Brevet FR3012572A1 — publié le 20150501

DISPOSITIF DE REMPLISSAGE DE RECIPIENT PAR UN FLUIDE SOUS PRESSION La présente invention a pour objet un dispositif de remplissage de récipient par un fluide sous pression, doté d'un clapet anti-retour et d'une soupape de sécurité, et apte à assurer également la distribution du fluide. Le secteur technique de l'invention est le domaine 10 de la fabrication et de l'utilisation de tels dispositifs de remplissage de récipient par un fluide sous pression et apte à être fixé ou intégré au dit récipient en utilisant un orifice de passage dans l'enveloppe de celui-ci. 15 Il est connu en effet de remplir des récipients avec un fluide sous pression en utilisant de tels dispositifs avec clapet anti-retour et soupape de sécurité tels que ceux décrits dans les demandes de brevets FR2927687 de la Société L'Air Liquide publié le 20 21 aout 2009 et EP0807226 de la Société Shell publié le 16 septembre 1998, lesquels dispositifs permettant également ensuite la distribution du fluide ainsi stocké dans les récipients sous pression. Cependant ces dispositifs connus comportent 25 plusieurs conduits entre l'extérieur et l'intérieur du récipient pour assurer ces diverses fonctions de remplissage, d'anti-retour, de distribution et de sécurité en cas de surpression dans le récipient, ce qui en complique la fabrication et la mise en place. 30 Le problème posé est donc de réaliser un dispositif de remplissage de récipient par un fluide sous À pression, doté d'au moins un clapet anti-retour et d'une soupape de sécurité, et qui soit apte à être fixé ou intégré au dit récipient en n'utilisant qu'un seul orifice percé dans l'enveloppe de celui-ci, qui soit de fabrication et de mise en oeuvre simple et qui permettent également d'assurer d'autres fonctions, comme la distribution, la sécurité thermique .... La solution au problème posé est un dispositif de remplissage de récipient par un fluide sous pression, comprenant d'une manière connue un corps creux apte à être fixé, sur sa périphérique extérieur, au travers et dans la paroi du récipient et dont un conduit intérieur, apte à assurer un passage de communication entre l'intérieur du récipient et l'extérieur, comporte un clapet anti retour de fermeture du passage de communication et maintenu appuyé sur un siège par au moins la pression intérieure du récipient et une soupape de sécurité fermée en usage normal et s'ouvrant en cas d'anomalie de pression dans le récipient au-dessus d'un seuil déterminé ; selon l'invention : - le conduit intérieur est constitué d'au moins une partie cylindrique droite d'axe XX', et constitue le seul passage de communication entre l'intérieur du récipient et l'extérieur - le siège d'appui du clapet est mobile dans ce conduit cylindrique et est maintenu étanche contre un épaulement de ce conduit cylindrique par une première extrémité d'un ressort axial, lesquels siège, épaulement et ressort 30 constituent la soupape de sécurité qui s'ouvre en cas de pression, intérieure dans le récipient, supérieure à la force du ressort. Dans un mode préférentiel de réalisation, le clapet comporte un orifice central rempli d'un matériau fusible à une température donnée, lequel orifice central débouche dans un orifice du siège sur lequel s'appuie le clapet et débouchant dans le passage. Dans un mode particulier de réalisation et de mise en oeuvre, le dispositif suivant l'invention comporte également un connecteur cylindrique creux de même axe XX' que le conduit intérieur, percé par un conduit de remplissage, fixé d'une manière amovible sur l'extrémité du conduit intérieur de la partie cylindrique du corps qui communique avec l'extérieur et dans lequel le conduit de remplissage est étanche vis-à-vis de l'extérieur, et l'extrémité distale du dit connecteur traverse un orifice du siège sur lequel s'appuie le clapet et comporte au moins un orifice de communication entre le conduit de remplissage du connecteur et une chambre dite de remplissage située entre le clapet et la partie extérieure de cette extrémité distale, dont le bout est apte à venir en contact contre le clapet et à le pousser par un appui sur l'autre extrémité du connecteur pour dégager ce clapet de son siège et permettre le passage du fluide entre les deux extrémités du passage de communication. On peut également utiliser un tel connecteur cylindrique creux pour assurer la distribution du fluide sous pression, une fois stocké dans le récipient, en le combinant préférentiellement avec tout type de détendeur pour