EP4646546A1 - Réceptacle pour recevoir un raccord cryogénique - Google Patents

Réceptacle pour recevoir un raccord cryogénique

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EP4646546A1
EP4646546A1 EP23820836.7A EP23820836A EP4646546A1 EP 4646546 A1 EP4646546 A1 EP 4646546A1 EP 23820836 A EP23820836 A EP 23820836A EP 4646546 A1 EP4646546 A1 EP 4646546A1
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EP
European Patent Office
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sheath
receptacle
connector
receptacle according
blowing
Prior art date
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Pending
Application number
EP23820836.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Wassim OUAKRIM
Gaetan Coleiro
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
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Pending legal-status Critical Current

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    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/065—Fluid distribution for refuelling vehicle fuel tanks

Definitions

  • a receptacle for receiving a cryogenic fitting is disclosed.
  • the invention relates more particularly to a receptacle for receiving a cryogenic filling connection between two uses, the receptacle comprising a tubular sheath comprising an inlet and a bottom and delimiting a tubular housing configured to accommodate a connection of generally cylindrical shape.
  • This technology notably allows cold disconnection of the connection. After disconnection, the connection is cold, which generally causes a deposit of frost (see air condensation around the connection for the case of hydrogen). This frost must be evacuated to prevent this water from lodging in the dead volumes of the connection (this can generate a leak or an accumulation of ice as the hose is used).
  • the thermal inputs on the hoses require the hose to be reheated to limit the increase in pressure. This means having to re-cool the hose before the next use. This extends fluid transfer times.
  • the hoses are equipped with connectors or guns with storage receptacles between the different fillings.
  • An aim of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art noted above.
  • the receptacle according to the invention is essentially characterized in that the tubular sheath is thermally insulated and in that the bottom is located at above its entry into use configuration so that the terminal end of the connector is kept oriented upwards in the stored position in the receptacle.
  • the invention may also relate to any alternative device or method comprising any combination of the characteristics above or below within the scope of the claims.
  • FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a receptacle according to a possible embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a schematic view in vertical section of the receptacle housing a cryogenic connection
  • FIG. 1 is a schematic view in vertical and enlarged section of the receptacle of the .
  • the receptacle 1 illustrated is configured to receive a cryogenic filling connection 3 between two uses.
  • a connector 3 sometimes called a nozzle or gun
  • This connection 3 has at least one valve 11, in particular a self-sealing valve which is represented schematically.
  • the receptacle 1 comprises a body in the form of a tubular sheath 2.
  • This sheath has an entrance 5 and a bottom 4 and delimits a tubular housing configured to accommodate the connection 3.
  • the sheath 2 is formed of thermally insulated walls.
  • the bottom 4 is located above its inlet 5 in use configuration so that the terminal end of the connector 3 is kept oriented upwards in the stored position in the receptacle 1.
  • this thermally insulated structure which orients the connection 3 upwards allows the connection 3 to be kept cold between two uses with the terminal end of the connection 3 (provided with valve(s) 11 in the upper part). This allows the end of connection 3 to be sheltered and protected while preventing it from heating up too quickly.
  • At least part of the sheath 2 is formed by a double-walled structure, for example vacuum insulated.
  • An insulator for example of the multi-layer “MLI” type
  • MMI multi-layer
  • This double-walled structure with insulation of the receptacle can be produced in many ways: vacuum insulation (with “MLI”, foams, silica , ...), or without void (foam, fiberglass, etc.).
  • This interwall space may or may not communicate with the internal space of the sheath 2 which accommodates the connection 3. In this case, in the event of a vacuum, this allows the two volumes to be drawn into vacuum jointly during use.
  • the external face of the internal wall may have a coating or a particular surface condition to have a high reflection coefficient to limit thermal input by radiation.
  • the tubular sheath 2 extends between the inlet 5 and the bottom 4 in a longitudinal direction which, in use configuration, is preferably vertical. However, this longitudinal direction can form an angle between zero and 45 degrees from the vertical.
  • the receptacle preferably comprises a set of sealing gasket(s) 6 arranged for example at the inlet 5 of the sheath and configured(s) to cooperate with the connection 3 and isolate the interior volume of the sheath comprising the connection 3 relative to the outside of the sheath. That is to say that the connection 3 is held in a sealed volume in the sheath 2.
  • an O-ring 6 is provided at the entrance to the sheath 2.
  • the receptacle 1 may include a pumping port 7 having a first end opening into the sheath and a second end connected to a pumping member 13 to create a vacuum in the sheath 2.
  • the receptacle 1 may include a blowing port 8 comprising a first end opening into the sheath 2 and a second end connected to a blowing member 12 such as a compressor or fan.
  • the blowing port 8 is configured to blow a relatively hot and dry gas (for example air or nitrogen).
  • the blowing port opens at the bottom of the sheath 2, for example at the terminal end of the connection 3.
  • This relative orientation with a connection oriented upwards makes it possible to prevent possible droplets or crystals blown during defrosting do not collect near the valve 11 of connection 3. It is possible to provide an evacuation line which collects the water or purged elements in the lower part of the receptacle.
  • the vacuum pumping line 7 and the purge gas inlet line 8 can be separated or combined (adjacent in particular on the same line).
  • Defrosting of connection 3 can be carried out by sweeping(s) or by compression/expansion cycles in the sealed receptacle (purging then evacuating, etc.).
  • connection 3 is introduced into its receptacle 1 for example in the same way as when it is installed on a tank to be filled. Sealing can be achieved via seal 7 at the inlet.
  • the receptacle 1 comprises a locking mechanism 9 configured to cooperate with the connector 3 allowing removable blocking of the connector 3 in the sheath.
  • a retractable mechanical stop blocks connection 3 in the receptacle.
  • the purge gas can be blown onto connection 3 to remove any frost that has deposited on it. This can be done at a slight angle to the longitudinal axis of the fitting 3 to evacuate the drops present at the level of the valve seal 11 of the fitting.
  • the triggering of this scanning can be caused automatically by the detection of the presence of the connector 3 in the receptacle 1.
  • the receptacle 1 can include a member 10 for detecting the presence of a connector 3 in the sheath, for example an optical and/or mechanical and/or inductive type sensor.
  • the locking mechanism can be switched to block the connector 3 in the sheath 2 and the receptacle can begin drying by blowing and/or placing vacuum in the sheath to then allow connection 3 to be released when the sequence is finished.
  • the receptacle can detect the presence of a connection in the sheath and in response, lock the connection without the sheath and then blow/defrost and possibly evacuate. This can be controlled by an electronic control unit comprising a microprocessor.
  • the hot gas supply can be stopped and vacuum pumping can be carried out in receptacle 2 to minimize convective exchanges and have more effective insulation.
  • Seal 6 at the inlet ensures sealing with the outside.
  • a temperature probe (not shown for simplification) can be installed in sleeve 2 to determine the end of defrosting and the start of the vacuum draw.

