FR3052231A1 - DEVICE AND METHOD FOR FILLING A PRESSURE GAS TANK - Google Patents

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Dispositif de remplissage d'un réservoir (2) avec du gaz sous pression comprenant une source (3, 4) de gaz sous pression, une conduite de transfert (5) destinée à relier la source (3, 4) de gaz au réservoir (2) au niveau d'un orifice (6) d'entrée de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite (7) de recirculation comprenant une première extrémité destinée à être reliée au réservoir (2) au niveau d'un orifice (8) de sortie du réservoir (2) et une seconde extrémité destinée à être reliée au réservoir (2) au niveau d'un orifice (6) d'entrée, la conduite (7) de recirculation étant configurée pour prélever une fraction du gaz introduit dans le réservoir (2) et le réintroduire dans le réservoir (2) et en ce que la conduite (7) de recirculation comprend un dispositif (9) de refroidissement du gaz qui circule en son sein.A device for filling a tank (2) with pressurized gas comprising a source (3, 4) of gas under pressure, a transfer line (5) for connecting the source (3, 4) of gas to the tank ( 2) at a gas inlet orifice (6), characterized in that it comprises a recirculation pipe (7) comprising a first end intended to be connected to the tank (2) at an orifice (8) outlet of the reservoir (2) and a second end to be connected to the reservoir (2) at an inlet port (6), the recirculation pipe (7) being configured to take a fraction of the gas introduced into the tank (2) and reintroduced into the tank (2) and in that the pipe (7) for recirculation comprises a device (9) for cooling the gas circulating therein.

Description

L’invention concerne un dispositif et un procédé de remplissage d’un réservoir avec du gaz sous pression. L’invention concerne plus particulièrement un dispositif de remplissage d’un réservoir avec du gaz sous pression comprenant une source de gaz sous pression, une conduite de transfert destinée à relier la source de gaz au réservoir au niveau d’un orifice d’entrée de gaz.The invention relates to a device and a method for filling a tank with gas under pressure. The invention relates more particularly to a device for filling a tank with pressurized gas comprising a pressurized gas source, a transfer line intended to connect the gas source to the tank at a water inlet port. gas.

Lors du remplissage d’un réservoir de gaz sous pression, le gaz contenu dans ce réservoir est comprimé. Il en résulte un échauffement de ce gaz. Cette augmentation de température peut être encore plus significative dans le cas de l’hydrogène. Cet échauffement peut poser des problèmes notamment lorsque le réservoir ne doit pas être exposé à une température trop importante (par exemple 70°C environ dans le cas de certains réservoirs composites).When filling a pressurized gas tank, the gas contained in this tank is compressed. This results in a heating of this gas. This increase in temperature can be even more significant in the case of hydrogen. This heating may cause problems, especially when the tank must not be exposed to too high a temperature (for example about 70 ° C in the case of some composite tanks).

Une solution connue consiste à refroidir le gaz sous pression en amont de son injection dans le réservoir. Cette pratique est courante pour le remplissage de réservoirs d’hydrogène ou de gaz naturel. Cette solution consomme cependant une quantité d’énergie relativement importante.A known solution is to cool the gas under pressure upstream of its injection into the tank. This practice is common for filling hydrogen or natural gas tanks. This solution, however, consumes a relatively large amount of energy.

Une autre solution consiste à refroidir le réservoir lui-même. Cette solution est cependant complexe et coûteuse.Another solution is to cool the tank itself. This solution is however complex and expensive.

Une autre solution consiste à remplir le réservoir à une vitesse très basse pour permettre la dissipation de la chaleur produite. Cette solution allonge cependant considérablement les durées de remplissage.Another solution is to fill the tank at a very low speed to allow the dissipation of the heat produced. This solution, however, considerably lengthens the filling times.

Une autre solution consiste à utiliser des matériaux à changement de phase (« Phase Change Materials » en anglais) dans la structure du réservoir afin de limiter la température du gaz autour de celle du changement de phase du matériau utilisé. La chaleur absorbée par ces matériaux peut ensuite être évacuée via la paroi de la bouteille dans un intervalle de temps plus long après le remplissage. Cette solution augmente le coût de fabrication des réservoirs.Another solution is to use phase change materials in the tank structure in order to limit the temperature of the gas around that of the phase change of the material used. The heat absorbed by these materials can then be removed via the bottle wall in a longer period of time after filling. This solution increases the cost of manufacturing the tanks.

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 dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu’il comprend une conduite de recirculation comprenant une première extrémité destinée à être reliée au réservoir au niveau d’un orifice de sortie du réservoir et une seconde extrémité destinée à être reliée au réservoir au niveau d’un orifice d’entrée, la conduite de recirculation étant configurée pour prélever une fraction du gaz introduit dans le réservoir et le réintroduire dans le réservoir et en ce que la conduite de recirculation comprend un dispositif de refroidissement du gaz qui circule en son sein.An object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art noted above. To this end, the device according to the invention, which moreover conforms to the generic definition given in the preamble above, is essentially characterized in that it comprises a recirculation line comprising a first end intended to be connected to the reservoir at a reservoir outlet port and a second end for connection to the reservoir at an inlet port, the recirculation line being configured to withdraw a fraction of the gas introduced into the reservoir and reintroduce it in the tank and in that the recirculation pipe comprises a device for cooling the gas circulating therein.

Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l’extrémité de conduite de transfert destinée à être reliée à l’orifice d’entrée est confondue ou adjacente avec la seconde extrémité de la conduite de recirculation, c’est-à-dire que l’orifice d’entrée relié à la seconde extrémité de la conduite de recirculation comprend ou est constitué de l’orifice d’entrée relié à la conduite de transfert, - la première extrémité de la conduite de recirculation est distincte de la seconde extrémité de la conduite de recirculation, c’est-à-dire que l’orifice de sortie du réservoir relié à la première extrémité de la conduite de recirculation est distinct de l’orifice d’entrée relié à la seconde extrémité de la conduite de recirculation, - la première extrémité de la conduite de recirculation est confondue ou intégrée à la seconde extrémité de la conduite de recirculation, c’est-à-dire que l’orifice de sortie du réservoir relié à la première extrémité de la conduite de recirculation est commun ou intégré dans l’orifice d’entrée de gaz relié à la conduite de transfert, - la première extrémité de la conduite de recirculation et l’extrémité de la conduite de transfert reliée au réservoir sont concentriques ou adjacentes, c’est-à-dire que les orifices de sortie du réservoir relié à la première extrémité de la conduite de recirculation et l’orifice d’entrée de gaz relié à la conduite de transfert sont disposés de façon concentrique ou adjacente au niveau d’une ouverture commune du réservoir à remplir, - la conduite de recirculation comprend une portion de prélèvement comprenant une première extrémité munie d’une ouverture destinée à être située dans le volume interne du réservoir et une seconde extrémité reliée à l’orifice d’entrée de gaz de la conduite de transfert, c’est-à-dire que le gaz est prélevé dans le réservoir via la première extrémité de la conduite de prélèvement de façon déportée par rapport à l’orifice d’entrée de gaz de la conduite de transfert, - la première extrémité de la portion de prélèvement est décalée selon une direction longitudinale par rapport l’extrémité de la conduite de transfert destinée à être reliée à l’orifice d’entrée de gaz, - le dispositif de refroidissement du gaz comprend une source de froid en échange thermique direct ou indirect avec le gaz circulant dans la conduite de recirculation, - le dispositif de refroidissement comprend au moins un échangeur de chaleur, - l’échangeur de chaleur est en échange thermique avec un fluide de refroidissement, - le dispositif comprend un organe de mise en circulation du gaz dans la conduite de recirculation de type mécanique et/ou électrique et/ou pneumatique et/ou hydraulique, - l’étape de prélèvement d’une fraction du gaz situé dans le réservoir est réalisée pendant un processus de remplissage du réservoir avec du gaz sous pression transféré de la source par la conduite de transfert, le débit de gaz prélevé lors de l’étape de prélèvement étant inférieur au débit de gaz introduit dans le réservoir lors du processus de remplissage. - l’organe de mise en circulation comprend au moins l’un parmi un mécanisme à pale ou hélice tel qu’un compresseur, un mécanisme de type venturi, - la source de gaz sous pression comprend au moins un l’un parmi : un ou plusieurs stockages de gaz sous pression, un compresseur, une source de gaz liquéfiée associée à un vaporiseur, un stockage chimique de gaz, - le dispositif comprend un ensemble de vanne(s) commandée(s) et est configuré pour réaliser un prélèvement d’une fraction du gaz situé dans le réservoir, refroidir ce gaz prélevé et le réintroduire dans le réservoir avant et/ou pendant un processus de remplissage du réservoir avec du gaz sous pression transféré de la source par la conduite de transfert. L’invention concerne également un procédé de remplissage d’un réservoir avec du gaz sous pression via un dispositif de remplissage comprenant une source de gaz sous pression, une conduite de transfert reliant à la source de gaz au réservoir au niveau d’un orifice d’entrée de gaz, le procédé comprenant une étape de prélèvement d’une fraction du gaz situé dans le réservoir, une étape de refroidissement du gaz prélevé et une étape de réintroduction du gaz prélevé et refroidi dans le réservoir.Furthermore, embodiments of the invention may comprise one or more of the following features: the transfer pipe end intended to be connected to the inlet orifice is merged or adjacent with the second end of the recirculation line, i.e. the inlet port connected to the second end of the recirculation line comprises or consists of the inlet port connected to the transfer line; end of the recirculation line is distinct from the second end of the recirculation line, that is to say that the outlet of the tank connected to the first end of the recirculation pipe is distinct from the orifice of the recirculation pipe; inlet connected to the second end of the recirculation pipe, - the first end of the recirculation pipe is merged or integrated with the second end of the pipe recirculation, that is to say that the outlet of the tank connected to the first end of the recirculation pipe is common or integrated into the gas inlet port connected to the transfer pipe; first end of the recirculation line and the end of the transfer line connected to the reservoir are concentric or adjacent, that is to say that the outlet orifices of the reservoir connected to the first end of the recirculation pipe and the gas inlet port connected to the transfer pipe are arranged concentrically or adjacent to a common opening of the tank to be filled, - the recirculation pipe comprises a sampling portion comprising a first end provided with a opening intended to be located in the internal volume of the tank and a second end connected to the gas inlet port of the transfer line, c that is, the gas is withdrawn into the reservoir via the first end of the sampling line remotely relative to the gas inlet port of the transfer line, the first end of the portion of the sampling is shifted in a longitudinal direction relative to the end of the transfer pipe intended to be connected to the gas inlet port, the gas cooling device comprises a cold source in direct or indirect heat exchange with the gas circulating in the recirculation pipe, the cooling device comprises at least one heat exchanger, the heat exchanger is in heat exchange with a cooling fluid, the device comprises a gas circulation member. in the recirculation line of the mechanical and / or electrical and / or pneumatic and / or hydraulic type, - the step of taking a fraction of the g az located in the reservoir is carried out during a process of filling the reservoir with pressurized gas transferred from the source via the transfer line, the flow of gas taken during the sampling step being less than the flow rate of gas introduced into the reservoir. tank during the filling process. the circulating member comprises at least one of a blade or propeller mechanism such as a compressor, a venturi type mechanism, the pressurized gas source comprises at least one of: or a plurality of pressurized gas storages, a compressor, a source of liquefied gas associated with a vaporizer, a chemical storage of gas, - the device comprises a set of valve (s) controlled (s) and is configured to perform a sampling of a fraction of the gas in the tank, cool the gas taken and reintroduced into the tank before and / or during a process of filling the tank with pressurized gas transferred from the source through the transfer line. The invention also relates to a method of filling a tank with pressurized gas via a filling device comprising a source of pressurized gas, a transfer line connecting the gas source to the tank at a port d gas inlet, the method comprising a step of withdrawing a fraction of the gas located in the tank, a step of cooling the withdrawn gas and a step of reintroducing the withdrawn and cooled gas into the tank.

