WO2025003593A1 - Dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogenique - Google Patents

Dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogenique Download PDF

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WO2025003593A1
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tubular wall
seal
conduit
external
cryogenic fluid
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Valéry DUVAL
Stéphane PAQUET
Stéphane DUVAL
Gaëtan COLEIRO
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
T.EN Loading Systems SAS
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
T.EN Loading Systems SAS
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    • F16L59/08—Means for preventing radiation, e.g. with metal foil

Definitions

  • This disclosure relates to the field of cryogenic fluid transfer installations.
  • the disclosure relates to a rotating connection device for cryogenic fluid conduits, capable of circulating at temperatures between -180 degrees and -253 degrees.
  • Such a device may, for example, be used in the context of long-distance transport between a fixed unit and a mobile unit, such as at sea or in desert areas, of cryogenic fluid presenting risks of explosion or pollution in the event of contact with outside air.
  • Cryogenic fluid transfer installations such as loading arms, are for example detailed in document WO9815772.
  • Such installations also comprise, in a conventional manner, a rotating connection device for cryogenic fluid conduits comprising a bearing as well as a sealing arrangement comprising in particular a sealing joint impermeable to the cryogenic fluid or an impermeable sealing joint making it possible to protect the installation from possible climatic conditions.
  • a disadvantage of current installations is that, in the event of failure of the means provided to ensure the proper transfer of the cryogenic fluid and in particular in the event of failure of the means to ensure the sealing of such an installation, the cryogenic fluid is directly able to escape from the conduits and therefore end up in the external environment, which is not satisfactory due to the risks of explosion on contact with the external air.
  • One aspect of the disclosure is to at least partially overcome the disadvantages of prior art techniques.
  • the disclosure relates to a device for rotating connection of cryogenic fluid conduits, comprising a first conduit part forming a female joint part and a second conduit part forming a male joint part, connected so as to delimit a conduit for circulation of the cryogenic fluid and to form a chamber for heating the cryogenic fluid between the first and second conduit parts, said conduit for circulation of the cryogenic fluid being thermally insulated, said first conduit part having a first external annular flange and said second conduit part having a second external annular flange, between which is clamped a bearing comprising a radially external ring detachably connected to one of the two external annular flanges and a radially internal ring detachably connected to the other of the two external annular flanges, so as to guide in rotation the assembly formed by said first conduit part and said second conduit part, said rotating connection device further comprising: a first seal impermeable to the cryogenic fluid, arranged at a junction interface between said first conduit part and said second conduit part opening
  • the disclosure provides a novel and inventive approach to at least partially overcoming the drawbacks of the prior art.
  • additional safety is provided at the rotating connection device so that if a failure occurs at the first sealing level, or first sealing barrier, corresponding to the first seal and the third seal, the cryogenic fluid does not escape from the cryogenic fluid transfer installation because the second sealing level, or second sealing barrier, corresponding to the second seal prevents the leakage of cryogenic fluid to the outside.
  • the second seal thus provides safety in the event of failure of the first seal and/or the third seal.
  • the first seal ensures a seal against the cryogenic fluid.
  • the third seal ensures a seal against the cryogenic gas coming from the heating, therefore here from the vaporization of the cryogenic liquid which could escape at the level of the first seal, and which would be heated by circulating in the heating chamber.
  • the second seal ensures a seal to prevent the cryogenic fluid from leaking to the outside.
  • said cryogenic fluid circulation conduit is thermally insulated so as to minimize heat inputs into said cryogenic fluid circulating in said circulation conduit.
  • said first pipe part and said second pipe part are connected by fitting the male joint part into the female joint part.
  • said first seal is provided around the circulation conduit.
  • said first seal is annular and is made from polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs.
  • said polymer resistant to contact with liquid hydrogen is based on PTFE.
  • said second seal is annular and is made from polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs.
  • said springs are made of a material resistant to hydrogen embrittlement.
  • Hydrogen embrittlement is the embrittlement of a material under the influence of hydrogen. This phenomenon occurs due to the diffusion and dissolution of hydrogen in the microstructure of a metal component, in this case the spring.
  • said hydrogen embrittlement resistant material is an alloy comprising a plurality of components comprising between 39 and 41% cobalt, between 19 and 21% chromium, between 14 and 16% nickel, between 11.3% and 20.5% iron, between 6% and 8% molybdenum, between 1.5 and 2.5% manganese, and an amount of carbon less than or equal to 0.15%, the sum of the components being equal to 100%.
  • said third seal is impermeable to the gas formed by vaporization of a quantity of said cryogenic fluid and having a temperature greater than -75 degrees, preferably greater than -50 degrees.
  • said third seal is a lip seal made from an elastomer.
  • the device comprises a fourth seal provided at a junction interface between said radially outer ring, said radially inner ring and said first outer annular flange.
  • said fourth seal comprises an impermeable annular seal.
  • said first pipe part comprises: a first inner tubular wall radially spaced from said outer annular flange by a first upstream space; a first outer tubular wall formed in the continuity of said first outer annular flange, and a first intermediate tubular wall formed radially between said first outer tubular wall and said first inner tubular wall, and spaced from said first outer tubular wall by a first downstream space smaller in diameter than said first upstream space, said first intermediate tubular wall and said first inner tubular wall being arranged in a staggered manner and being connected by an annular junction partition.
  • said second cylindrical pipe part comprises: a second inner tubular wall; a second external tubular wall formed in continuity with said second external annular flange, and a second intermediate tubular wall formed radially between said second external tubular wall and said second internal tubular wall, said second intermediate tubular wall being spaced from said second internal tubular wall by a second internal space and being spaced from said second external tubular wall by a second external space, said second intermediate tubular wall and said second internal tubular wall being arranged in a staggered manner and being connected by a second annular junction partition, said first external tubular wall and first intermediate tubular wall being at least partially inserted into said second external space, said second intermediate tubular wall and second internal tubular wall being inserted into said second conduit part so as to abut against said first annular junction partition so that said first internal tubular wall and said second internal tubular wall are juxtaposed and form said cryogenic fluid circulation conduit.
  • said radially outer ring is detachably connected to one of the two outer annular flanges and said radially inner ring detachably connected to the other of the two outer annular flanges.
  • said cryogenic fluid heating chamber has a U-shape winding between the first conduit piece and the second conduit piece and defining a thermally insulated annular intermediate space, so as to minimize heat inputs into said cryogenic fluid circulating in said circulation conduit.
  • this makes it possible to thermally isolate said cryogenic fluid circulation pipe so as to minimize heat inputs into said cryogenic fluid circulating in said circulation pipe.
  • the compactness of the connection device is improved because the heating chamber is subdivided into several overlapping portions.
  • this makes it possible to implement a bearing that is relatively close to the connection plane by fitting the male joint part into the female joint part.
