Brevet FR2040343A1 — publié le 19710122

-4 - 2040343 L'invention concerne une installation destinée au transfert de produits cryogéniques à l'état liquide jUotamaient dans les installations de protection contre l'incendie sur des avions. Les avions sont maintenant équipés de disposi-5 tifs de protection contre l'incendie et l'explosion, et pour éteindre l'incendie. Ces dispositifs comprennent des vases Dewar contenant un liquide cryogénique inerte, tel que du IL, , susceptible d'être introduit dans les réservoirs de combustible ou autres endroits contenant des liquides ou vapeurs combustibles 'i G explosifs . A ce propos se pose le problème du remplissage périodique de ces vases Dewar sur des avions. On connaît des dispositifs de transfert dans lesquels le liquide cryogénique est envoyé à partir d'un conteneur d'alimentation vers un organe récepteur mis à l'atmosphère, 15 ce qui se traduit par une perte considérable de liquide par évaporation et débordement. Il est également connu de prévoir des dispositifs de transfert complexes, comprenant un réservoir auxiliaire entre le conteneur d'alimentation et la pompe ,qui envoie le liquide du réservoir auxiliaire vers l'organe récep-20teur, un mécanisme d'évacuation de vapeur du réservoir auxiliaire,et diverses conduites de fluide du réservoir d'alimentation ainsi que de la pompe vers l'organe récepteur. La' présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs connus et se propose de créer une 25installation de transfert de liquide cryogénique d'un vase Dewar d'alimentation, prévu au sol, dans un vase Dewar d'avion, comprenant seulement un tube flexible allant du vase Dewar d'alimenta-tion à un raccord du vase Dewar de l'avion, le premier vase constituant la source d'alimentation en gaz inerte pour le dispositif 30de protection de l'avion. L'installation de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des conduites entre le réservoir d'alimentation et l'organe récepteur, ces conduites se terminant sous forme de pulvérisateurs, pour casser le jet de liquide in-35"troduit dans l'espace vapeur de l'organe récepteur, des moyens pour établir des pressions différentielles entre le réservoir d'alimentation et l'espace vapeur de l'organe récepteur pour produire l'écoulement du liquide du réservoir dans l'espace vapeur de l'organe récepteur en diminuant la pression de vapeur dans 401'organe récepteur et faciliter ainsi le remplissage de ce dernier 7015552 -b - 2040343 sans nécessiter d'évent. La présente invention permet le transfert de liquide cryogénique à partir d'un vase Dewar d'alimentation vers un vase Dewar d'avion, sans mettre ce dernier à l'atmos-5 phère et sans qu'il se produise de débordement, de sorte qu'il n'y a pas de perte de liquide par évacuation. On supprime de plus le risque d'érosion du ciment ou analogue par suite du débordement,dans le cas d'azote liquide. L'installation de transfert de 1'invention,pour 10 liquides cryogéniques tels que l'azote, ne nécessite qu'un seul tube de liaison pour liquides entre le vase d'alimentation et le vase Dewar de l'avion, la remorque ou le véhicule du vase d'alimentation comportant les dispositifs de réglage nécessaires pour obtenir un remplissage automatique choisi du vase de 15 l'avion avec du liquide, à une pression de vapeur saturée prédéterminée et à un niveau prédéterminé. L'installation de la présente invention utilise une pompe montée entre le vase Dewar d'alimentation et le vase Dewar de l'avion, ainsi qu'un échangeur de chaleur qui assure 20 le remplissage du vase Dewar de l'avion à un niveau de saturation déterminé pour l'utilisation la plus efficace, pour la protection du réservoir de combustible et des autres endroits de l'avion.. La présente invention est décrite ci-après à l'ai-25 de de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention dans lequel le vase Dewar de l'avion est alimenté en liquide cryogénique à partir 30 d'un vase Dewar d1alimehtation portatif. - la figure 2 est une vue schématique analogue à la précédente montrant une variante dans laquelle un échangeur de chaleur remplace la pompe selon la figure 1 pour extraire le liquide du vase Dewar d'alimentation. 35 Dans la figure 1, l'unité d'alimentation au sol 1 peut être constituée par un véhicule ou me remarque qui porte lin conteneur d'alimentation 2 ,c'est à dire un vase Dewar à double paroi, isolé par rapport au vide, une pompe centrifuge 3 un échangeur de chaleur 4» des soupapes 5, 6 et 7, une unité 40 de réglage thermique 8 et une unité de commande 9» 7015552 -3- /UX 2040343 la sortie du vase Dewar d'alimentation 2 est reliée à l'entrée d'une pompe 3 par une conduite 10, et la sortie de la pompe 3 est reliée au dispositif de raccordement 11 par une conduite 12 passant dans une soupape électromagnétique 5» et 5 une soupape de mélange 7 et l'unité de réglage thermique 8. Un conduit de court-circuit 14 comporte 1'échangeur de chaleur 4 et la soupape électromagnétique 6, une partie du débit de la pompe pouvant être chauffée comme décrit plus en détails' ci-après. 