EP4735784A1 - Dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogenique - Google Patents

Dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogenique

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EP4735784A1
EP4735784A1 EP24745998.5A EP24745998A EP4735784A1 EP 4735784 A1 EP4735784 A1 EP 4735784A1 EP 24745998 A EP24745998 A EP 24745998A EP 4735784 A1 EP4735784 A1 EP 4735784A1
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EP
European Patent Office
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tubular wall
external
conduit
cryogenic fluid
radially
Prior art date
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Pending
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EP24745998.5A
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Valéry DUVAL
Stéphane PAQUET
Stéphane DUVAL
Gaëtan COLEIRO
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Ten Loading Systems SAS
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Ten Loading Systems SAS
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Publication date
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Abstract

Dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, comprenant une première et un deuxième pièce de conduite (A, B) formant partie femelle et partie mâle, connectées pour délimiter un conduit (C) de circulation du fluide et former une chambre de réchauffement du fluide, lesdites pièces de conduite (A, B) présentant une première et deuxième bride annulaire externe (11, 12), entre lesquelles est enserré un roulement comprenant des bagues radialement externe et interne (9, 10), caractérisé en ce que ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente une forme en U serpentant entre la première et la deuxième pièce de conduite (A, B) et définissant un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement, pour minimiser des entrées de chaleur dans ledit fluide cryogénique circulant dans ledit conduit de circulation.

Description

TITRE : DISPOSITIF DE RACCORDEMENT TOURNANT DE CONDUITS DE FLUIDE CRYOGENIQUE
Domaine de la divulgation
La présente divulgation se rapporte au domaine des installations de transfert de fluide cryogénique.
Plus particulièrement, la divulgation concerne un dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, susceptible de circuler à des températures comprises entre -180 degrés et -253 degrés.
Un tel dispositif peut par exemple être employé dans le cadre du transport sur de longues distances entre une unité fixe et une unité mobile, tel qu'en mer ou dans des zones désertiques, de fluide cryogénique présentant des risques d'explosion ou de pollution en cas de contact avec l'air extérieur.
Etat de la technique antérieure
Ces dernières années, du fait de la prise de conscience du problème du réchauffement climatique, des efforts ont été déployés pour davantage utiliser les sources d’énergie naturelles renouvelables, telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne, l’énergie hydraulique ou encore l’énergie géothermique comme sources d’énergie pour remplacer les combustibles fossiles tels que le pétrole et le gaz naturel. Depuis plusieurs années, la possibilité d’employer des sources d’énergie naturelles pour produire et utiliser efficacement l’hydrogène est envisagée, l'hydrogène pouvant être stocké en grande quantité et transporté sur de longues distances, notamment sous forme liquide.
Les installations de transfert de fluide cryogénique, tels que les bras de chargement sont par exemple détaillées dans les documents WO9815772 ou EP 3321229.
De telles installation comprennent également, de manière classique, un dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique comprenant un roulement ainsi qu'un agencement d'étanchéité comprenant notamment un joint d'étanchéité imperméable au fluide cryogénique ou un joint d'étanchéité imperméable permettant de protéger l'installation d'éventuelles conditions climatiques.
Toutefois, un inconvénient des installations actuelles est que, leur dimension s'avère relativement importante et que par conséquent l'effet de levier s'en trouve d'autant plus important, rendant ainsi plus difficile une quelconque manoeuvre de l'installation, par exemple lors de manutentions. En outre, le fait que le roulement et un potentiel agencement d'étanchéité soient éloignés d'un plan de joint entre deux pièces de conduite s'avère peu optimal vis à vis des mouvements relatifs à accommoder par l'agencement d'étanchéité et des jeux fonctionnels à assurer. Il existe donc un besoin d'améliorer les installations de transfert de fluide cryogénique permettant d'avoir une installation compacte, tout en assurant sa résistance au cours du temps.
Exposé de la divulgation
Un aspect de la divulgation est de remédier au moins en partie aux inconvénients mentionnés ci-dessus relatifs aux techniques de l'art antérieur.