  • said cryogenic fluid heating chamber comprises: a first portion formed between the first intermediate tubular wall and the second intermediate tubular wall, a second portion extending the first portion and formed between the first external tubular wall and the second external tubular wall, said first portion and second portion being connected by a connecting portion formed between one end of said first pipe piece and a junction partition connecting said second external tubular wall to said second intermediate tubular wall.
  • said first seal impermeable to cryogenic fluid is provided around the circulation conduit between said first annular junction partition and said second annular junction partition.
  • said second cryogenic fluid impermeable seal is provided in a housing formed in said second external annular flange and located at an external end of the heating chamber.
  • said third gas-impermeable seal formed by heating a portion of the cryogenic fluid is provided in the vicinity of said second cryogenic fluid-impermeable seal.
  • the device comprises a static annular seal provided between said first external annular flange and said radially internal ring.
  • said bearing comprises at least two toric raceways which are arranged between said radially inner ring and said radially outer ring, and in which balls circulate.
  • said first outer annular flange and said second outer annular flange have a plurality of through holes arranged opposite blind holes formed in at least one of said radially inner ring and said radially outer ring.
  • said device comprises a plurality of screws, each of said screws passing through one of said through holes and screwing into one of said blind holes.
  • said thermally insulated annular intermediate space is a vacuum insulated space in which thermal insulation means are housed.
  • said thermal insulation means comprise a plurality of combined reflector/insulator layers.
  • said thermal insulation means comprise a plurality of layers based on glass fiber and aluminum.
  • the cryogenic fluid is liquid hydrogen.
  • the disclosure also relates to a use of a rotating conduit connection device according to one of the aforementioned embodiments, for the transfer of liquid hydrogen.
  • the disclosure also relates to a loading arm comprising a rotating conduit connection device according to one of the aforementioned embodiments.
  • FIG. 1 is a cross-sectional diagram illustrating a cryogenic fluid transfer installation according to one embodiment of the disclosure
  • FIG. 2 is a partial view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of a cryogenic fluid transfer installation according to the embodiment of FIG. 1, and
  • FIG. 4 is a partial exploded view of Figure 3.
  • the general principle of the disclosure is based on the implementation of at least three levels of sealing, formalized by three seals including two seals impermeable to the cryogenic fluid (i.e. both cryogenic liquid and cryogenic gas) and a seal impermeable to the gas formed by vaporization of a quantity of said cryogenic fluid, as well as a chamber for heating the cryogenic fluid, so that if a failure occurs at the level of the first level of sealing, or first sealing barrier, corresponding to the first seal and the third seal, the cryogenic fluid does not escape from the cryogenic fluid transfer installation.
  • cryogenic fluid i.e. both cryogenic liquid and cryogenic gas
  • Such a rotating conduit connection device can be used in particular for the transfer of liquid hydrogen.
  • This rotating conduit connection device can in particular be implemented within a loading arm.
  • the rotating conduit connection device comprises a first conduit piece A and a second conduit piece B.
  • the first pipe part A has a first external annular flange 11.
  • This external annular flange has, in this embodiment, a fin extending in projection along an axis orthogonal to a longitudinal axis L of extension of this first pipe part A.
  • the second pipe part B has a second external annular flange 12.
  • This external annular flange also has, in this embodiment, a fin extending in projection along an axis orthogonal to a longitudinal axis L of extension of this second pipe part B.
  • a bearing comprising a radially outer ring 9, which is here detachably connected to one of the two outer annular flanges and a radially inner ring 10 which is here also detachably connected to the other of the two outer annular flanges, in order to keep the first pipe part A connected to the second pipe part B and in order to guide in rotation the assembly formed by the first pipe part A and the second pipe part B.
  • This bearing comprises at least two toroidal raceways 91, here two raceways, arranged between the radially inner ring 10 and the radially outer ring 9, in which balls 90 circulate.
  • the bearings can be either greased or ungreased.
  • Greased bearings can include a grease operating at low temperature that is compatible with oxygen, i.e. does not present a risk in the event of contact with an oxygen-rich atmosphere, which can be the case in the event of deterioration of the sealing of the rotating seal and a drop in bearing temperature.
  • Ungreased bearings can include raceways swept with nitrogen or pressurized with nitrogen in order to prevent the appearance of humidity at these raceways.
  • the first outer annular flange and the second outer annular flange have a plurality of through holes arranged opposite blind holes formed in at least one of the radially inner ring and the radially outer ring.
  • said device comprises a plurality of screws, each of the screws passing through one of the through holes and being screwed into one of the blind holes.
  • the first external annular flange 11 has a plurality of through holes 80 arranged opposite blind holes 81 formed in the radially internal ring 10 while the second external annular flange 12 has a plurality of through holes 82 arranged opposite blind holes 83 formed in the radially external ring 9.
  • the installation comprises a plurality of screws 8, each of the screws being able to pass through one of the through holes 80 and being screwed into one of the blind holes 81. Furthermore, the installation comprises a plurality of screws 8' being able to pass through one of the through holes 82 and being screwed into one of the blind holes 83.
  • first outer annular flange and the radially inner ring could be one-piece while the second outer annular flange and the radially outer ring could be one-piece.
  • the first cylindrical pipe part A of this embodiment comprises: a first internal tubular wall 112 radially spaced from the external annular flange 11 by a first upstream space 116; a first external tubular wall 110 formed in the continuity of the first external annular flange 11, and a first intermediate tubular wall 111 formed radially between the first external tubular wall 110 and the first internal tubular wall 112, and spaced from the first external tubular wall 110 by a first downstream space 115 smaller in diameter than the first upstream space 116.
  • the second cylindrical pipe part B of this embodiment comprises: a second internal tubular wall 122; a second external tubular wall 120 arranged in continuity with the second external annular flange 12, and a second intermediate tubular wall 121 arranged radially between the second external tubular wall 120 and the second internal tubular wall 122, the second intermediate tubular wall 121 being spaced from the second internal tubular wall 122 by a second internal space 126 and being spaced from the second external tubular wall 122 by a second external space 125.
  • the second intermediate tubular wall 121 and said second internal tubular wall 122 are arranged in a staggered manner and are connected by a second annular junction partition 123.
  • the two pipe parts are connected by fitting the second pipe part B forming the male joint part into the first pipe part A forming the female joint part so as to delimit a conduit C for circulation of a cryogenic fluid.
  • first external tubular wall 110 and first intermediate tubular wall 111 are at least partially inserted into the second external space 125.
  • the second intermediate tubular wall 121 and the second internal tubular wall 122 are inserted into the second conduit part B so as to abut against the first annular junction partition 113 so that the first internal tubular wall 112 and the second internal tubular wall 122 are juxtaposed and form the cryogenic fluid circulation conduit C.
  • the fitting of the male seal part into the female seal part forms a heating chamber for the cryogenic fluid between the first pipe part A and the second pipe part B.
