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EP2247889A1 - Dispositif de remplissage et de distribution de gaz, récipient pourvu d'un tel dispositif et circuit d'utilisation - Google Patents

Dispositif de remplissage et de distribution de gaz, récipient pourvu d'un tel dispositif et circuit d'utilisation

Info

Publication number
EP2247889A1
EP2247889A1 EP09711477A EP09711477A EP2247889A1 EP 2247889 A1 EP2247889 A1 EP 2247889A1 EP 09711477 A EP09711477 A EP 09711477A EP 09711477 A EP09711477 A EP 09711477A EP 2247889 A1 EP2247889 A1 EP 2247889A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
safety valve
valve
pressure
discharge zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09711477A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alessandro Moretti
Philippe Pisot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP2247889A1 publication Critical patent/EP2247889A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0332—Safety valves or pressure relief valves
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    • F17C2260/042—Reducing risk of explosion
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    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y10T137/1624—Destructible or deformable element controlled
    • Y10T137/1797—Heat destructible or fusible
    • Y10T137/1812—In fluid flow path
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7737—Thermal responsive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7781—With separate connected fluid reactor surface
    • Y10T137/7793—With opening bias [e.g., pressure regulator]
    • Y10T137/7794—With relief valve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87265—Dividing into parallel flow paths with recombining
    • Y10T137/8733—Fluid pressure regulator in at least one branch

Definitions

  • the present invention relates to a device for filling and dispensing gas, a container and a user circuit provided with such a device.
  • the invention more particularly relates to a device for filling and dispensing gas
  • a device for filling and dispensing gas comprising a body intended to be arranged in the orifice of a gas storage tank under pressure, a gas withdrawal circuit extending between a first end. upstream end intended to be connected to the inside of the tank and a second downstream end intended to be connected to a user of the gas, the extraction circuit comprising a first isolation valve, the device further comprising a safety valve intended to be subjected to the pressure in the tank to selectively close or open a passage for the gas from the tank to a discharge zone according to the temperature and / or the pressure of the gas in the tank relative to at least a determined threshold.
  • An object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art noted above.
  • the device for filling and dispensing gas according to the invention is essentially characterized in that the discharge zone of the safety valve is located upstream of the first isolation valve.
  • embodiments of the invention may include one or more of the following features:
  • the withdrawal circuit comprises a pressure regulator, a low pressure chamber and the first isolation valve arranged in series in this order from upstream to downstream, the discharge zone of the safety valve being located downstream of the pressure regulator.
  • the safety valve is located in a pipe having a downstream end connected upstream of the first isolation valve, and an upstream end connected, in position mounted on a reservoir, with the inside of the tank, the withdrawal circuit of gas comprises a second isolation valve,
  • the second isolation valve is arranged between the pressure regulator and the first isolation valve
  • the discharge zone of the safety valve is situated between the first and second isolation valves;
  • the safety valve comprises a fuse element cooperating in abutment with a selectively movable member between a closed position of the passage towards the zone; discharge device when the fuse element is not activated and a position opening the passage to the discharge zone when the fuse element is activated,
  • the movable member of the safety valve comprises a piston movable in translation in the body of the device and a seal system (s) adapted (s) to cooperate with a seat formed in said body,
  • the passage for the gas towards a discharge zone comprises a groove, the positions of closing and opening of the passage towards the discharge zone being defined by the positions of the seal system (s) relative to the groove,
  • the movable member of the safety valve comprises a piston of the differential type of which only a fraction of its useful surface is subjected to the pressure in the reservoir, in order to limit the force transmitted by the piston to the fuse element at a determined value.
  • the invention also provides a pressurized gas container having, disposed in its orifice, a device for filling and dispensing gas in accordance with any of the above characteristics or below.
  • the Applicant also proposes an assembly comprising a circuit for using a pressurized gas and a pressurized gas container according to any one of the above characteristics or below, the container being selectively connectable to the use circuit via the gas filling and distribution device, the circuit comprising a mechanism forming a high pressure safety valve adapted to evacuate the gas under exhaust pressure to the atmosphere or in a specific secure area.
  • the use circuit comprises a member (such as an axis) having a first selectively opening position of the first valve (second valve closed) and a second opening position of the first and second valve .
  • the invention may also relate to any alternative device or method comprising any combination of the process and / or device characteristics above or below.