Pour ce faire, la divulgation concerne un dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, comprenant une première pièce de conduite formant partie femelle de joint et une deuxième pièce de conduite formant partie mâle de joint, connectées de sorte à délimiter un conduit de circulation du fluide cryogénique et à former une chambre de réchauffement du fluide cryogénique entre les première et deuxième pièces de conduite, ladite première pièce de conduite présentant une première bride annulaire externe et ladite deuxième pièce de conduite présentant une deuxième bride annulaire externe, entre lesquelles est enserré un roulement comprenant une bague radialement externe connectée à l'une des deux brides annulaires externes et une bague radialement interne connectée à l'autre des deux brides annulaires externes, de sorte à guider en rotation l'assemblage formé par ladite première pièce de conduite et ladite deuxième pièce de conduite, caractérisé en ce que ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente une forme en U serpentant entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite et définissant un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement.
Ainsi, la divulgation propose une approche nouvelle et inventive permettant de résoudre au moins en partie les inconvénients de l'art antérieur.
Notamment, par la mise en oeuvre d'une chambre de réchauffement qui présente une forme en U, on améliore ainsi la compacité du dispositif de raccordement du fait que la chambre de réchauffement est subdivisée en plusieurs portions se superposant. En outre, cela permet de mettre en oeuvre un roulement qui soit relativement proche du plan de connexion par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint, et donc minimiser les bras de levier entre le roulement et le plan de connexion pour minimiser les mouvements relatifs entre la première et la deuxième pièce de conduite sous l'effet des mouvements de rotulage du roulement.
Enfin, le fait de mettre en oeuvre un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement permet de minimiser des entrées de chaleur dans ledit fluide cryogénique circulant dans ledit conduit de circulation.
En outre, le fait de mettre en oeuvre un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement permet de n'autoriser un transfert thermique qu'à travers ladite chambre de réchauffement dudit fluide cryogénique. Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite première pièce de conduite et ladite deuxième pièce de conduite sont connectées par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite bague radialement externe est connectée de manière détachable à l'une des deux brides annulaires externes et ladite bague radialement interne connectée de manière détachable à l'autre des deux brides annulaires externes.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite première pièce de conduite comprend : une première paroi tubulaire interne radialement espacée de ladite bride annulaire externe par un premier espace amont ; une première paroi tubulaire externe ménagée dans la continuité de ladite première bride annulaire externe, et une première paroi tubulaire intercalaire ménagée radialement entre ladite première paroi tubulaire externe et ladite première paroi tubulaire interne, et espacée de ladite première paroi tubulaire externe par un premier espace aval inférieur en diamètre audit premier espace amont, ladite première paroi tubulaire intercalaire et ladite première paroi tubulaire interne étant ménagées en quinconce et étant reliées par une première cloison annulaire de jonction.
En outre, ladite deuxième pièce de conduite cylindrique comprend : une deuxième paroi tubulaire interne ; une deuxième paroi tubulaire externe ménagée dans la continuité de ladite deuxième bride annulaire externe, et une deuxième paroi tubulaire intercalaire ménagée radialement entre ladite deuxième paroi tubulaire externe et ladite deuxième paroi tubulaire interne, ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire interne par un deuxième espace interne et étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire externe par un deuxième espace externe, ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire et ladite deuxième paroi tubulaire interne étant ménagées en quinconce et étant reliées par une deuxième cloison annulaire de jonction, lesdites première paroi tubulaire externe et première paroi tubulaire intercalaire, venant au moins partiellement s'insérer dans ledit deuxième espace externe, lesdites deuxième paroi tubulaire intercalaire et deuxième paroi tubulaire interne venant s'insérer dans ladite deuxième pièce de conduite de sorte à être en butée contre ladite cloison annulaire de jonction de sorte que ladite première paroi tubulaire interne et ladite deuxième paroi tubulaire interne soient juxtaposées et forment ledit conduit de circulation d'un fluide cryogénique.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique comprend : une première portion formée entre la première paroi tubulaire intercalaire et la deuxième paroi tubulaire intercalaire, une deuxième portion prolongeant la première portion et ménagée entre la première paroi tubulaire externe et la deuxième paroi tubulaire externe, lesdites première portion et deuxième portion étant reliées par une portion de liaison formée entre une extrémité de ladite première pièce de conduite et une cloison de jonction reliant ladite deuxième paroi tubulaire externe à ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire, les première portion et deuxième portion définissant ledit espace intermédiaire.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement est un espace isolé par le vide dans lequel sont logés des moyens d'isolation thermique.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, lesdits moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches combinées réflecteurs/isolant.
