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WO2025003592A1 - Device for the rotary connection of cryogenic fluid conduits - Google Patents

Device for the rotary connection of cryogenic fluid conduits Download PDF

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Publication number
WO2025003592A1
WO2025003592A1 PCT/FR2024/050797 FR2024050797W WO2025003592A1 WO 2025003592 A1 WO2025003592 A1 WO 2025003592A1 FR 2024050797 W FR2024050797 W FR 2024050797W WO 2025003592 A1 WO2025003592 A1 WO 2025003592A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tubular wall
external
conduit
cryogenic fluid
radially
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/FR2024/050797
Other languages
French (fr)
Inventor
Valéry DUVAL
Stéphane PAQUET
Stéphane DUVAL
Gaëtan COLEIRO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TEn Loading Systems
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
TEn Loading Systems
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TEn Loading Systems, Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical TEn Loading Systems
Publication of WO2025003592A1 publication Critical patent/WO2025003592A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/16—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like
    • F16L59/18—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like adapted for joints
    • F16L59/185—Adjustable joints; Joints allowing movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum
    • F16L59/065—Arrangements using an air layer or vacuum using vacuum
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    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/141—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems in which the temperature of the medium is below that of the ambient temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00—Adjustable joints; Joints allowing movement
    • F16L27/08—Adjustable joints; Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
    • F16L27/0804—Adjustable joints; Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another
    • F16L27/0808—Adjustable joints; Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation
    • F16L27/0824—Adjustable joints; Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with ball or roller bearings
    • F16L27/0828—Adjustable joints; Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with ball or roller bearings having radial bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/08—Means for preventing radiation, e.g. with metal foil