  • the cryogenic fluid heating chamber has a U-shaped profile winding between the first pipe part A and the second pipe part B, so as to maintain the compactness of the rotating pipe connection device because the heating chamber is subdivided into several overlapping portions.
  • this makes it possible to implement a bearing that is relatively close to the connection plane by fitting the male seal part into the female seal part.
  • This cryogenic fluid warming chamber further defines a thermally insulated annular intermediate space E, which makes it possible to force thermal convection of possible leaks from the circulation duct to pass through this warming chamber without circulating radially through the walls. In other words, this makes it possible to filter the possibilities of heat transfer between a cryogenic fluid potentially leaking from the circulation duct by only allowing heat transfer through said warming chamber of said cryogenic fluid.
  • this thermally insulated annular intermediate space corresponds to the first downstream space 115, to the second internal space 126.
  • the cryogenic fluid heating chamber comprises: a first portion 70 formed between the first intermediate tubular wall 111 and the second intermediate tubular wall 121, a second portion 72 extending the first portion 70 and arranged between the first external tubular wall 110 and the second external tubular wall 120.
  • the first portion 70 and second portion 72 are connected by a connecting portion 71 formed between one end of the first pipe part A and a junction partition connecting the second external tubular wall 120 to the second intermediate tubular wall 121, so as to give a U-shaped profile to this cryogenic fluid heating chamber.
  • the thermally insulated intermediate space is formed in the space formed by the first portion 70 and the second portion 72.
  • This thermally insulated intermediate space thus forces the heat transfer to take place by circulation along the first portion 70, then the connecting portion 71, then the second portion 72, thus making it possible to maximize the heating of the cryogenic fluid leaking from the cryogenic fluid circulation conduit.
  • This thermally insulated annular intermediate space is, in this embodiment, a vacuum-insulated space in which thermal insulation means are housed.
  • thermal insulation means comprise a plurality of layers based on fiberglass and aluminum.
  • the thermal insulation means could comprise a plurality of combined reflective/insulating layers.
  • the rotating connection device of this embodiment further comprises: a first seal 7 impermeable to the cryogenic fluid, i.e. to the cryogenic liquid and to the cryogenic gas, provided at a junction interface between the first pipe part A and the second pipe part B opening onto the cryogenic fluid heating chamber at an internal end thereof; a second seal 2 impermeable to the cryogenic fluid, i.e.
  • a third gas-impermeable seal 3 formed by heating a quantity of said cryogenic fluid and having a temperature greater than -75 degrees, preferably greater than -50 degrees, and provided at a junction interface between the radially outer ring 9, the radially inner ring 10 and the second outer annular flange 12.
  • the cryogenic fluid circulates in the circulation duct C.
  • the sealing of this circulation duct is firstly achieved by the first seal.
  • the cryogenic fluid which can escape from this first seal heats up in the reheating chamber and arrives heated at the third seal.
  • the second seal will prevent cryogenic fluid from leaking to the outside by stopping the flow of cryogenic liquid or cryogenic gas that is too cold to be stopped by the third seal.
  • the second seal will provide redundancy for the first seal in order to limit or even completely stop any possible leakage of cryogenic gas that may have leaked from the first seal and heated up in the heating chamber.
  • the first seal provides a seal against the cryogenic fluid.
  • the third seal provides a seal against the cryogenic gas from the heating of the cryogenic liquid that could escape at the first seal, and which would be heated while in the heating chamber.
  • the second seal provides a seal to prevent the cryogenic fluid from leaking to the outside.
  • the first seal 7 impermeable to the cryogenic fluid is provided around the circulation conduit between the first annular junction partition 113 and the second annular junction partition 123.
  • the first seal 7 is annular and is made from a polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs.
  • the first seal 7 is annular and is made from a PTFE-based envelope energized by springs.
  • the springs energizing this first joint can be made of a material resistant to hydrogen embrittlement.
  • This hydrogen embrittlement resistant material may for example be an alloy comprising a plurality of components comprising between 39 and 41% cobalt, between 19 and 21% chromium, between 14 and 16% nickel, between 11.3% and 20.5% iron, between 6% and 8% molybdenum, between 1.5 and 2.5% manganese, and a quantity of carbon less than or equal to 0.15%, the sum of the components being equal to 100%.
  • the first seal impermeable to the cryogenic fluid could consist of a space left at a junction interface between the first pipe part A and the second pipe part B opening onto the cryogenic fluid heating chamber. at an internal end thereof, this space being able for example to be a clearance between the first pipe part and the second pipe part.
  • this space may be a reduced or very reduced clearance, relative to a diameter of the parts, between the first driving part and the second driving part.
  • this space may be a clearance of the order of a millimeter between the first driving part and the second driving part.
  • the second seal 2 impermeable to the cryogenic fluid is arranged in a housing formed in the second external annular flange 12 and located at an external end of the cryogenic fluid heating chamber.
  • the second seal 2 is annular and is made from a polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs.
  • the second seal 2 is annular and is made from a PTFE base envelope energized by springs.
  • the springs energizing this second seal can be made of a material resistant to hydrogen embrittlement.
  • This hydrogen embrittlement resistant material may for example be an alloy comprising a plurality of components comprising between 39 and 41% cobalt, between 19 and 21% chromium, between 14 and 16% nickel, between 11.3% and 20.5% iron, between 6% and 8% molybdenum, between 1.5 and 2.5% manganese, and a quantity of carbon less than or equal to 0.15%, the sum of the components being equal to 100%.
  • the cryogenic fluid heating chamber has at an inlet end the first cryogenic fluid impermeable seal and at an outlet end the second cryogenic fluid impermeable seal.
  • the third gas-impermeable seal 3 formed by heating a quantity of the cryogenic fluid it is provided in the vicinity of the second gas-impermeable seal 2.
  • this third seal 3 is a lip seal and is made from an elastomer.
  • the rotating conduit connection device further comprises a fourth seal provided at a junction interface between the radially outer ring 9, the radially inner ring 10 and the first outer annular flange 11.
  • the fourth seal is a waterproof ring seal.
  • This waterproof annular seal makes it possible in particular to make the device waterproof to the conditions in which it is placed, and for example to protect it from possible humidity in an external environment in which this device is placed.
  • the rotating conduit connection device comprises a static annular seal 6 formed between the first external annular flange 11 and the radially internal ring 10.

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Abstract

Dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, comprenant une première et une deuxième pièce de conduite (A, B) formant partie femelle et partie mâle, connectées pour former une chambre de réchauffement du fluide cryogénique, et comprenant : un premier joint (7) imperméable au fluide cryogénique, entre lesdites pièces de conduite (A, B) donnant sur la chambre de réchauffement à une extrémité interne de celui-ci; un deuxième joint (2) imperméable au fluide cryogénique entre ladite deuxième pièce de conduite (B), la bride annulaire externe (12) et ladite bague radialement interne (10), à une extrémité externe de la chambre de réchauffement; un troisième joint (3) imperméable au gaz formé par réchauffement dudit fluide cryogénique, à une interface entre lesdites bagues (9, 10) et ladite bride annulaire externe (12).