Dans ce cas, selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, lesdits moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches à base de fibre de verre et d'aluminium.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit roulement comprend au moins deux pistes de roulement toriques qui sont ménagées entre ladite bague radialement interne et ladite bague radialement externe, et dans lesquelles circulent des billes.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite première bride annulaire externe et ladite deuxième bride annulaire externe présentent une pluralité de trous de passage ménagés en vis-à-vis de trous borgnes formés dans au moins l'une de ladite bague radialement interne et ladite bague radialement externe, et en ce que ledit dispositif comprend en outre une pluralité de vis, chacune desdites vis traversant un desdits trous de passage et venant se visser dans un desdits trous borgnes.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, le fluide cryogénique est de l'hydrogène liquide.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit dispositif de raccordement tournant comprenant en outre : un premier joint imperméable au fluide cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre ladite première pièce de conduite et ladite deuxième pièce de conduite donnant sur ladite chambre de réchauffement à une extrémité interne de celui-ci; un deuxième joint imperméable au fluide cryogénique ménagé à une interface de jonction entre ladite deuxième pièce de conduite, ladite deuxième bride annulaire externe, et ladite bague radialement interne, située à une extrémité externe de la chambre de réchauffement; un troisième joint imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité dudit fluide cryogénique et étant ménagé à une interface de jonction entre ladite bague radialement externe, ladite bague radialement interne et ladite deuxième bride annulaire externe.
Par la mise en oeuvre de trois joints d'étanchéité, on assure une sécurité supplémentaire au niveau du dispositif de raccordement tournant de sorte que si une défaillance se produit au niveau du premier niveau d'étanchéité, ou première barrière d'étanchéité, correspondant au premier joint et au troisième joint, le fluide cryogénique ne s'échappe pas pour autant de l'installation de transfert de fluide cryogénique du fait que le deuxième niveau d'étanchéité, ou deuxième barrière d'étanchéité, correspondant au deuxième joint d'étanchéité empêche la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur. Le deuxième joint d'étanchéité assure ainsi une sécurité en cas de défaillance du premier joint d'étanchéité et/ou du troisième joint d'étanchéité.
En d'autres termes, le premier joint permet d'assurer une étanchéité au fluide cryogénique. Le troisième joint assure l'étanchéité au gaz cryogénique provenant du réchauffement du liquide cryogénique qui pourrait s'échapper au niveau du premier joint d'étanchéité, et qui serait réchauffé en circulant dans la chambre de réchauffement. En cas de défaillance de cette première barrière d'étanchéité, le deuxième joint permet d'assurer une étanchéité pour éviter la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur.
En outre, par ce positionnement des joints d'étanchéité et par la compacité de l'installation, on minimise les bras de levier entre le roulement et les joints d'étanchéité pour minimiser les mouvements relatifs entre la première et la deuxième pièce de conduite au niveau de ces joints d'étanchéité sous l'effet des mouvements de rotulage du roulement.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit premier joint est ménagé autour du conduit de circulation.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit premier joint est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit deuxième joint est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts. Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, lesdits ressorts sont réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit troisième joint est imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité dudit fluide cryogénique et présentant une température supérieure à -75 degrés, préférentiellement supérieure à -50 degrés.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit troisième joint est un joint à lèvres réalisé à partir d'un élastomère.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, le dispositif comprend un quatrième joint ménagé à une interface de jonction entre ladite bague radialement externe, ladite bague radialement interne et ladite première bride annulaire externe.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit quatrième joint est un joint annulaire imperméable.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit premier joint imperméable au liquide cryogénique est ménagé autour du conduit de circulation entre ladite première cloison annulaire de jonction et ladite deuxième cloison annulaire de jonction.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, le dispositif comprend un joint annulaire statique ménagé entre ladite première bride annulaire externe et ladite bague radialement interne.
La divulgation concerne également une utilisation d'un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'un des modes de réalisation précités, pour le transfert d'hydrogène liquide.
La divulgation concerne également un bras de chargement comprenant un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'un des modes de réalisation précités.