10. L1 avion 15 comporte un vase Dewar 16 ayant une conduite d'évacuation 17 allant vers le dispositif de protection en passant par la soupape d'arrêt 18. Une conduite de remplissage 19 va d'un dispositif de raccordement à un pulvérisateur 21, logé dans le vase Dewar 16 au-dessus du-commutateur de 15 niveau de remplissage 23 dont les conducteurs électriques 24 sont reliés par fiches à une douille 25 du conduteur 26 de l'unité de commande 9. Une soupape d'évacuation 27 montée dans la conduite 19 est destinée à réduire la pression de vapeur dans le vase Dewar 16 de l'avion, lorsque celle-ci est supérieure à un 20 maximum prédéterminé . Lorsqu'on veut remplir le vase Dewar 16, on relie un tube flexible 28,qui a de préférence été mis sous vide, et présentant une double paroi, aux dispositifs de raccordement 11. En cours de fonctionnement normal, après que l'avion 25 15 ait atterri, la pression de vapeur saturée dans le vase Dewar 16 est supérieure à la pression de vapeur saturée dans le vase Dewar d'alimentation 2, par suite des conditions ambiantes du vase Dewar 16.' Pour remplir le vase Dewar 16, on relie le tube 30 flexible 28 au. dispositif de raccordement et on relie la fiche 25 au. conducteurs 24 du commutateur de niveau 23. L'unité de commande est alors mise sur la position "remplissage" pour ouvrir la soupape électromagnétique 5° Puis on égalise les pressions de vapeur dans les vases Dewar 16 et 2, par l'intermédiaire de . 35 la pompe centrifuge 3.- L'unité de commande 9 comporte une minuterie 29» susceptible d'arrêter le moteur 30 entraînant la pompe,,après une durée prédéterminée. Lorsque la pompe 3 est entraînée, elle extrait le liquide du vase Dewar d'alimentation '2 et l'envoie ;par la conduite 12, les soupapes 5 & 7» l'unité 40 de réglage thermique 8, le tube 28 et le conduit 19»dans.1'espace 7015552 - 4 - 2040343 vapeur du vase Dewar 16 de l'avion» Initialement la conduite 12 et le tube 28, entre le vase Dewar d'alimentation 2 et le vase Dewar de l'avion 16, sont quelque peu chauds, et leur chaleur sera transférée au liquide lorsqu'il s'écoule vers le vase Dewar 16. 5 II en résulte une augmentation de la pression d e gaz dans le volume du vase Dewar 16, ce qui augmente la durée de fonctionnement de la pompe 3. Cependant, cet écoulement est suivi par l'entraînement d'une certaine quantité de liquide avec le gaz, et le mélange à deux phases pénètre dans le vase Dewar 16 en passant 10 par le pulvérisateur 21. De cette façon, le gaz introduit est refroidi par les parois froides du Dewar 16 et par la vapeur qu'il contient. L'augmentation de pression au décalage arrive juste au dessous de la pression d'échappement de la soupape d'échap-15 pement 27 , et à ce moment des gouttelettes de liquides commencent à entrer dans le vase Dewar 16 pour faire diminuer la pression de vapeur dans ce vase. La chute de pression continue et, lorsqu'elle tombe en-dessous du niveau de saturation choisi, comme pression ou température détectée par l'unité de réglage thermi-20 que 8, celle-ci est actionnée pour commander les soupapes 5 & 6 de façon qu'une certaine quantité de liquide envoyée par la pompe 3 soit amenée à travers 1'échangeur de chaleur 4. Le liquide chauffé passe alors par la soupape électromagnétique 6 pour se mélanger au-liquide passant par l'autre soupape 5, dans la soupa-25 pe de mélange 7. Le coefficient de remplissage est de préférence tel que le gain calorifique du liquide, entre l'unité dé réglage thermique 8 et le vase Dewar 16, soit négligeable , de sorte que cette unité de réglage 8 effectue une mesure très précise de la température du liquide qui s*écoule dans le rase Dewar 16. 30 " En général, la plage de réglage de saturation du liquide est suffisamment étendue pour que des réglages supplémentaires ne soient pas nécessaires. Cependant, si cette plage était relativement étroite, telle que par exemple de l'ordre de 0,35 kg/om2, on peut alors monter l'unité de réglage thermique 358 dans le vase Dewar 16 ou au voisinage de celui-ci. Le signal envoyé aux soupapes 5 & 6 constitue un signal indiquant la température précise dans le vase Dewar 16 ou au voisinage de celui-ci. Lorsque le niveau de liquide eryogène dans le vase Dewar atteint le commutateur de niveau 23, la lumière indicatrice 4032 s'allume et on arrête le moteur 30 entraînant la pompe. 