Selon d’autres particularités possibles : - les étapes de prélèvement d’une fraction du gaz situé dans le réservoir, de refroidissement du gaz prélevé et de réintroduction du gaz prélevé et refroidi dans le réservoir sont réalisées avant et/ou pendant un processus de remplissage du réservoir avec du gaz sous pression transféré de la source par la conduite de transfert, L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique et partielle illustrant un premier exemple de structure et de fonctionnement d’un dispositif de remplissage selon l’invention, - la figure 2 représente une vue schématique et partielle illustrant un second exemple de structure et de fonctionnement d’un dispositif de remplissage selon l’invention, - la figure 3 représente une vue schématique et partielle illustrant un troisième exemple de structure et de fonctionnement d’un dispositif de remplissage selon l’invention, - la figure 4 représente une vue schématique et partielle illustrant un quatrième exemple de structure et de fonctionnement d’un dispositif de remplissage selon l’invention.According to other possible features: - the steps of sampling a fraction of the gas in the tank, cooling the gas taken and reintroduction of the gas taken and cooled in the tank are performed before and / or during a filling process The invention may also relate to any alternative device or method comprising any combination of the above or below features. Other features and advantages will appear on reading the description below, with reference to the figures in which: - Figure 1 shows a schematic and partial view illustrating a first example of structure and operation of a filling device according to the invention, - Figure 2 shows a schematic and partial view illustrating a second example of structure and operation of a filling device according to the invention, - Figure 3 shows a schematic and partial view illustrating a third example of structure and operation of a filling device according to the invention, - Figure 4 shows a schematic and partial view illustrating a fourth example of structure and operation of a filling device according to the invention.

La figure 1 illustre un dispositif de remplissage d’un réservoir 2 avec du gaz sous pression. Le dispositif comprend une source 3, 4 de gaz sous pression et une conduite de transfert 5 reliant à la source 3, 4 de gaz au réservoir 2 au niveau d’un orifice 6 d’entrée de gaz.Figure 1 illustrates a device for filling a tank 2 with pressurized gas. The device comprises a source 3, 4 of gas under pressure and a transfer line 5 connecting the source 3, 4 of gas to the tank 2 at a gas inlet port 6.

Le réservoir 2 est de préférence un réservoir composite ou métallique comprenant une enveloppe étanche définissant un volume de stockage rigide vide, c’est-à-dire ne contenant que du gaz sous pression dans son volume interne.The reservoir 2 is preferably a composite or metallic reservoir comprising a sealed envelope defining an empty rigid storage volume, that is to say containing only gas under pressure in its internal volume.

Selon une particularité avantageuse le dispositif comprend également une conduite 7 de recirculation comprenant une première extrémité reliée au réservoir 2 au niveau d’un orifice 8 de sortie du réservoir 2 et une seconde extrémité reliée au réservoir 2 au niveau d’un orifice 6 d’entrée. La conduite 7 de recirculation est configurée pour permettre de prélever une fraction du gaz situé dans le réservoir 2 et le réintroduire dans le réservoir 2. Lors de sa sortie du réservoir le gaz prélevé par la conduite 7 de recirculation est avantageusement refroidi. C’est-à-dire que le gaz situé dans le réservoir 2 peut être refroidi par le dispositif avant et/ou pendant le remplissage du réservoir 2 avec du gaz sous pression transféré de la source 3, 4 par la conduite de transfert 5. Ceci permet de limiter réchauffement du réservoir 2 lors d’un remplissage.According to an advantageous feature, the device also comprises a recirculation pipe 7 comprising a first end connected to the tank 2 at an outlet orifice 8 of the tank 2 and a second end connected to the tank 2 at an orifice 6 of Entrance. The recirculation pipe 7 is configured to take a fraction of the gas located in the tank 2 and reintroduce it into the tank 2. When it leaves the tank, the gas taken by the recirculation pipe 7 is advantageously cooled. That is, the gas in the tank 2 can be cooled by the device before and / or during filling of the tank 2 with pressurized gas transferred from the source 3, 4 via the transfer line 5. This limits heating of the tank 2 during a filling.

Comme illustré à la figure 1, l’orifice 6 d’entrée de gaz relié à la seconde extrémité de la conduite 7 de recirculation peut être également l’orifice 6 d’entrée de gaz relié à la conduite de transfert 5. C’est-à-dire que la conduite 7 de recirculation se raccorde sur la conduite 5 de transfert et ces deux conduites 5, 7 sont une portion commune reliée au réservoir 2 pour introduire du gaz dans le réservoir 2 via un même orifice. Ainsi, le gaz prélevé par la conduite 7 de recirculation est mélangé au gaz qui transite dans la conduite 5 de transfert.As illustrated in FIG. 1, the gas inlet port 6 connected to the second end of the recirculation pipe 7 may also be the gas inlet port 6 connected to the transfer pipe 5. that is to say that the recirculation pipe 7 is connected to the transfer pipe 5 and these two pipes 5, 7 are a common portion connected to the tank 2 for introducing gas into the tank 2 via the same orifice. Thus, the gas taken by the recirculation pipe 7 is mixed with the gas which passes through the transfer pipe 5.

