;

- o elemento de controle comporta um dispositivo demedida de uma grandeza física, tal como a pressãorepresentativa de um recipiente, apto a ser ligadodiretamente ao gás sob pressão em posição montada e apto acooperar com meios de afixação dessa grandeza físicasituados sobre o elemento de controle e/ou à distância;

a parte de montagem do elemento de controle doenchimento é sensivelmente cilíndrica ou cônica e comportapelo menos um elemento de fixação, tal como filetesprevistos para cooperarem com uma superfície conjugada, talcomo uma regulagem de um gargalo de recipiente;

- a parte de montagem do elemento de controle comportaum elemento destinado a assegurar a estanqueidade com orecipiente, quando de um aperto, tal como uma camada deteflon®;

- a válvula de isolamento é alojada no interior dovolume do elemento de controle e comporta uma extremidadeacessível via um orifício de entrada/saída munido de um

obturador escamoteável, a válvula de isolamento estandoapta a ser deslocada entre uma posição de abertura e umaposição de fechamento do circuito de estiramento sob a açãode uma extremidade conjugada de um aparelho usuáriointroduzido no corpo do elemento de controle via o orifício de entrada / saída;

- o corpo do elemento do controle compreende uma parteque forma uma interface de conexão para um circuito ou umaparelho usuário do gás que transita via o elemento decontrole, a parte que forma uma interface de conexão e a

parte de expansão sendo disposta, respectivamente,sensivelmente de ambos os lados da parte de montagem, deforma a dispor a parte que forma uma interface de conexãopelo menos parcialmente no exterior do volume doreservatório, quando o elemento está em posição montada;

- a invenção pode se referir também a um veículo quecompreende um elemento de controle ou um conjunto elementode controle e recipiente, de acordo com qualquer uma dascaracterísticas;

- o gás é o hidrogênio ou contém o hidrogênio.

Uma outra finalidade da invenção é de propor umrecipiente de gás sob pressão que comporta um orifício e umelemento de controle do enchimento e/ou do estiramento, deacordo com qualquer uma das características acima.

Uma outra finalidade da invenção é de propor um circuito de utilização de um gás sob pressão que comportaum recipiente ligado ao circuito de utilização via oelemento de controle, o circuito sendo ligado ao orifíciode entrada/saída do elemento de controle, o circuitocomportando um mecanismo que forma uma válvula de segurançaalta pressão apta a evacuar o gás sob pressão deescapamento em direção à atmosfera ou em uma zona seguradeterminada.

Segundo outras particularidades, o circuito comportaum conduto principal ligado a um usuário do gás e umconduto auxiliar de segurança ligado ao conduto principal,o mecanismo que forma uma válvula de segurança alta pressãoficando situado no conduto principal e/ou no condutoauxiliar.

Outras particularidades e vantagens aparecerão com aleitura da descrição a seguir feita com referência àsfiguras, nas quais:

- a figura 1 representa uma vista externa, emperspectiva isométrica, de um exemplo de realização, deacordo com a invenção, de um conjunto de armazenagem de gásprovido de um elemento de controle de enchimento e/ou doestiramento de um gás sob pressão;

- a figura 2 representa uma vista externa, emperspectiva isométrica, do elemento de controle da figura1;

- a figura 3 representa uma vista em cortelongitudinal em escala ampliada de um detalhe do conjuntode armazenagem de gás de controle da figura 1;

- a figura 4 representa uma vista em cortelongitudinal de uma interface de conexão do elemento decontrole da figuras 1 a 3, em uma posição conectada a umaligação de acondicionamento;

- a figura 5 representa uma vista parcial e em cortelongitudinal do elemento de controle da figura 2, segundoum plano que passa pelo eixo de um dispositivo deescapamento de gás de segurança sustentado pelo elemento decontrole, o dispositivo de segurança estando em posiçãoinativa;

a figura 6 representa uma vista em cortelongitudinal da interface de conexão do elemento decontrole em posição conectada a uma conexão de saída;

a figura 7 representa uma vista em cortelongitudinal do dispositivo de segurança da figura 5 emposição ativa, após um superaquecimento;

a figura 8 representa uma vista ampliada de umdetalhe da figura 3;

a figura 9 representa uma vista do elemento docontrole da figura 2, em corte segundo um plano idêntico aoplano de corte da figura 5.