7015552 - !7 - 2040343 les soupapes électromagnétiques 5 â é se ferment, de sorte qu'aucun liquide supplémentaire n'est envoyé du vase Dewar d'alimentation 2 au vase Dewar 16 de l'avion. A ce moment, l'unité de commande 9 peut être commutée de "remplissage" sur "arrêt". On déconnecte 5 le raccord électrique ainsi que le raccord de liquide 25 & 30,et il est évident que l'on peut utiliser des raccords 20 à soupapes à autoblocage pour éviter que de la vapeur ou du liquide ne s1 échappent. 10 Comme représenté dans la figure 2„ si l'unité d'alimentation au sol 1 ne comporte pas de pompe 3, on peut créer la pression d'évacuation du liquide dans le vase d1 alimentation 33 en ouvrant une soupape électromagnétique 33 pour l'écoulement du liquide, à travers un enroulement d'augmentation de 15 pression 34, vers la partie supérieure du vase Dewar 33. De la sorte l'augmentation de pression de vapeur dans le liquide constitue un moyen de pompage obligeant le liquide à s'écouler par la conduite 35. Il ressort de ce qui précède, qu'il n'y a qu'une 20 seule liaison tubulaire 28 entre le véhicule d'alimentation au sollet le vase Dewar 16 de l'avion,pour remplir ce vase 16 jusqu'à un niveau prédéterminé réglé par le commutateur de niveau 23 et jusqu'au niveau de saturation choisi déterminé par l'unité de réglage thermique 8. Dans ce cas," la pression 25 de vapeur saturée du vase Dewar 16 se situera à une valeur choisie. Lorsque le vase Dewar 16 de l'avion a ainsi été rempli, on peut détacher le tube d'alimentation 28 et le câble électrique 26, de l'avion 15. L'avion est alors prêt pour décol-30 1er, et, avant le décollage,an ouvre 3asoupape 28 pour mettre sous pression les réservoirs de combustible et pour prévoir l'alimentation en azote .pour d'autres endroits,afin d 'éviter l'incendie ou l'explosion. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux 35 exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés et à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 7015552 - & - 2040343 REVENDICATIONS 1°/ Installation pour le transfert de liquide cryogénique,à partir d'un réservoir d'alimentation fermé dans u±l organe récepteur fermé susceptible de contenir du liquide à une 5 température supérieure à celle du liquide contenu dans le réservoir d'alimentation, installation caractérisée en ce qu' elle comporte des conduites entre le réservoir d'alimentation et l'organe récepteur , ces conduites se terminant sous forme de pulvérisateurs, pour casser le jet de liquide introduit dans l'espace vapeur de l'or-10 gane récepteur, des moyens pour établir des pressions différentielles entre le réservoir d'alimentation et l'espace vapeur de l'organe récepteur,pour produire l'écoulement du liquide du réservoir dans l'espace vapeur de l'organe récepteurfen diminuant la pression de vapeur dans l'organe récepteur ,et faciliter ainsi 15 le remplissage de ce dernier sans nécessiter d'évent. 2°/ Installation selon la revendication ls caractérisée en ce que les moyens créant une pression différentielle sont constitués par une pompe centrifuge reliée aux conduites à travers lesquelles :1e liquide peut s'écouler initialement pour 20 égaliser les pressions de vapeur dans le conteneur d'alimentation et l'organe récepteur, le démarrage de la pompe créant une pression différentielle pour l'écoulement du liquide du conteneur dans l'organe récepteur. 3°/ Installation selon la revendication 1, caracté-25 risée en ce que la conduite comporte un échangeur de chaleur ainsi-qu'une -unité de réglage à travers lesquels le liquide peut passer pour augmenter la pression de vapeur saturée dans l'organe récepteur jusqu'à une valeur prédéterminée. 4°/ Installation selon la revendication 1, caracté-30 risée en ce que les moyens créant une pression différentielle comprennent un échangeur de chaleur à travers lequel passe une partie du liquide venant du conteneur d'alimentation et d'où sort le liquide pour aller dans l'espace vapeur du conteneur d1 alimentation} pour produire ainsi l'écoulement du liquide du conteneur 35 d'alimentation vers l'organe récepteur. 5°/ Installation selon la revendicationlcaractérisée en ce que le conteneur et l'organe récepteur sont constitués par des vases Dewar à double paroi vide d'air, isolées le vase Dewar d'alimentation étant monté sur un véhicule portatif et 40 le vase Dewar récepteur constituant le.dispositif d'alimentation 7015552 -7 2040343 en gaz inerte pour une installation d'avion, le gaz inerte étant susceptible de s'échapper pour éviter l'incendie ou une explosion des réservoirs de combustible de l'avion ou d'autres endroits de celui-ci. 5 6°/ Installation selon la revendication 1, carac térisée en ce que l'organe récepteur comporte des moyens de réglage de niveau pour indiquer un niveau de remplissage prédéterminé de ce réservoir.