  • FIG. 1 represents a perspective and schematic view illustrating a possible embodiment of a device for filling and dispensing gas according to the invention
  • FIGS. 2 to 4 show schematically the structure and the operation of three possible and non-limiting embodiments of the device for filling and dispensing gas according to the invention
  • FIG. 5 represents a longitudinal sectional view of the device for filling and dispensing gas of FIG. 1 along a first plane of section;
  • FIG. 6 represents a longitudinal sectional view of the gas filling and distribution device of FIG. 1 in position mounted in a reservoir and according to a second section plane (represented by line A-A in FIG. 5),
  • FIG. 7 represents a cross-sectional view of the gas filling and distribution device of FIGS. 1 and 5 according to a first section plane (represented by the line B-B in FIG. 5),
  • FIG. 8 represents a cross-sectional view of the gas filling and distribution device of FIGS. 1 and 5 along a second section plane (represented by the line C-C in FIG. 5),
  • FIG. 9 represents a view in longitudinal and partial section of the device for filling and dispensing gases of FIGS. 1, 2 and 5 to 9 in position connected to a user organ.
  • the invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 9 which illustrate examples of non-limiting application.
  • the invention can also be applied to any other type of device or tap.
  • the invention may especially apply to the devices described in WO2007 / 048954 A1 or WO2007 / 048957.
  • the device for filling and dispensing gas comprises an oblong body 1 whose lower end is intended to be housed preferably in part in a tank.
  • the device incorporates in particular a gas expansion portion (pressure regulator 50) and a connection zone 101 (such as a thread or the like) for fixing it in the neck of a reservoir (see FIGS. 1, 5 and 6). ).
  • the upper end of the device forms a head 111 (for example out of the tank including in particular a safety valve 55, a port 301 for filling / withdrawing the gas and connecting members 201 intended for cooperate with complementary connection members of a user system (not shown in Figure 1).
  • the device comprises a withdrawal circuit 20 comprising, from downstream to upstream (that is to say from the external orifice 301 towards the reservoir): a first valve 160, a second isolation valve 60 and a pressure regulator 50.
  • the device may comprise other organs not described for the sake of brevity.
  • the device 1 expander, filter (s), valve (s)
  • reference may be made, for example and in no way limiting, to WO2007048957.
  • FIG. 2 schematically represents a possible structure according to the invention.
  • the withdrawal circuit 20 comprises, from upstream to downstream, a filter 120, a non-return valve 220, the expander 50, the second isolation valve 60 and the first isolation valve 160 (the latter is preferably coupled fast connection means for cooperating with a filling / withdrawal socket of a user system 40).
  • the device 1 comprises a conduit 240 for filling, preferably separate from the withdrawal circuit 20.
  • the filling circuit 240 comprises a valve 140 and has an end connected for example upstream of the filter 120 and another end connected upstream of the first valve 160.
  • the device 1 further comprises a safety valve 55 housed in a duct 155 connected on the one hand inside the tank 30 (upstream of the filter 120) and, on the other hand, upstream of the first valve 160.
  • the gas possibly discharged by the safety valve 55 is directed into the low pressure chamber isolated from the outside by the first valve 160.
  • the gas released by the safety valve 55 is on the contrary released in a controlled manner outside via the outlet orifice 301 (orifice ensuring the withdrawal and preferably also the filling).
  • this exhaust gas is discharged by the user device which connects to the device when it opens the first valve 160 (for example via a system provided for this purpose). This is particularly advantageous in terms of safety, in particular for applications using a fuel comprising hydrogen gas (vehicles).
  • FIGS. 7 and 8 illustrate in more detail a non-limiting embodiment.
  • the gas G contained in the tank 30 enters the body of the device via a duct 155 (see FIGS. 7 and 8) comprising a nozzle 37 and opens radially at the level of a movable piston 6 forming part of the mechanism of the valve 55 of FIG. security.
  • the piston 6 is subjected to the pressure of the gas in the direction of a stop comprising a piece 8 of fusible material such as a eutectic alloy composed for example of tin, and / or bismuth and / or lead and a porous plug 9.
  • a piece 8 of fusible material such as a eutectic alloy composed for example of tin, and / or bismuth and / or lead and a porous plug 9.
  • the piston 6 is preferably of the differential type, that is to say that only part of its surface (section) is subjected to the pressure of the gas, so as to limit the force transmitted to the material 8 fuse.
  • the piston geometry 6 and fuse material 8 can be envisaged.
  • the gas opens around the piston 6 in a circular groove 255 (see Figure 8).
  • the gas remains confined to this groove 255 by means of a pair of o-rings 10, 12 each associated with an anti-extrusion ring 11, 13.
  • the seals 10, 12 and anti-extrusion rings 11, 13 are
  • the first seal 12 located on the side of the fusible material is preferably larger than the second seal.
  • This second seal 10 seals outwardly by preventing the gas from escaping on its side.
  • the first seal 12 seals vis-à-vis the internal circuit of the body of the device.