No modo de realização não limitativo da figura 1,reconhece-se um corpo de reservatório 1 de gás oblongo queapresenta uma parte central principal cilíndrica 10 e duasextremidades 11 e 12 em forma de cúpula. 0 reservatório 1 épreferencialmente realizado em materiais compósitos, porexemplo, um liner em liga de alumínio reforçado por umenrolamento filamentar de fibras de carbono ligadas pelaresina epóxi.

Uma extremidade arredondada 12 do reservatório 1compreende um orifício de entrada/saída para o fluido, e noqual é montado um elemento 2 de controle do enchimento e/oude estiramento do gás 2. Em posição montada sobre oreservatório 1, uma primeira parte do elemento 2 decontrole fica situada no interior do volume do reservatório1 e uma segunda parte forma ressalto no exterior doreservatório 1. 0 elemento 2 de controle comporta, em suaparte externa, uma interface de conexão 3 destinada acooperar em encaixe com peças de encaixe complementaresapresentada, por exemplo, por um aparelho usuário, umcircuito ou um dispositivo de enchimento do reservatório 1.

O elemento 2 de controle comporta, por outro lado, emsua parte situada no exterior do reservatório 1, uma provade estado do recipiente 4, tal como uma vareta de pressão eum dispositivo 5 de escapamento de gás de segurançadescrito mais em detalhes a seguir.

A extremidade externa do elemento 2 de controle éprovida de um orifício central 31 apto a dar acesso aointerior do reservatório 1.

A figura 2 apresenta o elemento 2 de controle fora doreservatório 1 de armazenagem. Esse elemento de controle 2é composto de um corpo 21 oblongo de forma geralcilíndrica, compreendendo sensivelmente em sua partemediana uma conexão cônica filetada 24 prevista para afixação estanque desse elemento 2 no orifício doreservatório 1 de armazenagem.

Em posição montada sobre um reservatório 1, umaprimeira parte 22 do volume do elemento de controle se achaassim no interior do reservatório 1, enquanto que umasegunda parte 23 do volume do elemento 2 se acha noexterior do reservatório 1, oferecendo assim o acesso àinterface de conexão 3, à prova de estado do recipiente 4,ao dispositivo de segurança 5 e ao orifício central 31,permitindo o enchimento e/ou o estiramento do gás.

Com referência à figura 3, o corpo 21 do elemento decontrole 2 é ligado mecanicamente ao reservatório 1, graçasà filetagem cônica 24, cooperando com uma regulagem formadano gargalo do reservatório 1. A estanqueidade entre oelemento 2 e o reservatório 1 pode ser mantida, porexemplo, por meio notadamente de uma fita de teflon apostasobre os filetes.

0 elemento 2 de controle integra em seu volume,sensivelmente ao nível de sua primeira extremidade, de cimaa baixo: um elemento de filtragem do gás estirado 6, umaválvula de pressão residual 7, que mantém permanentementeuma pressão mínima (por exemplo, aproximadamente 3 00 kPa)de gás no reservatório 1, a fim de evitar sua poluição, umelemento de pré-expansão 8, permitindo a saída do gás a umapressão determinada próxima da pressão necessária àaplicação, assim como uma válvula de isolamento 9,permitindo autorizar ou interromper o estiramento do gás.Conforme representado na figura 3, uma parte do elemento depré-expansão 8 pode formar ressalto da primeira extremidadedo corpo 21 do elemento 2 de controle, a válvula de pressãoresidual 7 e o elemento de filtragem do gás estirado 6sendo montados sobre essa parte em ressalto do elemento depré-expansão 8.