délivrer le fluide à toute pression donnée, définie par le réglage du détendeur, dans un circuit de distribution connecté à la sortie de ce détendeur, le connecteur cylindrique creux ci-dessus devenant alors un connecteur de distribution. Le résultat est un nouveau dispositif de remplissage de récipients par un fluide sous pression, qui permet d'assurer, d'une part à travers un seul orifice percé dans le récipient et d'autre part par un seul conduit intérieur assurant le passage du fluide entre l'intérieur et l'extérieur, plusieurs fonctions telles que : - le remplissage du récipient - la sécurité en cas de surpression interne, - l'arrêt de toute communication entre l'intérieur 15 et l'extérieur quand le connecteur de remplissage de distribution est débranché, - la sécurité thermique en cas d'élévation de température à l'intérieur du récipient, et - la distribution proprement dite du fluide ainsi 20 stocké dans le récipient sous pression considéré. Le dispositif suivant l'invention, qui peut être qualifié ainsi de multifonctions, est simple à fabriquer et à mettre en oeuvre du fait de son unique conduit intérieur cylindrique, qui est simple alors à usiner et 25 qui réduit d'autant plus les pertes de charges lors du remplissage ou la distribution du fluide. Ce dispositif peut être intégré ou fixé par tout moyen tel que soudage, frettage, vissage, etc_ dans une partie de l'enveloppe de tout récipient destiné 30 contenir un fluide tel que gaz ou liquide sous pression. Un tel nouveau dispositif de remplissage, dont les avantages évoqués ci-dessus en montre tout l'intérêt, répond ainsi au problème posé ; et au-delà des modes de réalisation décrits ci-après et représentés sur les figures jointes, d'autres modes de réalisation sont également possibles dans le cadre de la portée de la présente invention. La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale suivant l'axe XX' d'un dispositif de remplissage suivant l'invention dans la position provoquée par une surpression intérieure au récipient ouvrant la soupape de sécurité. La figure 2 est une vue en coupe du même dispositif que sur la figure 1 mais dans une position de remplissage, qui pourrait être aussi celle de distribution, avec son connecteur cylindrique creux correspondant. La figure 3 est une vue en coupe du même dispositif, avec son connecteur de remplissage, que sur la figure 2 mais dans une position de dégagement de ce dit connecteur et donc de fermeture du clapet anti-retour qui isole ainsi l'intérieur et l'extérieur du récipient. La figure 4 est une vue en coupe du dispositif de la figure 1, sans le connecteur de remplissage et/ou de 25 distribution, mais en position de sécurité thermique. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de remplissage suivant l'invention, comme sur les figures précédentes, mais suivant un mode de réalisation des éléments constituant la soupape de 30 sécurité différent, puisque le ressort y est inversé par rapport au mode de réalisation des figures 1 à 4, ce qui permet également un mode de réalisation du connecteur de remplissage ou de distribution différent. Le dispositif de remplissage de récipient par un fluide sous pression, et tel que représenté sur 5 l'ensemble de ces figures, comprend un corps 1 creux apte à être fixé, sur sa périphérie extérieure, au travers et dans une partie de la paroi 2 du récipient : cette fixation est représentée sur la seule figure 1 par deux cordons de soudure intérieur 201 et extérieur 202, mais 10 le corps 1 pourrait être également vissé sur ou dans un bossage ou fretté, etc... ; la paroi 2 du récipient n'est pas représentée sur les figures suivantes 2 à 5 car non nécessaire pour la compréhension de l'invention. Le seul conduit intérieur 3 du dispositif suivant 15 l'invention est apte à assurer le seul passage de communication entre l'intérieur 18 du récipient et l'extérieur 4 et comporte : - un clapet 10 anti-retour de fermeture du passage de communication et qui est maintenu appuyé sur 20 un siège 12 par au moins la pression intérieure du récipient, et - une soupape de sécurité, constituée par le siège 12 d'appui du clapet 10, un épaulement 6 sur lequel est maintenu ce siège 12 par un ressort 7 et ce ressort 7 25 lui-même, et qui, fermée en usage normal, s'ouvre en cas d'anomalie de pression intérieure dans le récipient, supérieure à un seuil déterminé par la force du ressort 7. Ce conduit intérieur 3 est constitué d'au moins une 30 partie cylindrique 9 droite d'axe XX', qui contient et/ou reçoit tous