Description

TITRE : DISPOSITIF DE RACCORDEMENT TOURNANT DE CONDUITS DE FLUIDE CRYOGENIQUE
Domaine de la divulgation
La présente divulgation se rapporte au domaine des installations de transfert de fluide cryogénique.
Plus particulièrement, la divulgation concerne un dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, susceptible de circuler à des températures comprises entre -180 degrés et -253 degrés.
Un tel dispositif peut par exemple être employé dans le cadre du transport sur de longues distances entre une unité fixe et une unité mobile, tel qu'en mer ou dans des zones désertiques, de fluide cryogénique présentant des risques d'explosion ou de pollution en cas de contact avec l'air extérieur.
Etat de la technique antérieure
Ces dernières années, du fait de la prise de conscience du problème du réchauffement climatique, des efforts ont été déployés pour davantage utiliser les sources d’énergie naturelles renouvelables, telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne, l’énergie hydraulique ou encore l’énergie géothermique comme sources d’énergie pour remplacer les combustibles fossiles tels que le pétrole et le gaz naturel. Depuis plusieurs années, la possibilité d’employer des sources d’énergie naturelles pour produire et utiliser efficacement l’hydrogène est envisagée, l'hydrogène pouvant être stocké en grande quantité et transporté sur de longues distances, notamment sous forme liquide.
Les installations de transfert de fluide cryogénique, tels que les bras de chargement, sont par exemple détaillées dans le document WO9815772.
De telles installation comprennent également, de manière classique, un dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique comprenant un roulement ainsi qu'un agencement d'étanchéité comprenant notamment un joint d'étanchéité imperméable au fluide cryogénique ou un joint d'étanchéité imperméable permettant de protéger l'installation d'éventuelles conditions climatiques.
Toutefois, un inconvénient des installations actuelles est que, en cas de défaillance des moyens prévus pour assurer le bon transfert du fluide cryogénique et notamment en cas de défaillance des moyens pour assurer l'étanchéité d'une telle installation, le fluide cryogénique se retrouve directement dans la possibilité de s'échapper des conduits et donc se retrouver dans l'environnement extérieur, ce qui n'est pas satisfaisant en raison des risques d'explosion au contact de l'air extérieur.
Il existe donc un besoin d'améliorer les installations de transfert de fluide cryogénique de sorte à limiter les risques liés au transfert de fluide cryogénique. Exposé de la divulgation
Un aspect de la divulgation est de remédier au moins en partie aux inconvénients relatifs aux techniques de l'art antérieur.
Pour ce faire, la divulgation concerne un dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, comprenant une première pièce de conduite formant partie femelle de joint et une deuxième pièce de conduite formant partie mâle de joint, connectées de sorte à délimiter un conduit de circulation du fluide cryogénique et à former une chambre de réchauffement du fluide cryogénique entre les première et deuxième pièces de conduite, ledit conduit de circulation du fluide cryogénique étant isolé thermiquement, ladite première pièce de conduite présentant une première bride annulaire externe et ladite deuxième pièce de conduite présentant une deuxième bride annulaire externe, entre lesquelles est enserré un roulement comprenant une bague radialement externe connectée de manière détachable à l'une des deux brides annulaires externes et une bague radialement interne connectée de manière détachable à l'autre des deux brides annulaires externes, de sorte à guider en rotation l'assemblage formé par ladite première pièce de conduite et ladite deuxième pièce de conduite, ledit dispositif de raccordement tournant comprenant en outre : un premier joint imperméable au fluide cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre ladite première pièce de conduite et ladite deuxième pièce de conduite donnant sur la chambre de réchauffement à une extrémité interne de celui-ci; un deuxième joint imperméable au fluide cryogénique ménagé à une interface de jonction entre ladite deuxième pièce de conduite, ladite deuxième bride annulaire externe, et ladite bague radialement interne, située à une extrémité externe de la chambre de réchauffement; un troisième joint imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité dudit fluide cryogénique et étant ménagé à une interface de jonction entre ladite bague radialement externe, ladite bague radialement interne et ladite deuxième bride annulaire externe.
Ainsi, la divulgation propose une approche nouvelle et inventive permettant de résoudre au moins en partie les inconvénients de l'art antérieur.
Notamment, par la mise en oeuvre de trois joints d'étanchéité, on assure une sécurité supplémentaire au niveau du dispositif de raccordement tournant de sorte que si une défaillance se produit au niveau du premier niveau d'étanchéité, ou première barrière d'étanchéité, correspondant au premier joint et au troisième joint, le fluide cryogénique ne s'échappe pas pour autant de l'installation de transfert de fluide cryogénique du fait que le deuxième niveau d'étanchéité, ou deuxième barrière d'étanchéité, correspondant au deuxième joint d'étanchéité empêche la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur. Le deuxième joint d'étanchéité assure ainsi une sécurité en cas de défaillance du premier joint d'étanchéité et/ou du troisième joint d'étanchéité.
En d'autres termes, le premier joint permet d'assurer une étanchéité au fluide cryogénique. Le troisième joint assure l'étanchéité au gaz cryogénique provenant du réchauffement, donc ici de la vaporisation du liquide cryogénique qui pourrait s'échapper au niveau du premier joint d'étanchéité, et qui serait réchauffé en circulant dans la chambre de réchauffement. En cas de défaillance de cette première barrière d'étanchéité, le deuxième joint permet d'assurer une étanchéité pour éviter la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur.
Il est à noter que ledit conduit de circulation du fluide cryogénique étant isolé thermiquement de sorte à minimiser des entrées de chaleur dans ledit fluide cryogénique circulant dans ledit conduit de circulation.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite première pièce de conduite et ladite deuxième pièce de conduite sont connectées par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit premier joint est ménagé autour du conduit de circulation.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit premier joint est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide est à base de PTFE.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit deuxième joint est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, lesdits ressorts sont réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène.
Par fragilisation par hydrogène, on entend la fragilisation d’un matériau sous l’influence de l’hydrogène. Ce phénomène se produit en raison de la diffusion et de la dissolution de l’hydrogène dans la microstructure d'un composant métallique, ici le ressort.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit matériau résistant à la fragilisation par hydrogène est un alliage comportant une pluralité de composants comprenant entre 39 et 41% de cobalt, entre 19 et 21% de chrome, entre 14 et 16% de nickel, entre 11,3% et 20,5% de fer, entre 6% et 8% de molybdène, entre 1,5 et 2,5% de manganèse, et une quantité de carbone inférieure ou égale à 0,15%, la somme des composants étant égale à 100%. Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit troisième joint est imperméable au gaz formé par vaporisation d'une quantité dudit fluide cryogénique et présentant une température supérieure à -75 degrés, préférentiellement supérieure à -50 degrés.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit troisième joint est un joint à lèvres réalisé à partir d'un élastomère.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, le dispositif comprend un quatrième joint ménagé à une interface de jonction entre ladite bague radialement externe, ladite bague radialement interne et ladite première bride annulaire externe.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit quatrième joint comprend un joint annulaire imperméable.
