Brevet FR3104671A1 — publié le 20210618

Dispositif de distribution de carburant gazeux, notamment d’hydrogène sous pression, comprenant une buse (1) de distribution raccordée à une source (4) de carburant gazeux et un support (2) comprenant un logement ayant une forme complémentaire d’une extrémité terminale de la buse (1) pour accueillir la buse (1), le support (2) comprenant un organe (3) d’injection d’un gaz de réchauffage en direction de la buse (1) dans son logement, la buse (1) comprenant un canal (17) de transfert de carburant gazeux débouchant au niveau de l’extrémité terminale de la buse (1), caractérisé en ce que l’organe d’injection comprend un tube (3) monté dans le support (2) et configuré pour pénétrer dans le canal (17) de transfert de la buse (1) et y injecter le gaz de réchauffage lorsque la buse (1) est montée dans le logement du support (2). Figure de l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de distribution de carburant gazeux L’invention concerne un dispositif de distribution de carburant gazeux. L’invention concerne plus particulièrement un dispositif de distribution de carburant gazeux, notamment d’hydrogène sous pression, comprenant une buse de distribution raccordée à une source de carburant gazeux et un support comprenant un logement ayant une forme complémentaire d’une extrémité terminale de la buse pour accueillir la buse, le support comprenant un organe d’injection d’un gaz de réchauffage en direction de la buse dans son logement, la buse comprenant un canal de transfert de carburant gazeux débouchant au niveau de l’extrémité terminale de la buse. L’invention concerne en particulier les stations de remplissage de réservoirs d’hydrogène sous pression. Généralement, l’hydrogène à haute pression (entre 200 et 1000bar) est refroidi (par exemple -40°C) avant distribution dans les stations pour éviter l’échauffement du gaz et du réservoir lors de la rapide montée en pression. A cette température, le gaz refroidit également la buse de distribution destinée à être raccordée à l’entrée du réservoir à remplir. Ceci peut provoquer la condensation et le givre de l’humidité de l’air ambiant au niveau de la buse, notamment à l’intérieur de l’orifice de sortie du gaz. Ce phénomène peut notamment se produire lorsque la buse est raccrochée à son support entre deux utilisations. Ce givre peut polluer le réservoir rempli lors de l’utilisation suivante. Une solution connue consiste à balayer le logement de la buse avec de l’air chaud cf. US20180354778A. Cette solution ne permet cependant pas un dégivrage efficace de tous les types de buses. 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 l’organe d’injection comprend un tube monté dans le support et configuré pour pénétrer dans le canal de transfert de la buse et y injecter le gaz de réchauffage lorsque la buse est montée dans le logement du support. Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le tube est monté mobile en translation sur le support entre une première position rétractée dans le support et une seconde position en saillie dans le logement, - le tube comprend une première extrémité destinée à pénétrer dans le canal de transfert et une seconde extrémité solidaire d’un piston monté mobile dans une chambre de travail, - le support comprend un circuit de fluide de travail, notamment pneumatique, le circuit de fluide de travail étant relié à la chambre de travail pour contrôler le déplacement du piston et du tube, - le circuit de fluide de travail est constitué par le circuit de gaz de réchauffage destiné à alimenter le tube de l’organe d’injection, - l’extrémité terminale de la buse a la forme générale d’un manchon tubulaire à l’intérieur duquel fait saillie un axe, le canal de transfert étant situé dans ledit axe - le gaz de réchauffage est de l’air chauffé à une température déterminée, - le diamètre extérieur du tube est inférieur au diamètre interne du canal de transfert de façon à ménager un interstice d’évacuation du gaz de réchauffage ayant circulé dans la buse, le support comprenant une conduite collectrice dudit gaz de travail ayant circulé dans la buse. 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. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : représente une vue en coupe, schématique et partielle illustrant un dispositif de distribution selon un exemple de réalisation possible de l’invention. Le dispositif de distribution de carburant gazeux illustré schématiquement peut constituer une tout ou partie d’une station de remplissage de réservoirs d’hydrogène gazeux sous pression. Classiquement, le dispositif comprend une buse 1 de distribution raccordée à une source 4 de carburant gazeux. Par exemple, la source 4 comprend au moins l’un parmi : un ou plusieurs stockages de gaz sous pression, au moins un compresseur, un stockage de gaz liquéfié, un vaporiseur, un électrolyseur, une installation de production du gaz carburant (SMR). La buse 1 est raccordée à la au moins une source 4 via un ensemble de conduite(s) et notamment un flexible 19. La buse 1 comprend un canal 17 de transfert de carburant gazeux débouchant au niveau d’une extrémité terminale de la buse 1. Ce canal interne est prévu pour véhiculer le gaz sous pression fourni par la source 4. Le canal 17 peut comprendre