Definitions

  • This disclosure relates to the field of cryogenic fluid transfer installations.
  • the disclosure relates to a rotating connection device for cryogenic fluid conduits, capable of circulating at temperatures between -180 degrees and -253 degrees.
  • Such a device may, for example, be used in the context of long-distance transport between a fixed unit and a mobile unit, such as at sea or in desert areas, of cryogenic fluid presenting risks of explosion or pollution in the event of contact with outside air.
  • Cryogenic fluid transfer installations such as loading arms, are for example detailed in documents WO9815772 or EP 3321229.
  • Such installations also comprise, in a conventional manner, a rotating connection device for cryogenic fluid conduits comprising a bearing as well as a sealing arrangement comprising in particular a sealing joint impermeable to the cryogenic fluid or an impermeable sealing joint making it possible to protect the installation from possible climatic conditions.
  • One aspect of the disclosure is to at least partially overcome the above-mentioned drawbacks of prior art techniques.
  • the disclosure relates to a device for rotating connection of cryogenic fluid conduits, comprising a first conduit part forming a female joint part and a second conduit part forming a male joint part, connected so as to delimit a conduit for circulation of the cryogenic fluid and to form a chamber for heating the cryogenic fluid between the first and second conduit parts, said first conduit part having a first external annular flange and said second conduit part having a second external annular flange, between which is clamped a bearing comprising a radially external ring connected to one of the two external annular flanges and a radially internal ring connected to the other of the two external annular flanges, so as to guide in rotation the assembly formed by said first conduit part and said second conduit part, characterized in that said chamber for heating the cryogenic fluid has a U-shape winding between the first conduit part and the second conduit part and defining a thermally insulated annular intermediate space.
  • the disclosure provides a novel and inventive approach to at least partially overcoming the drawbacks of the prior art.
  • connection device by implementing a heating chamber that has a U shape, the compactness of the connection device is improved because the heating chamber is subdivided into several overlapping portions.
  • this makes it possible to implement a bearing that is relatively close to the connection plane by fitting the male joint part into the female joint part, and therefore minimize the lever arms between the bearing and the connection plane to minimize the relative movements between the first and second driving parts under the effect of the swiveling movements of the bearing.
  • thermoly insulated annular intermediate space makes it possible to authorize heat transfer only through said heating chamber of said cryogenic fluid.
  • said first pipe part and said second pipe part are connected by fitting the male joint part into the female joint part.
  • said radially outer ring is detachably connected to one of the two outer annular flanges and said radially inner ring detachably connected to the other of the two outer annular flanges.
  • said first pipe part comprises: a first internal tubular wall radially spaced from said external annular flange by a first upstream space; a first external tubular wall formed in the continuity of said first external annular flange, and a first intermediate tubular wall formed radially between said first external tubular wall and said first internal tubular wall, and spaced from said first external tubular wall by a first downstream space smaller in diameter than said first upstream space, said first intermediate tubular wall and said first internal tubular wall being arranged in a staggered manner and being connected by a first annular junction partition.
  • said second cylindrical pipe part comprises: a second internal tubular wall; a second external tubular wall formed in the continuity of said second external annular flange, and a second intermediate tubular wall formed radially between said second external tubular wall and said second internal tubular wall, said second intermediate tubular wall being spaced from said second internal tubular wall by a second internal space and being spaced from said second external tubular wall by a second external space, said second intermediate tubular wall and said second internal tubular wall being arranged in a staggered manner and being connected by a second annular junction partition, said first external tubular wall and first intermediate tubular wall, at least partially being inserted into said second external space, said second intermediate tubular wall and second internal tubular wall being inserted into said second pipe part so as to abut against said annular partition of junction such that said first internal tubular wall and said second internal tubular wall are juxtaposed and form said cryogenic fluid circulation conduit.
  • said cryogenic fluid heating chamber comprises: a first portion formed between the first intermediate tubular wall and the second intermediate tubular wall, a second portion extending the first portion and formed between the first external tubular wall and the second external tubular wall, said first portion and second portion being connected by a connecting portion formed between one end of said first pipe piece and a junction partition connecting said second external tubular wall to said second intermediate tubular wall, the first portion and second portion defining said intermediate space.
  • said thermally insulated annular intermediate space is a vacuum insulated space in which thermal insulation means are housed.
  • said thermal insulation means comprise a plurality of combined reflector/insulator layers.
  • said thermal insulation means comprise a plurality of layers based on glass fiber and aluminum.
  • said bearing comprises at least two toric raceways which are arranged between said radially inner ring and said radially outer ring, and in which balls circulate.
  • said first external annular flange and said second external annular flange have a plurality of through holes arranged opposite blind holes formed in at least one of said radially internal ring and said radially external ring, and in that said device further comprises a plurality of screws, each of said screws passing through one of said through holes and being screwed into one of said blind holes.
  • the cryogenic fluid is liquid hydrogen.
  • said rotating connection device further comprising: a first cryogenic fluid impermeable seal, provided at a junction interface between said first conduit piece and said second conduit piece opening onto said heating chamber at an inner end thereof; a second cryogenic fluid impermeable seal provided at a junction interface between said second conduit piece, said second outer annular flange, and said radially inner ring, located at an outer end of the heating chamber; a third gas impermeable seal formed by heating a quantity of said cryogenic fluid and provided at a junction interface between said radially outer ring, said radially inner ring and said second outer annular flange.
  • the rotating connection device By using three seals, additional safety is provided at the rotating connection device so that if a failure occurs at the first sealing level, or first sealing barrier, corresponding to the first seal and the third seal, the cryogenic fluid does not escape from the cryogenic fluid transfer system because the second sealing level, or second sealing barrier, corresponding to the second seal prevents the cryogenic fluid from escaping to the outside.
  • the second seal thus provides safety in the event of failure of the first seal and/or the third seal.
  • the first seal provides a seal against the cryogenic fluid.
  • the third seal provides a seal against the cryogenic gas from the heating of the cryogenic liquid that could escape at the first seal, and which would be heated by circulating in the heating chamber.
  • the second seal provides a seal to prevent the cryogenic fluid from leaking to the outside.
  • the lever arms between the bearing and the seals are minimized to minimize the relative movements between the first and second driving part at the level of these seals under the effect of the swivel movements of the bearing.
  • said first seal is provided around the circulation conduit.
  • said first seal is annular and is made from polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs.
  • said second seal is annular and is made from polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs.
  • said springs are made of a material resistant to hydrogen embrittlement.
  • said third seal is impermeable to the gas formed by heating a quantity of said cryogenic fluid and having a temperature greater than -75 degrees, preferably greater than -50 degrees.
  • said third seal is a lip seal made from an elastomer.
  • the device comprises a fourth seal provided at a junction interface between said radially outer ring, said radially inner ring and said first outer annular flange.
  • said fourth seal is an impermeable annular seal.
  • said first seal impermeable to cryogenic liquid is provided around the circulation conduit between said first annular junction partition and said second annular junction partition.
  • the device comprises a static annular seal provided between said first external annular flange and said radially internal ring.
  • the disclosure also relates to a use of a rotating conduit connection device according to one of the aforementioned embodiments, for the transfer of liquid hydrogen.
  • the disclosure also relates to a loading arm comprising a rotating conduit connection device according to one of the aforementioned embodiments.
  • FIG. 1 is a cross-sectional diagram illustrating a cryogenic fluid transfer installation according to one embodiment of the disclosure
  • FIG. 2 is a partial view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of a cryogenic fluid transfer installation according to the embodiment of FIG. 1, and
  • FIG. 4 is a partial exploded view of Figure 3.
  • the general principle of the disclosure is based on the implementation of a cryogenic fluid heating chamber which has a U shape winding between the first pipe part and the second pipe part and defining a thermally insulated annular intermediate space, so as to improve the compactness of the connection device because the heating chamber is subdivided into several overlapping portions, and so as to implement a bearing which is relatively close to the connection plane by fitting the male joint part into the female joint part.
  • Such a rotating conduit connection device can be used in particular for the transfer of liquid hydrogen.
  • This rotating conduit connection device can in particular be implemented within a loading arm.
  • the rotating conduit connection device comprises a first conduit piece A and a second conduit piece B.
  • the first pipe part A has a first external annular flange 11.
  • This external annular flange has, in this embodiment, a fin extending in projection along an axis orthogonal to a longitudinal axis L of extension of this first pipe part A.
  • the second pipe part B has a second external annular flange 12.
  • This external annular flange also has, in this embodiment, a fin extending in projection along an axis orthogonal to a longitudinal axis L of extension of this second pipe part B.
  • a bearing comprising a radially outer ring 9, which is here detachably connected to one of the two outer annular flanges and a radially inner ring 10 which is here also detachably connected to the other of the two outer annular flanges, in order to keep the first pipe part A connected to the second pipe part B and in order to guide in rotation the assembly formed by the first pipe part A and the second pipe part B.
  • This bearing comprises at least two toroidal raceways 91, here two raceways, arranged between the radially inner ring 10 and the radially outer ring 9, in which balls 90 circulate.
  • the bearings can be either greased or ungreased.
  • Greased bearings can include a grease operating at low temperature that is compatible with oxygen, i.e. does not present a risk in the event of contact with an oxygen-rich atmosphere, which can be the case in the event of deterioration of the sealing of the rotating seal and a drop in bearing temperature.
  • Ungreased bearings can include raceways swept with nitrogen or pressurized with nitrogen in order to prevent the appearance of humidity at these raceways.
  • the first outer annular flange and the second outer annular flange have a plurality of through holes arranged opposite blind holes formed in at least one of the radially inner ring and the radially outer ring. Furthermore, said device comprises a plurality of screws, each of the screws passing through one of the through holes and being screwed into one of the blind holes.
  • the first external annular flange 11 has a plurality of through holes 80 arranged opposite blind holes 81 formed in the radially internal ring 10 while the second external annular flange 12 has a plurality of through holes 82 arranged opposite blind holes 83 formed in the radially external ring 9.
  • the installation comprises a plurality of screws 8, each of the screws being able to pass through one of the through holes 80 and being screwed into one of the blind holes 81. Furthermore, the installation comprises a plurality of screws 8' being able to pass through one of the through holes 82 and being screwed into one of the blind holes 83.
  • first outer annular flange and the radially inner ring could be one-piece while the second outer annular flange and the radially outer ring could be one-piece.
  • the first cylindrical pipe part A of this embodiment comprises: a first internal tubular wall 112 radially spaced from the external annular flange 11 by a first upstream space 116; a first external tubular wall 110 formed in continuity with the first external annular flange 11, and a first intermediate tubular wall 111 formed radially between the first external tubular wall 110 and the first internal tubular wall 112, and spaced from the first external tubular wall 110 by a first downstream space 115 smaller in diameter than the first upstream space 116.
  • This first intermediate tubular wall 111 and this first internal tubular wall 112 are arranged in a staggered pattern and are connected by a first annular junction partition 113.
  • the second cylindrical pipe part B of this embodiment comprises: a second internal tubular wall 122; a second external tubular wall 120 formed in the continuity of the second external annular flange 12, and a second intermediate tubular wall 121 formed radially between the second external tubular wall 120 and the second internal tubular wall 122, the second intermediate tubular wall 121 being spaced from the second internal tubular wall 122 by a second internal space 126 and being spaced from the second external tubular wall 122 by a second external space 125.
  • the second intermediate tubular wall 121 and said second internal tubular wall 122 are arranged in a staggered manner and are connected by a second annular junction partition 123.
  • the two pipe parts are connected by fitting the second pipe part B forming the male joint part into the first pipe part A forming the female joint part so as to delimit a conduit C for circulation of a cryogenic fluid.
  • first external tubular wall 110 and first intermediate tubular wall 111 are at least partially inserted into the second external space 125.
  • the second intermediate tubular wall 121 and the second internal tubular wall 122 are inserted into the second conduit part B so as to abut against the first annular junction partition 113 so that the first internal tubular wall 112 and the second internal tubular wall 122 are juxtaposed and form the cryogenic fluid circulation conduit C.
  • the fitting of the male seal part into the female seal part forms a heating chamber for the cryogenic fluid between the first pipe part A and the second pipe part B.
  • the cryogenic fluid heating chamber has a U-shaped profile winding between the first pipe part A and the second pipe part B, so as to maintain the compactness of the rotating pipe connection device because the heating chamber is subdivided into several overlapping portions.
  • this makes it possible to implement a bearing that is relatively close to the connection plane by fitting the male seal part into the female seal part.
  • This cryogenic fluid heating chamber further defines a thermally insulated annular intermediate space E.
  • this thermally insulated annular intermediate space E corresponds to the first downstream space 115, to the second internal space 126.
  • the cryogenic fluid heating chamber comprises: a first portion 70 formed between the first intermediate tubular wall 111 and the second intermediate tubular wall 121, a second portion 72 extending the first portion 70 and formed between the first external tubular wall 110 and the second external tubular wall 120.
  • the first portion 70 and second portion 72 are connected by a connecting portion 71 formed between one end of the first pipe part A and a junction partition connecting the second external tubular wall 120 to the second intermediate tubular wall 121, so as to give a U-shaped profile to this cryogenic fluid heating chamber.
  • the thermally insulated annular intermediate space is formed in the space formed by the first portion 70 and the second portion 72.
  • This thermally insulated annular intermediate space E thus forces the heat transfer to take place by circulation along the first portion 70, then the connecting portion 71, then the second portion 72, thus making it possible to maximize the heating of the cryogenic fluid leaking from the cryogenic fluid circulation conduit.
  • This thermally insulated annular intermediate space E is, in this embodiment, a space insulated by vacuum in which thermal insulation means are housed.
  • thermal insulation means comprise a plurality of layers based on fiberglass and aluminum.
  • the thermal insulation means could comprise a plurality of combined reflective/insulating layers.
  • the rotating connection device of this embodiment further comprises: a first seal 7 impermeable to the cryogenic fluid, i.e. to the cryogenic liquid and to the cryogenic gas, provided at a junction interface between the first pipe part A and the second conduit piece B opening onto the cryogenic fluid heating chamber at an inner end thereof; a second seal 2 impermeable to the cryogenic fluid, i.e.
  • a third seal 3 impermeable to the gas formed by heating a quantity of said cryogenic fluid and having a temperature greater than -75 degrees, preferably greater than -50 degrees, and provided at a junction interface between the radially outer ring 9, the radially inner ring 10 and the second outer annular flange 12.
  • connection device level By implementing three sealing joints, safety is ensured at the connection device level.
  • the cryogenic fluid circulates in the circulation duct C.
  • the sealing of this circulation duct is firstly achieved by the first seal.
  • the cryogenic fluid which can escape from this first seal heats up in the reheating chamber and arrives heated at the third seal.
  • the second seal will prevent cryogenic fluid from leaking to the outside by stopping the flow of cryogenic liquid or cryogenic gas that is too cold to be stopped by the third seal.
  • the second seal will provide redundancy for the first seal in order to limit or even completely stop any possible leakage of cryogenic gas that may have leaked from the first seal and heated up in the heating chamber.
  • the first seal ensures a seal against the cryogenic fluid.
  • the third seal ensures a seal against the cryogenic gas coming from the heating, and therefore here from the vaporization of the cryogenic liquid which could escape at the level of the first seal, and which would be heated while being in the heating chamber.
  • the second seal ensures a seal to prevent the cryogenic fluid from leaking to the outside.
  • the first seal 7 impermeable to the cryogenic fluid is provided around the circulation conduit between the first annular junction partition 113 and the second annular junction partition 123.
  • the first seal 7 is annular and is made from a polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs. More particularly, here, the first seal 7 is annular and is made from a PTFE-based envelope energized by springs.
  • the springs energizing this first joint can be made of a material resistant to hydrogen embrittlement.
  • This hydrogen embrittlement resistant material may for example be an alloy comprising a plurality of components comprising between 39 and 41% cobalt, between 19 and 21% chromium, between 14 and 16% nickel, between 11.3% and 20.5% iron, between 6% and 8% molybdenum, between 1.5 and 2.5% manganese, and a quantity of carbon less than or equal to 0.15%, the sum of the components being equal to 100%.
  • the first seal impermeable to the cryogenic fluid could consist of a space left at a junction interface between the first pipe part A and the second pipe part B opening onto the cryogenic fluid heating chamber at an internal end thereof, this space being able for example to be a clearance between the first pipe part and the second pipe part.
  • this space may be a reduced or very reduced clearance, relative to a diameter of the parts, between the first driving part and the second driving part.
  • this space may be a clearance of the order of a millimeter between the first driving part and the second driving part.
  • the second seal 2 impermeable to the cryogenic fluid is arranged in a housing formed in the second external annular flange 12 and located at an external end of the cryogenic fluid heating chamber.
  • the second seal 2 is annular and is made from a polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs.
  • the second seal 2 is annular and is made from a PTFE base envelope energized by springs.
  • the springs energizing this second seal can be made of a material resistant to hydrogen embrittlement.
  • This hydrogen embrittlement resistant material may for example be an alloy comprising a plurality of components comprising between 39 and 41% cobalt, between 19 and 21% chromium, between 14 and 16% nickel, between 11.3% and 20.5% iron, between 6% and 8% molybdenum, between 1.5 and 2.5% manganese, and a quantity of carbon less than or equal to 0.15%, the sum of the components being equal to 100%.
  • the cryogenic fluid heating chamber has at an inlet end the first cryogenic fluid impermeable seal and at an outlet end the second cryogenic fluid impermeable seal.
  • the third gas-impermeable seal 3 formed by heating a quantity of the cryogenic fluid it is provided in the vicinity of the second gas-impermeable seal 2.
  • this third seal 3 is a lip seal and is made from an elastomer.
  • the rotating conduit connection device further comprises a fourth seal provided at a junction interface between the radially outer ring 9, the radially inner ring 10 and the first outer annular flange 11.
  • the fourth seal is a waterproof ring seal.
  • This waterproof annular seal makes it possible in particular to make the device waterproof to the conditions in which it is placed, and for example to protect it from possible humidity in an external environment in which this device is placed.
  • the rotating conduit connection device comprises a static annular seal 6 formed between the first external annular flange 11 and the radially internal ring 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Quick-Acting Or Multi-Walled Pipe Joints (AREA)

