Brevet FR2575533A1 — publié le 19860704

La présente invention concerne et a essentiellement pour objet un dispositif formant joint tournant pour liquide cryogénique, trouvant notamment application pour le transfert, par exemple en merdu gaz naturel liquéfié. On connait déjà des dispositifs formant joint tournant pour fluide cryogénique. Par exemple, la demande de brevet français n 83 00 463 de la demanderesse révèle un dispositif comprenant une partie fixe et une partie rotative, chaque partie portant au moins un conduit correspondant approprié pour la circulation du fluide cryogénique à travers le joint. De plus, un tel dispositif comprend des moyens d'isolation thermique, étanches au fluide, des parties vitales du joint, comme en particulier les parties situées au niveau du plan de jonction entre partie fixe et partie rotative relative- ment au milieu environnant. Cependant, lors du transfert au large, par exemple entre un navire et une unité de raffinerie à terre, une certaine partie du - liquide cryogénique en circulation subit une vaporisation. Le gaz ainsi formé ne peut être rejeté à l'air libre et il est nécessaire de pré- voir un conduit permettant le retour de celui-ci. Jusqu'à présent, pour résoudre ce problème, on a réalisé des ensembles formant port pourvus de deux bras indépendants de transfert de liquide cryogénique et de retour du gaz provenant du liquide vaporisé. Cependant, de telles structures de transfert sont complexes et donc coûteuses. La présente invention a pour objet principal de fournir une structure simple et appropriée pour le transfert, en particulier en mer, de liquide cryogénique tel que notamment du gaz naturel liquéfié,utilisantpar exemple entre un navire et une raffinerie à terre,une unité d'amarrage unique dudit navire comportant le dispositif formant joint tournant. La solution proposée par la présente invention pour résoudre le problème technique posé consiste en un dispositif formant joint tournant pour liquide cryogénique, tel que gaz naturel liquéfié, du type comportant au moins un conduit central correspondant approprié pour la circulation dudit liquide cryogénique à travers le joint, caractérisé en ce qu'il comprend de plus au moins un conduit annulaire entourant coaxialement ledit conduit central pour le retour du gaz froid provenant de la vaporisation du liquide en mouvement, ledit conduit annulaire comportant des tubulures respectivement d'arrivée et de départ de gaz, une partie fixe et une partie montée rotative relativement à la partie fixe au moyen d'un palier à roulement travaillant à température proche de la température ambiante, un double jeu de garnitures travail- lant également à température proche de la température ambiante et en ce que l'on prévoit des premiers moyens d'isolation thermique d'au moins les portions desdites parois fixe et mobile constituant ledit conduit annulaire et agencées de telle façon à prévenir toute mise en froid par convection ou rayonnement desdites garnitures en contact avec ledit gaz froid. Ainsi, une telle conception de retour annulaire du gaz froid est particulièrement simple et économique. De plus, l'architecture du retour annulaire est telle que les garnitures d'étanchéité du joint et le palier à roulement travaillant à température proche de la température ambiante peuvent être choisis parmi ceux existants déjà, ce qui ne nécessite aucun travail de mise au point particulier. Ce nouveau joint tournant est ainsi associable à tout joint tournant monofluide existant, de façon à former un ensemble à deux étages permettant le départ central du gaz naturel liquéfié et le retour annulaire du gaz froid. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à ia lecture de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif et illustrant plusieurs modes de réalisation actuellement préférés de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en demi-coupe transversale montrant le dispositif formant joint tournant selon la présente invention;. - la figure 2A est une vue partielle en-coupe transversale montrant en détail la tubulure d'arrivée de gaz selon l'invention; et - la figure 2B est une vue partielle en coupe transversale, semblable à la vue 2A d'un autre mode de réalisation de la tubulure d'entrée de gaz. En référence aux figures annexées, le dispositif formant joint tournant pour liquide cryogénique,.tel que gaz naturel liquéfié, selon la présente invention comporte un conduit central 2 approprié pour la circulation du liquide cryogénique à travers le joint. Un conduit annulaire 1 entoure coaxialement le conduit central 2. Ce conduit annulaire permet le retour de gaz froid provenant de la vaporisation du liquide, par exemple gaz naturel liquéfié en mouvement. L'étanchéité globale du retour annulaire est assurée par deux systèmes de garniture et un palier à roulement 7 permet sa mise en rotation. On a choisi une architecture de ce retour annulaire telle que les garnitures d'étanchéité et le palier à roulement sont à température proche de la température ambiante, d'o l'avantage de conserver l'état de l'art pour ces éléments. Ce nouveau joint tournant pour retour gazeux froid, par exemple de -6OOC à -160 C, est associable au joint tournant monofluide, tel que celui décrit dans la demande antérieure de la demanderesse n 83 00 463, de façon à former un ensemble à deux étages permettant le départ central du gaz naturel liquéfié et le retour annulaire du gaz froid provenant de la vaporisation de celui-ci, par exemple au cours de son transfert. Par ailleurs, le conduit annulaire 1 comporte des tubulures respectivement d'arrivée 3 et de départ 4 de gaz, une partie fixe 5 et une partie montée rotative 6 relativement à la partie fixe 5 au moyen du palier à roulement 7. Un système d'isolation