  • the first seal 12 prevents the gas from reaching a second groove 80 which communicates with the low pressure chamber located between the two valves 60, 160 of the withdrawal circuit 20 (in the example shown, the piston 6 slides according to a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the draw-off circuit).
  • the piston 6 may comprise a third set of seal 14 and anti-extrusion ring on the side of the fuse element 8.
  • This low pressure chamber located downstream of the second valve 60 thus also receives the gas expanded by the expander 50 when the second valve 60 is open (via for example a plunger forming part of the user system, see Figure 9).
  • this low pressure chamber is isolated from the outside via the first valve 160 composed of a movable shutter 33 which is subjected to the action of a return spring 22 towards a closed position of the outlet orifice 301.
  • All the seals necessary for the functionality of this valve 160 can be provided by the O-rings 24, 25, 26 and 126 which are respectively associated with the anti-extrusion rings 27, 127, 28 and 128, each of these seal / bushing pairs [24; 27], [25; 127], [26; 28] and [126; 128] being housed in a groove of a cannula 23.
  • Said cannula 23 is enclosed in the body of the device 1 by means of a lid 4 connected to the body of the device 1 by the fastening elements 401 (see FIG. 1).
  • the joint / bushing [26; 28] and [126; 128] are located on the outer cylindrical surface of the cannula 23 on either side of radial holes 231 formed in the cannula 23 so as to ensure a sealed continuity of the filling duct 240 between the body of the device 1 and the cannula 23
  • the seal / bushing couples [25; 127] and [24; 27] are located on the inner cylindrical surface of the cannula 23 on either side of the radial holes 231 formed in the cannula 23 so as to ensure a leaktight continuity of the filling duct 240 between the filling tool of the reservoir (when it is connected) and the cannula 23 or for the joint / ring couple [24; 127] so as to form a second barrier for the gas between the shutter 33 (when it is
  • the piston 6 is dimensioned to prevent the second seal 10 from entering the first groove 255, so as to maintain the seal at the other end of the piston 6.
  • the seal 24 and the movable shutter 33 prevent the exit of gas to the outside.
  • an axis 44 can engage in the orifice 301 of the device.
  • the axis 44 may comprise for example radial orifices 144 at its end to communicate with the low pressure chamber. The gas then passes for example via a central channel formed in the axis 44.
  • the seal 24 guarantees the seal with respect to the axis 44.
  • the device 1 is shown connected to a user system 40 whose axis 44, engaged in the orifice 301, is tight on the O-ring / anti-extrusion ring torque [24; 27].
  • the end of the axis 44 is in contact on the end of the movable shutter 33 forcing it to move towards the second valve 60 by surpassing the force of the return spring 22.
  • the axis 44 can have two stable and distinct positions.
  • Figure 3 schematically illustrates the connection of the reservoir assembly 30 with device 1 to a circuit 100 of a user 40 comprising a safety mechanism 950.
  • the high-pressure gas that escapes from the reservoir (contained in the low-pressure chamber in the event of overheating or anomaly) is managed by the user circuit 100 when the user member 40 opens the first valve 160.
  • high pressure exhaust can be discharged to the safety valve 950 which, through a discharge stack or the like, conducts the fluid to the atmosphere in a known and controlled area (especially in the case where the circuit 100 is part of 'a vehicle).
  • the safety valve 950 which, through a discharge stack or the like, conducts the fluid to the atmosphere in a known and controlled area (especially in the case where the circuit 100 is part of 'a vehicle).
  • the exit of the exhaust gas occurs via the orifice 301 (preferably single) which also serves for filling and possibly for withdrawal.
  • the gas thus uses a same orifice 301 for filling / withdrawal / exhaust in case of overpressure. This allows a single connection to the tank and thus simplifies operations for a user.
  • the gas evacuated in case of overpressure in the reservoir can thus be collected by this orifice to a user circuit 100, to a secure zone. This characteristic is particularly advantageous when the gas is at risk such as hydrogen.
  • Figure 4 illustrates an embodiment in which the device has only one isolation valve 60.
  • the gas possibly released by the safety valve 55 can be directed between the expander 55 and the valve 60.
  • the invention can be applied to a device for filling and dispensing gas without a pressure regulator 50.

Landscapes

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

Abstract

Dispositif de remplissage et de distribution de gaz comprenant un corps destiné à être disposé dans l'orifice d'un réservoir de stockage de gaz sous pression, un circuit de soutirage de gaz s'étendant entre une première extrémité amont destinée à être reliée à l'intérieur du réservoir et une seconde extrémité aval destinée à être reliée à un utilisateur du gaz, le circuit de soutirage comprenant un premier clapet d'isolation, le dispositif comprenant en outre une soupape de sécurité destinée à être soumise à la pression dans le réservoir pour obturer ou ouvrir sélectivement un passage pour le gaz du réservoir vers une zone de décharge selon la température et/ou la pression du gaz dans le réservoir par rapport à au moins un seuil déterminé, caractérisé en ce que la zone de décharge de la soupape de sécurité est située en amont du premier clapet d'isolation.