Abstract

Disclosed is a device for the rotary connection of cryogenic fluid conduits, comprising a first conduit part (A) and a second conduit part (B) which form a female part and a male part, respectively, are connected to delimit a conduit (C) for circulating the fluid, and form a fluid heating chamber, the conduit parts (A, B) having a first outer annular flange (11) and a second outer annular flange (12) between which a rolling contact bearing comprising radially outer and inner rings (9, 10) is clamped, characterized in that the cryogenic fluid heating chamber is U-shaped, meandering between the first and second conduit parts (A, B) and defining a thermally insulated annular intermediate space in order to minimize heat penetrating into the cryogenic fluid circulating in the conduit.

Description

TITRE : DISPOSITIF DE RACCORDEMENT TOURNANT DE CONDUITS DE FLUIDE CRYOGENIQUE TITLE: ROTARY CONNECTION DEVICE FOR CRYOGENIC FLUID PIPES

Domaine de la divulgation Disclosure area

La présente divulgation se rapporte au domaine des installations de transfert de fluide cryogénique. This disclosure relates to the field of cryogenic fluid transfer installations.

Plus particulièrement, la divulgation concerne un dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, susceptible de circuler à des températures comprises entre -180 degrés et -253 degrés. More particularly, the disclosure relates to a rotating connection device for cryogenic fluid conduits, capable of circulating at temperatures between -180 degrees and -253 degrees.

Un tel dispositif peut par exemple être employé dans le cadre du transport sur de longues distances entre une unité fixe et une unité mobile, tel qu'en mer ou dans des zones désertiques, de fluide cryogénique présentant des risques d'explosion ou de pollution en cas de contact avec l'air extérieur. Such a device may, for example, be used in the context of long-distance transport between a fixed unit and a mobile unit, such as at sea or in desert areas, of cryogenic fluid presenting risks of explosion or pollution in the event of contact with outside air.

Etat de la technique antérieure State of the prior art

Ces dernières années, du fait de la prise de conscience du problème du réchauffement climatique, des efforts ont été déployés pour davantage utiliser les sources d’énergie naturelles renouvelables, telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne, l’énergie hydraulique ou encore l’énergie géothermique comme sources d’énergie pour remplacer les combustibles fossiles tels que le pétrole et le gaz naturel. Depuis plusieurs années, la possibilité d’employer des sources d’énergie naturelles pour produire et utiliser efficacement l’hydrogène est envisagée, l'hydrogène pouvant être stocké en grande quantité et transporté sur de longues distances, notamment sous forme liquide. In recent years, due to the growing awareness of the problem of global warming, efforts have been made to further utilize renewable natural energy sources, such as solar energy, wind energy, hydropower, and geothermal energy as energy sources to replace fossil fuels such as oil and natural gas. For several years, the possibility of using natural energy sources to efficiently produce and utilize hydrogen has been considered, as hydrogen can be stored in large quantities and transported over long distances, especially in liquid form.

Les installations de transfert de fluide cryogénique, tels que les bras de chargement sont par exemple détaillées dans les documents WO9815772 ou EP 3321229. Cryogenic fluid transfer installations, such as loading arms, are for example detailed in documents WO9815772 or EP 3321229.

De telles installation comprennent également, de manière classique, un dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique comprenant un roulement ainsi qu'un agencement d'étanchéité comprenant notamment un joint d'étanchéité imperméable au fluide cryogénique ou un joint d'étanchéité imperméable permettant de protéger l'installation d'éventuelles conditions climatiques. Such installations also comprise, in a conventional manner, a rotating connection device for cryogenic fluid conduits comprising a bearing as well as a sealing arrangement comprising in particular a sealing joint impermeable to the cryogenic fluid or an impermeable sealing joint making it possible to protect the installation from possible climatic conditions.

Toutefois, un inconvénient des installations actuelles est que, leur dimension s'avère relativement importante et que par conséquent l'effet de levier s'en trouve d'autant plus important, rendant ainsi plus difficile une quelconque manoeuvre de l'installation, par exemple lors de manutentions. En outre, le fait que le roulement et un potentiel agencement d'étanchéité soient éloignés d'un plan de joint entre deux pièces de conduite s'avère peu optimal vis à vis des mouvements relatifs à accommoder par l'agencement d'étanchéité et des jeux fonctionnels à assurer. Il existe donc un besoin d'améliorer les installations de transfert de fluide cryogénique permettant d'avoir une installation compacte, tout en assurant sa résistance au cours du temps. However, a disadvantage of current installations is that their size is relatively large and that consequently the leverage effect is all the greater, thus making any maneuvering of the installation more difficult, for example during handling. In addition, the fact that the bearing and a potential sealing arrangement are far from a joint plane between two pipe parts is not optimal with regard to the relative movements to be accommodated by the sealing arrangement and the functional clearances to be ensured. There is therefore a need to improve cryogenic fluid transfer installations to enable a compact installation, while ensuring its resistance over time.

Exposé de la divulgation Disclosure Statement

Un aspect de la divulgation est de remédier au moins en partie aux inconvénients mentionnés ci-dessus relatifs aux techniques de l'art antérieur. One aspect of the disclosure is to at least partially overcome the above-mentioned drawbacks of prior art techniques.

Pour ce faire, la divulgation concerne un dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, comprenant une première pièce de conduite formant partie femelle de joint et une deuxième pièce de conduite formant partie mâle de joint, connectées de sorte à délimiter un conduit de circulation du fluide cryogénique et à former une chambre de réchauffement du fluide cryogénique entre les première et deuxième pièces de conduite, ladite première pièce de conduite présentant une première bride annulaire externe et ladite deuxième pièce de conduite présentant une deuxième bride annulaire externe, entre lesquelles est enserré un roulement comprenant une bague radialement externe connectée à l'une des deux brides annulaires externes et une bague radialement interne connectée à l'autre des deux brides annulaires externes, de sorte à guider en rotation l'assemblage formé par ladite première pièce de conduite et ladite deuxième pièce de conduite, caractérisé en ce que ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente une forme en U serpentant entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite et définissant un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement. To this end, the disclosure relates to a device for rotating connection of cryogenic fluid conduits, comprising a first conduit part forming a female joint part and a second conduit part forming a male joint part, connected so as to delimit a conduit for circulation of the cryogenic fluid and to form a chamber for heating the cryogenic fluid between the first and second conduit parts, said first conduit part having a first external annular flange and said second conduit part having a second external annular flange, between which is clamped a bearing comprising a radially external ring connected to one of the two external annular flanges and a radially internal ring connected to the other of the two external annular flanges, so as to guide in rotation the assembly formed by said first conduit part and said second conduit part, characterized in that said chamber for heating the cryogenic fluid has a U-shape winding between the first conduit part and the second conduit part and defining a thermally insulated annular intermediate space.