Présentation des figures
La divulgation, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation illustratif et non limitatif de celle-ci, et des dessins annexés parmi lesquels :
[Fig. 1] est un schéma en coupe illustrant une installation de transfert de fluide cryogénique selon un mode de réalisation de la divulgation ;
[Fig. 2] est une vue partielle de la figure 1 ;
[Fig. 3] est une vue en perspective d'une installation de transfert de fluide cryogénique selon le mode de réalisation de la figure 1, et
[Fig. 4] est une vue explosée partielle de la figure 3.
Description détaillée d'un mode de réalisation de la divulgation Le principe général de la divulgation repose sur la mise en oeuvre d'une chambre de réchauffement du fluide cryogénique qui présente une forme en U serpentant entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite et définissant un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement, de sorte à améliorer la compacité du dispositif de raccordement du fait que la chambre de réchauffement est subdivisé en plusieurs portions se superposant, et de sorte à mettre en oeuvre un roulement qui soit relativement proche du plan de connexion par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint.
Un tel dispositif de raccordement tournant de conduits peut être notamment utilisé pour le transfert d'hydrogène liquide.
Selon d'autres variantes, il pourrait également être utilisé pour le transport d'autres fluides cryogéniques, devant être transportés à des températures négatives très basses.
Ce dispositif de raccordement tournant de conduits peut notamment être mis en oeuvre au sein d'un bras de chargement.
On présente maintenant, en relation avec les figures 1 à 4, un mode de réalisation de la divulgation.
Comme illustré, le dispositif de raccordement tournant de conduits selon la divulgation comprend une première pièce de conduite A et une deuxième pièce de conduite B.
Ces deux pièces sont ici cylindriques et sont, dans ce mode de réalisation, connectées par emboîtement de la deuxième pièce de conduite B formant la partie male de joint dans la première pièce de conduite A formant la partie femelle de joint de sorte à délimiter un conduit C de circulation d'un fluide cryogénique selon un flux F.
La première pièce de conduite A présente une première bride annulaire externe 11. Cette bride annulaire externe présente, dans ce mode de réalisation, une ailette s'étendant en saillie selon un axe orthogonal à un axe longitudinal L d'extension de cette première pièce de conduite A.
De son côté, la deuxième pièce de conduite B présente une deuxième bride annulaire externe 12. Cette bride annulaire externe présente également, dans ce mode de réalisation, une ailette s'étendant en saillie selon un axe orthogonal à un axe longitudinal L d'extension de cette deuxième pièce de conduite B.
Entre la première bride annulaire externe 11 et la deuxième bride annulaire externe 12 est enserré un roulement comprenant une bague radialement externe 9, qui est ici connectée de manière détachable à l'une des deux brides annulaires externes et une bague radialement interne 10 qui est ici également connectée de manière détachable à l'autre des deux brides annulaires externes, afin de maintenir connectées la première pièce de conduite A à la deuxième pièce de conduite B et afin de guider en rotation l'assemblage formé par la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B. Ce roulement comprend au moins deux pistes de roulement toriques 91, ici deux pistes, ménagées entre la bague radialement interne 10 et la bague radialement externe 9, dans lesquelles circulent des billes 90.
Selon différentes variantes, les roulements peuvent être soit graissés soit non graissés. Les roulements graissés peuvent comprendre une graisse fonctionnant à basse température compatible oxygène c'est-à-dire ne présentation pas de risque en cas de contact avec une atmosphère riche en oxygène ce qui peut être le cas en cas de dégradation de l'étanchéité du joint tournant et de baisse de température du roulement. Les roulements non graissés peuvent comprendre des pistes de roulement balayées à l'azote ou pressurisées à l'azote afin d'empêcher l'apparition d'humidité au niveau de ces pistes.
Dans ce mode de réalisation, la première bride annulaire externe et la deuxième bride annulaire externe présentent une pluralité de trous de passage ménagés en vis-à-vis de trous borgnes formés dans au moins l'une de la bague radialement interne et la bague radialement externe. En outre, ledit dispositif comprend une pluralité de vis, chacune des vis traversant un des trous de passage et venant se visser dans un des trous borgnes.
Plus particulièrement, et comme illustré sur les figures 3 et 4, la première bride annulaire externe 11 présente une pluralité de trous de passage 80 ménagés en vis-à-vis de trous borgnes 81 formés dans la bague radialement interne 10 tandis que la deuxième bride annulaire externe 12 présente une pluralité de trous de passage 82 ménagés en vis-à-vis de trous borgnes 83 formés dans la bague radialement externe 9.