Description

Dispositif de remplissage et de distribution de gaz, récipient pourvu d'un tel dispositif et circuit d'utilisation
La présente invention concerne un dispositif de remplissage et de distribution de gaz, un récipient et un circuit utilisateur pourvu d'un tel dispositif.
L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de remplissage et de distribution de gaz comprenant un corps destiné à être disposé dans l'orifice d'un réservoir de stockage de gaz sous pression, un circuit de soutirage de gaz s'étendant entre une première extrémité amont destinée à être reliée à l'intérieur du réservoir et une seconde extrémité aval destinée à être reliée à un utilisateur du gaz, le circuit de soutirage comprenant un premier clapet d'isolation, le dispositif comprenant en outre une soupape de sécurité destinée à être soumise à la pression dans le réservoir pour obturer ou ouvrir sélectivement un passage pour le gaz du réservoir vers une zone de décharge selon la température et/ou la pression du gaz dans le réservoir par rapport à au moins un seuil déterminé.
On connaît des dispositifs ou robinets, notamment à détendeurs intégrés, pour des applications gazeuses. En particulier, pour des applications véhicules ou le carburant comprenant de l'hydrogène gazeux, on envisage des stockages gazeux à très haute pression (700 bar et au-delà). Une solution consiste notamment à prévoir que les utilisateurs échangent des réservoirs vides contre des réservoirs pleins (en particulier dans des zones où des stations de remplissages ne sont pas appropriées).
Des réglementations actuelles ou futures prévoient la nécessité de valves d'échappement de sécurité (PRD), pour libérer le gaz stocké dans le réservoir en cas de choc ou d'incendie (en vue des applications sur des véhicules notamment).
La demanderesse a cependant constaté qu'une telle valve d'échappement de sécurité (PRD) pourrait créer des problèmes lorsque plusieurs réservoirs de ce type sont stockés dans une zone de stockage avant utilisation. En effet, lorsque le gaz est inflammable ou dangereux tel que de l'hydrogène, l'activation d'une soupape de sécurité et la formation d'une flamme pourrait entraîner, par effet
« domino » ou « en cascade », l'activation des soupapes des réservoirs adjacents. Pour résoudre ce problème, une solution possible et de prévoir des écrans thermiques sur les réservoirs ou dans leur zone de stockage. Cependant, ces solutions sont coûteuses et peu satisfaisantes.
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 de remplissage et de distribution de gaz selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que la zone de décharge de la soupape de sécurité est située en amont du premier clapet d'isolation.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le circuit de soutirage comprend un détendeur de pression, une chambre basse pression et le premier clapet d'isolation disposés en série dans cet ordre d'amont en aval, la zone de décharge de la soupape de sécurité étant située en aval du détendeur de pression,
- la soupape de sécurité est située dans une conduite ayant une extrémité aval reliée en amont du premier clapet d'isolation, et une extrémité amont reliée, en position montée sur un réservoir, avec l'intérieur du réservoir, - le circuit de soutirage de gaz comprend un second clapet d'isolation,
- le second clapet d'isolation est disposé entre le détendeur de pression et le premier clapet d'isolation,
- la zone de décharge de la soupape de sécurité est située entre les premier et second clapets d'isolation, - la soupape de sécurité comprend un élément fusible coopérant en butée avec un organe sélectivement mobile entre une position d'obturation du passage vers la zone de décharge lorsque l'élément fusible n'est pas activé et une position d'ouverture du passage vers la zone de décharge lorsque l'élément fusible est activé, - l'organe mobile de la soupape de sécurité comprend un piston mobile en translation dans le corps du dispositif et un système de joint(s) apte(s) à coopérer avec un siège formé dans ledit corps, - le passage pour le gaz vers une zone de décharge comprend une rainure, les positions d'obturation et d'ouverture du passage vers la zone de décharge étant définies par les positions du système de joint(s) relativement à la rainure,
- l'organe mobile de la soupape de sécurité comprend un piston du type différentiel dont une fraction déterminée seulement de sa surface utile est soumise à la pression dans le réservoir, pour limiter l'effort transmis par le piston à l'élément fusible à une valeur déterminée.
L'invention propose également un récipient de gaz sous pression comportant, disposé dans son orifice, un dispositif de remplissage et de distribution de gaz conforme à l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous.