A interface de conexão 3 é materializada por 4lingüetas protuberantes 32 (ou baionetas), permitindo oencaixe de conexões com impressões complementares paraefetuar o enchimento e o estiramento do gás contido noreservatório 1. O orifício central 31 do elemento 2 decontrole do enchimento e/ou o estiramento do gás pode serprotegido contra as partículas externas, graças a umobturador móvel 33. 0 obturador móvel 33 tem, por exemplo,a forma de um eixo que é submetido à ação de uma mola 34 decomando em direção a uma posição de fechamento ou derepouso do orifício 31, na qual a superfície 331 desseobturador 33 coincide com a superfície frontal 351 de umacânula 35 da interface de conexão 3. A cânula 35 é alojadaem parte no corpo 21 do elemento 2 de controle.

Conforme representado, de forma ampliada, na figura 8,o elemento de pré-expansão 8 pode estar compreendido em umcartucho de pré-expansão 122 parafusado no corpo 24 doelemento 2 de controle via um sistema defiletagem/regulagem 221.

A montante do elemento de pré-expansão 8, o elemento 2de controle comporta um filtro 8, depois uma válvula depressão residual 7, conhecida em si. Essa válvula depressão residual funciona esquematicamente da seguinteforma: a mola 71 age sobre a válvula 72 e tende a estancarnaturalmente a válvula de pressão residual 72 sobre suasede 73. Quando o esforço da pressão de gás sobre a seçãoda válvula 72 é superior àquela do esforço da mola 71, aválvula é passante. A válvula de pressão residual 72 fechao circuito, quando o esforço da pressão de gás sobre aseção dessa válvula 72 é insuficiente para vencer o esforçoda mola 71. Esse nível de pressão (superior à pressãoatmosférica, por exemplo, da ordem de 300 kPa) é aquele quesubsistirá no interior do reservatório em fim de fase deutilização, a fim de evitar as diversas poluições. Essaválvula de pressão residual 7 é, por exemplo, passanteunicamente no sentido da saída de gás para o exterior (emdireção ao orifício 31) e que, quando a pressão do gás ésuperior a um limite, permite a abertura dessa válvula 7(por exemplo, 300 kPa). 0 filtro 6 e a válvula 7 de pressãoresidual são, por exemplo, alojados em uma caixa 267parafusada sobre a extremidade a montante do cartucho depré-expansão 122.

A jusante do elemento de pré-expansão 8, (em direção àsaída 31) , o elemento 2 de controle compreende uma câmarade baixa pressão 223. A estanqueidade entre o interior doreservatório Iea câmara baixa pressão 223 é assegurada,por exemplo, pela associação 222 de uma junta tórica e deanéis anti-extrusão dispostos entre o cartucho 122 e ocorpo 24 do elemento de controle 2. O filtro 6 é mantido nocartucho 22 por exemplo por meio de um anel elástico 241alojado em uma calha 223 formada na caixa 267.

A válvula 26 do elemento de pré-expansão 8 é submetidaà ação de uma mola 261 em direção a uma sede 27 mantida nocartucho 122 sob a ação de um porta-sede filetado 271. Aválvula 26 é submetida ao esforço da mola de válvula 261 eao esforço do gás sob pressão.

A extremidade a jusante da válvula 26 é munida de umahaste 1261, cuja extremidade está em contato com um pistãode pré-expansão 28. Esse pistão 28 é submetido a um esforçoda parte de uma mola 281 em direção à válvula 26 de pré-expansão. Devido ao esforço da mola 281 e da ação do gássobre a seção a jusante do pistão 28, a válvula 26 asseguraum papel de regulagem de pressão.

Quando das fases de estiramento de gás, a partir doreservatório 1, o gás contido no reservatório 1 sob altapressão transita via o filtro 6, depois se expande nocartucho 122 em direção à câmara baixa pressão 223.

O gás expandido atravessa em seguida o pistão 28 poruma perfuração 283 formada no corpo do pistão 26, paradesembocar em uma câmara 232 situada a montante da válvulade isolamento 9. A válvula de isolamento 9 assegura umaestanqueidade entre o corpo 21 e o interior do reservatório1 por sistemas de junta ou análogo.

A válvula 9 de isolamento está por defeito fechada. Aválvula 9 de isolamento é, por exemplo, uma válvula de tipoclássico, tal como uma válvula que comporta um corpotubular fixo e um pino móvel no interior do corpo apto atornar a válvula passante ou não, segundo a posição dopino.

