FR3003627A1

FR3003627A1 - HEAD OF GAS TANK UNDER PRESSURE.

Info

Publication number: FR3003627A1
Application number: FR1300682A
Authority: FR
Inventors: Jean Luc Mussot
Original assignee: Ad Venta
Current assignee: Ad Venta
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-09-26
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: WO2014154954A1; FR3003627B1

Abstract

Tête de réservoir de stockage de gaz sous pression dite haute apte à être fixée directement et d'une manière amovible sur un tel réservoir (8) comprenant d'une manière intégrée dans le même corps, un détendeur inversé de gaz comportant au moins un conduit d'arrivée (1) du gaz à pression haute directement depuis le réservoir, au moins un conduit de sortie (2) de ce gaz à pression dite basse depuis une chambre de détente aval (5), une pièce mobile de régulation (3) sur laquelle appuie d'un côté la pression basse et de l'autre côté un élément ressort (4), un connecteur amont (6) apte à se fixer d'une manière amovible dans ou sur le col (10) du dit réservoir (8), un connecteur aval (7) apte à relier la tête de réservoir à tout appareil utilisant le dit gaz à la pression basse, et un dispositif de remplissage latéral (22) apte à permettre le chargement du réservoir (8).A so-called high-pressure gas storage tank head adapted to be directly and removably attached to such a tank (8) comprising in an integrated manner in the same body, an inverted gas expansion valve comprising at least one duct of arrival (1) of the high-pressure gas directly from the reservoir, at least one outlet pipe (2) of said so-called low-pressure gas from a downstream expansion chamber (5), a movable control part (3) on which one presses the low pressure and on the other side a spring element (4), an upstream connector (6) adapted to be fixed in a removable manner in or on the neck (10) of said reservoir ( 8), a downstream connector (7) adapted to connect the tank head to any apparatus using said gas at low pressure, and a lateral filling device (22) suitable for allowing the tank (8) to be loaded.

Description

TETE DE RESERVOIR DE GAZ SOUS PRESSION La présente invention a pour objet une tête de réservoir de stockage de gaz sous pression, en 5 particulier pour des cartouches amovibles permettant une utilisation nomade. Le secteur technique concerné par l'invention est le domaine de la fabrication et de l'utilisation de têtes de réservoirs de gaz sous pression et de dispositifs de 10 détente de ce gaz, en particulier ceux dans lesquels la délivrance du gaz détendu à une pression déterminée est indépendante de la pression du gaz fourni à l'entrée, depuis le réservoir de gaz sur lequel la tête et le dispositif de détente sont connectés. 15 Afin de réaliser la détente d'un gaz, depuis un premier niveau de pression dite haute jusqu'à un deuxième niveau de pression dite basse, inférieure à la pression haute, il est en effet connu d'utiliser des dispositifs de détente, plus simplement appelés détendeurs. 20 Une application particulière de l'invention, qui est cependant utilisable dans tout système de distribution de gaz à partir d'un réservoir de stockage amovible, est le domaine du stockage de l'hydrogène, notamment destiné à alimenter une pile à combustible, et 25 plus spécifiquement depuis des recharges d'hydrogène amovibles à base d'hydrures métalliques pour les applications nomades et/ou mobiles, et tel que nous en prenons exemple dans la description ci-après. De façon classique, un « système de pile à 30 combustible ou pile à hydrogène» comprend : - la pile à combustible elle-même, qui produit de l'énergie électrique à partir de la réaction chimique entre l'oxygène et l'hydrogène et en rejetant de l'eau. - le système de stockage d'hydrogène - et un ensemble d'équipements annexes nécessaires au bon fonctionnement de cet ensemble, tel que toute la connectique et les organes de contrôle de pression ou de débit, et de sécurité entre la pile et le stockage.The present invention relates to a pressurized gas storage tank head, in particular for removable cartridges for nomadic use. The technical sector concerned by the invention is the field of the manufacture and use of pressurized gas tank heads and expansion devices of this gas, in particular those in which the delivery of gas expanded to a pressure determined is independent of the gas pressure supplied to the inlet, from the gas tank on which the head and the expansion device are connected. In order to achieve the expansion of a gas, from a first so-called high pressure level to a second so-called low pressure level, lower than the high pressure, it is in fact known to use expansion devices, more simply called regulators. A particular application of the invention, which can however be used in any gas distribution system from a removable storage tank, is the field of storage of hydrogen, in particular for supplying a fuel cell, and More specifically since removable hydrogel-based hydrogen refills for nomadic and / or mobile applications, and as exemplified in the description below. Typically, a "fuel cell or hydrogen cell system" includes: - the fuel cell itself, which produces electrical energy from the chemical reaction between oxygen and hydrogen and by rejecting water. - The hydrogen storage system - and a set of ancillary equipment necessary for the proper functioning of this assembly, such as all the connections and pressure control or flow control devices, and security between the battery and storage.