Selon un autre aspect possible, la demanderesse propose également un ensemble comprenant un circuit d'utilisation d'un gaz sous pression et un récipient de gaz sous pression selon l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci- dessous, le récipient étant sélectivement raccordable au circuit d'utilisation via le dispositif de remplissage et de distribution de gaz, le circuit comportant un mécanisme formant une soupape de sécurité haute pression apte à évacuer le gaz sous pression d'échappement vers l'atmosphère ou dans une zone sécurisée déterminée. Selon une particularité possible avantageuse, le circuit d'utilisation comporte un organe (tel qu'un axe) ayant une première position d'ouverture sélective du premier clapet (deuxième clapet fermé) et une seconde position d'ouverture du premier et du second clapet.
L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques de procédé et/ou de dispositif 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 en perspective et schématique illustrant une réalisation possible d'un dispositif de remplissage et de distribution de gaz selon l'invention, - les figures 2 à 4 représentent schématiquement la structure et le fonctionnement de trois modes de réalisation possibles et non limitatifs du dispositif de remplissage et de distribution de gaz selon l'invention,
- la figure 5 représente un vue en coupe longitudinale du dispositif de remplissage et de distribution de gaz de la figure 1 selon un premier plan de coupe,
- la figure 6 représente un vue en coupe longitudinale du dispositif de remplissage et de distribution de gaz de la figure 1 en position montée dans un réservoir et selon un second plan de coupe (représenté par la ligne A-A sur la figure 5),
- la figure 7 représente un vue en coupe transversale du dispositif de remplissage et de distribution de gaz des figures 1 et 5 selon un premier plan de coupe (représenté par la ligne B-B sur la figure 5),
- la figure 8 représente un vue en coupe transversale du dispositif de remplissage et de distribution de gaz des figures 1 et 5 selon un second plan de coupe (représenté par la ligne C-C sur la figure 5),
- la figure 9 représente un vue en coupe longitudinale et partielle du dispositif de remplissage et de distribution de gaz des figures 1 , 2 et 5 à 9 en position raccordée à un organe utilisateur, L'invention va à présent être décrite en référence aux figures 1 à 9 qui illustrent des exemples d'application nullement limitatifs. En particulier, l'invention peut s'appliquer également à tout autre type de dispositif ou robinet. L'invention peut notamment s'appliquer aux dispositifs décrits dans les documents WO2007/048954 A1 ou WO2007/048957. Le dispositif de remplissage et de distribution de gaz comprend un corps 1 oblong dont l'extrémité inférieure est destinée à être logé de préférence en partie dans un réservoir. Le dispositif intègre notamment une portion de détente de gaz (détendeur 50 de pression) et une zone 101 de raccord (tel qu'un filetage ou analogue) pour sa fixation dans le col d'un réservoir (cf. figures 1 , 5 et 6). L'extrémité supérieure du dispositif forme une tête 111 (par exemple hors du réservoir comprenant notamment une soupape de sécurité 55, un orifice 301 de remplissage/soutirage du gaz et des organes de connexion 201 destinés à coopérer avec des organes de connexion complémentaires d'un système utilisateur (non représenté à la figure 1 ).
En se référant à la figure 5, le dispositif comporte un circuit 20 de soutirage comprenant, de l'aval vers l'amont (c'est-à-dire depuis l'orifice 301 extérieur vers le réservoir) : un premier clapet 160, un second clapet 60 d'isolation et un détendeur de pression 50.
Bien entendu, le dispositif peut comporter d'autres organes non décrits par soucis de concision. En particulier, en ce qui concerne le détail de l'agencement interne du dispositif 1 (détendeur, filtre(s), clapet(s)), on pourra se référer, par exemple et de façon nullement limitative, au document WO2007048957.
La figure 2 représente schématiquement une structure possible selon l'invention. Le circuit 20 de soutirage comprend, d'amont en aval, un filtre 120, un clapet anti-retour 220, le détendeur 50, le second clapet d'isolation 60 et le premier clapet d'isolation 160 (ce dernier est de préférence couplé à des moyens de connexion rapide destinés à coopérer avec une prise de remplissage/soutirage d'un système utilisateur 40). Le dispositif 1 comprend un conduit 240 de remplissage de préférence distinct du circuit 20 de soutirage. Le circuit 240 de remplissage comprend un clapet 140 et comporte une extrémité reliée par exemple amont du filtre 120 et, une autre extrémité reliée en amont du premier clapet 160.
Le dispositif 1 comprend en outre une soupape de sécurité 55 logée dans un conduit 155 relié d'une part à l'intérieur du réservoir 30 (en amont du filtre 120) et, d'autre part, en amont du premier clapet 160.