Landscapes

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

Abstract

L'invention concerne un réceptacle pour recevoir un raccord cryogénique de remplissage entre deux utilisations, le réceptacle (1) comprenant un fourreau (2) tubulaire comportant une entrée (5) et un fond (4) et délimitant un logement tubulaire configuré pour accueillir un raccord (3) de forme générale cylindrique, caractérisé en ce que le fourreau (2) tubulaire est isolé thermiquement et en ce que le fond (4) est situé au-dessus de son entrée (5) en configuration d'utilisation de sorte que l'extrémité terminale du raccord (3) y est maintenue orientée vers le haut en position rangée dans le réceptacle.

Description

    Réceptacle pour recevoir un raccord cryogénique
  • L’invention concerne un réceptacle pour recevoir un raccord cryogénique.
  • L’invention concerne plus particulièrement un réceptacle pour recevoir un raccord cryogénique de remplissage entre deux utilisations, le réceptacle comprenant un fourreau tubulaire comportant une entrée et un fond et délimitant un logement tubulaire configuré pour accueillir un raccord de forme générale cylindrique.
  • Pour raccourcir les durées des phases de connexions et de déconnexions de flexibles de transfert de fluides cryogéniques (LNG, LH2, ...) on utilise des raccords (ou buses) de type à connexion rapide.
  • Ces technologies permettent une auto-obturation de l’extrémité du raccord qui réduit le besoin de purge et de réchauffage par rapport à des raccords type classiques de type “Johnston”.
  • Cette technologie permet notamment une déconnexion à froid du raccord. Après la déconnexion, le raccord est froid, ce qui provoque généralement un dépôt de givre (voir la condensation d’air autour du raccord pour le cas de l’hydrogène). Ce givre doit être évacué pour éviter que cette eau se loge dans les volumes morts du raccord (ceci peut générer une fuite ou une accumulation de glace au fur et à mesure de l’utilisation du flexible).
  • Si la durée entre deux remplissages est trop longue (notamment pendant la nuit), les entrées thermiques sur le flexibles imposent de remettre à chaud le flexible pour limiter la montée en pression. Ceci implique de devoir refaire une mise en froid du flexible avant le prochaine utilisation. Ceci allonge les durées des transferts de fluide.
  • Dans certaines configurations, raccourcir les durées des remplissages est un enjeu clé.
  • Dans la plupart des stations de remplissage de carburant, les flexibles sont munis de raccords ou pistolets avec des réceptacles de rangements entre les différents remplissages.
  • Pour les fluides froids ou cryogéniques, il est connu de nettoyer les raccords suite à leur utilisation pour enlever les dépôts de givre qui se forment. Cela peut notamment être fait directement dans le réceptacle en soufflant de l’air sec lorsque celui-ci est rangé.
  • Les documents WO21093985A1 et US20180354778A1 décrivent des réceptacles pour raccords cryogéniques mais qui répondent imparfaitement aux exigences d’utilisation.
  • Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus.
  • A cette fin, le réceptacle selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le fourreau tubulaire est isolé thermiquement et en ce que le fond est situé au-dessus de son entrée en configuration d’utilisation de sorte que l’extrémité terminale du raccord y est maintenue orientée vers le haut en position rangée dans le réceptacle.
  • Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • au moins une partie du fourreau 2 est formé par une structure à double parois, par exemple isolée sous vide entre les parois,
    • le fourreau tubulaire s’étend entre l’entrée et le fond selon une direction longitudinale qui, en configuration d’utilisation, forme un angle compris entre zéro et 45 degrés par rapport à la verticale,
    • le réceptacle comporte un ensemble de joint(s) d’étanchéité disposé(s) au niveau de l’entrée du fourreau et configuré(s) pour coopérer avec le raccord et isoler le volume intérieur du fourreau par rapport à l’extérieur du fourreau,
    • le réceptacle comporte un port de pompage comprenant une première extrémité débouchant dans le fourreau et une seconde extrémité destinée à être reliée à un organe de pompage,