L'hydrogène peut être stocké dans des réservoirs ou conteneurs de différentes façons, telles que sous forme gazeuse, sous forme liquide, ou sous forme dite « solide », c'est à dire adsorbé dans des matériaux poreux adsorbant tels que des éponges métalliques 10 dénommés hydrures métalliques. Ces réservoirs de stockage de l'hydrogène sous forme solide sont souvent conçus pour pouvoir être remplis à nouveau après utilisation et, du fait de leur grande capacité à contenir de l'hydrogène dans un faible volume, à température ambiante et sans que 15 l'enveloppe ait besoin de résister à de fortes pressions, ils peuvent être légers et de petite taille, telle que celle d'un briquet de poche, pour une utilisation individuelle qui se prêtent bien à l'alimentation d'une petite pile à combustible. 20 Même si un tel stockage se fait donc à une relative basse pression par rapport au stockage en phase liquide ou gazeuse, qui nécessite plusieurs centaines de bar, alors qu'en phase solide la pression n'est que d'une ou quelques dizaines de bar, il est cependant nécessaire 25 de détendre l'hydrogène en sortie du réservoir pour pouvoir l'utiliser, comme pour une pile à combustible qui fonctionne entre 0,3 et 1 bar, en général 0,5 bar environ, et pour laquelle la pression d'alimentation doit rester constante. 30 De plus dans une utilisation nomade individuelle de petit volume, l'ensemble du « système de pile à combustible » doit être compact et sécurisant : or si les piles en elles-mêmes et les réservoirs de stockage peuvent répondre à présent à ces objectifs, les dispositifs actuels de tête de réservoir, de connexions , de sécurité et de détente de gaz sont constitués d'éléments séparés et connectés les uns aux autres, ce qui, outre leur encombrement relativement important, peut être générateur de risques de fuite et donc de problèmes de sécurité. Le problème posé est donc de pouvoir réaliser, sans les inconvénients ci-dessus, un dispositif réunissant, dans un faible volume, une tête de réservoir de tout gaz à pression haute, tous les organes de sécurité contre tout disfonctionnement, un détendeur de gaz fournissant cette pression basse et toutes les connections depuis le réservoir jusqu'à la fourniture du gaz à une pression basse, celle-ci devant être fournie à une valeur quasi constante quelle que soit la pression haute de stockage qui, en particulier dans le cas de stockage d'hydrogène solide, peut varier de plusieurs bar en fonction de la température ambiante. Une solution au problème posé est une tête de réservoir de stockage de gaz sous pression dite haute, apte à être fixée directement et d'une manière amovible sur un tel réservoir et qui, suivant l'invention, comprend d'une manière intégrée dans le même corps: - un détendeur inversé de gaz, tel que décrit ci- après, comportant au moins un conduit d'arrivée du gaz à pression haute directement depuis le réservoir, au moins un conduit de sortie de ce gaz à pression dite basse depuis une chambre de détente aval, une pièce mobile de régulation sur laquelle appuie d'un côté la pression 30 basse et de l'autre côté un élément ressort, et qui est apte à fermer l'arrivée du gaz à pression haute et à fournir une pression basse donnée quelle que soit la variation de cette pression haute, - un connecteur amont apte à se fixer d'une manière amovible dans ou sur le col du dit réservoir et à l'intérieur duquel est située et débouche le conduit d'arrivée du détenteur - un connecteur aval apte à relier la tête de réservoir à tout système, tel qu'un circuit ou un appareil, utilisant le dit gaz à la pression basse, et à l'intérieur duquel et situé et débouche le conduit de sortie du détenteur et un dispositif de remplissage latéral communiquant avec le conduit d'arrivée du gaz et apte à permettre le chargement du réservoir, quand celui-ci est connecté à la tête de réservoir, en gaz à pression haute. De préférence ces deux connecteurs, disposées 15 coaxialement, sont aptes à relier en ligne le détendeur d'un côté au réservoir et de l'autre directement à l'appareil utilisant le dit gaz à la pression basse, et à constituer ainsi un ensemble intégré et compact, pouvant être de petit volume tel que celui d'une lampe de poche. 20 De plus le corps de la tête de réservoir de stockage de gaz suivant l'invention comporte et intègre au moins un dispositif de protection contre les surpressions de la pression haute en provenance du réservoir, un dispositif de protection contre les 25 surpressions en aval du détendeur intégré et un dispositif de blocage de sécurité apte à empêcher le détendeur de s'ouvrir et de fournir du gaz à pression basse dans le conduit de sortie et qui est débloqué lors de la connexion de la tête au conduit ou à l'appareil 30 utilisant le dit gaz à la pression basse. Le résultat est une nouvelle tête de réservoir de gaz, que l'on peut appeler tête-détendeur, qui répond au problème posé ci-dessus : entre autres, elle est connectable en ligne directement d'un côté sur la source de gaz à pression haute et de l'autre à l'appareil utilisateur de la pression basse, et intègre le détendeur, la fonction de remplissage à travers le même passage dans le col du réservoir que l'alimentation du détendeur, et tous les organes de sécurité souhaités et nécessaires, l'ensemble formant alors un dispositif intégré et compact sans raccord intermédiaire, qui est transportable et nomade, et dont de plus, comme cela est décrit dans la description des figures ci-après, le réglage de la pression basse est simple et celle-ci est fournie constante même en cas de diminution de la pression haute. On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention mais ceux cités ci-dessus en montrent 15 déjà suffisamment pour en prouver la nouveauté et l'intérêt. La description ci-après et les dessins joints représentent un exemple de réalisation de l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif: d'autres 20 réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention. En particulier bien que l'invention est présentée suivant un exemple de réalisation, qui est certes bien adapté mais n'est pas spécifique à l'application au 25 domaine du stockage de l'hydrogène, notamment destiné à alimenter une pile à combustible, et plus spécifiquement depuis des recharges d'hydrogène amovibles à base d'hydrures métalliques pour les applications nomades et/ou mobiles, il est évident qu'elle n'y est nullement 30 limitée mais au contraire susceptible d'autres applications et adaptation avec des modifications et des variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art et qu'elle comprend tous les éléments techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention, telles que le stockage de l'hydrogène pour le fonctionnement ou la calibration de chromatographe ou spectromètre) La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un 5 exemple de mode de réalisation d'une tête-détendeur de réservoir suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe axiale de la même tête-détendeur de réservoir que la figure 1 mais suivant un plan perpendiculaire. 