Ainsi, la divulgation propose une approche nouvelle et inventive permettant de résoudre au moins en partie les inconvénients de l'art antérieur. Thus, the disclosure provides a novel and inventive approach to at least partially overcoming the drawbacks of the prior art.

Notamment, par la mise en oeuvre d'une chambre de réchauffement qui présente une forme en U, on améliore ainsi la compacité du dispositif de raccordement du fait que la chambre de réchauffement est subdivisée en plusieurs portions se superposant. En outre, cela permet de mettre en oeuvre un roulement qui soit relativement proche du plan de connexion par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint, et donc minimiser les bras de levier entre le roulement et le plan de connexion pour minimiser les mouvements relatifs entre la première et la deuxième pièce de conduite sous l'effet des mouvements de rotulage du roulement. In particular, by implementing a heating chamber that has a U shape, the compactness of the connection device is improved because the heating chamber is subdivided into several overlapping portions. In addition, this makes it possible to implement a bearing that is relatively close to the connection plane by fitting the male joint part into the female joint part, and therefore minimize the lever arms between the bearing and the connection plane to minimize the relative movements between the first and second driving parts under the effect of the swiveling movements of the bearing.

Enfin, le fait de mettre en oeuvre un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement permet de minimiser des entrées de chaleur dans ledit fluide cryogénique circulant dans ledit conduit de circulation. Finally, implementing a thermally insulated annular intermediate space makes it possible to minimize heat inputs into said cryogenic fluid circulating in said circulation conduit.

En outre, le fait de mettre en oeuvre un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement permet de n'autoriser un transfert thermique qu'à travers ladite chambre de réchauffement dudit fluide cryogénique. Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite première pièce de conduite et ladite deuxième pièce de conduite sont connectées par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint. Furthermore, the implementation of a thermally insulated annular intermediate space makes it possible to authorize heat transfer only through said heating chamber of said cryogenic fluid. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said first pipe part and said second pipe part are connected by fitting the male joint part into the female joint part.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite bague radialement externe est connectée de manière détachable à l'une des deux brides annulaires externes et ladite bague radialement interne connectée de manière détachable à l'autre des deux brides annulaires externes. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said radially outer ring is detachably connected to one of the two outer annular flanges and said radially inner ring detachably connected to the other of the two outer annular flanges.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite première pièce de conduite comprend : une première paroi tubulaire interne radialement espacée de ladite bride annulaire externe par un premier espace amont ; une première paroi tubulaire externe ménagée dans la continuité de ladite première bride annulaire externe, et une première paroi tubulaire intercalaire ménagée radialement entre ladite première paroi tubulaire externe et ladite première paroi tubulaire interne, et espacée de ladite première paroi tubulaire externe par un premier espace aval inférieur en diamètre audit premier espace amont, ladite première paroi tubulaire intercalaire et ladite première paroi tubulaire interne étant ménagées en quinconce et étant reliées par une première cloison annulaire de jonction. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said first pipe part comprises: a first internal tubular wall radially spaced from said external annular flange by a first upstream space; a first external tubular wall formed in the continuity of said first external annular flange, and a first intermediate tubular wall formed radially between said first external tubular wall and said first internal tubular wall, and spaced from said first external tubular wall by a first downstream space smaller in diameter than said first upstream space, said first intermediate tubular wall and said first internal tubular wall being arranged in a staggered manner and being connected by a first annular junction partition.

En outre, ladite deuxième pièce de conduite cylindrique comprend : une deuxième paroi tubulaire interne ; une deuxième paroi tubulaire externe ménagée dans la continuité de ladite deuxième bride annulaire externe, et une deuxième paroi tubulaire intercalaire ménagée radialement entre ladite deuxième paroi tubulaire externe et ladite deuxième paroi tubulaire interne, ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire interne par un deuxième espace interne et étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire externe par un deuxième espace externe, ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire et ladite deuxième paroi tubulaire interne étant ménagées en quinconce et étant reliées par une deuxième cloison annulaire de jonction, lesdites première paroi tubulaire externe et première paroi tubulaire intercalaire, venant au moins partiellement s'insérer dans ledit deuxième espace externe, lesdites deuxième paroi tubulaire intercalaire et deuxième paroi tubulaire interne venant s'insérer dans ladite deuxième pièce de conduite de sorte à être en butée contre ladite cloison annulaire de jonction de sorte que ladite première paroi tubulaire interne et ladite deuxième paroi tubulaire interne soient juxtaposées et forment ledit conduit de circulation d'un fluide cryogénique. Furthermore, said second cylindrical pipe part comprises: a second internal tubular wall; a second external tubular wall formed in the continuity of said second external annular flange, and a second intermediate tubular wall formed radially between said second external tubular wall and said second internal tubular wall, said second intermediate tubular wall being spaced from said second internal tubular wall by a second internal space and being spaced from said second external tubular wall by a second external space, said second intermediate tubular wall and said second internal tubular wall being arranged in a staggered manner and being connected by a second annular junction partition, said first external tubular wall and first intermediate tubular wall, at least partially being inserted into said second external space, said second intermediate tubular wall and second internal tubular wall being inserted into said second pipe part so as to abut against said annular partition of junction such that said first internal tubular wall and said second internal tubular wall are juxtaposed and form said cryogenic fluid circulation conduit.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique comprend : une première portion formée entre la première paroi tubulaire intercalaire et la deuxième paroi tubulaire intercalaire, une deuxième portion prolongeant la première portion et ménagée entre la première paroi tubulaire externe et la deuxième paroi tubulaire externe, lesdites première portion et deuxième portion étant reliées par une portion de liaison formée entre une extrémité de ladite première pièce de conduite et une cloison de jonction reliant ladite deuxième paroi tubulaire externe à ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire, les première portion et deuxième portion définissant ledit espace intermédiaire. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said cryogenic fluid heating chamber comprises: a first portion formed between the first intermediate tubular wall and the second intermediate tubular wall, a second portion extending the first portion and formed between the first external tubular wall and the second external tubular wall, said first portion and second portion being connected by a connecting portion formed between one end of said first pipe piece and a junction partition connecting said second external tubular wall to said second intermediate tubular wall, the first portion and second portion defining said intermediate space.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement est un espace isolé par le vide dans lequel sont logés des moyens d'isolation thermique. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said thermally insulated annular intermediate space is a vacuum insulated space in which thermal insulation means are housed.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, lesdits moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches combinées réflecteurs/isolant. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said thermal insulation means comprise a plurality of combined reflector/insulator layers.

Dans ce cas, selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, lesdits moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches à base de fibre de verre et d'aluminium. In this case, according to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said thermal insulation means comprise a plurality of layers based on glass fiber and aluminum.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit roulement comprend au moins deux pistes de roulement toriques qui sont ménagées entre ladite bague radialement interne et ladite bague radialement externe, et dans lesquelles circulent des billes. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said bearing comprises at least two toric raceways which are arranged between said radially inner ring and said radially outer ring, and in which balls circulate.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ladite première bride annulaire externe et ladite deuxième bride annulaire externe présentent une pluralité de trous de passage ménagés en vis-à-vis de trous borgnes formés dans au moins l'une de ladite bague radialement interne et ladite bague radialement externe, et en ce que ledit dispositif comprend en outre une pluralité de vis, chacune desdites vis traversant un desdits trous de passage et venant se visser dans un desdits trous borgnes. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said first external annular flange and said second external annular flange have a plurality of through holes arranged opposite blind holes formed in at least one of said radially internal ring and said radially external ring, and in that said device further comprises a plurality of screws, each of said screws passing through one of said through holes and being screwed into one of said blind holes.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, le fluide cryogénique est de l'hydrogène liquide. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, the cryogenic fluid is liquid hydrogen.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit dispositif de raccordement tournant comprenant en outre : un premier joint imperméable au fluide cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre ladite première pièce de conduite et ladite deuxième pièce de conduite donnant sur ladite chambre de réchauffement à une extrémité interne de celui-ci; un deuxième joint imperméable au fluide cryogénique ménagé à une interface de jonction entre ladite deuxième pièce de conduite, ladite deuxième bride annulaire externe, et ladite bague radialement interne, située à une extrémité externe de la chambre de réchauffement; un troisième joint imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité dudit fluide cryogénique et étant ménagé à une interface de jonction entre ladite bague radialement externe, ladite bague radialement interne et ladite deuxième bride annulaire externe. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said rotating connection device further comprising: a first cryogenic fluid impermeable seal, provided at a junction interface between said first conduit piece and said second conduit piece opening onto said heating chamber at an inner end thereof; a second cryogenic fluid impermeable seal provided at a junction interface between said second conduit piece, said second outer annular flange, and said radially inner ring, located at an outer end of the heating chamber; a third gas impermeable seal formed by heating a quantity of said cryogenic fluid and provided at a junction interface between said radially outer ring, said radially inner ring and said second outer annular flange.