    • le réceptacle comporte un organe de pompage relié à la seconde extrémité du port de pompage et configuré pour réaliser un vide dans le fourreau,
    • le réceptacle comporte un organe de pompage relié à la seconde extrémité du port de pompage et configuré pour réaliser un vide dans le fourreau,
    • le réceptacle comporte un port de soufflage comprenant une première extrémité débouchant dans le fourreau et une seconde extrémité destinée à être reliée à un organe de soufflage,
    • le réceptacle comporte un organe de soufflage d’un gaz chauffé, par exemple de l’air ou de l’azote, relié à la seconde extrémité du port de soufflage et configuré pour souffler le gaz chaud sur le raccord dans le fourreau,
    • le réceptacle comporte un mécanisme de verrouillage configuré pour coopérer avec le raccord et assurer blocage amovible du raccord dans le fourreau,
    • le réceptacle comporte un organe de détection de la présence d’un raccord dans le fourreau,
    • le réceptacle comporte un organe de commande configuré pour assurer automatiquement le blocage du raccord dans le fourreau en réponse à la détection par l’organe de détection de la présence du raccord dans le fourreau et pour déclencher un soufflage par l’organe de soufflage et/ou un pompage par l’organe de pompage.
  • L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications.
  • D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
    • Brève description des figures
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
  • est une vue schématique en coupe verticale d’un réceptacle selon un mode de réalisation possible de l’invention,
  • est une vue schématique en coupe verticale du réceptacle accueillant un raccord de cryogénique,
  • est une vue schématique en coupe verticale et agrandie du réceptacle de la .
    •  Description détaillée
  • Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments.
  • Dans cette description détaillée, les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, cela ne signifie pas que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
  • Le réceptacle 1 illustré est configuré pour recevoir un raccord 3 cryogénique de remplissage entre deux utilisations. Un tel raccord 3 (parfois appelé buse ou pistolet) a par exemple une forme générale cylindrique est situé à une extrémité d’un tuyau flexible de transfert de fluide cryogénique. Ce raccord 3 possède au moins un clapet 11, notamment un clapet auto-obturant qui est représenté schématiquement.
  • Le réceptacle 1 comprend un corps en forme de fourreau 2 tubulaire. Ce fourreau comporte une entrée 5 et un fond 4 et délimite un logement tubulaire configuré pour accueillir le raccord 3.
  • Le fourreau 2 est formé de parois isolées thermiquement. De plus, le fond 4 est situé au-dessus de son entrée 5 en configuration d’utilisation de sorte que l’extrémité terminale du raccord 3 y est maintenue orientée vers le haut en position rangée dans le réceptacle 1.
  • Ainsi, cette structure isolée thermiquement et qui oriente le raccord 3 vers le haut permet un maintien en froid du raccord 3 entre deux utilisations avec l’extrémité terminale du raccord 3 (munie de clapet(s) 11 en partie supérieure). Ceci permet d’abriter et de protéger l’extrémité du raccord 3 tout évitant son réchauffement trop rapide.
  • Comme illustré, de préférence, au moins une partie du fourreau 2 est formé par une structure à double parois, par exemple isolée sous vide. Un isolant (par exemple du type multicouches « MLI » peut être logé dans l’espace entre les deux parois. Cette structure à double paroi avec isolation du réceptacle peut être réalisée nombreuses façons : isolation sous vide (avec « MLI », mousses, silice, ...), ou sans vide (mousses, fibre de verre, …).
  • Cet espace interparoi peut communiquer ou non avec l’espace interne du fourreau 2 qui accueille le raccord 3. Dans ce cas, en cas de vide, ceci permet de tirer les deux volumes au vide conjointement lors de l’utilisation.
  • La face externe de la paroi interne (surface en regard de l'espace inter paroi) peut disposer d’un revêtement ou un état de surface particulier pour avoir un haut coefficient de réflexion pour limiter les entrées thermiques par radiation.
  • Le fourreau 2 tubulaire s’étend entre l’entrée 5 et le fond 4 selon une direction longitudinale qui, en configuration d’utilisation, est de préférence verticale. Cependant, cette direction longitudinale peut former un angle compris entre zéro et 45 degrés par rapport à la verticale.
