Brevet FR2927979A1 — publié le 20090828

La présente invention concerne un dispositif de remplissage et de distribution de gaz ainsi qu'un procédé de remplissage. 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, un conduit de remplissage ayant une première extrémité amont destinée à être reliée à l'intérieur du réservoir et une seconde extrémité aval destinée à être reliée à un organe de remplissage, le conduit de remplissage comprenant au moins une portion distincte du circuit de soutirage, ledit conduit de remplissage comprenant un premier clapet. Pour assurer le remplissage de bouteilles de gaz à haute pression (notamment dans des applications de carburant gazeux de type hydrogène), on peut utiliser des systèmes de connexions rapides pour raccorder une prise de remplissage (qui délivre le gaz sous pression à la bouteille) au port de remplissage d'un robinet (ou analogue) monté dans l'orifice de la bouteille. Pour cela, en début d'opération, la prise de remplissage est d'abord raccordée avant d'être mise sous pression (c'est-à-dire qu'elle ne délivre pas de gaz avant sa connexion au port de remplissage). Le clapet de remplissage est de préférence (sans que ce soit limitatif) un clapet anti-retour à fermeture automatique est qui s'ouvre sous l'action du gaz délivré par la prise de remplissage. En cas de défaillance du clapet de remplissage ou en cas d'étanchéité imparfaite de celui-ci, il y a risque de montée en pression dans la chambre de connexion du port de remplissage. Cette pression anormalement élevée peut endommager le port de remplissage, la prise de remplissage qui s'y connecte (extrusion des joints et perte d'étanchéité) et également la prise de soutirage lorsque les soutirages et remplissages sont réalisés via un port commun (connexion unique). Pour résoudre ce problème, on utilise des clapets de sécurité (PRD). Cependant, dans certaines applications (gaz dangereux ou inflammables notamment), ces clapets de sécurité risquent de libérer à l'atmosphère des quantités de gaz dangereux (nuages ou flammes incontrôlées). Une autre solution consiste à découpler totalement les circuits de remplissage et de soutirage pour éviter que la haute pression de gaz du circuit de remplissage défectueux ne vienne dans le circuit de soutirage. Ceci ne résout pas totalement le problème des risques de montée en pression au niveau du port de remplissage et fait perdre la possibilité d'avoir des ports de remplissage et de soutirage communs et confondus. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le conduit de remplissage comprend un second clapet d'isolement disposé en série avec le premier clapet. Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le premier clapet est un clapet anti-retour à fermeture automatique, - le second clapet d'isolement est disposé en aval du premier clapet, - le second clapet d'isolement comprend un organe de manoeuvre actionnable manuellement pour commander l'ouverture et la fermeture dudit second clapet, - le second clapet d'isolement comprend un siège et un obturateur mobile apte à coopérer en fermeture ou en ouverture avec le siège pour respectivement interrompre ou permettre l'écoulement d'un gaz dans le conduit de remplissage, l'organe de manoeuvre actionnable manuellement comprenant une pièce solidaire de l'obturateur mobile et déplaçable relativement au corps du dispositif, par exemple par vissage/dévissage, - l'obturateur est mobile en translation et en ce que le conduit de remplissage est relié au second clapet d'isolement via un canal et une chambre, ledit canal étant de préférence sensiblement transversal à la direction de translation de l'obturateur mobile. - le premier clapet comprend un obturateur mobile sollicité par un organe de rappel vers l'aval en direction d'un siège en vue de la fermeture automatique du conduit de remplissage, ledit premier clapet et l'organe de rappel étant agencés et dimensionnés pour autoriser l'ouverture dudit premier clapet sous l'action d'un flux de gaz de remplissage ayant une pression supérieure à un seuil déterminé, - le circuit de soutirage et le conduit de remplissage ont des extrémités amont communes ou distinctes et des extrémités aval communes ou distinctes, - le circuit de soutirage comprend au moins un clapet d'isolation et un détendeur de pression, - la section de passage de gaz au niveau du second clapet d'isolement est supérieure à la section de passage de gaz au niveau du premier clapet anti-retour. Un autre but est de proposer un procédé de remplissage d'un réservoir de gaz sous pression pourvu d'un dispositif de remplissage et de distribution selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes ou ci-après. Selon une particularité avantageuse le procédé de remplissage comporte une étape d'ouverture du second clapet d'isolement, une étape d'ouverture du premier