Par la mise en oeuvre de trois joints d'étanchéité, on assure une sécurité supplémentaire au niveau du dispositif de raccordement tournant de sorte que si une défaillance se produit au niveau du premier niveau d'étanchéité, ou première barrière d'étanchéité, correspondant au premier joint et au troisième joint, le fluide cryogénique ne s'échappe pas pour autant de l'installation de transfert de fluide cryogénique du fait que le deuxième niveau d'étanchéité, ou deuxième barrière d'étanchéité, correspondant au deuxième joint d'étanchéité empêche la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur. Le deuxième joint d'étanchéité assure ainsi une sécurité en cas de défaillance du premier joint d'étanchéité et/ou du troisième joint d'étanchéité. By using three seals, additional safety is provided at the rotating connection device so that if a failure occurs at the first sealing level, or first sealing barrier, corresponding to the first seal and the third seal, the cryogenic fluid does not escape from the cryogenic fluid transfer system because the second sealing level, or second sealing barrier, corresponding to the second seal prevents the cryogenic fluid from escaping to the outside. The second seal thus provides safety in the event of failure of the first seal and/or the third seal.

En d'autres termes, le premier joint permet d'assurer une étanchéité au fluide cryogénique. Le troisième joint assure l'étanchéité au gaz cryogénique provenant du réchauffement du liquide cryogénique qui pourrait s'échapper au niveau du premier joint d'étanchéité, et qui serait réchauffé en circulant dans la chambre de réchauffement. En cas de défaillance de cette première barrière d'étanchéité, le deuxième joint permet d'assurer une étanchéité pour éviter la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur. In other words, the first seal provides a seal against the cryogenic fluid. The third seal provides a seal against the cryogenic gas from the heating of the cryogenic liquid that could escape at the first seal, and which would be heated by circulating in the heating chamber. In the event of failure of this first sealing barrier, the second seal provides a seal to prevent the cryogenic fluid from leaking to the outside.

En outre, par ce positionnement des joints d'étanchéité et par la compacité de l'installation, on minimise les bras de levier entre le roulement et les joints d'étanchéité pour minimiser les mouvements relatifs entre la première et la deuxième pièce de conduite au niveau de ces joints d'étanchéité sous l'effet des mouvements de rotulage du roulement. Furthermore, by this positioning of the seals and by the compactness of the installation, the lever arms between the bearing and the seals are minimized to minimize the relative movements between the first and second driving part at the level of these seals under the effect of the swivel movements of the bearing.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit premier joint est ménagé autour du conduit de circulation. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said first seal is provided around the circulation conduit.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit premier joint est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said first seal is annular and is made from polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit deuxième joint est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts. Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, lesdits ressorts sont réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said second seal is annular and is made from polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said springs are made of a material resistant to hydrogen embrittlement.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit troisième joint est imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité dudit fluide cryogénique et présentant une température supérieure à -75 degrés, préférentiellement supérieure à -50 degrés. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said third seal is impermeable to the gas formed by heating a quantity of said cryogenic fluid and having a temperature greater than -75 degrees, preferably greater than -50 degrees.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit troisième joint est un joint à lèvres réalisé à partir d'un élastomère. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said third seal is a lip seal made from an elastomer.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, le dispositif comprend un quatrième joint ménagé à une interface de jonction entre ladite bague radialement externe, ladite bague radialement interne et ladite première bride annulaire externe. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, the device comprises a fourth seal provided at a junction interface between said radially outer ring, said radially inner ring and said first outer annular flange.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit quatrième joint est un joint annulaire imperméable. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said fourth seal is an impermeable annular seal.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, ledit premier joint imperméable au liquide cryogénique est ménagé autour du conduit de circulation entre ladite première cloison annulaire de jonction et ladite deuxième cloison annulaire de jonction. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, said first seal impermeable to cryogenic liquid is provided around the circulation conduit between said first annular junction partition and said second annular junction partition.

Selon un aspect particulier d'au moins un mode de réalisation de la divulgation, le dispositif comprend un joint annulaire statique ménagé entre ladite première bride annulaire externe et ladite bague radialement interne. According to a particular aspect of at least one embodiment of the disclosure, the device comprises a static annular seal provided between said first external annular flange and said radially internal ring.

La divulgation concerne également une utilisation d'un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'un des modes de réalisation précités, pour le transfert d'hydrogène liquide. The disclosure also relates to a use of a rotating conduit connection device according to one of the aforementioned embodiments, for the transfer of liquid hydrogen.

La divulgation concerne également un bras de chargement comprenant un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'un des modes de réalisation précités. The disclosure also relates to a loading arm comprising a rotating conduit connection device according to one of the aforementioned embodiments.

Présentation des figures Presentation of figures

La divulgation, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation illustratif et non limitatif de celle-ci, et des dessins annexés parmi lesquels : The disclosure, as well as the various advantages it presents, will be more easily understood in light of the following description of an illustrative and non-limiting embodiment thereof, and of the appended drawings among which:

[Fig. 1] est un schéma en coupe illustrant une installation de transfert de fluide cryogénique selon un mode de réalisation de la divulgation ; [Fig. 1] is a cross-sectional diagram illustrating a cryogenic fluid transfer installation according to one embodiment of the disclosure;

[Fig. 2] est une vue partielle de la figure 1 ; [Fig. 2] is a partial view of Figure 1;

[Fig. 3] est une vue en perspective d'une installation de transfert de fluide cryogénique selon le mode de réalisation de la figure 1, et [Fig. 3] is a perspective view of a cryogenic fluid transfer installation according to the embodiment of FIG. 1, and

[Fig. 4] est une vue explosée partielle de la figure 3. [Fig. 4] is a partial exploded view of Figure 3.

Description détaillée d'un mode de réalisation de la divulgation Le principe général de la divulgation repose sur la mise en oeuvre d'une chambre de réchauffement du fluide cryogénique qui présente une forme en U serpentant entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite et définissant un espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement, de sorte à améliorer la compacité du dispositif de raccordement du fait que la chambre de réchauffement est subdivisé en plusieurs portions se superposant, et de sorte à mettre en oeuvre un roulement qui soit relativement proche du plan de connexion par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint. Detailed description of an embodiment of the disclosure The general principle of the disclosure is based on the implementation of a cryogenic fluid heating chamber which has a U shape winding between the first pipe part and the second pipe part and defining a thermally insulated annular intermediate space, so as to improve the compactness of the connection device because the heating chamber is subdivided into several overlapping portions, and so as to implement a bearing which is relatively close to the connection plane by fitting the male joint part into the female joint part.

Un tel dispositif de raccordement tournant de conduits peut être notamment utilisé pour le transfert d'hydrogène liquide. Such a rotating conduit connection device can be used in particular for the transfer of liquid hydrogen.

Selon d'autres variantes, il pourrait également être utilisé pour le transport d'autres fluides cryogéniques, devant être transportés à des températures négatives très basses. According to other variants, it could also be used for the transport of other cryogenic fluids, which must be transported at very low negative temperatures.

Ce dispositif de raccordement tournant de conduits peut notamment être mis en oeuvre au sein d'un bras de chargement. This rotating conduit connection device can in particular be implemented within a loading arm.

On présente maintenant, en relation avec les figures 1 à 4, un mode de réalisation de la divulgation. An embodiment of the disclosure is now presented in connection with FIGS. 1 to 4.

Comme illustré, le dispositif de raccordement tournant de conduits selon la divulgation comprend une première pièce de conduite A et une deuxième pièce de conduite B. As illustrated, the rotating conduit connection device according to the disclosure comprises a first conduit piece A and a second conduit piece B.

Ces deux pièces sont ici cylindriques et sont, dans ce mode de réalisation, connectées par emboîtement de la deuxième pièce de conduite B formant la partie male de joint dans la première pièce de conduite A formant la partie femelle de joint de sorte à délimiter un conduit C de circulation d'un fluide cryogénique selon un flux F. These two parts are cylindrical here and are, in this embodiment, connected by fitting the second pipe part B forming the male joint part into the first pipe part A forming the female joint part so as to delimit a conduit C for circulation of a cryogenic fluid according to a flow F.

La première pièce de conduite A présente une première bride annulaire externe 11. Cette bride annulaire externe présente, dans ce mode de réalisation, une ailette s'étendant en saillie selon un axe orthogonal à un axe longitudinal L d'extension de cette première pièce de conduite A. The first pipe part A has a first external annular flange 11. This external annular flange has, in this embodiment, a fin extending in projection along an axis orthogonal to a longitudinal axis L of extension of this first pipe part A.