A válvula 9 é capaz de ser acionada via uma válvula deobturação pertencente, por exemplo, a um sistema usuário doconjunto de armazenagem ou a um cabeçote de distribuição dogás .

Segundo o modo de realização da figura 4, aextremidade de uma ligação de acondicionamento 100 éacoplada à extremidade dita externa do elemento 2 decontrole. Mais precisamente, a ligação de acondicionamento100 apresenta um corpo 101 e uma interface de conexão quecomporta impressões 103 que podem cooperar com as lingüetasprotuberantes 32 da interface de conexão 3 do elemento 2 decontrole.

A interface de conexão da ligação de acondicionamento100 compreende um eixo ou encaixe 104 dimensionado para virse alojar no poço 357 central da cânula 35. Assim, quando ainterface de conexão da ligação de acondicionamento 100 éencaixada e coopera com a interface de conexão 3 doelemento 2, o eixo 104 vem se alojar coaxialmente no poço357 da cânula 35. Além disso, a extremidade 105 do eixo 104da ligação de acondicionamento 100 entra em contato com asuperfície 331 a jusante do obturador 33, empurrando este,combatendo o esforço da mola 34.

Quando a interface de conexão da ligação deacondicionamento 100 está em posição final sobre ainterface de conexão 3 do elemento 2, a superfícieperiférica externa dianteira do eixo 104 está em contatocom um primeiro dispositivo de estanqueidade 352,compreendendo, por exemplo, uma junta e um anel anti-extrusão, enquanto que uma parte externa traseira do eixo104 está em contato com um segundo dispositivo deestanqueidade, compreendendo uma junta e um anel anti-extrusão 353. Entre essas duas partes, a superfícieperiférica do eixo forma uma câmara anular estanque 3 58(estreitamento local do eixo 104, por exemplo) entre o eixo104 e a cânula 35 do elemento 2 de controle.

No decorrer de uma operação de acondicionamento doreservatório 1, o fluido de enchimento é drenado através daligação de acondicionamento 100 via um conduto 102 centralque desemboca na câmara anular 358. Por exemplo, o conduto102 central que desemboca na câmara anular 358, porintermédio de orifícios radiais 106 formados através daparte mediana do eixo 104.

0 fluido de enchimento atravessa em seguida a cânula35 via orifícios ou condutos 356 para chegar em uma câmaraanular 211 formada entre o corpo 21 e a cânula 35. Aestanqueidade da câmara 211 é assegurada via, por exemplo,dois conjuntos de estanqueidade 354, 355, compreendendo,cada um, por exemplo, uma junta e um anel anti-extrusão. Acâmara anular 211 drena em seguida o fluido de enchimentoem direção a uma perfuração 212 que desemboca em uma câmaraanular 213 do dispositivo de segurança 5.

A figura 5 representa mais detalhadamente odispositivo de segurança 5 alojado no corpo do elemento 2de controle do enchimento e/ou do estiramento. Conformerepresentado, o dispositivo de segurança 5 pode ser contidoem um volume que forma ressalto transversalmente do corpooblongo do elemento 2 de controle.

O dispositivo 5 de segurança comporta um corpo decartucho 53 ou armação que contém uma válvula 56. A válvula56 é naturalmente mantida em posição de obturação estanqueda passagem de fluido contra uma sede 55 sob a ação de umamola 57. A sede 55, de preferência não metálica, é centradae mantida de forma estanque relativamente ao corpo por meiode um porta-sede 54, por exemplo, parafusado no corpo decartucho 53.

Um bujão 51 que tem uma travessa fusível 52 (tal comouma liga eutéctica com baixo ponto de fusão, por exemplo,bismuto-índio) contém o cartucho 53 em um poço do corpo 21do elemento 2. O bujão 51 é, por exemplo, parafusado naextremidade do poço do corpo 21 do elemento 2 de controle.

Para assegurar a transferência de calorparticularmente eficaz entre o meio entre o meio ambiente ea travessa fusível 52, o fusível 51 tem, de preferência,uma condutividade térmica elevada, ele é, por exemplo,constituído de uma liga de cobre. Por outro lado, calhas219 podem ser dispostas no corpo 21 para aumentar asuperfície de troca com o meio ambiente na zona onde seacha o fusível 52.

