FR3119008A3 - Dispositif de stockage de fluide sous pression, appareil et procédé de remplissage - Google Patents

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Abstract

Dispositif de stockage de fluide sous pression, notamment du gaz sous pression, comprenant un corps (2) définissant un volume de stockage, un orifice (3) de remplissage dudit corps (2) délimité par un siège (4), un obturateur (5) apte à être déplacé relativement au siège (4) dans un logement du corps (2) entre une position amont d'ouverture et une position aval de fermeture de l’orifice (3), dans lequel les portions respectives du siège (4) et d’une extrémité aval de l'obturateur (5) destinées à coopérer ont des formes conjuguées et des duretés différentes déterminées pour permettre, en position de fermeture de l'obturateur (5), une fermeture étanche et à usage unique du premier orifice (2) par déformation plastique d'au moins une des portions, l’obturateur (5) comprenant un canal (6) de remplissage du volume de stockage, le canal (6) de remplissage traversant le corps de l’obturateur (5) et comprenant une extrémité amont communiquant avec une extrémité amont de l‘obturateur (5) et une extrémité aval débouchant sur une portion latérale du corps de l’obturateur (5) située entre l’orifice et l’extrémité amont de l‘obturateur (5). Figure de l’abrégé : Fig. 1

Description

Dispositif de stockage de fluide sous pression, appareil et procédé de remplissage
L’invention concerne un dispositif de stockage de fluide sous pression ainsi qu’un appareil et un procédé de remplissage d’un tel dispositif.
L’invention concerne plus particulièrement un dispositif de stockage de fluide sous pression, notamment du gaz sous pression, comprenant un corps définissant un volume de stockage, un orifice de remplissage dudit corps délimité par un siège, un obturateur apte à être déplacé relativement au siège dans un logement du corps entre une position amont d'ouverture et une position aval de fermeture de l’orifice, dans lequel les portions respectives du siège et d’une extrémité aval de l'obturateur destinées à coopérer ont des formes conjuguées et des duretés différentes déterminées pour permettre, en position de fermeture de l'obturateur, une fermeture étanche et à usage unique du premier orifice par déformation plastique d'au moins une des portions, l’obturateur comprenant un canal de remplissage du volume de stockage.
L’invention concerne notamment des capacités scellées de gaz sous pression (azote ou autre gaz, par exemple à 100bar ou toute autre pression).
Un tel dispositif doit présenter un taux de fuite réduit et une grande compacité pouvant de préférence supporter des environnements dynamiques (vibrations) et non contrôlés en hygrométrie.
De tels dispositifs sont utilisés par exemple dans des installations de refroidissement. Généralement, l’étanchéité y est garantie par écrasement d’une rondelle aluminium entre deux plans en inox.
Cette solution présente une bonne étanchéité mais est peu fiable. En effet elle est fortement dépendante de l’état de surface de la rondelle aluminium qui est très variable.
De plus, ce type d’interface permet en théorie d’être ouverte puis refermée en changeant la rondelle aluminium et donc à très faible coût en matériel. Cependant il s’avère que la rondelle en aluminium, positionnée dans un lamage de la vis de fermeture, reste souvent prisonnière de ce dernier. Ainsi pour refermer la capacité il faut changer le couple rondelle/vis de fermeture ce qui limite l’intérêt d’une pièce intermédiaire (la rondelle aluminium) à faible coût.
En outre, cette rondelle aluminium, en environnement non contrôlé, peut être sujette à de la corrosion et donc peut, à long terme, affecter l’étanchéité de la capacité.
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 que le canal de remplissage traverse le corps de l’obturateur et comprenant une extrémité amont communiquant avec une extrémité amont de l‘obturateur et une extrémité aval débouchant sur une portion latérale du corps de l’obturateur située entre l’orifice et l’extrémité amont de l‘obturateur.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
  • l’obturateur comporte une portion filetée qui est vissée dans un taraudage du logement du corps, l’obturateur étant mobile en translation selon une direction longitudinale par vissage/dévissage,
  • le dispositif comprend un organe de blocage de l’obturateur en position de fermeture,
  • l’organe de blocage de l’obturateur comprend une contre-vis vissée au niveau du taraudage du logement du corps,
  • les portions respectives du siège et l'obturateur ont une différence de dureté de l'ordre de 125 Vickers,
  • l'obturateur a une dureté comprise entre 250 et 300 HV (Vickers), tandis que le siège a une dureté comprise entre 130 et 160 HV (Vickers),
  • les portions respectives du siège et l'obturateur sont constituées de métaux ou d'alliage de métaux respectifs du type acier ou bronze par exemple,
  • les formes conjuguées comportent une arête vive formée sur le siège, ou sur l'obturateur, et une surface de réception sensiblement régulière, formée sur l'obturateur, ou respectivement sur le siège.
L’invention concerne un appareil de remplissage d’un dispositif de stockage de fluide sous pression selon l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous, comprenant une enceinte étanche reliée à une arrivée de gaz sous pression destinée à être alimentée par une source de gaz sous pression, l’enceinte abritant au moins partiellement un dispositif de stockage de fluide sous pression précité, l’appareil comprenant un outil mobile dans l’enceinte pour coopérer et déplacer l’obturateur dans le logement entre la positions amont pour assurer le remplissage du volume de stockage via le canal de remplissage et la position aval pour sceller le volume de stockage rempli.