De ce fait, cela permet de rendre le dispositif étanche aux conditions dans lesquelles il est placé, et par exemple de le protéger d'une éventuelle humidité d'un environnement extérieur dans lequel est placée ce dispositif.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite première pièce de conduite comprend : une première paroi tubulaire interne radialement espacée de ladite bride annulaire externe par un premier espace amont ; une première paroi tubulaire externe ménagée dans la continuité de ladite première bride annulaire externe, et une première paroi tubulaire intercalaire ménagée radialement entre ladite première paroi tubulaire externe et ladite première paroi tubulaire interne, et espacée de ladite première paroi tubulaire externe par un premier espace aval inférieur en diamètre audit premier espace amont, ladite première paroi tubulaire intercalaire et ladite première paroi tubulaire interne étant ménagées en quinconce et étant reliées par une cloison annulaire de jonction. En outre, ladite deuxième pièce de conduite cylindrique comprend : une deuxième paroi tubulaire interne ; une deuxième paroi tubulaire externe ménagée dans la continuité de ladite deuxième bride annulaire externe, et une deuxième paroi tubulaire intercalaire ménagée radialement entre ladite deuxième paroi tubulaire externe et ladite deuxième paroi tubulaire interne, ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire interne par un deuxième espace interne et étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire externe par un deuxième espace externe, ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire et ladite deuxième paroi tubulaire interne étant ménagées en quinconce et étant reliées par une deuxième cloison annulaire de jonction, lesdites première paroi tubulaire externe et première paroi tubulaire intercalaire, venant au moins partiellement s'insérer dans ledit deuxième espace externe, lesdites deuxième paroi tubulaire intercalaire et deuxième paroi tubulaire interne venant s'insérer dans ladite deuxième pièce de conduite de sorte à être en butée contre ladite première cloison annulaire de jonction de sorte que ladite première paroi tubulaire interne et ladite deuxième paroi tubulaire interne soient juxtaposées et forment ledit conduit de circulation d'un fluide cryogénique.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite bague radialement externe est connectée de manière détachable à l'une des deux brides annulaires externes et ladite bague radialement interne connectée de manière détachable à l'autre des deux brides annulaires externes.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente une forme en U serpentant entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite et définissant un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement, de sorte à minimiser des entrées de chaleur dans ledit fluide cryogénique circulant dans ledit conduit de circulation.
Le fait de mettre en oeuvre une chambre de réchauffement entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite, cela permet d'isoler thermiquement ledit conduit de circulation du fluide cryogénique de sorte à minimiser des entrées de chaleur dans ledit fluide cryogénique circulant dans ledit conduit de circulation.
Par la mise en oeuvre d'une chambre de réchauffement qui présente une forme en U, on améliore ainsi la compacité du dispositif de raccordement du fait que la chambre de réchauffement est subdivisée en plusieurs portions se superposant. En outre, cela permet de mettre en oeuvre un roulement qui soit relativement proche du plan de connexion par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint.
Enfin, le fait de mettre en oeuvre un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement, cela permet de forcer d'éventuelles fuites du conduit de circulation à passer par cette chambre de réchauffement sans circuler radialement à travers les parois, de se réchauffer jusqu'à une température préférentiellement supérieure à -50 degrés avant d'atteindre le troisième joint d'étanchéité ce qui permet l'utilisation de joint très étanche au gaz.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique comprend : une première portion formée entre la première paroi tubulaire intercalaire et la deuxième paroi tubulaire intercalaire, une deuxième portion prolongeant la première portion et ménagée entre la première paroi tubulaire externe et la deuxième paroi tubulaire externe, lesdites première portion et deuxième portion étant reliées par une portion de liaison formée entre une extrémité de ladite première pièce de conduite et une cloison de jonction reliant ladite deuxième paroi tubulaire externe à ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit premier joint imperméable au fluide cryogénique est ménagé autour du conduit de circulation entre ladite première cloison annulaire de jonction et ladite deuxième cloison annulaire de jonction.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit deuxième joint imperméable au fluide cryogénique est ménagé dans un logement formé dans ladite deuxième bride annulaire externe et situé à une extrémité externe de la chambre de réchauffement.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit troisième joint imperméable au gaz formé par réchauffement d'une partie du fluide cryogénique est ménagé au voisinage dudit deuxième joint imperméable au fluide cryogénique.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, le dispositif comprend un joint annulaire statique ménagé entre ladite première bride annulaire externe et ladite bague radialement interne.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit roulement comprend au moins deux pistes de roulement toriques qui sont ménagées entre ladite bague radialement interne et ladite bague radialement externe, et dans lesquelles circulent des billes.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite première bride annulaire externe et ladite deuxième bride annulaire externe présentent une pluralité de trous de passage ménagés en vis-à-vis de trous borgnes formés dans au moins l'une de ladite bague radialement interne et ladite bague radialement externe. En outre, ledit dispositif comprend une pluralité de vis, chacune desdites vis traversant un desdits trous de passage et venant se visser dans un desdits trous borgnes.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement est un espace isolé par le vide dans lequel sont logés des moyens d'isolation thermique.
Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, lesdits moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches combinées réflecteurs/isolant.
Dans ce cas, selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, lesdits moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches à base de fibre de verre et d'aluminium. Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, le fluide cryogénique est de l'hydrogène liquide.
La divulgation concerne également une utilisation d'un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'un des modes de réalisation précités, pour le transfert d'hydrogène liquide.
La divulgation concerne également un bras de chargement comprenant un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'un des modes de réalisation précités.
Présentation des figures
La divulgation, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation illustratif et non limitatif de celle-ci, et des dessins annexés parmi lesquels :
[Fig. 1] est un schéma en coupe illustrant une installation de transfert de fluide cryogénique selon un mode de réalisation de la divulgation ;
[Fig. 2] est une vue partielle de la figure 1 ;
[Fig. 3] est une vue en perspective d'une installation de transfert de fluide cryogénique selon le mode de réalisation de la figure 1, et
[Fig. 4] est une vue explosée partielle de la figure 3.
Description détaillée d'un mode de réalisation de la divulgation
Le principe général de la divulgation repose sur la mise en oeuvre d'au moins trois niveaux d'étanchéité, formalisés par trois joints d'étanchéités dont deux joints imperméables au fluide cryogénique (c'est-à-dire à la fois liquide cryogénique et gaz cryogénique) et un joint imperméable au gaz formé par vaporisation d'une quantité dudit fluide cryogénique, ainsi que d'une chambre de réchauffement du fluide cryogénique, de sorte que si une défaillance se produit au niveau du premier niveau d'étanchéité, ou première barrière d'étanchéité, correspondant au premier joint et au troisième joint, le fluide cryogénique ne s'échappe pas pour autant de l'installation de transfert de fluide cryogénique.