clapet anti-retour par délivrance de gaz et, en fin de remplissage, une étape de fermeture automatique du premier clapet anti-retour par arrêt de la délivrance de gaz, puis une étape de fermeture du second clapet d'isolement. L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques 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 schématique et partielle illustrant la structure et le fonctionnement d'un exemple possible de réalisation d'un dispositif de remplissage et de distribution selon l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique, partielle et en coupe, illustrant la structure et le fonctionnement d'un exemple possible de mécanisme de clapets de remplissage d'un dispositif de remplissage et de distribution selon l'invention. La figure 1 illustre un exemple de réalisation non limitatif d'architecture à 30 laquelle peut s'appliquer l'invention. Le corps du dispositif de remplissage et de distribution de gaz est disposé dans l'orifice d'un réservoir 30 de stockage de gaz sous pression et comprend un circuit 20 de soutirage de gaz s'étendant entre une première extrémité amont reliée à l'intérieur du réservoir 30 et une seconde extrémité aval destinée à être reliée à un utilisateur 40 du gaz. Par exemple, le circuit 20 de soutirage comprend, disposés en série d'amont en aval, un filtre 120, un détendeur 50 de pression, un premier clapet 160 d'isolation et éventuellement un second clapet de fermeture (connexion 40). Le dispositif comprend également un conduit 240 de remplissage ayant une première extrémité amont reliée à l'intérieur du réservoir 30 et une seconde extrémité aval destinée à être reliée à un organe de remplissage. De préférence, et comme représenté, les extrémités aval du conduit 240 de remplissage et du circuit 20 de soutirage sont communes (pour permettre le remplissage et le soutirage via une connexion 40 unique). Bien entendu, l'invention peut s'appliquer à toute autre architecture (extrémités amont/aval distinctes et/ou portions de circuit communes pour le remplissage et le soutirage). Le conduit 240 de remplissage comprend un premier clapet 2, 3 anti-retour en série avec un second clapet 5, 10 d'isolement. Sans que ce soit nécessaire, le second clapet 5, 10 d'isolement est de préférence commandé manuellement. Ce second clapet 5 d'isolement assure une étanchéité et une sécurité accrue. Le second clapet 5 est de préférence ouvert avant la délivrance du gaz de remplissage et est fermé après la fin du remplissage (après l'arrêt de la délivrance du gaz). La figure 2 illustre un agencement possible des clapets du conduit 240 de remplissage. Le gaz G sous pression arrive de la prise de remplissage et passe dans les orifices radiaux 241 d'une pièce support 6 vers une chambre 60 interne. La pièce support 6 est par exemple cylindrique et montée de façon étanche (joint 7 et bague anti-extrusion) dans le corps du dispositif. La pièce support 6 comprend un alésage longitudinal dans lequel est montée coulissante la tige d'un obturateur formant le second clapet 5. L'extrémité amont de l'obturateur ou second clapet 5 (par exemple en forme de pointeau) est logée dans la chambre 60 interne. L'autre extrémité de l'obturateur 5 coulissant est solidaire d'un écrou 10 dont la surface extérieure est filetée et coopère avec un taraudage interne d'un porte écrou 11. Comme représenté, le porte-écrou 11 peut être lui-même vissé dans le corps du dispositif. L'étanchéité entre l'obturateur du second clapet 5 mobile et la pièce support 6 peut être assurée par un système de joint 8 et bague anti-extrusion (autour de l'obturateur 5) ainsi qu'une entretoise épaulée 9. Dans cet exemple, le siège du second clapet 5 est formé par l'entrée d'un canal central d'un siège 3 fixe (par exemple cylindrique) monté étanche (joint 4) dans le corps du dispositif. En amont du siège 3 du second clapet 5, le corps du dispositif abrite un premier clapet du type � clapet anti-retour � comprenant un système de ressort 1 sollicitant un obturateur 2 (ou pointeau) vers la fermeture de l'extrémité amont du canal central du siège 3 du second clapet 5. C'est-à-dire que l'organe 3 peut avantageusement former à la fois le siège des premier 2 et second 5 obturateurs de clapets. En aval du premier clapet 2, le gaz communique avec l'intérieur du réservoir 30. Pour réaliser un remplissage, l'utilisateur peut d'abord connecter la prise de remplissage puis ouvrir le second clapet 5 en actionnant manuellement l'écrou 10. Lorsque le second clapet 5 est ouvert, l'utilisateur peut commander la délivrance du gaz par la prise de remplissage. Le gaz sous pression traverse alors le canal central du siège 3 qui est ouvert. Le gaz à une pression suffisante repousse ensuite l'obturateur du premier clapet 2 hors de son siège contre l'action du ressort 1 et arrive ensuite dans le réservoir. Lorsque