Selon une particularité possible, l’outil comprend un axe rotatif et mobile en translation comprenant une extrémité conjuguée de l’extrémité amont de l’obturateur et un ensemble de joints d’étanchéité interposés entre l’outil et le dispositif et/l’enceinte,
L’invention concerne également un procédé de remplissage d’un dispositif de stockage de fluide sous pression selon l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous utilisant un tel appareil, le procédé comprenant une étape de mise sous pression de l’enceinte avec l’obturateur en position d’ouverture pour remplir le volume de stockage via le canal de remplissage puis une étape de déplacement de l’obturateur en position fermée.
L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
représente une vue en coupe, schématique et partielle, illustrant un dispositif de stockage de fluide sous pression selon un mode de réalisation possible de l’invention,
représente une vue en coupe, schématique et partielle, illustrant un exemple d’appareil de remplissage d’un tel dispositif de stockage de fluide sous pression selon un mode de réalisation possible de l’invention,
représente une vue en coupe, schématique et partielle, illustrant un détail d’une variante de réalisation possible de l’appareil.
Le dispositif 1 de stockage de fluide sous pression comprend un corps 2 définissant un volume de stockage pour du gaz sous pression. Ce corps comprend un orifice 3 de remplissage délimité par un siège 4.
Le dispositif 1 comprend un obturateur 5 apte à être déplacé relativement au siège 4 dans un logement délimité par le corps 2 (par exemple un renfoncement du corps). L’obturateur 5 est mobile entre une position amont d'ouverture et une position aval de fermeture de l’orifice 3. Comme illustré, l’obturateur 5 comporte par exemple une portion filetée qui est vissée dans un taraudage 7 formé dans le logement du corps 2. L’obturateur 5 est ainsi mobile en translation selon une direction A longitudinale par vissage/dévissage.
Par exemple l’extrémité amont de l’obturateur 5 comprend une empreinte 16 destinée à coopérer avec un outil 12 de vissage.
Les portions respectives du siège 4 et d’une extrémité aval de l'obturateur 5 destinées à coopérer ont des formes conjuguées et des duretés différentes déterminées pour permettre, en position de fermeture de l'obturateur 5, une fermeture étanche et à usage unique du premier orifice 3 par déformation plastique d'au moins une des portions.
Ceci procure une étanchéité fiable et de bonne qualité.
L’obturateur 5 comprend un canal 6 de remplissage du volume de stockage. Ce canal 6 de remplissage traverse le corps de l’obturateur 5 et comprend une extrémité amont communiquant avec l’extrémité amont de l‘obturateur 5 et une extrémité aval débouchant sur une portion latérale du corps de l’obturateur 5 située entre l’orifice 3 et l’extrémité amont de l‘obturateur 5.
Ainsi, lorsque l’obturateur 5 est en position d’ouverture, un flux de gaz peut traverser l’obturateur puis sortir an amont du siège 4 pour passer dans l’orifice 3 ouvert.
Le chemin du gaz lors du remplissage est schématisé par une flèche à la .
Comme illustré, un organe 8 de blocage tel qu’une contre-vis peut être ajouté en amont de l’obturateur 5 afin d’éviter le desserrement du vissage de l’obturateur 5 notamment sous l’effet des vibrations. Cet organe 8 de blocage peut en particulier être vissé dans le même taraudage 7. A noter que par soucis de concision cet organe 8 est représenté simultanément avec la flèche symbolisant le flux de remplissage. Cependant de préférence cet organe 8 n’est pas présent lors du remplissage.
La illustre un exemple d’appareil permettant de remplir le dispositif 1. Cet appareil comprend une enceinte 9 étanche résistante à la pression et qui est reliée à une arrivée 10 de gaz sous pression destinée à être alimentée par une source 11 de gaz sous pression. L’enceinte 9 est configurée pour abriter un dispositif 1 de stockage de fluide sous pression en vue de son remplissage. Par exemple, une extrémité du dispositif 1 est montée (vissée ou autre) sur un support dans l’enceinte 9.
L’appareil comprend un outil 12 mobile dans l’enceinte 9 pour coopérer et déplacer (visser/dévisser) l’obturateur 5 dans le logement entre la position d’ouverture pour assurer le remplissage du volume de stockage via le canal 6 de remplissage et la position de fermeture pour sceller le volume de stockage rempli.
Cette configuration permet de monter en pression dans l’enceinte 9 dans laquelle est insérée le dispositif 1 pour son remplissage puis serrer la vis 5 de fermeture de l’obturateur 5 lorsque l’enceinte 9 est sous pression (ainsi que le volume de stockage du dispositif 1).
Comme illustré, le déplacement de l’obturateur 5 peut être assuré par un axe 12 traversant muni de joints 13 pour garantir l’étanchéité au gaz.
Un joint 17 peut également être prévu pour contenir la pression de l’enceinte 9 (par exemple en appui sur une partie de l’outil de remplissage).
L’axe 12 peut être maintenu en position (pour éviter son éjection lors de la montée en pression dans l’enceinte 9) par un filetage (par exemple pris dans un taraudage de l’enceinte) qui peut être de même pas que le taraudage 7 du logement (qui permet ainsi une avancée simultanée de l’axe 12 et de l’obturateur 5 lors du scellement du volume).
Notamment pour des capacités de dimensions plus importantes il peut être envisageable de réaliser un remplissage sans insérer complètement le dispositif dans l’enceinte 9.
Par exemple, comme illustré à la , l’appareil de remplissage peut comporter un organe 15 d'étanchéité tel qu'un joint torique, interposé entre le dispositif,1, l'obturateur 5 et l’outil qui le manœuvre.
Le dispositif présente de nombreux avantages et notamment :
  • une excellente étanchéité (inférieure à 10-8mbar.L/s à 100bar en hélium par exemple)
  • un faible encombrement,
  • une bonne compatibilité avec des environnements vibratoires et/ à hygrométrie non contrôlée.