En outre, l'installation comprend une pluralité de vis 8, chacune des vis pouvant traverser un des trous de passage 80 et venant se visser dans un des trous borgnes 81. Par ailleurs, l'installation comprend une pluralité de vis 8' pouvant traverser un des trous de passage 82 et venant se visser dans un des trous borgnes 83.
Selon un autre mode de réalisation, la première bride annulaire externe et la bague radialement interne pourraient être monobloc tandis que la deuxième bride annulaire externe et la bague radialement externe pourraient être monobloc.
Comme notamment visible sur la figure 4, la première pièce de conduite A cylindrique de ce mode de réalisation comprend : une première paroi tubulaire interne 112 radialement espacée de la bride annulaire externe 11 par un premier espace amont 116 ; une première paroi tubulaire externe 110 ménagée dans la continuité de la première bride annulaire externe 11, et une première paroi tubulaire intercalaire 111 ménagée radialement entre la première paroi tubulaire externe 110 et la première paroi tubulaire interne 112, et espacée de la première paroi tubulaire externe 110 par un premier espace aval 115 inférieur en diamètre au premier espace amont 116.
Cette première paroi tubulaire intercalaire 111 et cette première paroi tubulaire interne 112 sont ménagées en quinconce et sont reliées par une première cloison annulaire de jonction 113.
Par ailleurs, la deuxième pièce de conduite B cylindrique de ce mode de réalisation comprend : une deuxième paroi tubulaire interne 122 ; une deuxième paroi tubulaire externe 120 ménagée dans la continuité de la deuxième bride annulaire externe 12, et une deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 ménagée radialement entre la deuxième paroi tubulaire externe 120 et la deuxième paroi tubulaire interne 122, la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 étant espacée de la deuxième paroi tubulaire interne 122 par un deuxième espace interne 126 et étant espacée de la deuxième paroi tubulaire externe 122 par un deuxième espace externe 125.
Ici encore, la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 et ladite deuxième paroi tubulaire interne 122 sont ménagées en quinconce et sont reliées par une deuxième cloison annulaire de jonction 123.
Comme décrit, les deux pièces de conduite sont connectées par emboîtement de la deuxième pièce de conduite B formant la partie male de joint dans la première pièce de conduite A formant la partie femelle de joint de sorte à délimiter un conduit C de circulation d'un fluide cryogénique.
Pour ce faire, les première paroi tubulaire externe 110 et première paroi tubulaire intercalaire 111 viennent au moins partiellement s'insérer dans le deuxième espace externe 125.
En outre, la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 et la deuxième paroi tubulaire interne 122 viennent s'insérer dans la deuxième pièce de conduite B de sorte à être en butée contre la première cloison annulaire de jonction 113 de sorte que la première paroi tubulaire interne 112 et la deuxième paroi tubulaire interne 122 soient juxtaposées et forment le conduit C de circulation de fluide cryogénique.
L'emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint forme une chambre de réchauffement du fluide cryogénique entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B.
Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, la chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente un profil en forme de U serpentant entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B, de sorte à maintenir la compacité du dispositif de raccordement tournant de conduits du fait que la chambre de réchauffement est subdivisée en plusieurs portions se superposant. En outre, cela permet de mettre en oeuvre un roulement qui soit relativement proche du plan de connexion par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint. Cette chambre de réchauffement du fluide cryogénique définit en outre un espace intermédiaire E annulaire isolé thermiquement.
Cela permet de forcer la convection thermique d'éventuelles fuites du conduit de circulation à passer par cette chambre de réchauffement sans circuler radialement à travers les parois. En d'autres termes, cela permet de filtrer les possibilités de transfert thermique entre un fluide cryogénique fuyant potentiellement du conduit de circulation en n'autorisant un transfert thermique qu'à travers ladite chambre de réchauffement dudit fluide cryogénique.
Dans ce mode de réalisation, cet espace intermédiaire annulaire E isolé thermiquement correspond au premier espace aval 115, au deuxième espace interne 126.
Comme illustré, dans ce mode de réalisation, la chambre de réchauffement du fluide cryogénique comprend : une première portion 70 formée entre la première paroi tubulaire intercalaire 111 et la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121, une deuxième portion 72 prolongeant la première portion 70 et ménagée entre la première paroi tubulaire externe 110 et la deuxième paroi tubulaire externe 120.