De son côté, la deuxième pièce de conduite B présente une deuxième bride annulaire externe 12. Cette bride annulaire externe présente également, dans ce mode de réalisation, une ailette s'étendant en saillie selon un axe orthogonal à un axe longitudinal L d'extension de cette deuxième pièce de conduite B. For its part, the second pipe part B has a second external annular flange 12. This external annular flange also has, in this embodiment, a fin extending in projection along an axis orthogonal to a longitudinal axis L of extension of this second pipe part B.

Entre la première bride annulaire externe 11 et la deuxième bride annulaire externe 12 est enserré un roulement comprenant une bague radialement externe 9, qui est ici connectée de manière détachable à l'une des deux brides annulaires externes et une bague radialement interne 10 qui est ici également connectée de manière détachable à l'autre des deux brides annulaires externes, afin de maintenir connectées la première pièce de conduite A à la deuxième pièce de conduite B et afin de guider en rotation l'assemblage formé par la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B. Ce roulement comprend au moins deux pistes de roulement toriques 91, ici deux pistes, ménagées entre la bague radialement interne 10 et la bague radialement externe 9, dans lesquelles circulent des billes 90. Between the first outer annular flange 11 and the second outer annular flange 12 is clamped a bearing comprising a radially outer ring 9, which is here detachably connected to one of the two outer annular flanges and a radially inner ring 10 which is here also detachably connected to the other of the two outer annular flanges, in order to keep the first pipe part A connected to the second pipe part B and in order to guide in rotation the assembly formed by the first pipe part A and the second pipe part B. This bearing comprises at least two toroidal raceways 91, here two raceways, arranged between the radially inner ring 10 and the radially outer ring 9, in which balls 90 circulate.

Selon différentes variantes, les roulements peuvent être soit graissés soit non graissés. Les roulements graissés peuvent comprendre une graisse fonctionnant à basse température compatible oxygène c'est-à-dire ne présentation pas de risque en cas de contact avec une atmosphère riche en oxygène ce qui peut être le cas en cas de dégradation de l'étanchéité du joint tournant et de baisse de température du roulement. Les roulements non graissés peuvent comprendre des pistes de roulement balayées à l'azote ou pressurisées à l'azote afin d'empêcher l'apparition d'humidité au niveau de ces pistes. According to different variants, the bearings can be either greased or ungreased. Greased bearings can include a grease operating at low temperature that is compatible with oxygen, i.e. does not present a risk in the event of contact with an oxygen-rich atmosphere, which can be the case in the event of deterioration of the sealing of the rotating seal and a drop in bearing temperature. Ungreased bearings can include raceways swept with nitrogen or pressurized with nitrogen in order to prevent the appearance of humidity at these raceways.

Dans ce mode de réalisation, la première bride annulaire externe et la deuxième bride annulaire externe présentent une pluralité de trous de passage ménagés en vis-à-vis de trous borgnes formés dans au moins l'une de la bague radialement interne et la bague radialement externe. En outre, ledit dispositif comprend une pluralité de vis, chacune des vis traversant un des trous de passage et venant se visser dans un des trous borgnes. In this embodiment, the first outer annular flange and the second outer annular flange have a plurality of through holes arranged opposite blind holes formed in at least one of the radially inner ring and the radially outer ring. Furthermore, said device comprises a plurality of screws, each of the screws passing through one of the through holes and being screwed into one of the blind holes.

Plus particulièrement, et comme illustré sur les figures 3 et 4, la première bride annulaire externe 11 présente une pluralité de trous de passage 80 ménagés en vis-à-vis de trous borgnes 81 formés dans la bague radialement interne 10 tandis que la deuxième bride annulaire externe 12 présente une pluralité de trous de passage 82 ménagés en vis-à-vis de trous borgnes 83 formés dans la bague radialement externe 9. More particularly, and as illustrated in FIGS. 3 and 4, the first external annular flange 11 has a plurality of through holes 80 arranged opposite blind holes 81 formed in the radially internal ring 10 while the second external annular flange 12 has a plurality of through holes 82 arranged opposite blind holes 83 formed in the radially external ring 9.

En outre, l'installation comprend une pluralité de vis 8, chacune des vis pouvant traverser un des trous de passage 80 et venant se visser dans un des trous borgnes 81. Par ailleurs, l'installation comprend une pluralité de vis 8' pouvant traverser un des trous de passage 82 et venant se visser dans un des trous borgnes 83. Furthermore, the installation comprises a plurality of screws 8, each of the screws being able to pass through one of the through holes 80 and being screwed into one of the blind holes 81. Furthermore, the installation comprises a plurality of screws 8' being able to pass through one of the through holes 82 and being screwed into one of the blind holes 83.

Selon un autre mode de réalisation, la première bride annulaire externe et la bague radialement interne pourraient être monobloc tandis que la deuxième bride annulaire externe et la bague radialement externe pourraient être monobloc. According to another embodiment, the first outer annular flange and the radially inner ring could be one-piece while the second outer annular flange and the radially outer ring could be one-piece.

Comme notamment visible sur la figure 4, la première pièce de conduite A cylindrique de ce mode de réalisation comprend : une première paroi tubulaire interne 112 radialement espacée de la bride annulaire externe 11 par un premier espace amont 116 ; une première paroi tubulaire externe 110 ménagée dans la continuité de la première bride annulaire externe 11, et une première paroi tubulaire intercalaire 111 ménagée radialement entre la première paroi tubulaire externe 110 et la première paroi tubulaire interne 112, et espacée de la première paroi tubulaire externe 110 par un premier espace aval 115 inférieur en diamètre au premier espace amont 116. As can be seen in particular in FIG. 4, the first cylindrical pipe part A of this embodiment comprises: a first internal tubular wall 112 radially spaced from the external annular flange 11 by a first upstream space 116; a first external tubular wall 110 formed in continuity with the first external annular flange 11, and a first intermediate tubular wall 111 formed radially between the first external tubular wall 110 and the first internal tubular wall 112, and spaced from the first external tubular wall 110 by a first downstream space 115 smaller in diameter than the first upstream space 116.

Cette première paroi tubulaire intercalaire 111 et cette première paroi tubulaire interne 112 sont ménagées en quinconce et sont reliées par une première cloison annulaire de jonction 113.This first intermediate tubular wall 111 and this first internal tubular wall 112 are arranged in a staggered pattern and are connected by a first annular junction partition 113.

Par ailleurs, la deuxième pièce de conduite B cylindrique de ce mode de réalisation comprend : une deuxième paroi tubulaire interne 122 ; une deuxième paroi tubulaire externe 120 ménagée dans la continuité de la deuxième bride annulaire externe 12, et une deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 ménagée radialement entre la deuxième paroi tubulaire externe 120 et la deuxième paroi tubulaire interne 122, la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 étant espacée de la deuxième paroi tubulaire interne 122 par un deuxième espace interne 126 et étant espacée de la deuxième paroi tubulaire externe 122 par un deuxième espace externe 125. Furthermore, the second cylindrical pipe part B of this embodiment comprises: a second internal tubular wall 122; a second external tubular wall 120 formed in the continuity of the second external annular flange 12, and a second intermediate tubular wall 121 formed radially between the second external tubular wall 120 and the second internal tubular wall 122, the second intermediate tubular wall 121 being spaced from the second internal tubular wall 122 by a second internal space 126 and being spaced from the second external tubular wall 122 by a second external space 125.

Ici encore, la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 et ladite deuxième paroi tubulaire interne 122 sont ménagées en quinconce et sont reliées par une deuxième cloison annulaire de jonction 123. Here again, the second intermediate tubular wall 121 and said second internal tubular wall 122 are arranged in a staggered manner and are connected by a second annular junction partition 123.

Comme décrit, les deux pièces de conduite sont connectées par emboîtement de la deuxième pièce de conduite B formant la partie male de joint dans la première pièce de conduite A formant la partie femelle de joint de sorte à délimiter un conduit C de circulation d'un fluide cryogénique. As described, the two pipe parts are connected by fitting the second pipe part B forming the male joint part into the first pipe part A forming the female joint part so as to delimit a conduit C for circulation of a cryogenic fluid.

Pour ce faire, les première paroi tubulaire externe 110 et première paroi tubulaire intercalaire 111 viennent au moins partiellement s'insérer dans le deuxième espace externe 125. To do this, the first external tubular wall 110 and first intermediate tubular wall 111 are at least partially inserted into the second external space 125.

En outre, la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121 et la deuxième paroi tubulaire interne 122 viennent s'insérer dans la deuxième pièce de conduite B de sorte à être en butée contre la première cloison annulaire de jonction 113 de sorte que la première paroi tubulaire interne 112 et la deuxième paroi tubulaire interne 122 soient juxtaposées et forment le conduit C de circulation de fluide cryogénique. Furthermore, the second intermediate tubular wall 121 and the second internal tubular wall 122 are inserted into the second conduit part B so as to abut against the first annular junction partition 113 so that the first internal tubular wall 112 and the second internal tubular wall 122 are juxtaposed and form the cryogenic fluid circulation conduit C.