Un tel dispositif de raccordement tournant de conduits peut être notamment utilisé pour le transfert d'hydrogène liquide.
Selon d'autres variantes, il pourrait également être utilisé pour le transport d'autres fluides cryogéniques, devant être transportés à des températures négatives très basses.
Ce dispositif de raccordement tournant de conduits peut notamment être mis en oeuvre au sein d'un bras de chargement.
On présente maintenant, en relation avec les figures 1 à 4, un mode de réalisation de la divulgation. Comme illustré, le dispositif de raccordement tournant de conduits selon la divulgation comprend une première pièce de conduite A et une deuxième pièce de conduite B.
Ces deux pièces sont ici cylindriques et sont, dans ce mode de réalisation, connectées par emboîtement de la deuxième pièce de conduite B formant la partie male de joint dans la première pièce de conduite A formant la partie femelle de joint de sorte à délimiter un conduit C de circulation d'un fluide cryogénique selon un flux F.
La première pièce de conduite A présente une première bride annulaire externe 11. Cette bride annulaire externe présente, dans ce mode de réalisation, une ailette s'étendant en saillie selon un axe orthogonal à un axe longitudinal L d'extension de cette première pièce de conduite A.
De son côté, la deuxième pièce de conduite B présente une deuxième bride annulaire externe 12. Cette bride annulaire externe présente également, dans ce mode de réalisation, une ailette s'étendant en saillie selon un axe orthogonal à un axe longitudinal L d'extension de cette deuxième pièce de conduite B.
Entre la première bride annulaire externe 11 et la deuxième bride annulaire externe 12 est enserré un roulement comprenant une bague radialement externe 9, qui est ici connectée de manière détachable à l'une des deux brides annulaires externes et une bague radialement interne 10 qui est ici également connectée de manière détachable à l'autre des deux brides annulaires externes, afin de maintenir connectées la première pièce de conduite A à la deuxième pièce de conduite B et afin de guider en rotation l'assemblage formé par la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B.
Ce roulement comprend au moins deux pistes de roulement toriques 91, ici deux pistes, ménagées entre la bague radialement interne 10 et la bague radialement externe 9, dans lesquelles circulent des billes 90.
Selon différentes variantes, les roulements peuvent être soit graissés soit non graissés. Les roulements graissés peuvent comprendre une graisse fonctionnant à basse température compatible oxygène c'est-à-dire ne présentation pas de risque en cas de contact avec une atmosphère riche en oxygène ce qui peut être le cas en cas de dégradation de l'étanchéité du joint tournant et de baisse de température du roulement. Les roulements non graissés peuvent comprendre des pistes de roulement balayées à l'azote ou pressurisées à l'azote afin d'empêcher l'apparition d'humidité au niveau de ces pistes.
Dans ce mode de réalisation, la première bride annulaire externe et la deuxième bride annulaire externe présentent une pluralité de trous de passage ménagés en vis-à-vis de trous borgnes formés dans au moins l'une de la bague radialement interne et la bague radialement externe. En outre, ledit dispositif comprend une pluralité de vis, chacune des vis traversant un des trous de passage et venant se visser dans un des trous borgnes. Plus particulièrement, et comme illustré sur les figures 3 et 4, la première bride annulaire externe 11 présente une pluralité de trous de passage 80 ménagés en vis-à-vis de trous borgnes 81 formés dans la bague radialement interne 10 tandis que la deuxième bride annulaire externe 12 présente une pluralité de trous de passage 82 ménagés en vis-à-vis de trous borgnes 83 formés dans la bague radialement externe 9.
En outre, l'installation comprend une pluralité de vis 8, chacune des vis pouvant traverser un des trous de passage 80 et venant se visser dans un des trous borgnes 81. Par ailleurs, l'installation comprend une pluralité de vis 8' pouvant traverser un des trous de passage 82 et venant se visser dans un des trous borgnes 83.
Selon un autre mode de réalisation, la première bride annulaire externe et la bague radialement interne pourraient être monobloc tandis que la deuxième bride annulaire externe et la bague radialement externe pourraient être monobloc.
Comme notamment visible sur la figure 4, la première pièce de conduite A cylindrique de ce mode de réalisation comprend : une première paroi tubulaire interne 112 radialement espacée de la bride annulaire externe 11 par un premier espace amont 116 ; une première paroi tubulaire externe 110 ménagée dans la continuité de la première bride annulaire externe 11, et une première paroi tubulaire intercalaire 111 ménagée radialement entre la première paroi tubulaire externe 110 et la première paroi tubulaire interne 112, et espacée de la première paroi tubulaire externe 110 par un premier espace aval 115 inférieur en diamètre au premier espace amont 116.
Cette première paroi tubulaire intercalaire 111 et cette première paroi tubulaire interne 112 sont ménagées en quinconce et sont reliées par une première cloison annulaire de jonction 113. Par ailleurs, la deuxième pièce de conduite B cylindrique de ce mode de réalisation comprend : une deuxième paroi tubulaire interne 122 ; une deuxième paroi tubulaire externe 120 ménagée dans la continuité de la deuxième bride annulaire externe 12, et une deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 ménagée radialement entre la deuxième paroi tubulaire externe 120 et la deuxième paroi tubulaire interne 122, la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 étant espacée de la deuxième paroi tubulaire interne 122 par un deuxième espace interne 126 et étant espacée de la deuxième paroi tubulaire externe 122 par un deuxième espace externe 125. Ici encore, la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 et ladite deuxième paroi tubulaire interne 122 sont ménagées en quinconce et sont reliées par une deuxième cloison annulaire de jonction 123.
Comme décrit, les deux pièces de conduite sont connectées par emboîtement de la deuxième pièce de conduite B formant la partie male de joint dans la première pièce de conduite A formant la partie femelle de joint de sorte à délimiter un conduit C de circulation d'un fluide cryogénique.
Pour ce faire, les première paroi tubulaire externe 110 et première paroi tubulaire intercalaire 111 viennent au moins partiellement s'insérer dans le deuxième espace externe 125.
En outre, la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 et la deuxième paroi tubulaire interne 122 viennent s'insérer dans la deuxième pièce de conduite B de sorte à être en butée contre la première cloison annulaire de jonction 113 de sorte que la première paroi tubulaire interne 112 et la deuxième paroi tubulaire interne 122 soient juxtaposées et forment le conduit C de circulation de fluide cryogénique.
L'emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint forme une chambre de réchauffement du fluide cryogénique entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B.
Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, la chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente un profil en forme de U serpentant entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B, de sorte à maintenir la compacité du dispositif de raccordement tournant de conduits du fait que la chambre de réchauffement est subdivisée en plusieurs portions se superposant. En outre, cela permet de mettre en oeuvre un roulement qui soit relativement proche du plan de connexion par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint.