10 Dans la présente description, on positionne et on qualifie les différents composants par les termes aval et amont pris dans le sens de l'écoulement du gaz de la pression haute depuis donc le réservoir de stockage vers la pression basse d'utilisation en sortie de la tête de 15 réservoir suivant l'invention. Celle-ci comprend d'une manière intégrée et compacte dans un même corps creux 30, sensiblement tubulaire, tel que cylindrique d'axe XX', et réalisé en matériau compatible et étanche aux gaz, tel que 20 l'hydrogène: - un détendeur inversé de gaz, tel qu'explicité ci-après, comportant au moins un conduit d'arrivée 1 du gaz à pression haute directement depuis le réservoir 8, au moins un conduit de sortie 2 de ce gaz à pression dite 25 basse depuis une chambre de détente aval 5, une pièce mobile de régulation 3 sur laquelle appuie d'un côté la pression basse et de l'autre côté un élément ressort 4, et qui est apte à fermer l'arrivée du gaz 1 à pression haute et à fournir une pression basse donnée quelle que 30 soit la variation de cette pression haute , - un connecteur amont 6 apte à se fixer d'une manière amovible dans le col 26 du dit réservoir 8 et à l'intérieur duquel est situé et débouche le conduit d'arrivée 1 au détenteur - un connecteur aval 7 apte à relier la tête de réservoir à tout système, tel qu'un circuit ou un appareil utilisant le dit gaz à la pression basse, et à l'intérieur duquel est situé et débouche le conduit de sortie 2 du détenteur et - un dispositif de remplissage latéral 22 communiquant avec le conduit d'arrivée 1 du gaz et doté d'un clapet anti-retour de sécurité, est apte à permettre, depuis l'extérieur par un orifice de remplissage 28, le chargement du réservoir 8, quand celui-ci est connecté à la tête de réservoir, en gaz à pression haute. Le principe de fonctionnement d'un détendeur classique est parfaitement connu de l'homme du métier et 15 nous ne l'expliquerons pas ici ; par contre comme la présente invention utilise un détendeur inversé, on rappelle que dans un tel détendeur, l'élément ressort 4 exerce sur la pièce mobile de régulation 3 une force qui est en sens inverse de celle du cas classique, à savoir 20 du même côté que la force transmise par le gaz à la pression haute, la surface en contact avec le gaz, respectivement à la pression haute, étant alors inférieure à la surface en contact avec le gaz, respectivement à la pression basse. Les dites surfaces 25 dites en contact sont définis comme étant les surfaces efficaces transmettant la pression considérée à la pièce mobile de régulation 3 dans le sens de son déplacement. Dans un détendeur inversé, la surface de contact efficace peut-être très faible du côté du gaz à la 30 pression haute, de telle façon que celle-ci, s'appuyant sur une petite surface, génère, sur la pièce mobile de régulation 3, une force qui est négligeable par rapport à celle exercée par l'élément ressort 4 qui appuie dans le même sens alors que la surface de contact du côté du gaz à la pression basse est importante, comme décrit dans les demandes de brevet EP362166, FR2879721 et FR2050407. De plus dans la présente invention, en position fermée, le gaz à pression haute n'agit pas directement 5 sur l'élément mobile de régulation 3 mais sur la perpendiculaire de la tige 19 de cet élément mobile 3 qui, quand il est en position ouverte, permet au gaz d'alimenter la chambre 5 à la pression basse : ainsi dans cette position, la surface de contact efficace du côté du 10 gaz à la pression haute, perpendiculaire à la pièce mobile de régulation, et qui est la seule ayant une influence, devient même extrêmement faible si ce n'est nulle. Un joint torique 14 est disposé du côté du 15 connecteur amont 6 et en aval du conduit d'arrivée 1, pour assurer l'étanchéité de la tête-détendeur avec le réservoir 8 dont le col 26 vient se visser sur ce connecteur 6. Un dispositif d'étanchéité est également nécessaire du côté du connecteur aval 7, qui n'est du 20 reste pas représenté finalisé ici car dépendant de l'interface compatible avec le circuit ou l'appareil sur lequel il est assemblé par des pièces raccordement qui viennent se visser ou clipper sur ce connecteur 7: celui-ci peut également comporter, en sécurité, au moins un 25 système de fermeture 29, tel qu'un clapet anti retour, du conduit 2 quand la tête de réservoir est en position de stockage non connectée au circuit et/ou à l'appareil d'utilisation du gaz à pression basse, lequel système s'ouvrant lors de la connexion tel que par l'appui d'un 30 doigt 31 . Le corps creux de la tête-détendeur de réservoir est constitué au moins de deux parties, dites amont 10 du côté de la pression haute et aval 11 du côté de la pression basse, fixées l'une à l'autre et dont l'une 10 au moins est creuse pour recevoir la pièce mobile de régulation 3 qui comporte : - une tête 20, de type piston, délimitant, dans la partie creuse 10, la chambre de détente 5 de volume 5 variable et étanche, dont l'étanchéité est assurée par d'une part un joint 15 tel que celui torique représenté entre le bord périphérique intérieur de la partie creuse amont 10 et le fond de la partie aval 11 et d'autre part par un joint torique 13 situé périphériquement dans 10 l'épaisseur de la tête 20 entre la chambre de détente 5 et le compartiment 21 où est situé l'élément ressort 4, et - une tige 19 de section inférieure à celle de la tête dont elle est solidaire, et qui coulisse d'une 15 manière étanche, grâce à un joint torique 16, dans le fond de la partie amont 10, l'extrémité distale de cette tige 19 venant s'appuyer, en position de fermeture de l'arrivée 1 de gaz à pression haute, contre un joint 12 étanche de fermeture et formant aussi butée, et l'élément 20 ressort 4 entourant la tige 19 s'appuyant d'un côté contre la tête 20 du piston 3 et de l'autre côté contre le fond de la partie creuse amont 10 à travers laquelle coulisse la tige 19. La partie aval 11 du corps de la tête-détendeur, 25 et qui constitue aussi dans la représentation des figures jointes le connecteur 7, comporte et intègre un dispositif de blocage de sécurité 18 apte à empêcher le détendeur de s'ouvrir, tel que par appui, par exemple par vissage de l'extérieur dans un alésage où peut déboucher 30 le conduit de sortie 2, d'un doigt dans l'axe de la partie-connecteur aval 7,11 contre la tête 20 de piston 3 jusqu'à écraser au maximum le ressort 4 ; lequel doigt 18 ferme alors l'orifice du canal 9 débouchant dans la chambre de détente 5 en même temps que le canal 9 est fermé à son autre extrémité contre le joint butée 12: cette fermeture empêche le détendeur de fournir du gaz à pression basse et le dispositif de blocage, tel que par dévissage du doigt 18 représenté sur les figures, est débloqué, manuellement pour plus de sécurité, lors de la connexion de la tête-détendeur au système, tel qu'un circuit ou l'appareil utilisant le dit gaz à la pression basse. Un dispositif 24 de protection, contre les surpressions de la basse pression en aval du détendeur, est disposé et intégré latéralement dans le corps de la tête-détendeur pour être d'un côté accessible de l'extérieur pour son réglage et de l'autre être relié à la chambre de détente 5 par un conduit 29 : celui-ci débouche d'un côté dans celle-ci et de l'autre dans une petite chambre contenant une membrane 31 maintenant fermé, par un dispositif à ressort 24, un autre conduit communiquant vers le compartiment 21 du ressort 4: en cas de surpression dans la chambre 5 de détente, le dispositif 24 formant soupape de sécurité est repoussé par cette surpression et la membrane 28 ouvre le conduit vers le compartiment 