les éléments assurant toutes les fonctions multiples du dispositif telles que définies précédemment, et qui constitue le seul passage de fluide dans le corps 1 ; mais sur chaque extrémité 11,12 de cette partie cylindrique 9 droite il peut être raccordé des 5 connecteurs coudés à un ou plusieurs conduits, par exemple de distribution quand le dispositif de remplissage selon l'invention est utilisé suivant cette fonction et qu'un raccord du circuit de distribution et/ou un détendeur est fixée sur l'extrémité dite 10 extérieure 12. Le siège 12 d'appui du clapet 10, qui est réalisé dans un matériau apte à réaliser l'étanchéité quand il est mis en appui avec une pression suffisante contre une surface, est solidaire d'une pièce support 5 : l'ensemble 15 siège 12 et pièce 5 est mobile dans ce conduit cylindrique 9 et le siège 12 est un épaulement 6 de ce conduit première extrémité d'un ressort tire sur la pièce support 5. 20 Cet épaulement 6 est jonction entre deux parties maintenu étanche contre cylindrique 9 par une axial 7 qui appuie OU constitué en fait par la cylindriques consécutives, qui sont de préférence de révolution mais qui peuvent être de toute section, du conduit cylindrique 9 : l'une 92 tournée vers l'extérieur 4 étant d'un diamètre plus 25 important que celle 91 tournée vers l'intérieur 18 du récipient, l'épaulement 6 est la surface créée par cette différence de diamètre. Dans un premier mode de réalisation tel que représenté sur les figures 1 à 4, le siège 12 d'appui du 30 clapet 10 est maintenu contre cet épaulement 6 du conduit 3 par la poussée d'une première extrémité du ressort axial 7 dont la deuxième extrémité s'appuie contre une pièce 8 fixée à l'intérieur du conduit d'extrémité 92 de la partie cylindrique du corps 1 débouchant à l'extérieur 4 et creuse, suivant un alésage axial 26, pour permettre 5 la continuité du passage 3. Dans un autre mode de réalisation tel que représenté sur la figure 5, le siège 12 d'appui du clapet 10 est maintenu contre cet épaulement 6 du conduit 3 par la traction, sur la pièce support 5 du siège 12, d'une 10 première extrémité du ressort axial 7, dont la deuxième extrémité est fixée contre une pièce 14 formant bouchon à l'extrémité du conduit intérieur 91 d'extrémité de la partie cylindrique du corps 1 communiquant avec l'intérieur 18 et comportant des orifices 24 pour 15 permettre la continuité du passage 3. Cette pièce 14 formant bouchon est également présente dans l'autre mode de réalisation des figures 1 à 4, et permet alors l'appui d'une première extrémité d'un ressort 11 dont la deuxième extrémité pousse le clapet 20 10, dont la forme peut être creuse 27 pour recevoir ledit ressort 11, contre un orifice 21 central du siège 12 de la soupape de sécurité, qu'il obture ainsi et qui communique avec un alésage percé dans sa pièce support : lors du remplissage du récipient ou de la 25 distribution du fluide sous pression, ce clapet 10 est poussé vers l'intérieur 18 du récipient, et dégageant ainsi l'orifice 21 du siège 12 permet le passage du fluide respectivement vers l'intérieur ou l'extérieur . Les orifices 24 de ladite pièce bouchon 14 pouvant 30 être constitués par les pores de cette pièce si celle-ci est constituée de matière poreuse. Le clapet 10 comporte lui-même un orifice central 13 dans le prolongement de sa partie creuse 27 recevant le ressort 11 : cet orifice 13 est préférentiellement de forme en partie conique divergente vers l'intérieur 18 du récipient et est rempli d'un matériau fusible 131 à une température donnée. Cet orifice central 13 débouche dans l'orifice 21 du siège 12, comme indiqué précédemment, et qui, débouchant dans le passage 32 de communication vers l'extérieur 4, permet, dans le cas d'une température intérieure du récipient trop élevée qui ferait fondre ledit matériau fusible 131, l'évacuation directe du fluide sous pression de l'intérieur 18 du récipient vers la sortie 32 du dispositif suivant l'invention et donc directement à l'extérieur 4. Selon les figures 2 et 5, le dispositif de remplissage suivant l'invention comporte un connecteur 15 cylindrique creux de même axe XX' que la partie cylindrique 9 du conduit intérieur 3, percé par un conduit de remplissage 33, mais qui peut être également utilisé comme conduit de distribution, fixé d'une manière amovible par tout moyen ou pièce de connexion 16, sur l'extrémité 11 de la partie cylindrique du conduit intérieur 92 du corps 1, qui communique avec l'extérieur 4, et dans lequel le conduit de remplissage et/ou de