Les première portion 70 et deuxième portion 72 sont reliées par une portion de liaison 71 formée entre une extrémité de la première pièce de conduite A et une cloison de jonction reliant la deuxième paroi tubulaire externe 120 à la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121, de sorte à donner un profil en U à cette chambre de réchauffement de fluide cryogénique.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement est formé dans l'espace formé par la première portion 70 et la deuxième portion 72. Cet espace intermédiaire E annulaire isolé thermiquement force ainsi le transfert thermique à s'effectuer par circulation le long de la première portion 70, puis de la portion de liaison 71, puis de la deuxième portion 72, permettant ainsi de maximiser le réchauffement du fluide cryogénique fuyant du conduit de circulation de fluide cryogénique.
Cet espace intermédiaire annulaire E isolé thermiquement est, dans ce mode de réalisation, un espace isolé par le vide dans lequel sont logés des moyens d'isolation thermique.
Dans ce mode de réalisation, ces moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches à base de fibre de verre et d'aluminium.
Toutefois, selon d'autres modes de réalisation, les moyens d'isolation thermique pourraient comprendre une pluralité de couches combinées réflecteurs/isolant.
Comme illustré sur les différentes figures, le dispositif de raccordement tournant de ce mode de réalisation comprend en outre : un premier joint 7 imperméable au fluide cryogénique, c'est-à-dire au liquide cryogénique et au gaz cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B donnant sur la chambre de réchauffement de fluide cryogénique à une extrémité interne de celui-ci; un deuxième joint 2 imperméable au fluide cryogénique, c'est-à-dire au liquide cryogénique et au gaz cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre la deuxième pièce de conduite B, la deuxième bride annulaire externe 12, et la bague radialement interne 10, située à une extrémité externe de la chambre de réchauffement du fluide cryogénique; un troisième joint 3 imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité dudit fluide cryogénique et présentant une température supérieure à -75 degrés, préférentiellement supérieure à -50 degrés, et ménagé à une interface de jonction entre la bague radialement externe 9, la bague radialement interne 10 et la deuxième bride annulaire externe 12.
En mettant en oeuvre trois joint d'étanchéité on assure une sécurité au niveau du dispositif de raccordement.
En fonctionnement normal, le fluide cryogénique circule dans le conduit de circulation C. L'étanchéité de ce conduit de circulation est premièrement réalisée par le premier joint d'étanchéité. Le fluide cryogénique pouvant s'échapper de ce premier joint d'étanchéité se réchauffe dans la chambre de réchauffement et arrive réchauffé au niveau du troisième joint d'étanchéité.
Si le premier joint d'étanchéité subit une défaillance, le deuxième joint d'étanchéité va permettre d'éviter la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur en stoppant l'arrivée de liquide cryogénique ou de gaz cryogénique trop froid pour être stoppé par le troisième joint d'étanchéité.
Si le troisième joint d'étanchéité subit une défaillance, le deuxième joint d'étanchéité va permettre d'avoir une redondance du premier joint d'étanchéité afin de limiter voire stopper totalement une éventuelle fuite de gaz cryogénique qui aurait fui du premier joint d'étanchéité et se serait réchauffé dans la chambre de réchauffement.
En d'autres termes, le premier joint permet d'assurer une étanchéité au fluide cryogénique. Le troisième joint assure l'étanchéité au gaz cryogénique provenant du réchauffement, et donc ici de la vaporisation du liquide cryogénique qui pourrait s'échapper au niveau du premier joint d'étanchéité, et qui serait réchauffé en étant dans la chambre de réchauffement. En cas de défaillance de cette première barrière d'étanchéité, le deuxième joint permet d'assurer une étanchéité pour éviter la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur.
Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, le premier joint 7 imperméable au fluide cryogénique est ménagé autour du conduit de circulation entre la première cloison annulaire de jonction 113 et la deuxième cloison annulaire de jonction 123.
Ici, le premier joint 7 est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts. Plus particulièrement, ici, le premier joint 7 est annulaire et est réalisé à partir d'une enveloppe à base de PTFE énergisé par des ressorts.
Par ailleurs, les ressorts énergisant ce premier joint peuvent être réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène.