21 qui permet l'échappement du gaz en surpression par un conduit d'évacuation 25 qui communique vers l'extérieur à travers la paroi du corps 30 de la tête-détendeur. Un dispositif 27 de protection, de type également à ressort, contre les surpressions de la pression haute en provenance du réservoir 8 et en amont du détendeur, est disposé et intégré latéralement, tel que représenté sur la figure 2, dans le corps 30 de la tête-détendeur pour être d'un côté accessible de l'extérieur pour son réglage et de l'autre être relié par un conduit à celui d'arrivée 1 du gaz à la pression haute.The hydrogen can be stored in tanks or containers in various ways, such as in gaseous form, in liquid form, or in the so-called "solid" form, that is to say adsorbed in porous adsorbent materials such as metal sponges. referred to as metal hydrides. These solid-form hydrogen storage tanks are often designed to be refilled after use and, because of their high capacity to contain hydrogen in a small volume, at room temperature and without the need for it. envelope need to withstand high pressures, they can be lightweight and small, such as that of a pocket lighter, for individual use that lend themselves well to feeding a small fuel cell. Even if such storage is done at a relatively low pressure compared with storage in the liquid or gaseous phase, which requires several hundred bars, while in solid phase the pressure is only one or a few tens of hours. bar, it is however necessary to relax the hydrogen at the outlet of the tank to be able to use it, as for a fuel cell which operates between 0.3 and 1 bar, in general about 0.5 bar, and for which the supply pressure must remain constant. Furthermore, in a small-scale individual nomadic use, the entire "fuel cell system" must be compact and secure: but if the batteries themselves and the storage tanks can now meet these objectives, current tank head, connections, safety and gas expansion devices consist of separate elements and connected to each other, which, in addition to their relatively large size, can be a risk of leakage and therefore of security issues. The problem is therefore to be able to achieve, without the above disadvantages, a device combining, in a small volume, a tank head of any high pressure gas, all the safety devices against malfunction, a gas regulator providing this low pressure and all connections from the reservoir to the supply of gas at a low pressure, it must be provided to a virtually constant value regardless of the high storage pressure, particularly in the case of storage solid hydrogen, can vary from several bar depending on the ambient temperature. A solution to the problem posed is a so-called high-pressure gas storage tank head, capable of being fixed directly and removably on such a tank and which, according to the invention, comprises in an integrated way in the same body: - an inverted gas expansion valve, as described below, comprising at least one inlet pipe of the high pressure gas directly from the reservoir, at least one outlet pipe of said low pressure gas from a downstream expansion chamber, a movable regulating part on which presses on one side the low pressure and on the other side a spring element, and which is able to close the inlet of the gas at high pressure and to provide pressure low data regardless of the variation of this high pressure, - an upstream connector adapted to be fixed in a removable manner in or on the neck of said tank and inside which is located and opens the arrival conduit of the det header - a downstream connector capable of connecting the tank head to any system, such as a circuit or apparatus, using said low pressure gas, and within which and located and uncloses the holder outlet pipe and a lateral filling device communicating with the gas supply duct and capable of enabling the tank to be loaded with high pressure gas when it is connected to the tank head. Preferably these two connectors, arranged coaxially, are able to connect the regulator in one line to the tank and the other directly to the apparatus using the said gas at low pressure, and thus constitute an integrated assembly. and compact, which can be of small volume such as that of a flashlight. Furthermore, the body of the gas storage tank head according to the invention comprises and integrates at least one overpressure protection device of the high pressure coming from the tank, a device for protection against overpressures downstream of the tank. built-in pressure reducer and a safety blocking device capable of preventing the expander from opening and supplying low pressure gas into the outlet duct and which is released upon connection of the head to the duct or appliance using said gas at low pressure. The result is a new gas tank head, which can be called the pressure regulator head, which answers the problem posed above: among others, it can be connected online directly from one side to the pressure gas source. high and the other to the user device the low pressure, and integrates the regulator, the filling function through the same passage in the neck of the tank as the regulator supply, and all the desired safety organs and necessary, the assembly then forming an integrated and compact device without intermediate connection, which is transportable and nomadic, and furthermore, as described in the description of the figures below, the adjustment of the low pressure is simple and that -ci is provided constant even in case of decrease of the high pressure. Other advantages of the present invention could be mentioned, but those mentioned above already show enough to prove novelty and interest. The following description and the accompanying drawings show an exemplary embodiment of the invention, but are not limiting in nature: other embodiments are possible within the scope and scope of this invention. In particular although the invention is presented according to an exemplary embodiment, which is certainly well adapted but is not specific to the application in the field of hydrogen storage, in particular for supplying a fuel cell, and more specifically since removable hydrogel-based hydrogen refills for nomadic and / or mobile applications, it is evident that it is by no means limited but on the contrary susceptible to other applications and adaptation with modifications. and variants which will be apparent to those skilled in the art and that it comprises all the technical elements of the means described and their combinations if they fall within the scope of the invention, such as the storage of hydrogen for operation or calibration of chromatograph or spectrometer) FIG. 1 is an axial sectional view of an exemplary embodiment of a tank expansion head according to the invention. ntion. Figure 2 is an axial sectional view of the same tank pressure-reducing head as Figure 1 but in a perpendicular plane. In the present description, the various components are positioned and qualified by the downstream and upstream terms taken in the flow direction of the high pressure gas from the storage tank to the low pressure of use at the outlet of the outlet. the tank head according to the invention. This comprises in an integrated and compact manner in the same hollow body 30, substantially tubular, such as cylindrical axis XX ', and made of a compatible