distribution 33 est étanche vis-à-vis de l'extérieur. L'extrémité distale 17 dudit connecteur 15 traverse l'orifice 21 de la pièce support 5 et du siège 12 sur lequel s'appuie le clapet 10 et comporte au moins un 30 orifice 22 de communication entre le conduit de remplissage 33 du connecteur 15 et une chambre dite de remplissage 23 située entre le clapet 10 et cette extrémité distale 17 : le bout 171 de cette extrémité distale est apte à venir en contact contre le clapet 10 et à le pousser par un appui P2 sur l'autre extrémité 152 du connecteur 15 pour dégager ce clapet 10 de son siège 12 et permettre le passage du fluide entre les deux extrémités 31, 33 du passage de communication 3 soit pour le remplissage soit pour la distribution du fluide. Selon le mode de réalisation de la figure 2, le connecteur 15 traverse l'alésage 26 de la pièce 8 d'appui du ressort 7 qui maintient par pression la pièce 5 support du siège 12 contre l'épaulement 6, et l'extrémité distale 17 du connecteur 15 traverse une chambre intermédiaire 25 dans laquelle est situé ce ressort 7 puis la pièce support 5 du siège 12 et celui-ci. Selon ce mode de réalisation de la figure 2, pour assurer que le conduit de remplissage 33 est étanche vis-à-vis de l'extérieur, le connecteur 15 traverse d'une manière étanche, grâce à un joint périphérique 192 de type torique, l'alésage 26 de la pièce 8 d'appui du ressort 7 qui elle-même est fixée étanche, grâce à un autre joint périphérique 191, à l'intérieur du conduit d'extrémité 92 de la partie cylindrique du corps 1: en ce cas l'extrémité distale 17 dudit connecteur 15 traverse d'une manière non étanche l'orifice 21 de la pièce support 5 du siège 12 et de celui-ci, et la chambre intermédiaire 25, communiquant librement avec la chambre de remplissage 23 quand le clapet 10 est ouvert, forme alors également une chambre de remplissage recevant le fluide par les orifices 22 de l'extrémité distale 17 du connecteur 15. Selon le mode de réalisation de la figure 5, du fait de l'absence de la pièce d'appui 8 de ressort 7 comme sur les figures précédentes, c'est la surface périphérique externe du connecteur 15 qui est directement étanche, grâce à un joint périphérique 193, par rapport au conduit intérieur 92 du corps 1 qui débouche à l'extérieur 4 : son extrémité distale 17 traverse ensuite, comme dans le mode de réalisation des autres figures 1 à 4, une chambre dite intermédiaire 25 puis la pièce support 5 du siège 12 et celui-ci, toujours d'une manière non étanche, la chambre intermédiaire 25 formant également chambre de remplissage avec la chambre 23. Dans un autre mode de réalisation non représenté sur les figures jointes, et dans lequel le connecteur 15 ne serait ni étanche directement dans le conduit intérieur 92 ni dans l'alésage 26 de la pièce 8 d'appui du ressort 7, l'étanchéité du conduit de remplissage 33 du connecteur 15 cylindrique vis-à-vis de l'extérieur pourrait être assurée entre la surface périphérique externe de l'extrémité distale 17 du connecteur 15 et le conduit 21 de la pièce support 5 du clapet 12. En ce cas, la chambre dite intermédiaire 25 ne pourrait pas communiquer, lors du remplissage ou de la distribution, avec la chambre de remplissage proprement dite 23 et les orifices 22 de l'extrémité distale du connecteur 15 déboucheraient vers le bout 171 de cette extrémité distale, au-delà de l'étanchéité entre la surface périphérique externe de l'extrémité distale 17 du connecteur 15 et le conduit 21 de la pièce support 5, directement dans cette chambre de remplissage 23 quand le clapet 10 serait ouvert. REVENDICATIONS1- Dispositif de remplissage de récipient par un fluide sous pression, comprenant un corps (1) creux apte 5 à être fixé, sur sa périphérique extérieur, au travers et dans la paroi (2) du récipient et dont un conduit intérieur (3), apte à assurer un passage de communication entre l'intérieur (18) du récipient et l'extérieur (4), comporte un clapet (10) anti retour de fermeture du 10 passage de communication et maintenu appuyé sur un siège (12) par au moins la pression intérieure du récipient et une soupape de sécurité fermée en usage normal et s'ouvrant en cas d'anomalie de pression dans le récipient au-dessus d'un seuil déterminé, caractérisé en ce que : 15 - le conduit intérieur (3) est constitué d'au moins une partie cylindrique (9) droite d'axe XX', et constitue le seul passage de communication entre l'intérieur (18) du récipient et l'extérieur (4) - le siège (12) d'appui du clapet (10) est mobile 20 dans ce conduit cylindrique (9) et est maintenu étanche contre un épaulement (6) de ce conduit cylindrique (9) par une première extrémité d'un ressort axial (7), - lesquels siège (12), épaulement (6) et ressort (7) constituent la soupape de sécurité qui s'ouvre en cas 25 de pression, intérieure dans le récipient, supérieure à la force du ressort (7). 