thermique 8 est disposé de façon à isoler au moins les portions des parois fixe et mobile constituant le conduit annulaire 1 susceptiblesd'être en contact avec le gaz froid. Ainsi, non seulement les garnitures d'étanchéité et le palier à roulement 7 sont thermiquement isolés,mais également toutes les parties métalliques susceptibles de former thermoconducteur sont recouvertes par le système d'isolation thermique précité. De plus, entre les parois respectivement externe 9 du conduit central 2 et interne 10 du conduit annulaire 1, sont également disposés des moyens 11 d'isolation thermique, choisis de préférence de même nature que les premiers moyens d'isolation 8 précités. Le système d'isolation thermique 8 est réalisé à base d'isolant cellulaire rigide à cellules fermées pour éviter l'absorption de gaz, tel que par exemple du poly(chlorure de vinyle) expansé de haute densité (de l'ordre de 70 à 80 kg/m3) enveloppé dans un revêtement protecteur tel que du tissu de verre. Ce revêtement est lui-même recouvert d'un enduit tel qu'un élastomère à grand allongement relatif à froid, c'est-à-dire non fragile à froid, et de préférence adhésif pour permettre le collage du tissu de verre sur l'isolant, et pour arrêter ainsi la propagation d'éventuelles fissures de l'isolant susceptiblesde créér des ponts thermiques. Le système de garnitures d'étanchéité 15 sur la partie fixe 5 est placé par exemple à la partie supérieure pour faciliter l'accès donc la maintenance. Par ailleurs, les isolants respectivement fixe et mobile sont fixes par exemple par collage auxparties respectivement fixe 5 et mobile 6. ?73533 Pour isoler la structure métallique du joint tournant, notamment au droit des piquages, et aussi pour empêcher 1' érosion de l'isolant 8 par le contact avec le gaz froid en écoulement au droit des tubulures respectivement d'arrivée 3 et de départ 4 de gaz, chaque tubulure 3, 4 comporte un manchon, de préférence métallique 12 inséré coaxialement dans celle-ci et dépassant en saillie dans l'espace annulaire du conduit 1. Par ailleurs, pour éviter 1' érosion de l'isolant fixe 8 en face des tubulures 3 et 4 par impact direct du jet gazeux, on prévoit un déflecteur, notamment métallique fixé à l'isolant (figure 2a) ou au manchon. Dans ce dernier cas, le déflecteur précité peut être constitué par une sortie latérale 14 du manchon dont l'extrémité est alors obstruée (figure 2B). Le retour annulaire de fluide gazeux qui vient d'être décrit pourrait éventuellement aussi servir de passage annulaire de fluide liquide (gaz naturel liquéfié) dans des systèmes à passagesmultiples de liquide. De plus, un tel retour annulaire de fluide gazeux évite toute propagation de froid à travers le joint puisque toutes les parties métalliques de celui-ci, susceptibles de conduire le froid sont thermiquement isolées. On a également prévu un décroisement des surfaces de séparation des isolants mobile et fixe au droit du palier a roulement 7 pour éviter toute propagation de froid dans celui-ci. Cet agencement en chicane de l'isolant prévient également avantageusement toute mise en froid par convection ou rayonnement des deux jeux de garnitures. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif formant joint tournant pour liquide cryogénique, tel que gaz naturel liquéfié, du type comportant au moins un conduit central correspondant approprié pour la circulation dudit liquide cryogénique à travers le joint, caractérisé en ce qu'il comprend de plus au moins un conduit annulaire (1) entourant coaxiale- ment ledit conduit central (2) pour le retour du gaz froid provenant de la vaporisation du liquide en mouvement, ledit conduit annulaire (1) comportant des tubulures respectivement d'arrivée (3) et de départ (4) de gaz; une partie fixe (5) et une partie montée rotative (6) relativement à ladite partie fixe au moyen d'un palier à roulement (7) travaillant à température proche de la température ambiante, un double jeu de garnitures travaillant également à température proche de la température ambiante, et en ce que l'on prévoit des premiers moyens (8) d'isolation thermique d'au moins les portions desdites parois fixe et mobile constituant ledit conduit annulaire (1) et en contact avec ledit gaz froid, agencés de telle façon à prévenir toute mise en froid par convection ou rayonnement desdites garnitures. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prévoit, entre les parois respectivement externe (9) du conduit central (2) précité et interne (10) du conduit annulaire (1) précité des seconds moyens (11) d'isolation thermique, de préférence de même nature que les premiers moyens d'isolation (8) précités. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens (8) d'isolation thermique précités sont réalisés à base d'isolant cellulaire rigide à cellules fermées, tel que par exemple du poly (chlorure de vinyle) expansé de haute densité enrobé dans un revête- ment protecteur tel que tissu de verre recouvert d'un enduit de préférence adhésif. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque tubulure (3,4) précitée comporte un manchon (12), notamment métallique, inséré coaxialement dans celle-ci avec un jeu, et dépassant en saillie dans le conduit annulaire (1) précité. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que au droit de chaque tubulure (3, 4) précitée est prévu un moyen déflecteur (13) notamment métallique, du gaz entrant et sortant. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen déflecteur (13) précité est fixé soit aux premiers moyens isolants (8) précités, soit au manchon (12) précité. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen déflecteur (13) précité est constitué par au moins une sortie latérale (14) du manchon (12) précité, dont l'extrémité est alors obstruée.