Brevet FR3014537A1 — publié le 20150612

La présente invention concerne un réservoir de fluide cryogénique et un procédé de remplissage et/ou de soutirage. L'invention concerne plus particulièrement un réservoir de fluide cryogénique comprenant une enveloppe délimitant un volume de stockage muni d'une ouverture, le réservoir comprenant une buse reliée à l'ouverture de l'enveloppe pour injecter et éventuellement soutirer du fluide dans l'enveloppe, la buse comprenant une conduite pour véhiculer du fluide s'étendant au travers de l'ouverture et débouchant dans l'enveloppe.3 A l'équilibre un réservoir cryogénique contient un fluide (par exemple un 10 gaz) à une température uniforme. Généralement, la température de l'enveloppe du réservoir qui délimite le volume de stockage est à une température proche ou identique à celle du fluide stocké. Dans le cas par exemple où ce réservoir reçoit lors d'un remplissage un volume de fluide à une température différente (notamment du gaz plus froid ou 15 plus chaud), un différentiel de température important peut exister entre le dispositif d'injection et le réservoir. Ce différentiel de température peut créer des contraintes thermomécaniques importantes au niveau de certaines parties du réservoir (notamment au niveau de son col d'entrée auquel est soudée la buse d'injection de gaz). 20 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 réservoir selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que la conduite est reliée à l'ouverture via un organe de fixation interposé entre 25 l'enveloppe et la conduite et en ce que la conduite est espacée de l'enveloppe. Une telle géométrie de buse permet remplir un réservoir avec un fluide ayant une température très différente de la température du réservoir, sans provoquer des contraintes thermiques et mécaniques néfastes pour la tenue du réservoir. 30 Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'ouverture de l'enveloppe est délimitée par un col, l'organe de fixation étant fixé audit col, - la conduite est espacée de l'enveloppe d'une distance comprise entre 100 mm et la moitié de la longueur du réservoir et de préférence comprise entre 100 mm et 500 mm, - l'organe de fixation comprend une bride traversée par la conduite et fixée audit col, - l'organe de fixation est fixé à l'ouverture de l'enveloppe par l'un au moins parmi : un soudage, un rivetage, un vissage, un boulonnage, un système dit « clamp », un encliquetage, - l'enveloppe est composée de l'un au moins des matériaux suivant : un acier, un alliage métallique, de l'aluminium, un acier inoxydable austénitique, un acier allié au nickel, - la conduite est composée de l'un au moins des matériaux suivant : un acier, un alliage métallique, de l'aluminium, un acier inoxydable austénitique, un acier allié au nickel, - l'organe de fixation est composé de l'un au moins des matériaux suivant : un acier, un alliage métallique, de l'aluminium, un plastique, un matériau composite un acier inoxydable austénitique, un acier allié au nickel, - la zone de l'enveloppe délimitant l'ouverture comprend un rebord plan concentrique à l'ouverture, l'organe de fixation est fixé à ce rebord, - le différentiel de température entre d'une part, la température de l'enveloppe et, d'autre part, la conduite est comprise entre 0 K et 300 K et de préférence comprise entre 100 K et 300 K, - l'enveloppe est entourée d'une paroi extérieure, un vide étant ménagé entre l'enveloppe et la paroi extérieure, c'est-à-dire que le réservoir est à double enveloppe isolées sous vide. L'invention concerne également un procédé de remplissage et/ou de soutirage d'un réservoir de fluide avec un fluide, le réservoir comprenant une enveloppe délimitant un volume de stockage muni d'une ouverture, le procédé utilisant une buse reliée à l'ouverture de l'enveloppe pour injecter et/ou soutirer du fluide dans l'enveloppe, la buse comprenant une conduite pour véhiculer du fluide s'étendant au travers de l'ouverture et débouchant dans l'enveloppe, la conduite étant maintenue espacée de l'enveloppe et via un organe de fixation interposé entre l'enveloppe et la conduite. Selon d'autres particularités possibles : - le réservoir et notamment l'enveloppe est à une température d'équilibre comprise entre 4 K et 300 K et de préférence comprise entre 4 K et 100 K, du fluide étant injecté via la conduite dans le réservoir à une température comprise entre 4 K et 300 K et de préférence comprise entre 4 K et 80 K ou entre 200K et 300K. 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 à la figure unique qui représente une vue en coupe, schématique et partielle, illustrant un exemple de réalisation possible de mise en oeuvre de l'invention. Le réservoir de fluide cryogénique illustré à titre d'exemple non limitatif à la figure comprend une enveloppe 2, par exemple de formé générale cylindrique, délimitant un volume de stockage. Une extrémité de l'enveloppe 2 est munie d'une ouverture 3, de préférence délimité par un col 6. L'enveloppe 2 peut être constituée, par exemple, de l'un au moins des matériaux suivant : un acier, un alliage métallique, de l'aluminium, notamment un acier inoxydable austénitique, un acier allié au nickel. De même, cette enveloppe 2 peut être l'enveloppe interne d'un réservoir cryogénique à double enveloppe et isolée sous vide. C'est-à-dire que l'enveloppe 2 peut être entourée d'une enveloppe externe (non représentée par soucis de simplification) et un vide d'air peut être ménagé entre ces deux enveloppes interne et externe. Le réservoir 1 comprend une buse 4 reliée à l'ouverture 3 de l'enveloppe pour injecter et éventuellement soutirer du fluide dans l'enveloppe 2 et notamment