Brevet FR3091745A1 — publié le 20200717

Description Titre de l'invention : Dispositif de fourniture de fluide cryogénique [0001] L'invention concerne un dispositif de fourniture de fluide cryogénique. [0002] L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de fourniture de fluide cryogénique, notamment de gaz naturel liquéfié, comprenant une source de fluide cryogénique sous forme liquide, un circuit de soutirage de fluide liquéfié comprenant une conduite de prélèvement de liquide, la conduite de prélèvement de liquide comprenant une extrémité amont raccordée à la source et une extrémité aval destinée à être raccordée à un utilisateur du fluide, le circuit de soutirage comprenant une conduite de réchauffage comprenant une extrémité amont et une extrémité aval raccordées à la conduite de prélèvement de liquide, la conduite de réchauffage comprenant un organe de réchauffage du fluide et formant une dérivation pour au moins une partie du fluide circulant dans la conduite de prélèvement de liquide, le circuit de soutirage comprenant un ensemble de vanne(s) pour contrôler la répartition du fluide entre la conduite de prélèvement de liquide et la conduite de réchauffage. [0003] Dans certaines situations, il est nécessaire de fournir un fluide cryogénique tel que le gaz naturel liquéfié à une température déterminée. Par exemple, selon les besoins des utilisateurs (type de véhicules), du gaz naturel doit être distribué à des températures distinctes : par exemple autour de -120°C (température de saturation à 8,5 barg) pour certains véhicules ou température autour de -140°C (température de saturation à 3 bure) pour d'autres véhicules. [0004] Ces conditions de température peuvent être atteintes via une dérivation contrôlée assurant ou non un réchauffage (vaporisation par exemple) d'une partie du fluide sous-refroidi provenant de la source de liquide. La fraction de fluide réchauffée est mélangée avec le fluide froid. [0005] Le mélange obtenu est souvent diphasique et entraîne des imprécisions de la mesure de la température et/ou du débit obtenus en aval. [0006] Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. [0007] 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 cc que le circuit de soutirage comprend un mélangeur des flux de fluide provenant de la conduite de prélèvement de liquide et de la conduite de réchauffage. [0008] Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : [0009] - le mélangeur est un mélangeur statique, [0010] - le mélangeur est disposé au niveau et/ou en aval du raccordement entre la conduite 2 de prélèvement de liquide et la conduite de réchauffage et comprend un volume comprenant au moins une paroi déflectrice disposée dans le passage pour le fluide et configurée pour réduire les bulles de gaz dans le fluide et homogénéiser le fluide, [0011] - le mélangeur comprend plusieurs parois déflectrices espacées de façon parallèle formant entre elles des interstices de passage du fluide, [0012] - le mélangeur comprend, disposés en série, plusieurs ensembles de parois dé- flectrices parallèles, les parois de deux ensembles adjacents de parois 19 étant parallèles respectivement à des plans distincts non parallèles, [0013] - la ou les paroi(s) déflcctricc(s) sont ondulées, [0014] - le mélangeur comprend un boîtier muni de deux entrées distinctes raccordées res- pectivement à la conduite dc prélèvement de liquide et à la conduite dc réchauffage, le au moins un ensemble de paroi(s) déflectrice(s) étant disposé en aval desdites entrées, [0015] - le dispositif comprend un organe de mesure de la température du fluide dans le circuit et un organe dc commande dc l'ensemble dc vanne(s) en fonction de ladite température mesurée, [0016] - l'organe de commande est configure pour délivrer du fluide au niveau de l'extrémité aval de la conduite de prélèvement de liquide à une température déterminée, notamment au moins deux températures prédéfinics distinctes. [0017] L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications. [0018] D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci- après, faite en référence aux figures dans lesquelles : [0019] [fig.1] représente une vue schématique et partielle illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d'un dispositif selon l'invention, [0020] [fig.2] représente une vue en section, schématique et partielle, illustrant un exemple possible de la structure d'un détail du dispositif selon l'invention. [0021] Le dispositif 1 de fourniture de fluide cryogénique représenté à la [Fig. 1] comprend une source 2 de fluide cryogénique sous forme liquide, par exemple du gaz naturel liquéfié ou tout autre fluide liquéfié (hydrogène...). Cette source 2 peut être un réservoir isolé sous vide. [0022] Le dispositif 1 comprend un circuit 3, 5 de soutirage de fluide liquéfié comprenant une conduite 3 de prélèvement de liquide. La conduite 3 de prélèvement de liquide comprend une extrémité 4 amont raccordée à la source 2 