au moins un clapet 18. Le dispositif comprend un support 2 comprenant un logement ayant une forme complémentaire d’une extrémité terminale de la buse 1 pour accueillir la buse 1 entre deux utilisations. Par exemple, et sans que ceci soit limitatif, l’extrémité terminale de la buse peut être orientée vers le bas lorsqu’elle est disposée dans la logement. Dans l’exemple représenté, l’extrémité terminale de la buse 1 a la forme générale d’un manchon tubulaire à l’intérieur duquel fait saillie un axe 16. Le canal 17 de transfert est par exemple situé dans ledit axe 16 et débouche sur une extrémité de cet axe 16. Le support 2 comprenant un organe d’injection d’un gaz de réchauffage en direction de la buse 1 dans le logement pour éviter la formation de givre au niveau de la buse 1. L’organe d’injection comprend un tube 3 monté dans le support 2 et configuré pour pénétrer dans le canal 17 de transfert de la buse 1 lorsque la buse 1 est disposée dans le logement du support 2. Le tube 3 est configuré pour injecter le gaz de réchauffage à l’intérieur de la buse 1 et notamment dans le canal 17 de transfert lorsque la buse 1 est montée dans le logement du support 2. Le tube 3 est alimenté en gaz de réchauffage, par exemple de l’air sec réchauffé. De préférence, le tube 3 est monté mobile en translation sur le support 2 entre une première position rétractée dans le support 2 et une seconde position en saillie dans le logement. Par exemple, le tube 3 comprend une première extrémité destinée à pénétrer dans le canal 17 de transfert et une seconde extrémité solidaire d’un piston 5 monté mobile dans une chambre 6 de travail. Le support 2 peut comprendre un circuit 9, 12 de fluide de travail, notamment pneumatique, qui est relié à la chambre 6 de travail pour contrôler le déplacement du piston 5 et du tube 3. Comme illustré, la chambre 6 de travail peut être située dans une pièce 10 qui est assemblée au support 2 de façon étanche (par exemple via au moins un joint 11). Bien entendu, en variante ces deux parties 2, 10 peuvent être monobloc. Avantageusement, le circuit 9, 12 de fluide de travail est constitué par le circuit de gaz de réchauffage destiné à alimenter le tube 3 de l’organe d’injection. C’est-à-dire que le gaz de réchauffage peut servir également à commander le déplacement du tube 3 en agissant sur le piston 5 solidaire du tube 3. A cet effet, le tube 3 peut traverser le piston 5 et déboucher sur la face du piston 5 qui est opposée à l’extrémité du tube 3 qui pénètre dans la buse 1. Le canal 17 de transfert peut avoir un diamètre et notamment un orifice de sortie de diamètre de quelques millimètres et une profondeur de plusieurs centimètres, notamment 10 à 20 centimètres. Cette géométrie peut être propice à la formation de givre dans le canal 17 de transfert. Par exemple, le canal de transfert peut avoir un diamètre de 3mm environ et le tube 3 de l’organe d’injection un diamètre inférieur, par exemple inférieur de 0,4mm du diamètre du canal 17 de transfert (par exemple le tube peut avoir un diamètre de 2,6mm ou moins). Bien entendu, d’autres valeurs de diamètres du canal et du tube 3 peuvent être prévus pour assurer une section de passage du gaz à l'extérieur du tube 3 sans perte de charge notable. Après utilisation, l’utilisateur (ou un robot) peut ranger la buse 1 dans le logement du support 2. Le tube 3 associé au piston 5 a une longueur adaptée pour pouvoir pénétrer profondément (par exemple jusqu’au fond) dans le canal 17 de transfert. Le piston 5 peut ainsi coulisser dans la chambre 6 de travail. Par exemple, de préférence le piston 5 se déplace dans la chambre 6 de travail librement, sans ajustement, sans étanchéité particulière avec les parois de la chambre 6. Le guidage en translation de l’ensemble tube 3 et piston 5 peut être réalisé par un alésage 14 du corps dans lequel coulisse le tube 3 et par la chambre 6 de travail. De préférence, l’écart minimum entre les deux points de guidage est supérieur à 1,5 fois le diamètre du piston 5. Ceci permet d’obtenir un guidage long du piston 5 et du tube 3 évitant de se mettre en travers. Il n’est pas nécessaire de prévoir un ajustement entre le tube et son alésage 14 de guidage. Le circuit de fluide de travail comprend par exemple deux orifices 9, 12 d’entrée/sortie du fluide de travail débouchant dans la chambre 6 de travail de part et d’autre du piston 5. Ces orifices 9, 12 sont reliés à un alimentation en air sec sous pression permettant de faire coulisser le piston 5 associé au tube 3. Le tube 3 permet d’insuffler de l’air sec chauffé dans la buse 1. Ce mécanisme simple, peut s’adapter sur de nombreux types de dispositifs de distribution d’hydrogène à buse ou pistolet et permet d’éviter, entre deux remplissages, la formation de givre ou de condensation d’humidité dans la partie de sortie de la buse. En position d’attente, le piston 5 peut être est en butée dans le fond 8 de la chambre 6 de travail. Dans cette position, le tube 3 est ainsi en retrait (rétracté) et protégée dans son alésage 14 du support 2. Après une utilisation, la buse 1 est introduite dans le logement du support 2. De préférence, la buse 1 se place dans le logement en butée dans celui-ci sans besoin d’ajustement mécanique pour permettre la circulation d’air. La buse et son