material and gas-tight, such as hydrogen: - a pressure reducer Inverted gas, as explained below, comprising at least one inlet pipe 1 of the high pressure gas directly from the tank 8, at least one outlet pipe 2 of said low pressure gas from a chamber 5, a movable regulating part 3 on which presses on the one hand the low pressure and on the other side a spring element 4, and which is able to close the inlet of the gas 1 at high pressure and to provide a given low pressure regardless of the variation of this high pressure, - an upstream connector 6 adapted to be fixed in a removable manner in the neck 26 of said reservoir 8 and inside which is located and opens the conduit of arrival 1 to the keeper - a downstream connector 7 adapted to connect the tank head to any system, such as a circuit or apparatus using said gas at low pressure, and inside which is located and opens the outlet conduit 2 of the holder and - a device the lateral filler 22 communicating with the inlet conduit 1 of the gas and provided with a safety non-return valve, is able to allow, from the outside by a filling orifice 28, the loading of the tank 8, when the one It is connected to the tank head, in high pressure gas. The operating principle of a conventional regulator is well known to those skilled in the art and we will not explain it here; on the other hand, as the present invention uses an inverted regulator, it is recalled that in such a regulator, the spring element 4 exerts on the movable regulating part 3 a force which is in the opposite direction to that of the conventional case, namely of the same side that the force transmitted by the gas at the high pressure, the surface in contact with the gas, respectively at the high pressure, then being lower than the surface in contact with the gas, respectively at the low pressure. Said said surfaces in contact are defined as being the effective surfaces transmitting the considered pressure to the movable control piece 3 in the direction of its displacement. In an inverted regulator, the effective contact surface may be very small on the gas side at the high pressure, so that the latter, relying on a small surface, generates, on the movable control member 3 a force which is negligible compared to that exerted by the spring element 4 which bears in the same direction while the contact surface of the side of the gas at the low pressure is important, as described in the patent applications EP362166, FR2879721 and FR2050407. Further in the present invention, in the closed position, the high pressure gas does not act directly on the movable regulating member 3 but on the perpendicular of the rod 19 of this movable member 3 which, when in position open, allows the gas to supply the chamber 5 at the low pressure: thus in this position, the effective contact surface on the gas side at the high pressure, perpendicular to the movable control member, and which is the only one having an influence, becomes even extremely weak if not null. An O-ring 14 is disposed on the side of the upstream connector 6 and downstream of the inlet duct 1, to seal the pressure-reducing head with the tank 8 whose neck 26 is screwed onto this connector 6. A sealing device is also necessary on the side of the downstream connector 7, which is not shown finalized here because depending on the interface compatible with the circuit or the device on which it is assembled by connecting parts that come to screw or clipper on this connector 7: it can also comprise, in safety, at least one closure system 29, such as a nonreturn valve, of the duct 2 when the tank head is in the storage position no connected to the circuit and / or apparatus for using the low pressure gas, which system opens upon connection such as by pressing a finger 31. The hollow body of the tank pressure-reducing head consists of at least two parts, said upstream 10 on the high pressure side and downstream side 11 on the low pressure side, fixed to one another and one of which At least 10 is hollow to receive the movable control member 3 which comprises: - a head 20, piston type delimiting, in the hollow portion 10, the expansion chamber 5 of variable volume 5 and sealed, the sealing is provided on the one hand a seal 15 such as the O-ring shown between the inner peripheral edge of the upstream hollow portion 10 and the bottom of the downstream portion 11 and on the other hand by an O-ring 13 located peripherally in the thickness the head 20 between the expansion chamber 5 and the compartment 21 where the spring element 4 is located, and - a rod 19 of section smaller than that of the head of which it is integral, and which slides in a sealed manner thanks to an O-ring 16, in the bottom of the upstream part 10, the distal end of this rod 19 coming to bear, in the closed position of the inlet 1 of high pressure gas, against a sealing seal 12 and also forming a stop, and the element 20 spring 4 surrounding the rod 19 resting on one side against the head 20 of the piston 3 and the other side against the bottom of the upstream hollow portion 10 through which slides the rod 19. The downstream part 11 of the body of the pressure-reducing head 25, which is also in the representation of the accompanying figures the connector 7 comprises and incorporates a safety locking device 18 adapted to prevent the expander from opening, such as by support, for example by screwing from outside in a bore where the outlet duct 2 can be opened, with a finger in the axis of the downstream connector part 7,11 against the piston head 3 to crush the spring 4 as far as possible ; which finger 18 then closes the orifice of the channel 9 opening into the expansion chamber 5 at the same time as the channel 9 is closed at its other end against the abutment seal 12: this closure prevents the regulator from providing low pressure gas and the locking device, such as by unscrewing the finger 18 shown in the figures, is unlocked, manually for greater security, when connecting the regulator-head to the system, such as a circuit or the apparatus using the said gas at low pressure. A protection device 24, against the overpressures of the low pressure downstream of the expander, is arranged and integrated laterally in the body of the pressure-reducing head to be on one side accessible from the outside for its adjustment and the other be connected to the expansion chamber 5 by a conduit 29: it opens on one side therein and the other in a small chamber containing a membrane 31 now closed, by a spring device 24, another duct communicating to the compartment 21 of the spring 4: in case of overpressure in the expansion chamber 5, the device 24 forming a safety valve is pushed by this overpressure and the membrane 28 opens the duct to the compartment 21 which allows the escape of the gas overpressure by a discharge conduit 25 which communicates outwardly through the wall of the body 30 of the expander head. A protective device 27, also of spring-type type, against the overpressures of the high pressure coming from the tank 8 and upstream of the expander, is arranged and integrated laterally, as shown in FIG. 2, into the body 30 of the head-regulator to be on one side accessible from the outside for its adjustment and the other to be connected by a conduit to that of arrival 1 of the gas at the high pressure.