Ce matériau résistant à la fragilisation par hydrogène peut par exemple être un alliage comportant une pluralité de composants comprenant entre 39 et 41% de cobalt, entre 19 et 21% de chrome, entre 14 et 16% de nickel, entre 11,3% et 20,5% de fer, entre 6% et 8% de molybdène, entre 1,5 et 2,5% de manganèse, et une quantité de carbone inférieure ou égale à 0,15%, la somme des composants étant égale à 100%.
Selon d'autres variantes, et par exemple dans le cas où le dispositif de raccordement serait ménagé selon une direction principale verticale, le premier joint imperméable au fluide cryogénique pourrait consister en un espace laissé à une interface de jonction entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B donnant sur la chambre de réchauffement de fluide cryogénique à une extrémité interne de celui-ci, cet espace pouvant par exemple être un jeu entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite.
Par exemple, cet espace peut être un jeu réduit voir très réduit, par rapport à un diamètre des pièces, entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite. Par exemple, cet espace peut être un jeu de l'ordre du millimètre entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite.
De son côté, dans ce mode de réalisation, le deuxième joint 2 imperméable au fluide cryogénique est ménagé dans un logement formé dans la deuxième bride annulaire externe 12 et situé à une extrémité externe de la chambre de réchauffement du fluide cryogénique.
De même que pour le premier joint, ici, le deuxième joint 2 est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts.
Plus particulièrement, ici, le deuxième joint 2 est annulaire et est réalisé à partir d'une enveloppe base PTFE énergisé par des ressorts.
Par ailleurs, les ressorts énergisant ce deuxième joint peuvent être réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène.
Ce matériau résistant à la fragilisation par hydrogène peut par exemple être un alliage comportant une pluralité de composants comprenant entre 39 et 41% de cobalt, entre 19 et 21% de chrome, entre 14 et 16% de nickel, entre 11,3% et 20,5% de fer, entre 6% et 8% de molybdène, entre 1,5 et 2,5% de manganèse, et une quantité de carbone inférieure ou égale à 0,15%, la somme des composants étant égale à 100%. De cette manière, la chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente à une extrémité d'entrée le premier joint imperméable au fluide cryogénique et à une extrémité de sortie le deuxième joint imperméable au fluide cryogénique.
Quant au troisième joint 3 imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité du fluide cryogénique, il est ménagé au voisinage du deuxième joint 2 imperméable au fluide cryogénique.
Plus particulièrement, et comme illustré, il est positionné dans une rainure formée dans la bague radialement interne 10, au contact de la bague radialement externe 9 et de la deuxième bride annulaire externe 12.
Ici, ce troisième joint 3 est un joint à lèvre et est réalisé à partir d'un élastomère.
Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif de raccordement tournant de conduits comprend en outre un quatrième joint ménagé à une interface de jonction entre la bague radialement externe 9, la bague radialement interne 10 et la première bride annulaire externe 11.
Ici, le quatrième joint d'étanchéité est un joint annulaire imperméable.
Ce joint annulaire imperméable permet notamment de rendre le dispositif étanche aux conditions dans lesquelles il est placé, et par exemple de le protéger d'une éventuelle humidité d'un environnement extérieur dans lequel est placée ce dispositif.
Par ailleurs, le dispositif de raccordement tournant de conduits comprend un joint annulaire statique 6 ménagé entre la première bride annulaire externe 11 et la bague radialement interne 10.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, comprenant une première pièce de conduite (A) formant partie femelle de joint et une deuxième pièce de conduite (B) formant partie mâle de joint, connectées de sorte à délimiter un conduit (C) de circulation du fluide cryogénique et à former une chambre de réchauffement du fluide cryogénique entre les première (A) et deuxième (B) pièces de conduite, ladite première pièce de conduite (A) présentant une première bride annulaire externe (11) et ladite deuxième pièce de conduite (B) présentant une deuxième bride annulaire externe (12), entre lesquelles est enserré un roulement comprenant une bague radialement externe (9) connectée à l'une des deux brides annulaires externes (11, 12) et une bague radialement interne (10) connectée à l'autre des deux brides annulaires externes (11, 12), de sorte à guider en rotation l'assemblage formé par ladite première pièce de conduite (A) et ladite deuxième pièce de conduite (B), caractérisé en ce que ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente une forme en U serpentant entre la première pièce de conduite (A) et la deuxième pièce de conduite (B) et définissant un espace intermédiaire annulaire (E) isolé thermiquement.