Comme illustré à la figure 1, l’orifice 8 de sortie du réservoir 2 relié à la première extrémité de la conduite 7 de recirculation peut être distinct de l’orifice 6 d’entrée.As illustrated in Figure 1, the outlet orifice 8 of the tank 2 connected to the first end of the recirculation pipe 7 may be distinct from the inlet port 6.

Les deux orifices 6, 8 peuvent être situés à des extrémités distinctes du réservoir 2, par exemple au niveau d’embases respectives montées sur le réservoir 2 (par exemple décalées selon la direction longitudinale du réservoir 2). Par exemple, les robinets, clapets, vannes manuelles ou commandées peuvent être prévues au niveau de ces embases.The two orifices 6, 8 may be located at distinct ends of the tank 2, for example at the respective bases mounted on the tank 2 (for example offset in the longitudinal direction of the tank 2). For example, faucets, valves, manual or controlled valves can be provided at these bases.

Par exemple deux vannes 13, 14 (ou clapets) peuvent être prévues respectivement au niveau des deux extrémités de la conduite 7 de recirculation.For example two valves 13, 14 (or valves) may be provided respectively at the two ends of the recirculation pipe 7.

Comme schématisé, de préférence le dispositif peut comprendre un organe 12 de mise en circulation du gaz dans la conduite 7 de recirculation, c’est à dire un organe qui va rendre possible, favoriser ou provoquer un flux de gaz dans la conduite 7 de recirculation (par exemple via une différence de pression). Cet organe 12 de mise en circulation peut être du type actif ou passif, par exemple de type mécanique et/ou électrique et/ou pneumatique et/ou hydraulique.As schematized, preferably the device may comprise a member 12 for circulating the gas in the recirculation pipe 7, that is to say an organ that will make possible, promote or cause a flow of gas in the recirculation pipe 7 (eg via a pressure difference). This circulation member 12 may be of the active or passive type, for example of the mechanical and / or electrical and / or pneumatic and / or hydraulic type.

Dans l’exemple de la figure 1, cet organe 12 de mise en circulation comprend un compresseur situé dans la conduite 7 de recirculation (en amont de sa jonction avec la conduite 5 de transfert).In the example of FIG. 1, this circulation member 12 comprises a compressor located in the recirculation pipe 7 (upstream of its junction with the transfer pipe 5).

De préférence, ce compresseur 12 est configuré pour supporter la pression du gaz à une pression qui puisse atteindre par exemple la pression souhaitée de fin de remplissage dans le réservoir 2.Preferably, this compressor 12 is configured to withstand the pressure of the gas at a pressure that can reach, for example, the desired end of filling pressure in the tank 2.

Le rôle de l’organe 12 est d’assurer le débit de recirculation nécessaire pour permettre d’évacuer la chaleur contenue dans le gaz à l’intérieur du réservoir 2 vers l’extérieur à travers l’échangeur de chaleur 9. L’organe 12 de mise en circulation peut remonter également la pression du gaz en sortie du réservoir 2 de sorte à vaincre uniquement la perte de charge dans le circuit contenant l’échangeur 9. De préférence, cet organe 12 de mise en circulation ne remplace pas le compresseur principal 4 (ou la source de pression correspondante).The role of the member 12 is to provide the recirculation flow rate necessary to allow the heat contained in the gas inside the tank 2 to be expelled to the outside through the heat exchanger 9. The organ 12 of circulation can also raise the gas pressure at the outlet of the tank 2 so as to overcome only the pressure drop in the circuit containing the exchanger 9. Preferably, this device 12 circulation does not replace the compressor main 4 (or the corresponding pressure source).

La source 3, 4 de gaz sous pression peut comprendre au moins l’un parmi : un ou plusieurs stockages de gaz sous pression, un compresseur, une source de gaz liquéfiée associée à un vaporiseur, un stockage chimique de gaz ou tout autre système approprié.The source 3, 4 of gas under pressure may comprise at least one of: one or more pressurized gas storage, a compressor, a source of liquefied gas associated with a vaporizer, a chemical storage of gas or any other suitable system .

Le gaz peut être stocké dans la source 3 à une pression plus basse que la pression qui régnera dans le réservoir 2 en fin de remplissage. Il peut également être stocké à une pression supérieure à la pression en fin de remplissage.The gas can be stored in the source 3 at a pressure lower than the pressure that will prevail in the tank 2 at the end of filling. It can also be stored at a pressure higher than the pressure at the end of filling.

Dans l’exemple de la figure 1 la source de gaz sous pression comprend deux organes 4, 5 en série (par exemple un stockage de gaz et un compresseur ou un stockage de liquide et un vaporiseur). Bien entendu cette source de gaz sous pression peut comprendre une pluralité d’organes reliés en parallèle et/ou en série à la conduite 5 de transferts (notamment des stockages de gaz en parallèle pour réaliser un remplissage en cascade, compresseur(s)...). Une vanne ou un régulateur 15 de débit (commandé de préférence) peut être placé en aval de la source 4, 5 de pression sur la conduite 5 de transfert.In the example of Figure 1 the pressurized gas source comprises two members 4, 5 in series (for example a gas storage and a compressor or a liquid storage and a vaporizer). Of course this source of pressurized gas may comprise a plurality of members connected in parallel and / or in series with the transfer line 5 (in particular gas storage in parallel to perform a cascade filling, compressor (s). .). A valve or flow regulator (preferably controlled) may be placed downstream of the source 4, 5 of pressure on the transfer line 5.