L'arrivée 1 du gaz à la pression haute s'ouvre quand la pression basse dans la chambre de détente 5 diminue et que la poussée du ressort 4 déplace la pièce mobile de régulation 3 : l'extrémité distale de la tige 19 de la pièce mobile de régulation 3 se soulève alors du joint de fermeture et de butée 12, ouvrant l'arrivée 1 du gaz vers un canal interne 9 de la tige 19, débouchant à ses deux extrémités, et assurant la communication entre la chambre de détente 5 à la pression basse et l'arrivée 1 du gaz. Dans d'autres modes de réalisation, cette communication peut être assurée par un conduit externe à la tige 19. Dans les modes de réalisation des figures jointes, 15 le conduit 1 d'arrivée du gaz à pression haute est située et débouche, à une de ses extrémités, à l'intérieur du connecteur amont 6, soit en fait directement dans le réservoir 8, et, à son autre extrémité, en position de fermeture de l'arrivée 1 de gaz à pression haute comme 20 représenté sur les figures, latéralement contre l'extrémité distale de la tige 19 de la pièce mobile de régulation 3 qui assure la dite fermeture. La tête-détendeur suivant l'invention comporte de préférence un dispositif de réglage 17 de la poussée de 25 l'élément ressort 4 qui est coaxial au mouvement de la pièce mobile de régulation 3 suivant l'axe XX' du détenteur, et dont la position, modifiable suivant cet axe, détermine la force maximum de compression de l'élément ressort 4 en position de fermeture de l'arrivée 30 1 de gaz à pression haute et donc la valeur de la pression basse dans la chambre de détente 5, qui exerce la force antagoniste à celle de ce ressort. Suivant le mode de réalisation des figure 1 et 2, ce dispositif de réglage 17 est un bouchon 171 vissé dans l'axe du connecteur amont 6 à l'intérieur de l'alésage percé dans la partie amont 10 du détendeur, à côté du conduit d'arrivée 1 et dans lequel coulisse la tige 19 du piston 3 : ce bouchon maintient le joint butée 12 à la hauteur voulue, obtenue par vissage ou dévissage du bouchon 171, pour que la compression maximum du ressort 4, en position de fermeture de l'arrivée 1 de gaz à pression haute, corresponde à la force permettant d'obtenir la pression basse voulue dans la chambre 5.The arrival 1 of the gas at the high pressure opens when the low pressure in the expansion chamber 5 decreases and the thrust of the spring 4 moves the movable control member 3: the distal end of the rod 19 of the workpiece mobile control 3 then raises the closing seal and abutment 12, opening the arrival 1 of the gas to an inner channel 9 of the rod 19, opening at both ends, and providing communication between the expansion chamber 5 to the low pressure and the arrival 1 of the gas. In other embodiments, this communication may be provided by a conduit external to the rod 19. In the embodiments of the accompanying figures, the high-pressure gas inlet conduit 1 is located and opens at a its ends, inside the upstream connector 6, is actually directly in the tank 8, and at its other end, in the closed position of the inlet 1 of high pressure gas as shown in the figures, laterally against the distal end of the rod 19 of the movable control member 3 which provides said closure. The regulator head according to the invention preferably comprises a device 17 for controlling the thrust of the spring element 4 which is coaxial with the movement of the movable control member 3 along the axis XX 'of the holder, and whose position, modifiable along this axis, determines the maximum force of compression of the spring element 4 in the closed position of the inlet 30 1 of high pressure gas and therefore the value of the low pressure in the expansion chamber 5, which exerts the antagonistic force to that of this spring. According to the embodiment of FIGS. 1 and 2, this adjusting device 17 is a plug 171 screwed into the axis of the upstream connector 6 inside the bore pierced in the upstream portion 10 of the regulator, next to the conduit 1 and in which slides the rod 19 of the piston 3: this stopper maintains the abutment seal 12 at the desired height, obtained by screwing or unscrewing the cap 171, so that the maximum compression of the spring 4, in the closed position of the arrival 1 of gas at high pressure, corresponds to the force to obtain the desired low pressure in the chamber 5.