2- Dispositif de remplissage de récipient suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le clapet (10) 30 comporte un orifice central rempli d'un matériau fusible (13) à une température donnée, lequel orifice centraldébouche dans un orifice (21) du siège (12) sur lequel s'appuie le clapet (10) et débouchant dans le passage (32). 3- Dispositif de remplissage suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que : - il comporte un connecteur (15) cylindrique creux de même axe XX' que le conduit intérieur (3), percé par 10 un conduit de remplissage (33), fixé d'une manière amovible sur l'extrémité du conduit intérieur (92) de la partie cylindrique du corps (1) qui communique avec l'extérieur (4) et dans lequel le conduit de remplissage (33) est étanche vis-à-vis de l'extérieur, 15 - l'extrémité distale (17) du dit connecteur (15) traverse un orifice (21) du siège (12) sur lequel s'appuie le clapet (10) et comporte au moins un orifice (22) de communication entre le conduit de remplissage (33) du connecteur (15) et une chambre dite de 20 remplissage (23) située entre le clapet (10) et cette extrémité distale (17), dont le bout (171) est apte à venir en contact contre le clapet (10) et à le pousser par un appui (P2) sur l'autre extrémité du connecteur (15) pour dégager ce clapet (10) de son siège (12) et 25 permettre le passage du fluide entre les deux extrémités (31,33) du passage de communication (3). 4- Dispositif de remplissage de récipient suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en 30 ce que le siège (12) d'appui du clapet (10) est maintenu contre l'épaulement (6) du conduit (3) par la pousséed'une première extrémité du ressort axial (7) dont la deuxième extrémité s'appuie contre une pièce (8) fixée à l'intérieur du conduit d'extrémité (92) de la partie cylindrique du corps (1) débouchant à l'extérieur (4) et creuse pour permettre la continuité du passage (3). 5- Dispositif de remplissage de récipient suivant les revendications 3 et 4 caractérisé en ce que le connecteur (15) traverse l'alésage (26) de la pièce (8) d'appui du ressort (7), et son extrémité distale (17) traverse une chambre intermédiaire (25) dans laquelle est située le ressort (7) puis la pièce support (5)du siège (12) et celui-ci. 6- Dispositif de remplissage de récipient suivant la revendication 5 caractérisé en ce que le connecteur (15) traverse d'une manière étanche l'alésage (26) de la pièce (8) d'appui du ressort (7) qui elle-même est fixée étanche à l'intérieur du conduit d'extrémité (92) de la partie cylindrique du corps (1), et l'extrémité distale (17) du dit connecteur (15) traverse d'une manière non étanche un orifice (21) de la pièce support (5) du siège (12) et de celui-ci, la chambre intermédiaire (25) formant aussi chambre de remplissage. 7- Dispositif de remplissage de récipient suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le siège (12) d'appui du clapet (10) est maintenu contre l'épaulement (6) du conduit (3) par la traction, sur la pièce support (5) du siège (12), d'une première extrémité du ressort axial (7), dont la deuxièmeextrémité est fixée contre un pièce (14) formant bouchon à l'extrémité du conduit intérieur (91) d'extrémité de la partie cylindrique du corps (1) communiquant avec l'intérieur (18) et comportant des orifices (24) pour permettre la continuité du passage (3). 8- Dispositif de remplissage de récipient suivant les revendications 3 et 7 caractérisé en ce que la surface périphérique externe du connecteur (15) est directement étanche par rapport au conduit intérieur (92) du corps (1) qui débouche à l'extérieur (4) et son extrémité distale (17) traverse une chambre dite intermédiaire (25) puis la pièce support (5)du siège (12) et celui-ci d'une manière étanche. 9- Dispositif de remplissage de récipient suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, 5 ou 7 et la revendication 3 caractérisé en ce que l'étanchéité du conduit de remplissage (33) du connecteur (15) 20 cylindrique vis-à-vis de l'extérieur est assurée entre la surface périphérique externe de l'extrémité distale (17) du connecteur (15) et le conduit (21) de la pièce support (5) du clapet (12) 25 30