Par exemple, le dispositif 1 peut comporter un régulateur 15 de débit placé en aval de la source 4, 5 pour contrôler le passage du gaz depuis la source 4, 5 vers le réservoir 2 (vanne progressive ou tout ou rien). Cet organe 15 est par exemple configuré pour réguler le débit de gaz entrant dans le réservoir 2 à partir de la mesure ou l’estimation de la pression dans le réservoir 2 et/ou à partir de la mesure ou l’estimation du débit dans la conduite 5 de transfert et/ou à partir de la mesure ou l’estimation de la pression et du débit dans cette conduite 5.For example, the device 1 may comprise a flow regulator 15 placed downstream of the source 4, 5 to control the passage of the gas from the source 4, 5 to the tank 2 (progressive valve or all or nothing). This member 15 is for example configured to regulate the flow of gas entering the tank 2 from the measurement or estimation of the pressure in the tank 2 and / or from the measurement or estimation of the flow in the tank. transfer pipe 5 and / or from the measurement or estimation of the pressure and flow in this pipe 5.

Comme illustré à la figure 1, la conduite 7 de recirculation comprend de préférence un dispositif 9 de refroidissement du gaz qui circule en son sein. Ce dispositif de refroidissement peut être un simple échangeur de chaleur en échange thermique avec l’air ou un circuit de fluide de refroidissement. Par exemple, le seul fait de faire circuler le gaz dans la conduite de recirculation à l’extérieur du réservoir 2 peut permettre son refroidissement. Ce refroidissement peut être augmenté en mettant en échange thermique une portion de cette conduite 7 de recirculation avec une source de froid, par exemple un bain froid, un flux de gaz plus froid, un accumulateur de froid...As illustrated in Figure 1, the recirculation pipe 7 preferably comprises a device 9 for cooling the gas circulating therein. This cooling device may be a simple heat exchanger in heat exchange with the air or a cooling fluid circuit. For example, the mere fact of circulating the gas in the recirculation line outside the tank 2 can allow its cooling. This cooling can be increased by putting in heat exchange a portion of this recirculation pipe 7 with a source of cold, for example a cold bath, a colder gas flow, a cold accumulator ...

Les diverses extrémités connectées du circuit fluidique du dispositif peuvent être équipées de systèmes de connexion classiques, par exemple à connexion rapide par exemple avec des clapets auto-opturants pour éviter des fuites en cas de déconnexion.The various connected ends of the fluid circuit of the device can be equipped with conventional connection systems, for example fast connection for example with self-sealing valves to prevent leakage in case of disconnection.

La forme de réalisation de la figure 2 se distingue de celle de la figure 1 en ce que le dispositif 9 de refroidissement (ici un échangeur de chaleur 9) est situé sur la conduite 5 de transfert, sur la portion commune avec la conduite 7 de recirculation. C’est-à-dire que le dispositif de refroidissement refroidit le gaz recirculé dans la conduite 7 et également le gaz fourni par la source via la conduite 5 de transfert le cas échéant.The embodiment of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that the cooling device 9 (in this case a heat exchanger 9) is located on the transfer pipe 5, on the portion shared with the pipe 7 of FIG. recirculation. That is, the cooling device cools the recirculated gas in the line 7 and also the gas supplied from the source via the transfer line 5 as appropriate.

Comme précédemment, l’échangeur 9 de chaleur est configuré pour contenir le gaz à la pression de remplissage nécessaire. Cet échangeur peut échanger thermiquement soit avec l’air extérieur par convection soit échanger par convection avec un liquide ou un gaz qui remplit le rôle de source froide.As before, the heat exchanger 9 is configured to contain the gas at the required filling pressure. This exchanger can exchange heat either with the outside air by convection or exchange by convection with a liquid or a gas which acts as a cold source.

Selon un exemple possible de fonctionnement, le dispositif 1 de remplissage peut être raccordé (de façon amovible) aux orifices du réservoir 2 via les clapets ou vannes ou raccords 13 et 14. Une ouverture progressive des vannes ou clapets 13, 14 correspondants peut être réalisée pour équilibrer les pressions entre l’intérieur du réservoir 2 et le circuit 5, 7 de remplissage. L’organe 12 de mise en circulation peut ensuite être activé pour établir un débit en boucle du gaz depuis le réservoir 2 vers l’échangeur 9 et à nouveau vers le réservoir 2. Cette circulation en boucle va favoriser l’échange de chaleur entre le gaz contenu dans le réservoir 2 et l’extérieur et/ou une source froide. Plus ce débit de (re)circulation sera élevé et plus les échanges de chaleur seront importants.According to a possible example of operation, the filling device 1 can be connected (removably) to the orifices of the tank 2 via the valves or valves or connectors 13 and 14. Progressive opening of the valves or valves 13, 14 corresponding can be achieved to balance the pressures between the inside of the tank 2 and the filling circuit 5, 7. The circulation member 12 can then be activated to establish a loop flow rate of the gas from the tank 2 to the exchanger 9 and again to the tank 2. This circulation loop will promote heat exchange between the gas contained in the tank 2 and the outside and / or a cold source. The higher the flow of (re) circulation, the greater the heat exchange will be.

Ensuite ou concomitamment, la source 4, 5 de gaz sous pression et son transfert dans la conduite 5 de transfert peut être activé. Par exemple, un compresseur 4 peut être activé ou une vanne de transfert peut être ouverte.Then or concomitantly, the source 4, 5 of gas under pressure and its transfer in the transfer line 5 can be activated. For example, a compressor 4 may be activated or a transfer valve may be opened.

Le régulateur 15 de débit peut être commandé pour contrôler le débit de gaz de la source 4 vers le réservoir 2.The flow regulator 15 can be controlled to control the flow of gas from the source 4 to the tank 2.