L'emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint forme une chambre de réchauffement du fluide cryogénique entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B. The fitting of the male seal part into the female seal part forms a heating chamber for the cryogenic fluid between the first pipe part A and the second pipe part B.

Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, la chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente un profil en forme de U serpentant entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B, de sorte à maintenir la compacité du dispositif de raccordement tournant de conduits du fait que la chambre de réchauffement est subdivisée en plusieurs portions se superposant. En outre, cela permet de mettre en oeuvre un roulement qui soit relativement proche du plan de connexion par emboîtement de la partie mâle de joint dans la partie femelle de joint. Cette chambre de réchauffement du fluide cryogénique définit en outre un espace intermédiaire E annulaire isolé thermiquement. More particularly, in this embodiment, the cryogenic fluid heating chamber has a U-shaped profile winding between the first pipe part A and the second pipe part B, so as to maintain the compactness of the rotating pipe connection device because the heating chamber is subdivided into several overlapping portions. In addition, this makes it possible to implement a bearing that is relatively close to the connection plane by fitting the male seal part into the female seal part. This cryogenic fluid heating chamber further defines a thermally insulated annular intermediate space E.

Cela permet de forcer la convection thermique d'éventuelles fuites du conduit de circulation à passer par cette chambre de réchauffement sans circuler radialement à travers les parois. En d'autres termes, cela permet de filtrer les possibilités de transfert thermique entre un fluide cryogénique fuyant potentiellement du conduit de circulation en n'autorisant un transfert thermique qu'à travers ladite chambre de réchauffement dudit fluide cryogénique. This allows thermal convection of possible leaks from the circulation duct to be forced through this heating chamber without circulating radially through the walls. In other words, this allows the possibilities of heat transfer between a cryogenic fluid potentially leaking from the circulation duct to be filtered by only allowing heat transfer through said heating chamber of said cryogenic fluid.

Dans ce mode de réalisation, cet espace intermédiaire annulaire E isolé thermiquement correspond au premier espace aval 115, au deuxième espace interne 126. In this embodiment, this thermally insulated annular intermediate space E corresponds to the first downstream space 115, to the second internal space 126.

Comme illustré, dans ce mode de réalisation, la chambre de réchauffement du fluide cryogénique comprend : une première portion 70 formée entre la première paroi tubulaire intercalaire 111 et la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121, une deuxième portion 72 prolongeant la première portion 70 et ménagée entre la première paroi tubulaire externe 110 et la deuxième paroi tubulaire externe 120. As illustrated, in this embodiment, the cryogenic fluid heating chamber comprises: a first portion 70 formed between the first intermediate tubular wall 111 and the second intermediate tubular wall 121, a second portion 72 extending the first portion 70 and formed between the first external tubular wall 110 and the second external tubular wall 120.

Les première portion 70 et deuxième portion 72 sont reliées par une portion de liaison 71 formée entre une extrémité de la première pièce de conduite A et une cloison de jonction reliant la deuxième paroi tubulaire externe 120 à la deuxième paroi tubulaire intercalaire 121, de sorte à donner un profil en U à cette chambre de réchauffement de fluide cryogénique. The first portion 70 and second portion 72 are connected by a connecting portion 71 formed between one end of the first pipe part A and a junction partition connecting the second external tubular wall 120 to the second intermediate tubular wall 121, so as to give a U-shaped profile to this cryogenic fluid heating chamber.

Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'espace intermédiaire annulaire isolé thermiquement est formé dans l'espace formé par la première portion 70 et la deuxième portion 72. Cet espace intermédiaire E annulaire isolé thermiquement force ainsi le transfert thermique à s'effectuer par circulation le long de la première portion 70, puis de la portion de liaison 71, puis de la deuxième portion 72, permettant ainsi de maximiser le réchauffement du fluide cryogénique fuyant du conduit de circulation de fluide cryogénique. Thus, in this embodiment, the thermally insulated annular intermediate space is formed in the space formed by the first portion 70 and the second portion 72. This thermally insulated annular intermediate space E thus forces the heat transfer to take place by circulation along the first portion 70, then the connecting portion 71, then the second portion 72, thus making it possible to maximize the heating of the cryogenic fluid leaking from the cryogenic fluid circulation conduit.

Cet espace intermédiaire annulaire E isolé thermiquement est, dans ce mode de réalisation, un espace isolé par le vide dans lequel sont logés des moyens d'isolation thermique. This thermally insulated annular intermediate space E is, in this embodiment, a space insulated by vacuum in which thermal insulation means are housed.

Dans ce mode de réalisation, ces moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches à base de fibre de verre et d'aluminium. In this embodiment, these thermal insulation means comprise a plurality of layers based on fiberglass and aluminum.

Toutefois, selon d'autres modes de réalisation, les moyens d'isolation thermique pourraient comprendre une pluralité de couches combinées réflecteurs/isolant. However, according to other embodiments, the thermal insulation means could comprise a plurality of combined reflective/insulating layers.

Comme illustré sur les différentes figures, le dispositif de raccordement tournant de ce mode de réalisation comprend en outre : un premier joint 7 imperméable au fluide cryogénique, c'est-à-dire au liquide cryogénique et au gaz cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B donnant sur la chambre de réchauffement de fluide cryogénique à une extrémité interne de celui-ci; un deuxième joint 2 imperméable au fluide cryogénique, c'est-à-dire au liquide cryogénique et au gaz cryogénique, ménagé à une interface de jonction entre la deuxième pièce de conduite B, la deuxième bride annulaire externe 12, et la bague radialement interne 10, située à une extrémité externe de la chambre de réchauffement du fluide cryogénique; un troisième joint 3 imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité dudit fluide cryogénique et présentant une température supérieure à -75 degrés, préférentiellement supérieure à -50 degrés, et ménagé à une interface de jonction entre la bague radialement externe 9, la bague radialement interne 10 et la deuxième bride annulaire externe 12. As illustrated in the various figures, the rotating connection device of this embodiment further comprises: a first seal 7 impermeable to the cryogenic fluid, i.e. to the cryogenic liquid and to the cryogenic gas, provided at a junction interface between the first pipe part A and the second conduit piece B opening onto the cryogenic fluid heating chamber at an inner end thereof; a second seal 2 impermeable to the cryogenic fluid, i.e. to the cryogenic liquid and to the cryogenic gas, provided at a junction interface between the second conduit piece B, the second outer annular flange 12, and the radially inner ring 10, located at an outer end of the cryogenic fluid heating chamber; a third seal 3 impermeable to the gas formed by heating a quantity of said cryogenic fluid and having a temperature greater than -75 degrees, preferably greater than -50 degrees, and provided at a junction interface between the radially outer ring 9, the radially inner ring 10 and the second outer annular flange 12.

En mettant en oeuvre trois joint d'étanchéité on assure une sécurité au niveau du dispositif de raccordement. By implementing three sealing joints, safety is ensured at the connection device level.

En fonctionnement normal, le fluide cryogénique circule dans le conduit de circulation C. L'étanchéité de ce conduit de circulation est premièrement réalisée par le premier joint d'étanchéité. Le fluide cryogénique pouvant s'échapper de ce premier joint d'étanchéité se réchauffe dans la chambre de réchauffement et arrive réchauffé au niveau du troisième joint d'étanchéité. In normal operation, the cryogenic fluid circulates in the circulation duct C. The sealing of this circulation duct is firstly achieved by the first seal. The cryogenic fluid which can escape from this first seal heats up in the reheating chamber and arrives heated at the third seal.

Si le premier joint d'étanchéité subit une défaillance, le deuxième joint d'étanchéité va permettre d'éviter la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur en stoppant l'arrivée de liquide cryogénique ou de gaz cryogénique trop froid pour être stoppé par le troisième joint d'étanchéité. If the first seal fails, the second seal will prevent cryogenic fluid from leaking to the outside by stopping the flow of cryogenic liquid or cryogenic gas that is too cold to be stopped by the third seal.

Si le troisième joint d'étanchéité subit une défaillance, le deuxième joint d'étanchéité va permettre d'avoir une redondance du premier joint d'étanchéité afin de limiter voire stopper totalement une éventuelle fuite de gaz cryogénique qui aurait fui du premier joint d'étanchéité et se serait réchauffé dans la chambre de réchauffement. If the third seal fails, the second seal will provide redundancy for the first seal in order to limit or even completely stop any possible leakage of cryogenic gas that may have leaked from the first seal and heated up in the heating chamber.