O fluido de enchimento, que entra na câmara anular213, estanque entre o cartucho 53 e o corpo 21 (juntas eanéis anti-extrusão 531 e 532), atravessa sucessivamente ocartucho 53 via primeiros orifícios laterais 533, depoisatravessa o porta-sede 54 via segundas perfurações 543. Ofluido segue em seguida o conduto central 54 que desembocaao nível da válvula 56.

A válvula 56 se abre sob o esforço de uma pressão dofluido de enchimento determinada (superior a uma pressãolimite definida para evitar uma poluição do conteúdo doreservatório 1). A abertura da válvula 56 permite ao fluidopassar em uma câmara intermediária 534.

Fresagens 581 de uma travessa 58 drenam em seguida ofluido até em uma câmara a jusante 214. Uma perfuração 215que se comunica, por um lado, com a câmara a jusante 214 e,por outro lado, com o interior do reservatório 1 permite otransporte do fluido no interior do reservatório. A figura9 ilustra esquematicamente a perfuração 215 que desembocano nível de um rebordo que delimita a extremidade da partede montagem 24 filetada do corpo 21 (a perfuração 215desemboca ao nível de uma parte situada no reservatório 1,quando o elemento 2 de controle está em posição montada).

Quando a operação de acondicionamento é concluída e ocircuito de enchimento eventualmente purificado, a válvula56 encontra automaticamente sua posição de fechamentoestanque sobre sua sede 55 sob a ação de sua mola e isola ointerior do reservatório 1. A ligação de acondicionamentopode ser retirada, o obturador móvel 33 da interface deconexão 3 encontra então automaticamente sua posição derepouso sob a ação da mola 34.

Na figura 6, o elemento 2 de controle de enchimentoe/ou de estiramento do gás é conectado a uma ligação desaída 90 0 composta de um corpo 901, que tem uma interfacede conexão que comporta impressões 903 que cooperam com aslingüetas protuberantes 32 da interface de conexão 3.

Quando a interface de conexão da conexão de saída 900é encaixada e coopera com a interface de conexão 3 doelemento 2 de controle, o eixo 904 da conexão de saída 900vem se alojar coaxialmente no poço 357 da cânula 35. Aextremidade 905 do eixo 904 da conexão de saída 900 entraem contato com a superfície 331 do obturador 33. O eixo 904empurra o obturador 33, combatendo o esforço da mola 34 atéabrir a válvula de isolamento 9 pelo contato da haste 332do obturador 33 sobre o eixo da válvula 9.

Quando a interface de conexão da conexão de saída 900está em posição final sobre a interface de conexão 3 doelemento 2, a superfície periférica externa traseira doeixo 904 está em contato com o conjunto de estanqueidade ajusante 353, compreendendo uma junta e um anel anti-extrusão. Dessa forma, o eixo 904 é alojado de maneiraestanque na cânula 35 face o exterior.

O fluido estirado do reservatório 1, após ser passadono elemento de filtragem 6, depois na válvula de pressãoresidual 7 e no elemento de pré-expansão 8, atravessa aválvula de isolamento 9. O fluido chega em seguida nacâmara 358, contendo o obturador 33 depois pega a fresagem908 para chegar ao conduto 902 central da conexão de saída900 (através do eixo 904 para ser distribuído para oexterior em uma rede em direção a um usuário).Conforme representado na figura 7, um superaquecimento (devido, por exemplo, a um incêndio) ativa oelemento de segurança 5, provocando uma fusão do fusível 52que se evacua, por exemplo, por um orifício 511 do bujão51. 0 esforço da alta pressão do fluido contido noreservatório 1 que se aplica sobre a seção do cartucho 53permite, então, deslocar o cartucho 53 até se escorar sobrea superfície 512 do bujão 51.

O cartucho vem se colocar em uma parte do poço docorpo 21 na qual os elementos de estanqueidade não cooperammais contra o corpo 21. Isto é, a associação 532 de umajunta e anéis anti-extrusão perde então sua estanqueidade ecoloca em comunicação a câmara 214 com a câmara anular 213.Dessa forma, o canal de escapamento é aberto para o fluidosob alta pressão, vindo do interior do reservatório via oorifício 215. A partir da câmara anular 213, o fluido éevacuado para o exterior pela perfuração 212.