Le transfert de gaz dans le réservoir 2 réalise une montée en pression progressive dans le réservoir 2 tout en réalisant un débit en boucle (conduite 7 de recirculation) permettant le refroidissement du gaz dans ce réservoir 2.The transfer of gas into the tank 2 carries out a gradual increase in pressure in the tank 2 while achieving a loop flow (recirculation line 7) for cooling the gas in the tank 2.

De préférence, les orifices d’entrée 6 et de sortie 8 sont séparés d’une distance déterminée pour créer une circulation dans le réservoir 2 permettant un renouvellement de l’ensemble du gaz contenu dans le réservoir 2. Par exemple les deux orifices sont placés respectivement près de deux extrémités longitudinales opposées du réservoir 2.Preferably, the inlet and outlet openings 6 and 8 are separated by a determined distance to create a circulation in the tank 2 allowing a renewal of all the gas contained in the tank 2. For example the two orifices are placed respectively near two opposite longitudinal ends of the tank 2.

Le remplissage a pour effet de réchauffer le gaz contenu à une température supérieure à celle de l’extérieur Le gaz réchauffé dés lors qu’il traversera l’échangeur 9 sera refroidi avant d’être réintroduit dans le réservoir 2.The filling has the effect of heating the gas contained at a temperature greater than that of the outside. The gas that is reheated as soon as it passes through the exchanger 9 will be cooled before being reintroduced into the tank 2.

La masse de gaz contenu dans le réservoir 2 augmentera par le fait que, au global (sur une période de temps déterminée), le débit entrant dans le réservoir (par l’orifice 6 d’entrée) est supérieur au débit sortant du réservoir (par l’orifice 8 de sortie via la recirculation).The mass of gas contained in the tank 2 will increase by the fact that, overall (over a determined period of time), the flow entering the reservoir (through the inlet orifice 6) is greater than the outflow of the reservoir ( through outlet port 8 via recirculation).

La masse de gaz contenue dans le réservoir 2 augmentera par le fait que le débit entrant en provenance de la source est non nul et positif. Le ou les éléments du dispositif (source 4, 5, régulateur 15 de débit, organe 12 de mise en circulation) peuvent être pilotés électriquement par un calculateur ou un automate pour maintenir le gaz contenu dans le réservoir 2 en dessous d’une température déterminée.The mass of gas contained in the tank 2 will increase because the inflow from the source is non-zero and positive. The element or elements of the device (source 4, 5, flow regulator 15, circulation member 12) can be controlled electrically by a computer or an automaton to maintain the gas contained in the tank 2 below a predetermined temperature. .

La fin du remplissage peut être définie par l’atteinte d’une valeur de pression seuil ou d’une masse seuil ou d’une densité ou d’une température seuil dans le réservoir 2. Le régulateur 15 de débit peut alors être fermé. Le compresseur 5 ou son équivalent peut également être désactivé.The end of the filling can be defined by reaching a threshold pressure value or a threshold mass or a density or a threshold temperature in the tank 2. The flow regulator 15 can then be closed. The compressor 5 or its equivalent can also be deactivated.

Après la fin du remplissage et l’éventuelle phase de refroidissement effectuée, les conduites 5, 7 reliées au réservoir 2 ou à son interface peuvent être détachées.After the end of the filling and the possible cooling phase carried out, the pipes 5, 7 connected to the tank 2 or its interface can be detached.

La pression qui est contenue dans le circuit de remplissage 5, 7 peut être maintenue (clapets) jusqu’à la connexion à un autre réservoir pour être utilisée dans le remplissage suivant.The pressure that is contained in the filling circuit 5, 7 can be maintained (valves) until connected to another tank for use in the next filling.

Le mode de réalisation de la figure 3 se distingue de celui de la figure 1 en ce que l’organe 12 de mise en circulation du gaz dans la conduite 7 de recirculation comprend un système venturi alimenté pour la buse de l’injecteur par le régulateur de débit 15. Ce jet de gaz dans le dispositif venturi a pour effet de créer une différence de pression relative qui aura pour effet de faire circuler le gaz au cours du remplissage dans la conduite 7 de recirculation. L’énergie pneumatique fournie par la perte de charge à l’entrée du venturi est convertie en énergie cinétique dans le jet de gaz au sein du venturi. Cette énergie cinétique est convertie à nouveau en énergie pneumatique. Une différence de pression s’établit entre la sortie du venturi et l’entrée latérale en provenance de la conduite de recirculation. Cette différence de pression a pour effet de créer une circulation du gaz depuis la sortie du venturi vers l’entrée latérale via un passage par le réservoir 2 et l’échangeur 9. Cette solution ne nécessite pas d’énergie additionnelle pour alimenter la conduite 7 de recirculation.The embodiment of FIG. 3 differs from that of FIG. 1 in that the member 12 for circulating the gas in the recirculation line 7 comprises a venturi system fed to the nozzle of the injector by the regulator. This gas jet in the venturi device has the effect of creating a relative pressure difference which will have the effect of circulating the gas during filling in the recirculation pipe 7. The pneumatic energy provided by the pressure drop at the inlet of the venturi is converted into kinetic energy in the jet of gas within the venturi. This kinetic energy is converted back into pneumatic energy. A pressure difference is established between the venturi outlet and the side inlet from the recirculation line. This pressure difference has the effect of creating a flow of gas from the outlet of the venturi to the side inlet via a passage through the tank 2 and the exchanger 9. This solution does not require additional energy to supply the pipe 7 recirculation.