  • Comme illustré, le réceptacle comporte de préférence un ensemble de joint(s) 6 d’étanchéité disposé(s) par exemple au niveau de l’entrée 5 du fourreau et configuré(s) pour coopérer avec le raccord 3 et isoler le volume intérieur du fourreau comprenant le raccord 3 par rapport à l’extérieur du fourreau. C’est-à-dire que le raccord 3 est maintenu dans un volume étanche dans le fourreau 2. Par exemple un joint 6 torique est prévu à l’entrée du fourreau 2.
  • Comme illustré, le réceptacle 1 peut comporter un port 7 de pompage ayant une première extrémité débouchant dans le fourreau et une seconde extrémité reliée à un organe de pompage 13 pour réaliser un vide dans le fourreau 2.
  • De plus, le réceptacle 1 peut comporter un port 8 de soufflage comprenant une première extrémité débouchant dans le fourreau 2 et une seconde extrémité reliée à un organe 12 de soufflage tel qu’un compresseur ou ventilateur. Le port 8 de soufflage est configuré pour souffler un gaz relativement chaud et sec (par exemple de l’air ou de l’azote).
  • De préférence, le port de soufflage débouche au niveau du fond du fourreau 2, par exemple au niveau de l’extrémité terminale du raccord 3. Cette orientation relative avec un raccord orienté vers le haut permet d’éviter que d’éventuelles gouttelettes ou cristaux soufflés lors du dégivrage ne s’amassent à proximité du clapet 11 du raccord 3. Il est possible de prévoir une ligne d’évacuation qui récolte l’eau ou des éléments purgés en partie inférieure du réceptacle.
  • La ligne 7 de pompage au vide et la ligne 8 d’arrivée de gaz de purge peuvent être séparées ou être associées (adjacentes notamment sur une même ligne).
  • Le dégivrage du raccord 3 peut être réalisé par balayage(s) ou par cycles de compression/détente dans le réceptacle étanche (purge puis mise au vide…).
  • Lors du rangement d’un raccord 3 dans le réceptacle 1 les étapes suivantes peuvent être mises en œuvre.
  • Le raccord 3 est introduit dans son réceptacle 1 par exemple de la même façon que lorsqu’il est installé sur un réservoir à remplir. Une étanchéité peut être est réalisée via le joint 7 au niveau de l’entrée.
  • De préférence, le réceptacle 1 comporte un mécanisme 9 de verrouillage configuré pour coopérer avec le raccord 3 permettre un blocage amovible du raccord 3 dans le fourreau. Par exemple une butée mécanique escamotable bloque le raccord 3 dans le réceptacle.
  • Une fois le verrouillage réalisé, le gaz de purge peut être soufflé sur le raccord 3 pour évacuer tout le givre qui s’est déposé dessus. Cela peut être fait avec un léger angle par rapport à l’axe longitudinal du raccord 3 pour évacuer les gouttes présentes au niveau du joint de clapet 11 du raccord. Le déclenchement de ce balayage peut être provoqué automatiquement par la détection de la présence du raccord 3 dans le réceptacle 1. A cet effet, le réceptacle 1 peut comporter comporte un organe 10 de détection de la présence d’un raccord 3 dans le fourreau, par exemple un capteur de type optique et/ou mécanique et/ou inductif.
  • Par exemple, en cas de détection de la présence d’un raccord 3 dans le fourreau 2, le mécanisme de verrouillage peut être commuté pour bloquer le raccord 3 dans le fourreau 2 et le réceptacle peut commencer le séchage par soufflage et/ou la mise au vide dans le fourreau pour ensuite permettre de libérer le raccord 3 lorsque la séquence est finie. Ainsi le réceptacle peut réaliser une détection de la présence d’un raccord dans le fourreau et en réponse, un verrouillage du raccord sans le fourreau et ensuite un soufflage/dégivrage puis éventuellement une mise au vide. Ceci peut être commandé par un organe de contrôle électronique comprenant un microprocesseur.
  • Après le dégivrage, l’arrivée de gaz chaud peut être arrêtée et le pompage au vide peut être réalisé dans le réceptacle 2 pour minimiser les échanges convectifs et avoir une isolation plus efficace. Le joint 6 à l’entrée (exposé au chaud) assure l’étanchéité avec l’extérieur. Une sonde de température (non représentée par simplification) peut être installée dans le fourreau 2 pour déterminer la fin du dégivrage et l’amorce du tirage au vide.
    •