Cette chambre de réchauffement du fluide cryogénique définit en outre un espace intermédiaire annulaire E isolé thermiquement, qui permet de forcer la convection thermique d'éventuelles fuites du conduit de circulation à passer par cette chambre de réchauffement sans circuler radialement à travers les parois. En d'autres termes, cela permet de filtrer les possibilités de transfert thermique entre un fluide cryogénique fuyant potentiellement du conduit de circulation en n'autorisant un transfert thermique qu'à travers ladite chambre de réchauffement dudit fluide cryogénique.
Dans ce mode de réalisation, cet espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement correspond au premier espace aval 115, au deuxième espace interne 126.
Comme illustré, dans ce mode de réalisation, la chambre de réchauffement du fluide cryogénique comprend : une première portion 70 formée entre la première paroi tubulaire intercalaire 111 et la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121, une deuxième portion 72 prolongeant la première portion 70 et ménagée entre la première paroi tubulaire externe 110 et la deuxième paroi tubulaire externe 120.
Les première portion 70 et deuxième portion 72 sont reliées par une portion de liaison 71 formée entre une extrémité de la première pièce de conduite A et une cloison de jonction reliant la deuxième paroi tubulaire externe 120 à la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121, de sorte à donner un profil en U à cette chambre de réchauffement de fluide cryogénique.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'espace intermédiaire isolé thermiquement est formé dans l'espace formé par la première portion 70 et la deuxième portion 72. Cet espace intermédiaire isolé thermiquement force ainsi le transfert thermique à s'effectuer par circulation le long de la première portion 70, puis de la portion de liaison 71, puis de la deuxième portion 72, permettant ainsi de maximiser le réchauffement du fluide cryogénique fuyant du conduit de circulation de fluide cryogénique.
Cet espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement est, dans ce mode de réalisation, un espace isolé par le vide dans lequel sont logés des moyens d'isolation thermique.
Dans ce mode de réalisation, ces moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches à base de fibre de verre et d'aluminium.
Toutefois, selon d'autres modes de réalisation, les moyens d'isolation thermique pourraient comprendre une pluralité de couches combinées réflecteurs/isolant.
Comme illustré sur les différentes figures, le dispositif de raccordement tournant de ce mode de réalisation comprend en outre : un premier joint 7 imperméable au fluide cryogénique, c'est-à-dire au liquide cryogénique et au gaz cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B donnant sur la chambre de réchauffement de fluide cryogénique à une extrémité interne de celui-ci; un deuxième joint 2 imperméable au fluide cryogénique, c'est-à-dire au liquide cryogénique et au gaz cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre la deuxième pièce de conduite B, la deuxième bride annulaire externe 12, et la bague radialement interne 10, située à une extrémité externe de la chambre de réchauffement du fluide cryogénique; un troisième joint 3 imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité dudit fluide cryogénique et présentant une température supérieure à -75 degrés, préférentiellement supérieure à -50 degrés, et ménagé à une interface de jonction entre la bague radialement externe 9, la bague radialement interne 10 et la deuxième bride annulaire externe 12.
En mettant en oeuvre trois joint d'étanchéité on assure une sécurité au niveau du dispositif de raccordement. En fonctionnement normal, le fluide cryogénique circule dans le conduit de circulation C. L'étanchéité de ce conduit de circulation est premièrement réalisée par le premier joint d'étanchéité. Le fluide cryogénique pouvant s'échapper de ce premier joint d'étanchéité se réchauffe dans la chambre de réchauffement et arrive réchauffé au niveau du troisième joint d'étanchéité.
Si le premier joint d'étanchéité subit une défaillance, le deuxième joint d'étanchéité va permettre d'éviter la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur en stoppant l'arrivée de liquide cryogénique ou de gaz cryogénique trop froid pour être stoppé par le troisième joint d'étanchéité.
Si le troisième joint d'étanchéité subit une défaillance, le deuxième joint d'étanchéité va permettre d'avoir une redondance du premier joint d'étanchéité afin de limiter voire stopper totalement une éventuelle fuite de gaz cryogénique qui aurait fui du premier joint d'étanchéité et se serait réchauffé dans la chambre de réchauffement.
En d'autres termes, le premier joint permet d'assurer une étanchéité au fluide cryogénique. Le troisième joint assure l'étanchéité au gaz cryogénique provenant du réchauffement du liquide cryogénique qui pourrait s'échapper au niveau du premier joint d'étanchéité, et qui serait réchauffé en étant dans la chambre de réchauffement. En cas de défaillance de cette première barrière d'étanchéité, le deuxième joint permet d'assurer une étanchéité pour éviter la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur.
Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, le premier joint 7 imperméable au fluide cryogénique est ménagé autour du conduit de circulation entre la première cloison annulaire de jonction 113 et la deuxième cloison annulaire de jonction 123.
Ici, le premier joint 7 est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts.
Plus particulièrement, ici, le premier joint 7 est annulaire et est réalisé à partir d'une enveloppe à base de PTFE énergisé par des ressorts.
Par ailleurs, les ressorts énergisant ce premier joint peuvent être réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène.
Ce matériau résistant à la fragilisation par hydrogène peut par exemple être un alliage comportant une pluralité de composants comprenant entre 39 et 41% de cobalt, entre 19 et 21% de chrome, entre 14 et 16% de nickel, entre 11,3% et 20,5% de fer, entre 6% et 8% de molybdène, entre 1,5 et 2,5% de manganèse, et une quantité de carbone inférieure ou égale à 0,15%, la somme des composants étant égale à 100%.
Selon d'autres variantes, et par exemple dans le cas où le dispositif de raccordement serait ménagé selon une direction principale verticale, le premier joint imperméable au fluide cryogénique pourrait consister en un espace laissé à une interface de jonction entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B donnant sur la chambre de réchauffement de fluide cryogénique à une extrémité interne de celui-ci, cet espace pouvant par exemple être un jeu entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite.
Par exemple, cet espace peut être un jeu réduit voir très réduit, par rapport à un diamètre des pièces, entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite. Par exemple, cet espace peut être un jeu de l'ordre du millimètre entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite.
De son côté, dans ce mode de réalisation, le deuxième joint 2 imperméable au fluide cryogénique est ménagé dans un logement formé dans la deuxième bride annulaire externe 12 et situé à une extrémité externe de la chambre de réchauffement du fluide cryogénique.
De même que pour le premier joint, ici, le deuxième joint 2 est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts.
Plus particulièrement, ici, le deuxième joint 2 est annulaire et est réalisé à partir d'une enveloppe base PTFE énergisé par des ressorts.
Par ailleurs, les ressorts énergisant ce deuxième joint peuvent être réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène.
