CA2563473A1 - Reservoir de fluide cryogenique et utilisation dans un vehicule automobile - Google Patents

Reservoir de fluide cryogenique et utilisation dans un vehicule automobile Download PDF

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Abstract

Réservoir de fluide cryogénique, comprenant une enveloppe externe (2) et une enveloppe interne (1), l~interespace entre les enveloppes étant occupé par u ne structure d~isolation multicouche (3), dans lequel l~enveloppe interne (1) e st supportée sur un point d~articulation (A) formé par une structure support (6 ) solidaire de l~enveloppe externe (2) et s~étendant dans cette dernière, le point d~articulation étant situé au-dessus du centre de gravité (G) de l~enveloppe interne. Applications aux réservoirs de carburant cryogénique de véhicules automobiles.

Description

Réservoir de fluide cryogénique et utilisation dans un véhicule automobile La présente invention concerne des réservoirs de fluides cryogéniques, notamment pour le stockage embarqué de carburants cryogéniques liquides, du type comprenant une enveloppe externe et une enveloppe interne, l'interespace entre tes enveloppes interne et externe étant occupé par une structure d'isolation multicouche.
La réalisation de réservoirs avec isolation multicouches pose des difficultés io importantes en terme de coût de main d'oruvre. L'automatisation de la fabrication des isolations multicouches reste hypothétique en raison des nombreux raccordements et tuyauteries entrant et sortant du réservoir (remplissage et soutirage liquide, soutirage de la phase gazeuse, connexions diverses ...). De plus, le supportage du réservoir interne est généralement obtenu par des systèmes de col ou de tirants relativement sophistiqués en matériaux non conducteurs, qui, dans le cas particulier des réservoirs pour véhicules automobiles, doivent être mécaniquement surdimensionnés afin de résister à des niveaux d'accélérations importants imposés par les constructeurs. Ces cols ou tirants et les piquages de tuyauteries ou de conducteurs créent des discontinuités 2o nuisant à la bonne isolation du réservoir et constituent des sources d'entrée de chaleur importantes réduisant les performances thermiques du réservoir.
La présente invention a pour objet de proposer une structure de réservoir de fluide cryogénique réduisant grandement les inconvénients ci-dessus et permettant de réaliser de façon simple et efficace un réservoir à isolation thermique amélioré et à tenue aux chocs également améiiorée.
Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, l'enveloppe interne est supportée sur un point d'articulation formé par une structure support solidaire du réservoir externe, et s'étendant dans cette dernière, le point d'articulation étant situé au-dessus du centre de gravité du réservoir interne.
Selon d'autres caractéristiques plus particulières de l'invention :
- la structure support s'étend dans un volume en creux du réservoir interne, typiquement d'axe vertical,
2 - l'enveloppe inteme est de configuration générale cylindrique avec un axe longitudinal, - les lignes de transfert de fluides ou de signaux électriques communiquant avec l'intérieur de l'enveloppe inteme s'étendent vers l'extérieur dans la structure support.
La présente invention concerne également l'utilisation d'un tel réservoir dans un véhicule automobile, pour le stockage d'un fluide énergétique utilisable par le véhicule, notamment pour sa motricité.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de 1o descriptions suivantes, de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe schématique longitudinale d'un mode de réalisation d'un réservoir selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale du réservoir de la figure 1; et - la figure 3 est une vue schématique en coupe partielle d'un exemple d'une zone d'articulation du réservoir de la figure 1.
Sur les figures 1 et 2, on reconnaît une structure de réservoir pour le stockage de fluide cryogénique liquide L confiné dans une enveloppe inteme 1 2ô entièrement disposée dans une enveloppe externe 2, 1'interespace entre les enveloppes 1 et 2 étant occupé par une structure d'isolation multicouche 3 et placé sous vide poussé.
Selon un aspect de l'invention, la structure d'isolation multicouches 3 est avantageusement constituée d'une alternance de couches réfléchissantes /
intercalaires constituées par des couches de polyéthylène téréphtalique de type MylarTM aluminisé et de papier de verre de type DextarTM ou LydailTM. Le vide dans l'interespace entre les enveloppes est à une pression typiquement inférieure à
10-4 millibars.
Comme on le voit bien sur les figures 1 et 2, si les enveloppes 1 et 2 ont une configuration générale cylindrique d'axe longitudinal horizontal et agencées coaxialement l'une par rapport à l'autre. Selon un aspect de l'invention, l'enveloppe interne 1 est supportée de façon articulée, en un point A, situé
en configuration normale d'utilisation du réservoir au-dessus du centre de gravité G
3 de l'enveloppe 1 renfermant un stockage de liquide L. L'articulation A est formée entre le fond 4 d'une structure en cloche 5 s'étendant verticalement depuis le fond de l'enveloppe interne 1, auquel elle est solidarisée, jusqu'au voisinage de la paroi supérieure de cette demière, et par l'extrémité supérieure d'une structure tubulaire 6 s'étendant verticalement, dans la cloche 5 coaxialement à cette dernière, depuis le fond de l'enveloppe interne 1 auquel elle est solidarisée.
Pour faciliter le démontage pour inspection et maintenance, la structure en cloche 5 et la structure tubulaire 6 peuvent être assemblées aux enveloppes 1 et 2 par des systèmes à brides comme représenté sur la Figure 1.
Comme représenté sur les figures 1 et 2, l'ensemble des organes de transfert de fluides ou de signaux électriques débouchant dans l'intérieur de l'enveloppe interne 1 tels que la canalisation de remplissage 7 de liquide dans l'enveloppe interne 1, la sonde 8 de mesure de niveau du liquide L dans l'enveloppe 1, ou la canalisation 9 de soutirage du col gazeux dans l'enveloppe interne 1, traversent les parois de fond de la cloche 5 et du support tubulaire 6 au voisinage du point d'articulation A et s'étendent dans le support tubulaire 6 vers l'extérieur de l'enveloppe exteme 2, typiquement à travers une boite à vannes renfermant les vannes 11 également placées sous vide.
On comprendra qu'avec un tel agencement, l'enveloppe interne 1 est 2o suspendue de façon pendulaire dans l'enveloppe externe 2, les ballottements angulaires de l'enveloppe interne 1 autour du point d'articulation A sous l'effet d'accélérations externes et/ou internes étant immédiatement amortis par la structure d'isolation 3 compactée entre les enveloppes 1 et 2, l'enveloppe interne recouvrant automatiquement, par simple gravité, sa configuration équilibrée de repos en l'absence d'accélérations. Selon l'invention, donc, l'enveloppe interne est prémunie contre un grand nombre d'accidents, ce qui permet de simplifier et d'automatiser la mise en place de l'isolation autour de cette enveloppe. De plus, les traversées de parois de tuyauteries et conducteurs sont regroupées dans l'étroite zone d'articulation autour du point A à l'intérieur de l'enveloppe interne 1, 3o réduisant ainsi grandement tous les ponts thermiques vers l'extérieur.
Dans le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 3, le point d'articulation A est réalisé. par un assemblage en rotule entre le fond 4 de la cloche 5 et une paroi d'extrémité 12 fermant le haut de la structure support 5 les
4 jonctions de tubulures entre le fond 4 et la paroi de fond 12 étant assurée par des raccords flexibles tels que 13 par exemple en acier inoxydable annelé.
Quoique que l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, en variante des modes de réalisation des Figures 1 à 3, le support tubulaire peut s'étendre vers le bas, depuis le haut de l'enveloppe externe 2, dans une structure en cloche raccourcie ouverte vers le haut et s'étendant vers le bas, depuis le haut de l'enveloppe interne jusqu'à
un io point situé au-dessus du centre de gravité G. D'autre part, en place et lieu d'un support tubulaire 6 s'étendant verticalement dans une cloche également verticale
5, le point d'articulation A peut être formé entre la génératrice supérieure d'une structure support tubulaire s'étendant horizontalement, entre les extrémités bombées en regard de l'enveloppe externe 2, dans un volume en creux cylindrique également horizontal formé dans l'enveloppe interne 1, entre ses extrémités bombées axialement opposées, cette demière représentant à son tour une configuration générale tubulaire avec un volume en creux excentré vers le haut. Dans ce cas, également, les tuyauteries et conducteurs de raccordement s'étendent vers l'extérieur depuis la zone d'articulation, dans le support tubulaire 2o horizontal, le long de ce dernier.