De cette façon, le gaz éventuellement déchargé par la soupape 55 de sécurité est dirigé dans la chambre basse pression isolée de l'extérieur par le premier clapet 160. Ainsi, on évite de relâcher des gaz dangereux/inflammables vers l'extérieur et on diminue les risques de combustion extérieurs. Le gaz libéré par la soupape 55 de sécurité est au contraire relâché de façon contrôlée à l'extérieur via l'orifice de sortie 301 (orifice assurant le soutirage et de préférence également le remplissage). Par exemple, ce gaz d'échappement est évacué par l'organe utilisateur qui se connecte sur le dispositif lorsqu'il ouvre le premier clapet 160 (par exemple via un système prévu à cet effet). Ceci est particulièrement avantageux sur le plan de la sécurité, en particulier pour les applications utilisant un carburant comprenant de l'hydrogène gazeux (véhicules).
Les figures 5 à 9 illustrent plus en détail un exemple de réalisation non limitatif. Le gaz G contenu dans le réservoir 30 pénètre dans le corps du dispositif via un conduit 155 (cf. figures 7 et 8) comprenant un ajutage 37 et débouche radialement au niveau d'un piston 6 mobile faisant partie du mécanisme de la soupape 55 de sécurité.
Le piston 6 est soumis à la pression du gaz en direction d'une butée comprenant une pièce 8 en matériau fusible tel qu'un alliage eutectique composé par exemple d'étain, et/ou de bismuth et/ou de plomb et un bouchon poreux 9.
Comme représenté, le piston 6 est de préférence du type différentiel, c'est- à-dire qu'une partie seulement de sa surface (section) est soumise à la pression du gaz, de façon à limiter l'effort transmis au matériau 8 fusible. Bien entendu, tout autre type d'agencement et géométrie de piston 6 et matériau fusible 8 peuvent être envisagés.
Le gaz débouche autour du piston 6 dans une rainure circulaire 255 (cf. figure 8). En situation normale, le gaz reste confiné à cette rainure 255 au moyen d'une paire de joints 10, 12 toriques associés chacun à une bague anti-extrusion 11 , 13. Les joints 10, 12 et bagues anti-extrusion 11 , 13 sont portés par le piston 6 est sont espacés dans la direction longitudinale du piston 6. Le premier joint 12 situé du côté du matériau fusible est de préférence de plus grande dimension que le second 10 joint. Ce second joint 10 assure l'étanchéité vers l'extérieur en empêchant que le gaz ne s'échappe de son côté. Le premier joint 12 assure l'étanchéité vis-à-vis du circuit interne du corps du dispositif. Plus précisément, le premier joint 12 interdit au gaz d'arriver à une seconde rainure 80 qui communique avec la chambre basse pression située entre les deux clapets 60, 160 du circuit 20 de soutirage (dans l'exemple représenté, le piston 6 coulisse selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du circuit 20 de soutirage). Le piston 6 peut comporter un troisième ensemble de joint 14 et bague anti-extrusion du côté de l'élément 8 fusible.
Cette chambre basse pression située en aval du second clapet 60 reçoit donc aussi le gaz détendu par le détendeur 50 lorsque le second clapet 60 est ouvert (via par exemple un organe plongeur faisant partie du système utilisateur, cf. figure 9).
Comme représenté dans la figure 6, cette chambre basse pression est isolée de l'extérieur via le premier clapet 160 composé d'un obturateur 33 mobile en translation qui est soumis à l'action d'un ressort 22 de rappel vers une position de fermeture de l'orifice de sortie 301. Toutes les étanchéités nécessaires à la fonctionnalité de ce clapet 160 peuvent être assurées par les joints toriques 24, 25, 26 et 126 qui sont respectivement associés aux bagues anti-extrusion 27, 127, 28 et 128, chacun de ces couples joint/bague [24;27], [25;127], [26 ;28] et [126 ; 128] étant logés dans une gorge d'une canule 23. Ladite canule 23 est enfermée dans le corps du dispositif 1 grâce à un couvercle 4 lié au corps du dispositif 1 par les éléments de fixations 401 (voir figure 1 ). Les couples joint/bague [26 ;28] et [126 ; 128] sont situés sur la surface cylindrique externe de la canule 23 de part et d'autre de trous radiaux 231 ménagés dans la canule 23 de manière à assurer une continuité étanche du conduit de remplissage 240 entre le corps du dispositif 1 et la canule 23. Les couples joint/bague [25; 127] et [24; 27] sont situés sur la surface cylindrique interne de la canule 23 de part et d'autre des trous radiaux 231 ménagés dans la canule 23 de manière à assurer une continuité étanche du conduit de remplissage 240 entre l'outil de remplissage du réservoir (lorsqu'il est connecté) et la canule 23 ou pour le couple joint/bague [24; 127] de manière à former une seconde barrière pour le gaz entre l'obturateur 33 (lorsqu'il est rappelé par le ressort 22 dans une position de fermeture de l'orifice 301 ) et la canule 23.