A evacuação do gás pode ser feita diferentementesegundo o fato de o reservatório 1 ser ligado ou não a umcircuito usuário.

Se o reservatório 1 for conectado à sua ligação desaída 900 por seu elemento 2 de controle (cf. figura 6), ofluido que atravessa a perfuração 212 chega na câmaraanular 211 do corpo, depois atravessa as perfurações 356 dacânula 3 5 para se achar na câmara anular 359 formada entreo eixo 904 e a cânula 35. Essa câmara 359 formada entre oeixo 904 e a cânula 35 se comunica com a câmara 358 amontante, contendo o obturador 33. Essa comunicação étornada possível pela geometria da extremidade do eixo 904(diâmetro notadamente), assegurando uma folga entre o eixo904 e o sistema 352 de estanqueidade (junta e anel anti-extrusão).

A partir da câmara 358, o fluido é evacuado para oconduto 902 central da conexão de saída 900 via a fresagem908 usinada no eixo 904. O conduto 902 desemboca sobre umarede da aplicação que comporta, por exemplo, um condutoprincipal 100 e um conduto auxiliar 101 de segurança ligadoao conduto principal 100. 0 conduto auxiliar 101 compreendeum mecanismo 950 formando uma válvula de segurança altapressão apta a evacuar o gás sob pressão em direção àatmosfera em uma zona determinada, quando a pressão do gásexcede um valor limite.

Assim, o fluido alta pressão que escapa doreservatório em caso de super aquecimento é evacuado pelaválvula de segurança 95 0 que, graças a uma chaminé deevacuação ou análogo, leva o fluido à atmosfera em uma zonaconhecida e controlada, por exemplo, de um veículo.

Se, ao contrário, o reservatório 1 cheio não estiverconectado, por exemplo, se estiver em repouso em uma fasede armazenagem (cf. figura 3), o fluido proveniente doreservatório que atravessa a perfuração 212 chega na câmaraanular 211, depois atravessa as perfurações 356 da cânula35 para se achar na câmara anular 33 9.

A folga prevista entre o obturador 33 e a cânula 3 5permite, então, a evacuação do fluido alta pressão drenadoem direção à atmosfera via o orifício 31.

O sistema de controle e do enchimento e/ou doestiramento de gás segundo a invenção permite assim:

- ao fluido aceder, via o circuito de enchimento, aointerior de um recipiente, quando das fases deacondicionamento do recipiente e isto quando a pressão deenchimento é superior a uma pressão limite definida paraevitar a poluição do continente e do conteúdo;

- ao fluido contido sob alta pressão no recipiente serisolado do ar ambiente (função retenção da válvula 56

notadamente);

em caso de elevação de temperatura devido, porexemplo, a um incêndio, o fluido contido sob alta pressãono recipiente deve ser evacuado do recipiente.

A evacuação ou escapamento de segurança pode seroperada:

- via o orifício 31 da interface de conexão, quando orecipiente não é conectado (por exemplo, transportado ouarmazenado quando das fases de logísticas);

- via o circuito de segurança de uma rede de

alimentação, quando o recipiente está conectado (porexemplo, uma rede de uma pilha a combustível ou de umveículo).

A saída do gás de escapamento (em caso desuperpressão) intervém via o orifício (de preferênciaúnica) que serve também ao enchimento e ao estiramento.Assim, o gás utiliza um mesmo orifício para oenchimento/estiramento/escapamento em caso de superpressão.Isto permite uma conexão única ao reservatório esimplifica, portanto, as operações para um usuário. 0 gásevacuado em caso de superpressão no reservatório pode assimser coletado por esse orifício em direção a um circuitousuário, para uma zona segura. Essa característica éparticularmente vantajosa, quando o gás corre o risco, talcomo o hidrogênio.Naturalmente, a invenção não está limitada ao exemplode realização descrito acima. Assim, por exemplo, odispositivo de segurança poderia comportar uma válvula dedescarga alta pressão apta a evacuar o fluido em direção aoexterior, quando a pressão no interior do recipiente 1excede um valor determinado superior a um limite, o limitesendo superior à pressão de armazenagem.