le remplissage est terminé et que le conduit de remplissage est mis à l'atmosphère, le ressort 1 du premier clapet 2 reprend le dessus et referme automatiquement le premier clapet 2 contre le siège 3. L'utilisateur peut introduire un outil dédié dans le porte-écrou 11 compatible avec l'empreinte de l'écrou 10 pour manoeuvrer ce dernier en vue du déplacement de l'obturateur du second clapet 5 en position de fermeture contre le siège 3. Ceci réalise une double étanchéité. L'étanchéité du second clapet 5 est plus efficace et plus sûre du fait de son actionnement mécanique via un écrou (ou analogue) que l'étanchéité du premier clapet 2. En effet, le premier clapet 2 peut être influencé par des effets dynamiques extérieurs, par exemple des vibrations (l'ouverture du premier clapet 2 est le résultat de l'équilibre dynamique entre la force du ressort 1 est la force antagoniste du gaz de remplissage). De plus, et de préférence, lorsque le second clapet 5 est en position ouverte, sa section de passage pour le gaz est supérieure à la section de passage créée par le premier clapet 2 en position ouverte. Avantageusement, l'étanchéité entre la surface du siège 3 et du second clapet 5 est ainsi moins soumise au flux de gaz à haute pression que ne le sont le premier clapet 2 et son siège 3. Bien entendu, le(s) siège(s) 3 peut avoir toute autre forme (par exemple une forme non symétrique, contrairement à l'exemple représenté à la figure 2). De même, le premier clapet peut avoir une structure et un fonctionnement différent des clapets de type � anti-retour �. 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 du gaz, un conduit (240) de remplissage ayant 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 organe de remplissage, ledit conduit (240) de remplissage comprenant au moins une portion distincte du circuit (20) de soutirage, le conduit (240) de remplissage comprenant un premier clapet (2, 3), caractérisé en ce que le conduit (240) de remplissage comprend un second clapet (5) d'isolement disposé en série avec le premier clapet (2, 3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second clapet (5) d'isolement est disposé en aval du premier clapet (2, 3). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second clapet (5, 10) d'isolement comprend un organe de manoeuvre (10) actionnable manuellement pour commander l'ouverture et la fermeture dudit second clapet (5). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second clapet (5, 10) d'isolement comprend un siège (3) et un obturateur (5) mobile apte à coopérer en fermeture ou en ouverture avec le siège (3) pour respectivement interrompre ou permettre l'écoulement d'un gaz dans le conduit (240) de remplissage, l'organe de manoeuvre (10) actionnable manuellement comprenant une pièce (10) solidaire de l'obturateur (5) mobile et déplaçable relativement au corps du dispositif, par exemple par vissage/dévissage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'obturateur (5) est mobile en translation et en ce que le conduit (240) de remplissage est relié au second clapet (5) d'isolement via un canal (241) et une chambre (60), ledit canal (241) étant de préférence sensiblement transversal à la direction de translation de l'obturateur (5) mobile. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier clapet (2, 3) comprend un obturateur (2) mobile sollicité par un organe (1) de rappel vers l'aval en direction d'un siège (3) en vue de la fermeture automatique du conduit (240) de remplissage, ledit premier clapet (2, 3) et l'organe (1) de rappel étant agencés et dimensionnés pour autoriser l'ouverture dudit premier clapet (2, 3) sous l'action d'un flux de gaz de remplissage ayant une pression supérieure à un seuil déterminé. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit de soutirage (20) et le conduit (240) de remplissage ont des extrémités amont communes ou distinctes et des extrémités aval communes ou distinctes. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le circuit (20) de soutirage comprend au moins un clapet (160) d'isolation et un détendeur (50) de pression. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la section de passage de gaz au niveau du second clapet (5, 10) d'isolement est supérieure à la section de passage de gaz au niveau du premier clapet (2, 3) anti-retour. 10. Procédé de remplissage d'un réservoir de gaz sous pression pourvu d'un dispositif de remplissage et de distribution de gaz selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'ouverture du second clapet (5, 10) d'isolement, une étape d'ouverture du premier clapet (2, 3) anti-retour par délivrance de gaz et, en fin de remplissage, une étape de fermeture automatique du premier clapet (2, 3) anti-retour par arrêt de la délivrance de gaz, puis une étape de fermeture du second clapet (5, 10) d'isolement.