Lorsque la soupape 55 de sécurité est active (pression et/ou température au-delà d'un seuil, le matériau 8 fusible ne résiste plus à la force transmise par le piston 6 et s'efface. Dès, lors, sous l'action de la pression du gaz, le piston 6 se déplace en direction du volume libéré par l'élément fusible 8 (vers la gauche sur la figure 8) et le premier joint 12 du piston 6 entre alors dans à la seconde rainure 80 ce qui supprime l'étanchéité vers le circuit interne. Le gaz G provenant du conduit 155 est alors autorisé à pénétrer cette rainure 80 et accède à la chambre base pression en amont du premier clapet 160.
Le piston 6 est dimensionné pour éviter que le second joint 10 ne pénètre dans la première rainure 255, de façon à conserver l'étanchéité à l'autre extrémité du piston 6. Lorsque le dispositif 1 n'est pas connecté à un système utilisateur, le joint 24 et le l'obturateur mobile 33 empêchent la sortie de gaz vers l'extérieur. En revanche, lorsque le dispositif est connecté à un système utilisateur, un axe 44 peut venir s'engager dans l'orifice 301 du dispositif. L'axe 44 peut comporter par exemple des orifices radiaux 144 à son extrémité pour communiquer avec la chambre basse pression. Le gaz transite ensuite par exemple via un canal central formé dans l'axe 44. Le joint 24 garantit l'étanchéité vis-à-vis de l'axe 44.
Dans la figure 9, le dispositif 1 est représenté connecté à un système utilisateur 40 dont l'axe 44, engagé dans l'orifice 301 est étanche sur le couple joint torique/bague anti-extrusion [24; 27]. L'extrémité de l'axe 44 est en contact sur l'extrémité de l'obturateur mobile 33 le forçant à se déplacer en direction du second clapet 60 en surpassant l'effort du ressort de rappel 22. L'axe 44 peut avoir deux positions stables et distinctes. Une première position stable dans laquelle l'axe 44 génère un déplacement de l'obturateur mobile 33 qui n'ouvre pas le second clapet 60 (le gaz détendu provenant du détendeur 50 n'est pas délivré au système utilisateur) et une seconde position dans laquelle l'axe 44 génère un déplacement de l'obturateur mobile 33 qui ouvre le second clapet 60 (le gaz détendu provenant du détendeur 50 est délivré au système utilisateur). Dès que le dispositif 1 est connecté à un système utilisateur 40, quelle que soit l'une des deux positions stables précédemment décrites de l'axe 44, tout flux de gaz arrivant dans la chambre basse pression depuis la soupape de sécurité 55 via le conduit 155 est évacué à l'extérieur via les orifices radiaux 144 et le canal central de l'axe 44.
La figure 3 illustre schématiquement la connexion de l'ensemble réservoir 30 avec dispositif 1 à un circuit 100 d'un utilisateur 40 comprenant un mécanisme 950 de sécurité.
Le gaz à haute pression qui s'échappe du réservoir (contenu dans la chambre basse pression en cas de surchauffe ou d'anomalie) est géré par le circuit utilisateur 100 lorsque l'organe utilisateur 40 ouvre le premier clapet 160. Ce gaz d'échappement à haute pression peut être évacué vers la soupape de sécurité 950 qui, grâce à une cheminée d'évacuation ou analogue, conduit le fluide à l'atmosphère dans une zone connue et maîtrisée (notamment dans le cas où le circuit 100 fait partie d'un véhicule). Lorsque l'organe utilisateur ouvre le second clapet 60, le gaz détendu est ensuite admis à entrer dans le circuit 10 utilisateur.
Ainsi, la sortie du gaz d'échappement (en cas de surpression ou température anormalement élevée) intervient via l'orifice 301 (de préférence unique) qui sert également au remplissage et éventuellement au soutirage.
Le gaz utilise ainsi un même orifice 301 pour le remplissage/soutirage/échappement en cas de surpression. Ceci permet une connexion unique au réservoir et simplifie donc les opérations pour un utilisateur. Le gaz évacué en cas de surpression dans le réservoir peut ainsi être recueilli par cet orifice vers un circuit 100 utilisateur, vers une zone sécurisée. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse lorsque le gaz est à risque tel que l'hydrogène.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation des figures 5 à 9, pas plus qu'à la structure des figures 2 et 3. Ainsi, par exemple, la figure 4 illustre une variante de réalisation dans laquelle le dispositif ne comporte qu'un seul clapet 60 d'isolement. Dans ce cas, le gaz éventuellement libéré par la soupape 55 de sécurité peut être dirigé entre le détendeur 55 et la soupape 60.