Vantajosamente, a função de válvula de descarga altapressão pode ser realizada pela travessa fusível 52 doelemento de segurança 5. Por exemplo, a travessa fusível 52poderia ser constituída de uma mola apta a transformar odispositivo de segurança em válvula de descarga altapressão, permitindo o deslocamento do bujão 53 (oucartucho) sob certas condições de pressão. Nesse caso, oesforço fornecido pela mola sobre o cartucho 53 deve sersuperior ao esforço provocado pela pressão do fluido deenchimento.

Como variante, também uma mola poderia ser intercaladaentre a travessa fusível 52 e o cartucho 53 do dispositivode segurança 5, de maneira que esse dispositivo desegurança 5 evacue o fluido contido no reservatório em casode uma elevação da temperatura ambiente e/ou em caso de umasuperpressão do fluido contido no reservatório.

Como variante, o obturador 33 pode ser realizado emuma matéria fusível (liga eutéctica com baixo ponto defusão, por exemplo - bismuto - índio) ), de maneira a sefundir, ao mesmo tempo, em caso de superaquecimento e assimpermitir uma passagem mais importante do gás ao nível doorifício central 31.

Além disso, o fusível térmico pode ser substituído porqualquer outro elemento de segurança, por exemplo: um discode ruptura, uma válvula de descarga, uma válvula comandadaem função de uma temperatura e/ou de uma pressão medida (s).

A invenção pode assim ser utilizada em todas asaplicações que exigem uma grande facilidade de emprego, umbom compromisso leveza, volume e capacidade (autonomia). Atítulo de exemplo não limitativo, a invenção pode seaplicar ao hidrogênio gasoso para pilha a combustívelportátil ou móvel, aos gases médicos, aos gases paraanálises e laboratórios.

Claims

1. Elemento de controle do enchimento e/ou doestiramento de um gás sob pressão destinado a ser montadoem um orifício de um reservatório (1) , compreendendo umcorpo (21) provido de pelo menos um dispositivo (8) decontrole da circulação do gás disposto entre uma primeiraextremidade que compreende um orifício (31) que forma umaentrada e/ou uma saída para o gás face ao reservatório euma segunda extremidade destinada a se comunicar com ointerior do reservatório, o elemento de controlecompreendendo, além disso, um dispositivo (5) deescapamento de gás de segurança para evacuar o gás fora doreservatório, em caso de situação de risco e compreendendoum canal ou circuito de escapamento de gás (215, 213, 212,-211, 31) que se estende entre uma primeira extremidade(215) destinada a se comunicar com o gás sob pressão doreservatório e uma segunda extremidade (31) destinada a secomunicar com um circuito usuário ou com a atmosfera, ocircuito de escapamento sendo obturado ou não em função doestado de um elemento de segurança (52), caracterizado pelofato de a segunda extremidade do circuito de escapamento(215, 213, 212, 211, 31) de gás com o orifício (31) doelemento de controle, que forma uma entrada e/ou uma saídapara o gás.

2. Elemento, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a segunda extremidade docircuito de escapamento (215, 213, 212, 211, 31) de gáscoincidir com um orifício (31) de entrada /saída doelemento de controle destinado também à entrada(enchimento) quanto à saída de gás (estiramento) .

3. Elemento, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de comportar uma parte de expansãoque abriga um dispositivo de pré-expansão (8), o elemento(2) de controle comportando, além disso, uma parte demontagem (24) destinada a ser montada no orifício de umreservatório, a parte de expansão e a parte de montagemsendo dispostas relativamente sobre o corpo (21) de forma adispor a parte de expansão pelo menos parcialmente nointerior do volume de um reservatório (1) , quando oelemento (2) está em posição montada.

4. Elemento, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de o elemento de segurança (52) e aparte de expansão serem dispostos respectivamentesensivelmente de ambos os lados da parte de montagem (24),de forma a dispor o elemento de segurança (52) pelo menosparcialmente no exterior de um volume de um reservatório(1) , quando o elemento (2) está em posição montada.