[Revendication 2] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première pièce de conduite (A) comprend : une première paroi tubulaire interne (112) radialement espacée de ladite bride annulaire externe (11) par un premier espace amont (116) ; une première paroi tubulaire externe (110) ménagée dans la continuité de ladite première bride annulaire externe (11), et une première paroi tubulaire intercalaire (111) ménagée radialement entre ladite première paroi tubulaire externe (110) et ladite première paroi tubulaire interne (112), et espacée de ladite première paroi tubulaire externe par un premier espace aval (115) inférieur en diamètre audit premier espace amont (116), ladite première paroi tubulaire intercalaire (111) et ladite première paroi tubulaire interne (112) étant ménagées en quinconce et étant reliées par une première cloison annulaire de jonction (113), et en ce que ladite deuxième pièce de conduite (B) cylindrique comprend : une deuxième paroi tubulaire interne (122) ; une deuxième paroi tubulaire externe (120) ménagée dans la continuité de ladite deuxième bride annulaire externe (12), et une deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) ménagée radialement entre ladite deuxième paroi tubulaire externe (120) et ladite deuxième paroi tubulaire interne (122), ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire interne (122) par un deuxième espace interne (126) et étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire externe (120) par un deuxième espace externe (125), ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) et ladite deuxième paroi tubulaire interne (122) étant ménagées en quinconce et étant reliées par une deuxième cloison annulaire de jonction (123) lesdites première paroi tubulaire externe (110) et première paroi tubulaire intercalaire (111), venant au moins partiellement s'insérer dans ledit deuxième espace externe (125), lesdites deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) et deuxième paroi tubulaire interne (122) venant s'insérer dans ladite deuxième pièce de conduite (B) de sorte à être en butée contre ladite cloison annulaire de jonction (113) de sorte que ladite première paroi tubulaire interne (112) et ladite deuxième paroi tubulaire interne (122) soient juxtaposées et forment ledit conduit (C) de circulation d'un fluide cryogénique.
[Revendication 3] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique comprend : une première portion (70) formée entre la première paroi tubulaire intercalaire (111) et la deuxième paroi tubulaire intercalaire (121), une deuxième portion (72) prolongeant la première portion (70) et ménagée entre la première paroi tubulaire externe (110) et la deuxième paroi tubulaire externe (120), lesdites première portion (70) et deuxième portion (72) étant reliées par une portion de liaison (71) formée entre une extrémité de ladite première pièce de conduite (A) et une cloison de jonction reliant ladite deuxième paroi tubulaire externe (120) à ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire (121), les première portion (70) et deuxième portion (72) définissant ledit espace intermédiaire.
[Revendication 4] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit espace intermédiaire annulaire (E) isolé thermiquement est un espace isolé par le vide dans lequel sont logés des moyens d'isolation thermique.
[Revendication 5] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches combinées réflecteurs/isolants.
[Revendication 6] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit roulement comprend au moins deux pistes de roulement toriques (91) qui sont ménagées entre ladite bague radialement interne (10) et ladite bague radialement externe (9), et dans lesquelles circulent des billes (90).
[Revendication 7] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite première bride annulaire externe (11) et ladite deuxième bride annulaire externe (12) présentent une pluralité de trous de passage (80) ménagés en vis-à-vis de trous borgnes (81) formés dans au moins l'une de ladite bague radialement interne (10) et ladite bague radialement externe (9), et en ce que ledit dispositif comprend en outre une pluralité de vis (8), chacune desdites vis traversant un desdits trous de passage (80) et venant se visser dans un desdits trous borgnes (81).
[Revendication 8] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide cryogénique est de l'hydrogène liquide.
[Revendication 9] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague radialement externe (9) est connectée de manière détachable à l'une des deux brides annulaires externes (11, 12) et la bague radialement interne (10) est connectée de manière détachable à l'autre des deux brides annulaires externes (11, 12)
[Revendication 10] Utilisation d'un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications 1 à 9 pour le transfert d'hydrogène liquide.
[Revendication 11] Bras de chargement comprenant un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications 1 à 9.
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