Un filtre poreux 23 vient de préférence, surtout pour les réservoirs-recharges d'hydrogène amovibles à base d'hydrures métalliques qui peuvent générer de la poussière d'hydrures, obturer l'orifice d'entrée du conduit d'arrivée 1, ainsi alors que l'alésage du bouchon 171, Ainsi suivant la présente invention et l'exemple de réalisation décrit et représenté qui permet une intégration poussée et une réduction du nombre des usinages par une économie de trous de passage, la partie 20 amont 10 creuse du corps 8 de la tête-détendeur comporte et intègre l'ensemble des moyens de remplissage 22,28, de détente 3,4,5,9,12 de sécurité en cas de surpression haute 27 et basse 24 pressions, de connexion amont 6 au réservoir de stockage 8 et d'arrivée 1 du gaz à pression 25 haute, alors que la partie aval 11 comporte et intègre l'ensemble des moyens de connexion aval 7, de sortie 2 de gaz à pression basse et de sécurité de blocage 18 du détendeur et de fermeture 29,31 de la sortie 2 de gaz ; la tête-détendeur pourrait être constituée de plus de 30 deux parties tout en restant compacte et intégrée et d'autre dispositions de ces divers moyens, dont certains pourraient être agencés sur une autre partie que celle où ils sont représentés, sont bien sûr possibles.A porous filter 23 preferably comes, especially for removable hydrogen-based hydrogen-hydride-reloadable reservoirs which can generate hydride dust, to close the inlet opening of the inlet conduit 1, so that the bore of the cap 171, Thus according to the present invention and the embodiment described and shown which allows a thorough integration and a reduction of the number of machining by saving passage holes, the upstream part 10 hollow body 8 of the pressure regulator head comprises and integrates all the filling means 22,28, 3,4,5,9,12 relaxation of safety in case of high pressure 27 and low 24 pressures, upstream connection 6 to the reservoir storage 8 and arrival 1 of the high pressure gas, while the downstream portion 11 includes and integrates all the downstream connection means 7, low pressure gas output 2 and blocking safety 18 of the expander and closing 29,31 the gas outlet 2; the head-regulator could be made up of more than two parts while remaining compact and integrated and other arrangements of these various means, some of which could be arranged on another part than that where they are represented, are of course possible.