5. Elemento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de odispositivo (5) de segurança compreender um elemento (53)de obturação apto a ser deslocado entre uma posição deobturação e uma posição de não obstrução do circuito deescapamento de gás, o elemento de segurança (52) que formaum batente escamoteável de manutenção do elemento (53) deobturação em posição de obturação.

6. Elemento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato decomportar um canal ou circuito de enchimento para o gás sobpressão que se estende entre uma primeira extremidade (31)destinada a ser ligada a uma fonte de gás de enchimento sobpressão e uma segunda extremidade (215) destinada a secomunicar com um reservatório, um dispositivo com válvula(56) de enchimento sendo disposto sobre o circuito deenchimento, a válvula (56) de enchimento sendo dimensionadapara se abrir unicamente além de uma pressão limite, parapermitir a circulação de gás sob pressão entre as duasextremidades (31, 215) do circuito de enchimento unicamenteno sentido de um enchimento e quando a pressão do gás deenchimento excede esse limite.

7. Elemento, de acordo com a reivindicação 5 ou 6,caracterizado pelo fato de a válvula (56) de enchimento sermóvel relativamente a uma sede (55) solidária a uma armação(53) , o elemento (53) de obturação do canal de escapamentocomportando essa armação.

8. Elemento, de acordo com a reivindicação 6 ou 7,caracterizado pelo fato de os circuitos de enchimento e deescapamento comportarem pelo menos uma parte comum.

9. Elemento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelofato de comportar um circuito de estiramento de gás que seestende entre uma primeira extremidade (60) destinada serligada em posição montada com o interior do reservatório euma segunda extremidade (31) destinada a ser ligada a umcircuito usuário do gás estirado do reservatório.

10. Elemento, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de comportar, disposto no circuitode estiramento e, além de um dispositivo de pré-expansão(8) , pelo menos um dos elementos de controle dentre: umelemento que filtra o gás (6) , um dispositivo que forma aválvula de pressão residual (7), uma válvula de isolamento

11. Elemento, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de comportar, dispostos em série nocircuito de estiramento entre a primeira e a segundaextremidade: um elemento filtrante do gás (6), umdispositivo que forma válvula de pressão residual (7) , odispositivo de pré-expansão (8) e uma válvula de isolamento(9).

12. Elemento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9, 10 ou 11, caracterizado pelo fato de ocircuito de estiramento ser sensivelmente retilineo entresuas duas extremidades.

13. Elemento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12,caracterizado pelo fato de compreender uma válvula dedescarga alta pressão que tem uma primeira extremidadedestinada a ser ligada com o gás sob pressão em posiçãomontada e uma segunda extremidade ligada a uma saída paraevacuar o fluido quando a pressão excede um valordeterminado superior a um limite.

14. Elemento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13,caracterizado pelo fato de o elemento de segurança (52)compreender pelo menos um dos elementos de segurançadentre: um fusível térmico, um disco de ruptura, umaválvula de descarga, uma válvula comandada em função de umapressão e/ou de uma temperatura medida.

15. Recipiente de gás sob pressão comportando umorifício, caracterizado pelo fato de comportar um elemento(2) do controle do enchimento e/ou do estiramento, deacordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5,-6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, disposto em seu orifício.

16. Circuito de utilização de um gás sob pressão,caracterizado pelo fato de comportar um recipiente, deacordo com a reivindicação 14, ligado ao circuito deutilização via o elemento de controle, o circuito sendoligado ao orifício (31) de entrada/saída do elemento decontrole (2), o circuito comportando um mecanismo (950) queforma uma válvula de segurança alta pressão apta a evacuaro gás sob pressão de escapamento em direção à atmosfera ouem uma zona segura determinada.

17. Circuito de utilização, de acordo com areivindicação 15, caracterizado pelo fato de comportar umconduto principal (100) ligado a um usuário do gás e umconduto auxiliar (101) de segurança ligado ao condutoprincipal (100), o mecanismo (950) formando uma válvula desegurança alta pressão que fica situada no condutoprincipal e/ou no conduto auxiliar (101).