Le mode de réalisation de la figure 4 se distingue de celui de la figure 1 en ce que le réservoir 2 ne comporte qu’un orifice ou entrée/sortie de gaz, par exemple équipé d’une seule embase de raccordement fluidique. C’est-à-dire que les entrées 6 et sortie 8 de gaz des conduites 5, 7 empruntent la même ouverture du réservoir 2. Le système de raccords qui se connecte sur le réservoir 2 comporte par exemple deux orifices adjacents ou concentriques qui se raccordent sur le réservoir (par exemple sur une embase conjuguée).The embodiment of FIG. 4 differs from that of FIG. 1 in that the tank 2 has only one orifice or gas inlet / outlet, for example equipped with a single fluidic connection base. That is to say that the gas inlets 6 and 8 of the pipes 5, 7 take the same opening of the tank 2. The system of connections which connects to the tank 2 comprises, for example, two adjacent or concentric orifices which connect to the tank (for example on a conjugate base).

La conduite 7 de recirculation comprend par exemple un tube plongeant dans le réservoir 2 dont l’extrémité prélève le gaz dans le réservoir 2 et le transfère dans vers l’extérieur du réservoir à travers l’organe 9 de refroidissement.The recirculation pipe 7 comprises for example a tube immersed in the tank 2, the end of which takes the gas into the tank 2 and transfers it to the outside of the tank through the cooling member 9.

Cette portion 10 de tube s’approche de préférence de la paroi du fond du réservoir 2. L’autre orifice 6 d’entrée est relié avec l’intérieur au réservoir 2 de préférence au niveau de l’ouverture du réservoir 2 (au niveau de l’embase par exemple). C’est-à-dire que le tube 10 de prélèvement et l’entrée 6 forment deux passages pour le gaz qui font passer le gaz hors du réservoir (tubelO) ou dans le réservoir (entrée 6) via un même passage au travers de la paroi ou embase du réservoir 2.This portion 10 of tube preferably approaches the bottom wall of the tank 2. The other inlet orifice 6 is connected with the interior to the tank 2 preferably at the opening of the tank 2 (at the of the base for example). That is, the sampling tube 10 and the inlet 6 form two gas passages which pass the gas out of the tank (tubelO) or into the tank (inlet 6) via the same passage through the wall or base of the tank 2.

Ces deux accès au réservoir 2 sont de préférence distants l’un de l’autre selon la direction longitudinale du réservoir 2. Ceci favorise une circulation du gaz dans le réservoir 2. Les deux orifices 8, 6 peuvent être disposés dans des circuiteries concentriques ou adjacentes. Ainsi, le gaz est soutiré du réservoir via la portion 10 de tube vers l’extérieur du réservoir dans la conduite de recirculation tandis que le gaz refroidi (et éventuellement le gaz provenant de la source est admis dans le réservoir par le même accès du réservoir mais via une zone (tubulure) distincte).These two accesses to the tank 2 are preferably spaced from one another in the longitudinal direction of the tank 2. This promotes a circulation of the gas in the tank 2. The two orifices 8, 6 can be arranged in concentric circuits or adjacent. Thus, the gas is withdrawn from the tank via the tube portion 10 towards the outside of the tank in the recirculation line while the cooled gas (and possibly the gas from the source is admitted into the tank through the same access tank but via a separate zone (tubing)).

On conçoit donc que tout en étant de structure simple et peu coûteuse, l’invention permet de résoudre le problème de montée en température du gaz dans le réservoir au cours du remplissage. L’invention peut ainsi s’appliquer aux réservoirs avec un ou deux orifices.It is therefore conceivable that while being simple and inexpensive structure, the invention solves the problem of temperature rise of the gas in the tank during filling. The invention can thus be applied to tanks with one or two orifices.