Claims

REVENDICATIONS1. A so-called high pressure gas storage tank head capable of being fixed directly and removably on such a tank (8), characterized in that it comprises in an integrated manner in the same body: an inverted regulator of gas comprising at least one inlet pipe (1) of the high pressure gas directly from the reservoir, at least one outlet pipe (2) of said so-called low pressure gas from a downstream expansion chamber (5), a movable regulating part (3) on which a low pressure side is supported on one side and a spring element (4) on the other side, and which is capable of closing the inlet of the gas (1) at high pressure and supplying a given low pressure regardless of the variation of this high pressure, - an upstream connector (6) adapted to be fixed in a removable manner in the neck (10) of said reservoir (8) and within which is located and opens the inlet duct (1) of the holder - a downstream connector (7) adapted to connect the tank head to any system using said low pressure gas, and within which is located and opens the outlet conduit (2) of the holder and - a lateral filling device (22) communicating with the inlet pipe (1) of the gas and adapted to allow the loading of the tank (8), when the latter is connected to the tank head, with high pressure gas.

2. Gas storage tank head according to claim 1, characterized in that these twoconnectors (6,7), arranged coaxially, are able to connect in line the regulator on one side to the tank (8) and the other directly to the apparatus using the said gas at low pressure, and thus to constitute an integrated and compact assembly.

3. Gas storage tank head according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the body of the head comprises and incorporates a high pressure overpressure protection device from the reservoir (8). and upstream of the integrated regulator.

4. Gas storage tank head according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the body of the head comprises and incorporates a safety locking device (18) adapted to prevent the expander from opening and supplying low pressure gas into the outlet duct (2) and which is released upon connection of the system head using said low pressure gas.

5. Head of gas storage tank according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the body of the head comprises and incorporates a device (24) for overpressure protection downstream of the integrated regulator.

6. Gas storage tank head according to any one of claims 1 to 5, characterized in that its body consists of at least two parts, said upstream (10) on the side of the high pressure and downstream (11). on the low pressure side, fixed to each other and at least one of which is hollow to receive the movable control piece (3) which comprises: a head (20) delimiting, in the hollow part (10), the expansion chamber (5) of variable volume and sealed, and - a rod (19) of section smaller than that of the head which it is integral, and which slides in a sealed manner in the bottom of the upstream part (10), the distal end of this rod (19) resting, in the closed position of the inlet (1) of high-pressure gas, against a tight seal (12) sealing 10 and stop and the spring element (4) surrounding the rod (19) resting on one side against the head (20) of the piston (3) and on the other side against the d of the upstream hollow portion (10) through which the rod (19) slides. 15

Gas storage tank head according to claim 6, characterized in that the high-pressure gas inlet pipe (1) is located and opens at one of its ends inside the upstream connector ( 6) and, at its other end, in the closed position of the inlet (1) of high-pressure gas, laterally against the distal end of the rod (19) of the movable control piece (3) which ensures the said closure

8. Gas storage tank head according to any one of claims 6 and 7 characterized in that the rod (19) of the movable control member (3) comprises an inner channel (9) opening at both ends thereof and which provides communication between the inlet (1) of the gas at the high pressure and the expansion chamber 30 (5) at the low pressure.