logement forment par exemple un système de montage de type mâle et femelle. Une fois la buse 1 en place le processus de purge peut commencer (activation automatique via un capteur de position et/ou activation manuelle). De l’air chauffé est injecté dans la chambre 6 de travail via un orifice 9. Cet air sec a par exemple une pression de quelques bars. Le piston 5 est poussé par la pression du gaz et déplace le tube 3 vers une position en saillie dans le logement. Une partie de ce gaz pénètre dans le tube 3 et le traverse pour atteindre le canal 17 de transfert. L’air ayant débouché dans le canal 17 de transfert (qui peut être un trou borgne) ressort du canal 17 et peut être évacué vers une conduite 13 collectrice en passant par les interstices 15 entre la buse 1 et le support 2. S’il y a présence seulement d’eau liquide dans le canal 17 de transfert, le piston 5 peut éventuellement venir en butée 4 dans la chambre 6 de travail en position de saillie maximale du tube 3. En revanche, en cas de présence de givre ou de glace solide dans le canal 17 de transfert, l’extrémité terminale du tube 3 (poussée en saillie par le gaz agissant sur le piston 5) peut forer ce givre et évacuer le liquide au fur et à mesure jusqu’à atteindre la position de saillie maximale. Une fois l’opération terminée, le tube 3 peut être rétracté à nouveau dans son alésage 14. Ceci peut être obtenu par exemple en coupant l’alimentation d’air sous pression par un orifice 9 et en insufflant un gaz par l’autre orifice 12 du circuit et/ou via un organe de rappel (ressort par exemple) pour déplacer le piston 5 dans l’autre sens, vers sa position d’attente initiale. Le tube 3 est à nouveau rétracté dans le support 2. De préférence, le gaz de réchauffage est de l’air sec et chauffé. L’air est préféré à un gaz neutre et permet de façon simple et efficace de diluer l’éventuel gaz carburant restant confiné dans la buse. L’utilisation d’air ne nécessite qu’une simple petite pompe (par exemple à membrane) peu onéreuse. L’air peut être de l’air ambiant prélevé et est de préférence être séché et chauffé, par exemple à une température comprise entre 40 et 70°C notamment entre 50 et 60°C. Le dispositif a une structure simple et fiable qui ne nécessite aucun ajustement mécanique serré. Le piston 5 peut être fabriqué en téflon pour minimiser les frottements. Le tube 3 peut avoir les caractéristiques d’une aiguille de seringue emmanchée à force dans le piston 5. En complément, il est éventuellement possible de prévoir un système de réchauffage supplémentaire du support 2 l’ensemble pour maintenir une température supérieure à l’ambiante. Par exemple, un organe chauffant 7 peut être prévu dans le corps du support 2, 10. Cet organe chauffant 7 peut être commandé pour maintenir l’ensemble à une température supérieure à l’ambiante. Dispositif de distribution de carburant gazeux, notamment d’hydrogène sous pression, comprenant une buse (1) de distribution raccordée à une source (4) de carburant gazeux et un support (2) comprenant un logement ayant une forme complémentaire d’une extrémité terminale de la buse (1) pour accueillir la buse (1), le support (2) comprenant un organe (3) d’injection d’un gaz de réchauffage en direction de la buse (1) dans son logement, la buse (1) comprenant un canal (17) de transfert de carburant gazeux débouchant au niveau de l’extrémité terminale de la buse (1), caractérisé en ce que l’organe d’injection comprend un tube (3) monté dans le support (2) et configuré pour pénétrer dans le canal (17) de transfert de la buse (1) et y injecter le gaz de réchauffage lorsque la buse (1) est montée dans le logement du support (2). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (3) est monté mobile en translation sur le support (2) entre une première position rétractée dans le support (2) et une seconde position en saillie dans le logement. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube (3) comprend une première extrémité destinée à pénétrer dans le canal (17) de transfert et une seconde extrémité solidaire d’un piston (5) monté mobile dans une chambre (6) de travail. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le support (2) comprend un circuit (9, 12) de fluide de travail, notamment pneumatique, le circuit (9, 12) de fluide de travail étant relié à la chambre (6) de travail pour contrôler le déplacement du piston (5) et du tube (3). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit (9, 12) de fluide de travail est constitué par le circuit de gaz de réchauffage destiné à alimenter le tube (3) de l’organe d’injection. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’extrémité terminale de la buse (1) a la forme générale d’un manchon tubulaire à l’intérieur duquel fait saillie un axe (16), le canal (17) de transfert étant situé dans ledit axe (16). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le gaz de réchauffage est de l’air chauffé à une température déterminée. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du tube (3) est inférieur au diamètre interne du canal (17) de transfert de façon à ménager un interstice d’évacuation du gaz de réchauffage ayant circulé dans la buse (1), le support (2) comprenant une conduite (13) collectrice dudit gaz de travail ayant circulé dans la buse (1).