du gaz. La buse 4 comprenant une conduite 5, par exemple tubulaire, pour véhiculer du fluide. La conduite 5 s'étend au travers de l'ouverture 3 et débouche dans l'enveloppe 2. La conduite 5 peut être constituée de l'un au moins des matériaux suivant : un acier, un alliage métallique, de l'aluminium, notamment un acier inoxydable austénitique ou un acier allié au nickel. Selon une particularité avantageuse, la conduite 5 est reliée à l'ouverture via un organe 6 de fixation interposé entre l'enveloppe 2 et la conduite 5. La conduite 5 est espacée de l'enveloppe 2. C'est-à-dire que la conduite 5 qui véhicule le fluide potentiellement plus froid ou plus chaud n'est pas en contact direct avec l'enveloppe 2 ni soudée sur cette dernière et notamment sur son col 6. De cette façon, l'enveloppe 2 du réservoir 1 est isolée de la conduite 5 et il n'y a pas de point de contact soumis à une contrainte thermique trop importante. De plus, cette architecture permet des dilatations/rétractations différentielles de la conduite 5 et du réservoir sans générer des efforts néfastes. Le matériau constitutif de la conduite 5 et de l'organe 6 de fixation peut être différent de celui constituant l'enveloppe 2. Ceci fournit un degré de flexibilité supplémentaire. De préférence la conduite 5 est espacée de l'enveloppe 2 d'une distance comprise entre 100 mm et la moitié de la longueur du réservoir et de préférence comprise entre 200 mm et 500 mm. Un espacement compris entre la conduite 5 et 15 l'enveloppe 2 compris entre 20mm et 50mm est également envisageable. Par exemple, le col 8 a un diamètre intérieur compris entre 100 mm et 1000 mm tandis que le diamètre extérieur de la conduite 5 est compris entre 50 mm et 900 mm. L'organe 6 de fixation peut comprendre une bride, par exemple plane, traversée et fixée à la conduite 5. La bride 6 est fixée au col 6, par exemple sur 20 une collerette 7 formant un rebord à une extrémité du col 6. La bride 6 est par exemple soudée ou fixée par tout autre moyen approprié sur le col 6 de l'enveloppe 2. La buse 4 ou le réservoir 1 muni de la buse 4 peuvent être utilisés pour des stockages de fluides cryogénique par exemple des gaz, liquides ou mélanges 25 diphasiques (liquide/gaz) comprenant notamment l'un parmi : de l'hélium, de l'azote, de l'hydrogène du dioxyde de carbone, de l'hydrogène, ... Le réservoir peut tolérer des remplissages avec du gaz présentant un différentiel de températures par rapport à la température de l'enveloppe 2 compris entre 0 et 300K. 30 REVENDICATIONS1. Réservoir de fluide cryogénique comprenant une enveloppe (2) délimitant un volume de stockage muni d'une ouverture (3), le réservoir comprenant une buse (4) reliée à l'ouverture (3) de l'enveloppe pour injecter et éventuellement soutirer du fluide dans l'enveloppe (2), la buse (4) comprenant une conduite (5) pour véhiculer du fluide s'étendant au travers de l'ouverture et débouchant dans l'enveloppe (2), caractérisé en ce que la conduite (5) est reliée à l'ouverture via une organe (6) de fixation interposé entre l'enveloppe (2) et la conduite (5) et en ce que la conduite (5) est espacée de l'enveloppe (2). 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture (3) de l'enveloppe est délimitée par un col (8) et en ce que l'organe (6) de fixation est fixé audit col (8). 3. Réservoir selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la conduite (5) est espacée de l'enveloppe (2) d'une distance comprise entre 100 mm et la moitié de la longueur du réservoir et de préférence comprise entre 100 mm et 500 mm. 4. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe (6) de fixation comprend une bride traversée par la conduite (5) et fixée audit col. 5. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe (6) de fixation est fixé à l'ouverture de l'enveloppe par l'un au moins parmi : un soudage, un rivetage, un vissage, un boulonnage, un système dit « clamp », un encliquetage. 6. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe (2) est composée de l'un au moins des matériaux suivant : un acier, un alliage métallique, de l'aluminium, un acier inoxydable austénitique, un acier allié au nickel. 7. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la conduite (5) est composée de l'un au moins des matériaux suivant : un acier, un alliage métallique, de l'aluminium, un acier inoxydable austénitique, un acier allié au nickel. 8. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'organe (6) de fixation est composé de l'un au moins des matériaux suivant : un acier, un alliage métallique, de l'aluminium, un plastique, un matériau composite un acier inoxydable austénitique, un acier allié au nickel. 9. Procédé de remplissage et/ou de soutirage d'un réservoir (1) de fluide avec un fluide, le réservoir (1) comprenant une enveloppe (2) délimitant un volume de stockage muni d'une ouverture (3), le procédé utilisant une buse (4) reliée à l'ouverture (3) de l'enveloppe pour injecter et/ou soutirer du fluide dans l'enveloppe (2), la buse (4) comprenant une conduite (5) pour véhiculer du fluide s'étendant au travers de l'ouverture et débouchant dans l'enveloppe (2), caractérisé en ce que le conduite (5) est maintenue espacée de l'enveloppe (2) et via un organe (6) de fixation interposé entre l'enveloppe (2) et la conduite (5). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le réservoir et notamment l'enveloppe (2) est à une température d'équilibre comprise entre 4 K et 300 K et de préférence comprise entre 4 K et 100 K et en ce que du fluide est injecté via la conduite (5) dans le réservoir à une température comprise entre 4 K et 300 K et de préférence comprise entre 4 K et 80 K ou entre 200K et 300K.