Claims (11)

  1. Réceptacle pour recevoir un raccord cryogénique de remplissage entre deux utilisations, le réceptacle (1) comprenant un fourreau (2) tubulaire comportant une entrée (5) et un fond (4) et délimitant un logement tubulaire configuré pour accueillir un raccord (3) de forme générale cylindrique, caractérisé en ce que le fourreau (2) tubulaire est isolé thermiquement et en ce que le fond (4) est situé au-dessus de son entrée (5) en configuration d’utilisation de sorte que l’extrémité terminale du raccord (3) y est maintenue orientée vers le haut en position rangée dans le réceptacle.
  2. Réceptacle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’au moins une partie du fourreau (2) est formé par une structure à double parois, par exemple isolée sous vide entre les parois.
  3. Réceptacle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le fourreau (2) tubulaire s’étend entre l’entrée (5) et le fond (4) selon une direction longitudinale qui, en configuration d’utilisation, forme un angle compris entre zéro et 45 degrés par rapport à la verticale.
  4. Réceptacle selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu’il comporte un ensemble de joint(s) (6) d’étanchéité disposé(s) au niveau de l’entrée (5) du fourreau et configuré(s) pour coopérer avec le raccord (3) et isoler le volume intérieur du fourreau par rapport à l’extérieur du fourreau (2).
  5. Réceptacle selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’il comporte un port (7) de pompage comprenant une première extrémité débouchant dans le fourreau (2) et une seconde extrémité destinée à être reliée à un organe de pompage.
  6. Réceptacle selon la revendication 5, caractérisée en ce qu’il comporte un organe (13) de pompage relié à la seconde extrémité du port (7) de pompage et configuré pour réaliser un vide dans le fourreau.
  7. Réceptacle selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu’il comporte un port (8) de soufflage comprenant une première extrémité débouchant dans le fourreau et une seconde extrémité destinée à être reliée à un organe de soufflage.
  8. Réceptacle selon la revendication 7, caractérisée en ce qu’il comporte un organe (12) de soufflage d’un gaz chauffé, par exemple de l’air ou de l’azote, relié à la seconde extrémité du port (8) de soufflage et configuré pour souffler le gaz chaud sur le raccord dans le fourreau (2).
  9. Réceptacle selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu’il comporte un mécanisme (9) de verrouillage configuré pour coopérer avec le raccord (3) et assurer blocage amovible du raccord (3) dans le fourreau (2).
  10. Réceptacle selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu’il comporte un organe (10) de détection de la présence d’un raccord (3) dans le fourreau.
  11. Réceptacle selon les revendications 6, 8, 9 et 10, caractérisé en ce qu’il comporte un organe de commande configuré pour assurer automatiquement le blocage du raccord (3) dans le fourreau (2) en réponse à la détection par l’organe (10) de détection de la présence du raccord (3) dans le fourreau et pour déclencher un soufflage par l’organe (12) de soufflage et/ou un pompage par l’organe (13) de pompage.
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