Claims (13)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de remplissage d’un réservoir (2) avec du gaz sous pression comprenant une source (3, 4) de gaz sous pression, une conduite de transfert (5) destinée à relier la source (3, 4) de gaz au réservoir (2) au niveau d’un orifice (6) d’entrée de gaz, caractérisé en ce qu’il comprend une conduite (7) de recirculation comprenant une première extrémité destinée à être reliée au réservoir (2) au niveau d’un orifice (8) de sortie du réservoir (2) et une seconde extrémité destinée à être reliée au réservoir (2) au niveau d’un orifice (6) d’entrée, la conduite (7) de recirculation étant configurée pour prélever une fraction du gaz introduit dans le réservoir (2) et le réintroduire dans le réservoir (2) et en ce que la conduite (7) de recirculation comprend un dispositif (9) de refroidissement du gaz qui circule en son sein.A device for filling a tank (2) with pressurized gas comprising a source (3, 4) of pressurized gas, a transfer line (5) for connecting the source (3, 4) of gas with tank (2) at a gas inlet orifice (6), characterized in that it comprises a recirculation pipe (7) comprising a first end intended to be connected to the tank (2) at the level of an outlet (8) of the reservoir (2) and a second end for connection to the reservoir (2) at an inlet port (6), the recirculation pipe (7) being configured to take a fraction of the gas introduced into the tank (2) and reintroducing it into the tank (2) and in that the recirculation pipe (7) comprises a device (9) for cooling the gas circulating therein. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’extrémité de la conduite (5) de transfert destinée à être reliée à l’orifice d’entrée (6) est confondue ou adjacente avec la seconde extrémité de la conduite (7) de recirculation, c’est-à-dire que l’orifice (6) d’entrée relié à la seconde extrémité de la conduite (7) de recirculation comprend ou est constitué de l’orifice (6) d’entrée relié à la conduite de transfert (5).2. Device according to claim 1, characterized in that the end of the pipe (5) for transfer to be connected to the inlet port (6) is merged or adjacent to the second end of the pipe (7). ) recirculation, that is to say that the inlet orifice (6) connected to the second end of the pipe (7) for recirculation comprises or consists of the inlet orifice (6) connected to the transfer line (5). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première extrémité de la conduite (7) de recirculation est distincte de la seconde extrémité de la conduite (7) de recirculation, c’est-à-dire que l’orifice (8) de sortie du réservoir (2) relié à la première extrémité de la conduite (7) de recirculation est distinct de l’orifice (6) d’entrée relié à la seconde extrémité de la conduite (7) de recirculation.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the first end of the pipe (7) recirculation is distinct from the second end of the pipe (7) recirculation, that is to say that the outlet port (8) of the tank (2) connected to the first end of the recirculation pipe (7) is distinct from the inlet port (6) connected to the second end of the recirculation pipe (7). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les entrées (6) et sortie (8) de gaz des conduites de transfert (5) et de raccordement (7) sont configurés pour emprunter une même ouverture du réservoir (2) via un système de raccords destiné à se connecter sur le réservoir (2) et comportant deux orifices adjacents ou concentriques qui se raccordent sur le réservoir, c’est-à-dire que le réservoir (2) ne comporte alors qu’un orifice ou entrée/sortie de gaz, par exemple équipé d’une seule embase de raccordement fluidique.Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the gas inlets (6) and outlet (8) of the transfer (5) and connecting (7) pipes are configured to take the same opening of the tank (2). ) via a connection system intended to connect to the reservoir (2) and having two adjacent or concentric orifices which connect to the reservoir, ie the reservoir (2) then comprises only one orifice or gas inlet / outlet, for example equipped with a single fluid connection base. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la conduite (7) de recirculation comprend une portion (10) de prélèvement comprenant une première extrémité munie d’une ouverture destinée à être située dans le volume interne du réservoir (2) et une seconde extrémité reliée à l’orifice (6) d’entrée de gaz de la conduite de transfert (5), c’est-à-dire que le gaz est prélevé dans le réservoir (2) via la première extrémité de la conduite de prélèvement de façon déportée par rapport à l’orifice (6) d’entrée de gaz de la conduite de transfert (5).5. Device according to claim 4, characterized in that the recirculation pipe (7) comprises a sampling portion (10) comprising a first end provided with an opening intended to be located in the internal volume of the reservoir (2) and a second end connected to the gas inlet opening (6) of the transfer line (5), ie the gas is taken from the tank (2) via the first end of the pipe sampling device remotely with respect to the gas inlet opening (6) of the transfer pipe (5). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première extrémité de la portion (10) de prélèvement est décalée selon une direction longitudinale (A) par rapport l’extrémité de la conduite (5) de transfert destinée à être reliée à l’orifice (6) d’entrée de gaz.6. Device according to claim 5, characterized in that the first end of the sampling portion (10) is shifted in a longitudinal direction (A) relative to the end of the pipe (5) for transfer to be connected to the gas inlet port (6). 7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif (9) de refroidissement du gaz comprend une source de froid en échange thermique direct ou indirect avec le gaz circulant dans la conduite (7) de recirculation.7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the device (9) for cooling the gas comprises a cold source in direct or indirect heat exchange with the gas flowing in the pipe (7) recirculation . 8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif (9) de refroidissement comprend au moins un échangeur de chaleur (9).8. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the cooling device (9) comprises at least one heat exchanger (9). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’échangeur de chaleur (9) est en échange thermique avec un fluide (11) de refroidissement.9. Device according to claim 8, characterized in that the heat exchanger (9) is in heat exchange with a fluid (11) cooling. 10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comprend un organe (12) de mise en circulation du gaz dans la conduite (7) de recirculation de type mécanique et/ou électrique et/ou pneumatique et/ou hydraulique.10. Device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises a member (12) for circulating gas in the pipe (7) recirculation mechanical and / or electrical type and / or pneumatic and / or hydraulic. 11. Procédé de remplissage d’un réservoir (2) avec du gaz sous pression via un dispositif de remplissage comprenant une source (3, 4) de gaz sous pression, une conduite de transfert (5) reliant à la source (3, 4) de gaz au réservoir (2) au niveau d’un orifice (6) d’entrée de gaz, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de prélèvement d’une fraction du gaz situé dans le réservoir (2), une étape de refroidissement du gaz prélevé et une étape de réintroduction du gaz prélevé et refroidi dans le réservoir (2).11. A method of filling a tank (2) with pressurized gas via a filling device comprising a source (3, 4) of gas under pressure, a transfer line (5) connecting to the source (3, 4) ) of gas to the reservoir (2) at a gas inlet orifice (6), characterized in that it comprises a step of sampling a fraction of the gas located in the reservoir (2), a step cooling of the withdrawn gas and a step of reintroduction of the gas taken and cooled in the tank (2). 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les étapes de prélèvement d’une fraction du gaz situé dans le réservoir (2), de refroidissement du gaz prélevé et de réintroduction du gaz prélevé et refroidi dans le réservoir (2) sont réalisées avant et/ou pendant un processus de remplissage du réservoir (2) avec du gaz sous pression transféré de la source (3, 4) par la conduite de transfert (5).12. Method according to claim 11, characterized in that the steps of sampling a fraction of the gas in the reservoir (2), cooling the withdrawn gas and reintroduction of the gas withdrawn and cooled in the tank (2) are performed before and / or during a filling process of the tank (2) with pressurized gas transferred from the source (3, 4) through the transfer line (5). 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l’étape de prélèvement d’une fraction du gaz situé dans le réservoir (2) est réalisée pendant un processus de remplissage du réservoir (2) avec du gaz sous pression transféré de la source (3, 4) par la conduite de transfert (5) et en ce que le débit de gaz prélevé lors de l’étape de prélèvement est inférieur au débit de gaz introduit dans le réservoir (2) lors du processus de remplissage.13. The method of claim 12, characterized in that the step of removing a fraction of the gas in the reservoir (2) is performed during a process of filling the reservoir (2) with pressurized gas transferred from the source (3, 4) through the transfer line (5) and in that the flow of gas taken during the sampling step is less than the flow rate of gas introduced into the reservoir (2) during the filling process.
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