Ce matériau résistant à la fragilisation par hydrogène peut par exemple être un alliage comportant une pluralité de composants comprenant entre 39 et 41% de cobalt, entre 19 et 21% de chrome, entre 14 et 16% de nickel, entre 11,3% et 20,5% de fer, entre 6% et 8% de molybdène, entre 1,5 et 2,5% de manganèse, et une quantité de carbone inférieure ou égale à 0,15%, la somme des composants étant égale à 100%.
De cette manière, la chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente à une extrémité d'entrée le premier joint imperméable au fluide cryogénique et à une extrémité de sortie le deuxième joint imperméable au fluide cryogénique.
Quant au troisième joint 3 imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité du fluide cryogénique, il est ménagé au voisinage du deuxième joint 2 imperméable au fluide cryogénique.
Plus particulièrement, et comme illustré, il est positionné dans une rainure formée dans la bague radialement interne 10, au contact de la bague radialement externe 9 et de la deuxième bride annulaire externe 12.
Ici, ce troisième joint 3 est un joint à lèvre et est réalisé à partir d'un élastomère.
Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif de raccordement tournant de conduits comprend en outre un quatrième joint ménagé à une interface de jonction entre la bague radialement externe 9, la bague radialement interne 10 et la première bride annulaire externe 11.
Ici, le quatrième joint d'étanchéité est un joint annulaire imperméable. Ce joint annulaire imperméable permet notamment de rendre le dispositif étanche aux conditions dans lesquelles il est placé, et par exemple de le protéger d'une éventuelle humidité d'un environnement extérieur dans lequel est placée ce dispositif.
Par ailleurs, le dispositif de raccordement tournant de conduits comprend un joint annulaire statique 6 ménagé entre la première bride annulaire externe 11 et la bague radialement interne 10.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, comprenant une première pièce de conduite (A) formant partie femelle de joint et une deuxième pièce de conduite (B) formant partie mâle de joint, connectées de sorte à délimiter un conduit (C) de circulation du fluide cryogénique et à former une chambre de réchauffement du fluide cryogénique entre les première (A) et deuxième (B) pièces de conduite, ledit conduit (C) de circulation du fluide cryogénique étant isolé thermiquement, ladite première pièce de conduite (A) présentant une première bride annulaire externe (11) et ladite deuxième pièce de conduite (B) présentant une deuxième bride annulaire externe (12), entre lesquelles est enserré un roulement comprenant une bague radialement externe (9) connectée à l'une des deux brides annulaires externes (11, 12) et une bague radialement interne (10) connectée à l'autre des deux brides annulaires externes (11, 12), de sorte à guider en rotation l'assemblage formé par ladite première pièce de conduite (A) et ladite deuxième pièce de conduite (B), ledit dispositif de raccordement tournant comprenant en outre : un premier joint (7) imperméable au fluide cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre ladite première pièce de conduite (A) et ladite deuxième pièce de conduite (B) donnant sur la chambre de réchauffement à une extrémité interne de celui-ci; un deuxième joint (2) imperméable au fluide cryogénique ménagé à une interface de jonction entre ladite deuxième pièce de conduite (B), ladite deuxième bride annulaire externe (12), et ladite bague radialement interne (10) , située à une extrémité externe de la chambre de réchauffement; un troisième joint (3) imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité dudit fluide cryogénique et étant ménagé à une interface de jonction entre ladite bague radialement externe (9), ladite bague radialement interne (10) et ladite deuxième bride annulaire externe (12).
[Revendication 2] Dispositif de raccordement tournant de conduits, caractérisé en ce que ledit premier joint (7) est ménagé autour du conduit de circulation.
[Revendication 3] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier joint (7) est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts.
[Revendication 4] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit deuxième joint (2) est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts.
[Revendication 5] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits ressorts sont réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène.
[Revendication 6] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit troisième joint (3) est imperméable au gaz formé par vaporisation d'une quantité dudit fluide cryogénique et présentant une température supérieure à -75 degrés, préférentiellement supérieure à -50 degrés.
[Revendication 7] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit troisième joint (3) est un joint à lèvres réalisé à partir d'un élastomère.
[Revendication 8] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un quatrième joint ménagé à une interface de jonction entre ladite bague radialement externe (9), ladite bague radialement interne (10) et ladite première bride annulaire externe (11).
[Revendication 9] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit quatrième joint est un joint annulaire imperméable.
[Revendication 10] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première pièce de conduite (A) comprend : une première paroi tubulaire interne (112) radialement espacée de ladite bride annulaire externe (11) par un premier espace amont (116) ; une première paroi tubulaire externe (110) ménagée dans la continuité de ladite première bride annulaire externe (11), et une première paroi tubulaire intercalaire (111) ménagée radialement entre ladite première paroi tubulaire externe (110) et ladite première paroi tubulaire interne (112), et espacée de ladite première paroi tubulaire externe par un premier espace aval (115) inférieur en diamètre audit premier espace amont (116), ladite première paroi tubulaire intercalaire (111) et ladite première paroi tubulaire interne (112) étant ménagées en quinconce et étant reliées par une première cloison annulaire de jonction (113), et en ce que ladite deuxième pièce de conduite (B) cylindrique comprend : une deuxième paroi tubulaire interne (122) ; une deuxième paroi tubulaire externe (120) ménagée dans la continuité de ladite deuxième bride annulaire externe (12), et une deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) ménagée radialement entre ladite deuxième paroi tubulaire externe (120) et ladite deuxième paroi tubulaire interne (122), ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire interne (122) par un deuxième espace interne (126) et étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire externe (120) par un deuxième espace externe (125), ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) et ladite deuxième paroi tubulaire interne (122) étant ménagées en quinconce et étant reliées par une deuxième cloison annulaire de jonction (123) lesdites première paroi tubulaire externe (110) et première paroi tubulaire intercalaire (111), venant au moins partiellement s'insérer dans ledit deuxième espace externe (125), lesdites deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) et deuxième paroi tubulaire interne (122) venant s'insérer dans ladite deuxième pièce de conduite (B) de sorte à être en butée contre ladite cloison annulaire de jonction (113) de sorte que ladite première paroi tubulaire interne (112) et ladite deuxième paroi tubulaire interne (122) soient juxtaposées et forment ledit conduit (C) de circulation d'un fluide cryogénique.
[Revendication 11] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que ledit premier joint (7) imperméable au liquide cryogénique est ménagé autour du conduit de circulation entre ladite première cloison annulaire de jonction (113) et ladite deuxième cloison annulaire de jonction (123).
[Revendication 12] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un joint annulaire statique (6) ménagé entre ladite première bride annulaire externe (11) et ladite bague radialement interne (10).
[Revendication 13] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide cryogénique est de l'hydrogène liquide.
[Revendication 14] Utilisation d'un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 pour le transfert d'hydrogène liquide. [Revendication 15] Bras de chargement comprenant un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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