Claims (11)

  1. Dispositif de stockage de fluide sous pression, notamment du gaz sous pression, comprenant un corps (2) définissant un volume de stockage, un orifice (3) de remplissage dudit corps (2) délimité par un siège (4), un obturateur (5) apte à être déplacé relativement au siège (4) dans un logement du corps (2) entre une position amont d'ouverture et une position aval de fermeture de l’orifice (3), dans lequel les portions respectives du siège (4) et d’une extrémité aval de l'obturateur (5) destinées à coopérer ont des formes conjuguées et des duretés différentes déterminées pour permettre, en position de fermeture de l'obturateur (5), une fermeture étanche et à usage unique du premier orifice (2) par déformation plastique d'au moins une des portions, l’obturateur (5) comprenant un canal (6) de remplissage du volume de stockage, le canal (6) de remplissage traversant le corps de l’obturateur (5) et comprenant une extrémité amont communiquant avec une extrémité amont de l‘obturateur (5) et une extrémité aval débouchant sur une portion latérale du corps de l’obturateur (5) située entre l’orifice et l’extrémité amont de l‘obturateur (5).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’obturateur (5) comporte une portion filetée qui est vissée dans un taraudage (7) du logement du corps (2), l’obturateur (5) étant mobile en translation selon une direction (A) longitudinale par vissage/dévissage.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un organe (8) de blocage de l’obturateur (5) en position de fermeture.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’organe de blocage de l’obturateur (5) comprend une contre-vis (8) vissée au niveau du taraudage (7) du logement du corps (2).
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les portions respectives du siège (4) et l'obturateur (5) ont une différence de dureté de l'ordre de 125 Vickers.
  6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'obturateur (5) a une dureté comprise entre 250 et 300 HV (Vickers), tandis que le siège (4) a une dureté comprise entre 130 et 160 HV (Vickers).
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les portions respectives du siège (4) et l'obturateur (5) sont constituées de métaux ou d'alliage de métaux respectifs du type acier ou bronze par exemple.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, les formes conjuguées comportent une arête vive formée sur le siège (4), ou sur l'obturateur (5), et une surface de réception sensiblement régulière, formée sur l'obturateur (5), ou respectivement sur le siège (4).
  9. Appareil de remplissage d’un dispositif de stockage de fluide sous pression selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une enceinte (9) étanche reliée à une arrivée (10) de gaz sous pression destinée à être alimentée par une source (11) de gaz sous pression, l’enceinte (9) abritant au moins partiellement un dispositif (1) de stockage de fluide sous pression précité, l’appareil comprenant un outil (12) mobile dans l’enceinte (9) pour coopérer et déplacer l’obturateur (5) dans le logement entre la positions amont pour assurer le remplissage du volume de stockage via le canal (6) de remplissage et la position aval pour sceller le volume de stockage rempli.
  10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’outil (12) comprend un axe rotatif et mobile en translation comprenant une extrémité conjuguée de l’extrémité amont de l’obturateur (5) et un ensemble de joints (13, 14, 17) d’étanchéité interposés entre l’outil (12) et le dispositif et/l’enceinte (9).
  11. Procédé de remplissage d’un dispositif de stockage de fluide sous pression selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 utilisant un appareil selon la revendication 9 ou 10, comprenant une étape de mise sous pression de l’enceinte (9) avec l’obturateur (5) en position d’ouverture pour remplir le volume de stockage via le canal (6) de remplissage puis une étape de déplacement de l’obturateur (5) en position fermée.
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