et une extrémité 6 aval destinée à être raccordée à un utilisateur du fluide (un véhicule par exemple). [0023] Le circuit 3, 5 de soutirage comprend également une conduite 5 de réchauffage 3 comprenant une extrémité amont et une extrémité aval raccordées à la conduite 3 de prélèvement de liquide. Cette conduite de réchauffage 5 forme classiquement une dérivation pour au moins une partie du fluide circulant dans la conduite 3 de prélèvement de liquide et comprenant un organe 9 de réchauffage du fluide tel qu'un échangeur de chaleur, par exemple un vaporiseur réalisant un échange de chaleur entre le fluide et l'air. [0024] Le circuit 3, 5 de soutirage comprend un ensemble de vanne(s) 7, 8, 15 par exemple une vanne 7 sur la conduite 5 de réchauffage pour contrôler la répartition du fluide entre la conduite 3 de prélèvement de liquide et la conduite 5 de réchauffage. De préférence, cet ensemble de vanne 7 est à ouverture progressive pour réguler la proportion de fluide qui passe par la conduite 5 de réchauffage (par exemple entre 0% et 100%) selon la température voulue en aval. [0025] Le circuit peut comporter facultativement une seconde conduite munie d'une vanne 8 reliant la conduite 3 de prélèvement à l'entrée de l'organe 9 de réchauffage. [0026] Le circuit peut comporter facultativement une conduite 13 de retour munie d'une vanne 14 pour contrôler le retour de fluide ayant transité dans l'organe 9 de réchauffage vers la source 2. Ceci permet de réguler les conditions thermodynamiques dans la source 2, par exemple le fluide est maintenu à l'état saturé. [0027] Avantageusement, le circuit 3, 5 de soutirage comprend un mélangeur 10 des flux de fluide provenant de la conduite 3 de prélèvement de liquide et de la conduite 5 de réchauffage. [0028] Le mélangeur 10 est de préférence un mélangeur statique. [0029] Le mélangeur 10 est configuré pour réduire et/ou briser les bulles de gaz provenant de la conduite 5 de réchauffage permettant une meilleure recondensation du gaz dans le liquide. [0030] Ceci assure une meilleur fiabilité d'une température mesurée 11 en aval dans le circuit et permettant à un organe 12 de commande de contrôler l'ensemble de vanne(s) 7. Ainsi, la température mesurée par un capteur 11 de température en aval du mélangeur 10 reflète fidèlement la température réelle du mélange obtenu et permet un contrôle automatisé efficace, notamment un contrôle d'une vanne 7 en amont de l'organe 9 de réchauffage. [0031] Comme illustré, une vanne 15, par exemple manuelle, peut être prévue sur la conduite 3 de prélèvement de liquide en amont du mélangeur 10 et en aval de l'extrémité amont de la conduite 5 de réchauffage. Cette vanne 15 peut être dimensionnée pour créer dans le circuit la même perte de charge que la conduite 6 de réchauffage (c'est-à-dire la même perte de charge que la vanne 7 et l'échangeur 9). [0032] Comme illustré à la [Fig. 2], le mélangeur 10 peut comporter un boîtier muni de deux entrées 16, 17 distinctes raccordées respectivement à la conduite 3 de prélèvement de liquide et à la conduite 5 de réchauffage. Une sortie 18 est raccordée à l'extrémité aval 6 de la conduite 3 de prélèvement. Dans son volume intérieur le mélangeur 10 comprend au moins une paroi 10 déflectrice et de préférence au moins un ensemble de parois 19 déflectrices disposé en aval desdites entrées 16, 17 pour homogénéiser le mélange des fluide relativement chaud et froid. [0033] Par exemple, le mélangeur 10 comprend au moins ensemble de plusieurs paroi(s) 19 déflectrice(s) espacées de façon parallèle, les plans des parois 19 de l'empilement étant de préférence parallèles au sens d'écoulement du fluide dans la conduite. [0034] Comme illustré, les parois sont de préférence ondulées avec des arêtes vives (structure de type (« gaufrée », c'est-à-dire « packing » en anglais) pour homogénéiser le mélange. [0035] Ainsi, le terme « parallèle » ne doit pas s'interpréter de façon stricte et restrictive. Localement les parois 19 peuvent ne pas être parallèles ou même peuvent être globalement pas parfaitement parallèles. [0036] Dans l'exemple de la [Fig. 2], le mélangeur 10 comprend, disposés en série, trois ensembles de paroi(s) déflectrice(s) parallèles. L'ensemble de parois 19 central étant disposés selon des plans parallèles au plan de coupe de la [Fig. 2]. Les parois 19 disposés de part et d'autre de l'ensemble central étant orientés selon des plans perpendiculaires au plan de coupe de la [Fig. 2]. [0037] C'est-à-dire que, d'un ensemble de parois 19 à l'autre, les plans des parois peuvent êtres non parallèles. [0038] L'invention permet de casser les bulles de gaz les plus grandes et d'augmenter ainsi la surface d'échange thermique liquide/gaz. Ceci favorise la re-condensation et l'homogénéisation du mélange. Cette solution est plus efficace qu'un simple piquage de la conduite de réchauffage sur la conduite de prélèvement de liquide ou qu'en cas d'utilisation d'un mélangeur hélicoïdal. 5