Claims (8)

1. Réservoir de fluide cryogénique, comprenant une enveloppe externe (2) et une enveloppe interne (1), l'interespace entre les enveloppes étant occupé
par une structure d'isolation multicouche (3), caractérisé en ce que l'enveloppe interne (1) est supportée sur un point d'articulation (A) formé par une structure support (6) solidaire de l'enveloppe externe (2) et s'étendant dans cette dernière, le point d'articulation étant situé au-dessus du centre de gravité (G) de l'enveloppe interne.
2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure support (6) s'étend dans un volume en creux (5) de l'enveloppe interne (1).
3. Réservoir selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'elle comporte des lignes de transfert de fluides et/ou de signaux électriques communiquant avec l'intérieur de l'enveloppe interne (1) et s'étendant, vers l'extérieur, dans la structure support (6)
4. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe interne (1) est de configuration générale cylindrique avec un axe longitudinal.
5. Réservoir selon la revendication 4, caractérisé en ce que la structure support (6) est orthogonale à l'axe longitudinal.
6. Réservoir selon la revendication 2 et la revendication 5, caractérisé en ce que le volume en creux est formé par une structure de cloche (5) s'étendant transversalement centralement dans l'enveloppe interne (1).
7. Réservoir selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que le point d'articulation est formé par une articulation à rotule (11) disposée entre les parois du volume en creux (5) et de la structure support (6).
8. Utilisation d'un réservoir selon l'une des revendications précédentes dans un véhicule automobile.
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