Bien entendu, on peut imaginer d'autres types d'agencements (zone de décharge de la soupape 55 de sécurité en amont des deux clapets 60, 160 de la figure 2).
De même, l'invention peut s'appliquer à un dispositif de remplissage et de distribution de gaz dépourvu de détendeur 50 de pression.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de remplissage et de distribution de gaz comprenant un corps destiné à être disposé dans l'orifice d'un réservoir (30) de stockage de gaz sous pression, un circuit (20) de soutirage de gaz s'étendant entre une première extrémité amont destinée à être reliée à l'intérieur du réservoir (30) et une seconde extrémité aval destinée à être reliée à un utilisateur (40) du gaz, le circuit (20) de soutirage comprenant un premier clapet (160) d'isolation, le dispositif comprenant en outre une soupape de sécurité (55) destinée à être soumise à la pression dans le réservoir (30) pour libérer sélectivement le gaz vers une zone de décharge uniquement lors d'une anomalie de fonctionnement du dispositif (soupape de sécurité (55) soumise à une température et/ou une pression supérieure à un seuil), la soupape de sécurité obturant ou ouvrant sélectivement un passage pour le gaz du réservoir vers une zone de décharge selon la température et/ou la pression du gaz dans le réservoir par rapport à au moins un seuil déterminé, caractérisé en ce que la zone de décharge de la soupape de sécurité (55, 8, 6, 10, 12) est située en amont du premier clapet (160) d'isolation
2. Dispositif de remplissage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le circuit (20) de soutirage comprend un détendeur (50) de pression, une chambre (70) basse pression et le premier clapet (160) d'isolation disposés en série dans cet ordre d'amont en aval, la zone de décharge de la soupape de sécurité (55, 8, 6, 10, 12) étant située en aval du détendeur (50) de pression.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la soupape de sécurité (55, 8, 6, 10, 12) est située dans une conduite (155) ayant une extrémité aval reliée en amont du premier clapet (160) d'isolation, et une extrémité amont reliée, en position montée sur un réservoir, avec l'intérieur du réservoir (30).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit (20) de soutirage de gaz comprend un second clapet d'isolation (60).
5. Dispositif selon les revendications 4 et 2, caractérisé en ce que le second clapet d'isolation (60) est disposé entre le détendeur (50) de pression et le premier clapet (160) d'isolation.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la zone de décharge de la soupape de sécurité (55, 8, 6, 10, 12) est située entre les premier (160) et second (60) clapets d'isolation.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la soupape de sécurité (55, 8, 6, 10, 12) comprend un élément fusible (8) coopérant en butée avec un organe (6, 10, 12) sélectivement mobile entre une position d'obturation du passage vers la zone de décharge lorsque l'élément fusible (8) n'est pas activé et une position d'ouverture du passage vers la zone de décharge lorsque l'élément fusible (8) est activé.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe (6, 10, 12) mobile de la soupape de sécurité (55, 8, 6, 10, 12) comprend un piston (6) mobile en translation dans le corps du dispositif et un système de joint(s) (10, 12) apte(s) à coopérer avec un siège formé dans ledit corps.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le passage pour le gaz vers une zone de décharge comprend une rainure (80), les positions d'obturation et d'ouverture du passage vers la zone de décharge étant définies par les positions du système de joint(s) (10, 12) relativement à la rainure (80).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'organe (6, 10, 12) mobile de la soupape de sécurité (55) comprend un piston (6) du type différentiel dont une fraction déterminée seulement de sa surface utile est soumise à la pression dans le réservoir (30), pour limiter l'effort transmis par le piston à l'élément fusible (8) à une valeur déterminée.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la soupape de sécurité (50) obture le passage pour le gaz vers la zone de décharge en situation de fonctionnement normal du dispositif (soupape de sécurité soumise à une température et/ou une pression inférieure au seuil).
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que la soupape de sécurité (55) comprend une valve du type PRD (« Pressure Relief Device »).
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la soupape de sécurité (55) comprend un élément sensible à la température et/ou sensible aux chocs pour ouvrir le passage en cas de température excessive ou en cas de choc excessif.
14. Récipient de gaz sous pression comportant un orifice, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de remplissage et de distribution de gaz (1 ) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 13 disposé dans son orifice.
15. Ensemble comprenant un circuit (100) d'utilisation d'un gaz sous pression et un récipient de gaz sous pression selon la revendication 14, le récipient étant sélectivement raccordable au circuit d'utilisation via le dispositif de remplissage et de distribution de gaz, le circuit (100) comportant un mécanisme (950) formant une soupape de sécurité haute pression apte à évacuer le gaz sous pression d'échappement vers l'atmosphère ou dans une zone sécurisée déterminée.
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