En d'autres termes, le premier joint permet d'assurer une étanchéité au fluide cryogénique. Le troisième joint assure l'étanchéité au gaz cryogénique provenant du réchauffement, et donc ici de la vaporisation du liquide cryogénique qui pourrait s'échapper au niveau du premier joint d'étanchéité, et qui serait réchauffé en étant dans la chambre de réchauffement. En cas de défaillance de cette première barrière d'étanchéité, le deuxième joint permet d'assurer une étanchéité pour éviter la fuite de fluide cryogénique vers l'extérieur. In other words, the first seal ensures a seal against the cryogenic fluid. The third seal ensures a seal against the cryogenic gas coming from the heating, and therefore here from the vaporization of the cryogenic liquid which could escape at the level of the first seal, and which would be heated while being in the heating chamber. In the event of failure of this first sealing barrier, the second seal ensures a seal to prevent the cryogenic fluid from leaking to the outside.

Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, le premier joint 7 imperméable au fluide cryogénique est ménagé autour du conduit de circulation entre la première cloison annulaire de jonction 113 et la deuxième cloison annulaire de jonction 123. More particularly, in this embodiment, the first seal 7 impermeable to the cryogenic fluid is provided around the circulation conduit between the first annular junction partition 113 and the second annular junction partition 123.

Ici, le premier joint 7 est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts. Plus particulièrement, ici, le premier joint 7 est annulaire et est réalisé à partir d'une enveloppe à base de PTFE énergisé par des ressorts. Here, the first seal 7 is annular and is made from a polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs. More particularly, here, the first seal 7 is annular and is made from a PTFE-based envelope energized by springs.

Par ailleurs, les ressorts énergisant ce premier joint peuvent être réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène. Furthermore, the springs energizing this first joint can be made of a material resistant to hydrogen embrittlement.

Ce matériau résistant à la fragilisation par hydrogène peut par exemple être un alliage comportant une pluralité de composants comprenant entre 39 et 41% de cobalt, entre 19 et 21% de chrome, entre 14 et 16% de nickel, entre 11,3% et 20,5% de fer, entre 6% et 8% de molybdène, entre 1,5 et 2,5% de manganèse, et une quantité de carbone inférieure ou égale à 0,15%, la somme des composants étant égale à 100%. This hydrogen embrittlement resistant material may for example be an alloy comprising a plurality of components comprising between 39 and 41% cobalt, between 19 and 21% chromium, between 14 and 16% nickel, between 11.3% and 20.5% iron, between 6% and 8% molybdenum, between 1.5 and 2.5% manganese, and a quantity of carbon less than or equal to 0.15%, the sum of the components being equal to 100%.

Selon d'autres variantes, et par exemple dans le cas où le dispositif de raccordement serait ménagé selon une direction principale verticale, le premier joint imperméable au fluide cryogénique pourrait consister en un espace laissé à une interface de jonction entre la première pièce de conduite A et la deuxième pièce de conduite B donnant sur la chambre de réchauffement de fluide cryogénique à une extrémité interne de celui-ci, cet espace pouvant par exemple être un jeu entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite. According to other variants, and for example in the case where the connection device would be arranged in a vertical main direction, the first seal impermeable to the cryogenic fluid could consist of a space left at a junction interface between the first pipe part A and the second pipe part B opening onto the cryogenic fluid heating chamber at an internal end thereof, this space being able for example to be a clearance between the first pipe part and the second pipe part.

Par exemple, cet espace peut être un jeu réduit voir très réduit, par rapport à un diamètre des pièces, entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite. Par exemple, cet espace peut être un jeu de l'ordre du millimètre entre la première pièce de conduite et la deuxième pièce de conduite. For example, this space may be a reduced or very reduced clearance, relative to a diameter of the parts, between the first driving part and the second driving part. For example, this space may be a clearance of the order of a millimeter between the first driving part and the second driving part.

De son côté, dans ce mode de réalisation, le deuxième joint 2 imperméable au fluide cryogénique est ménagé dans un logement formé dans la deuxième bride annulaire externe 12 et situé à une extrémité externe de la chambre de réchauffement du fluide cryogénique. For its part, in this embodiment, the second seal 2 impermeable to the cryogenic fluid is arranged in a housing formed in the second external annular flange 12 and located at an external end of the cryogenic fluid heating chamber.

De même que pour le premier joint, ici, le deuxième joint 2 est annulaire et est réalisé à partir de polymère résistant au contact avec l'hydrogène liquide, énergisé par des ressorts. As with the first seal, here, the second seal 2 is annular and is made from a polymer resistant to contact with liquid hydrogen, energized by springs.

Plus particulièrement, ici, le deuxième joint 2 est annulaire et est réalisé à partir d'une enveloppe base PTFE énergisé par des ressorts. More particularly, here, the second seal 2 is annular and is made from a PTFE base envelope energized by springs.

Par ailleurs, les ressorts énergisant ce deuxième joint peuvent être réalisés en un matériau résistant à la fragilisation par hydrogène. Furthermore, the springs energizing this second seal can be made of a material resistant to hydrogen embrittlement.

Ce matériau résistant à la fragilisation par hydrogène peut par exemple être un alliage comportant une pluralité de composants comprenant entre 39 et 41% de cobalt, entre 19 et 21% de chrome, entre 14 et 16% de nickel, entre 11,3% et 20,5% de fer, entre 6% et 8% de molybdène, entre 1,5 et 2,5% de manganèse, et une quantité de carbone inférieure ou égale à 0,15%, la somme des composants étant égale à 100%. De cette manière, la chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente à une extrémité d'entrée le premier joint imperméable au fluide cryogénique et à une extrémité de sortie le deuxième joint imperméable au fluide cryogénique. This hydrogen embrittlement resistant material may for example be an alloy comprising a plurality of components comprising between 39 and 41% cobalt, between 19 and 21% chromium, between 14 and 16% nickel, between 11.3% and 20.5% iron, between 6% and 8% molybdenum, between 1.5 and 2.5% manganese, and a quantity of carbon less than or equal to 0.15%, the sum of the components being equal to 100%. In this way, the cryogenic fluid heating chamber has at an inlet end the first cryogenic fluid impermeable seal and at an outlet end the second cryogenic fluid impermeable seal.

Quant au troisième joint 3 imperméable au gaz formé par réchauffement d'une quantité du fluide cryogénique, il est ménagé au voisinage du deuxième joint 2 imperméable au fluide cryogénique. As for the third gas-impermeable seal 3 formed by heating a quantity of the cryogenic fluid, it is provided in the vicinity of the second gas-impermeable seal 2.

Plus particulièrement, et comme illustré, il est positionné dans une rainure formée dans la bague radialement interne 10, au contact de la bague radialement externe 9 et de la deuxième bride annulaire externe 12. More particularly, and as illustrated, it is positioned in a groove formed in the radially internal ring 10, in contact with the radially external ring 9 and the second external annular flange 12.

Ici, ce troisième joint 3 est un joint à lèvre et est réalisé à partir d'un élastomère. Here, this third seal 3 is a lip seal and is made from an elastomer.

Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif de raccordement tournant de conduits comprend en outre un quatrième joint ménagé à une interface de jonction entre la bague radialement externe 9, la bague radialement interne 10 et la première bride annulaire externe 11. In the illustrated embodiment, the rotating conduit connection device further comprises a fourth seal provided at a junction interface between the radially outer ring 9, the radially inner ring 10 and the first outer annular flange 11.

Ici, le quatrième joint d'étanchéité est un joint annulaire imperméable. Here, the fourth seal is a waterproof ring seal.

Ce joint annulaire imperméable permet notamment de rendre le dispositif étanche aux conditions dans lesquelles il est placé, et par exemple de le protéger d'une éventuelle humidité d'un environnement extérieur dans lequel est placée ce dispositif. This waterproof annular seal makes it possible in particular to make the device waterproof to the conditions in which it is placed, and for example to protect it from possible humidity in an external environment in which this device is placed.

Par ailleurs, le dispositif de raccordement tournant de conduits comprend un joint annulaire statique 6 ménagé entre la première bride annulaire externe 11 et la bague radialement interne 10. Furthermore, the rotating conduit connection device comprises a static annular seal 6 formed between the first external annular flange 11 and the radially internal ring 10.

Claims

REVENDICATIONS [Revendication 1] Dispositif de raccordement tournant de conduits de fluide cryogénique, comprenant une première pièce de conduite (A) formant partie femelle de joint et une deuxième pièce de conduite (B) formant partie mâle de joint, connectées de sorte à délimiter un conduit (C) de circulation du fluide cryogénique et à former une chambre de réchauffement du fluide cryogénique entre les première (A) et deuxième (B) pièces de conduite, ladite première pièce de conduite (A) présentant une première bride annulaire externe (11) et ladite deuxième pièce de conduite (B) présentant une deuxième bride annulaire externe (12), entre lesquelles est enserré un roulement comprenant une bague radialement externe (9) connectée à l'une des deux brides annulaires externes (11, 12) et une bague radialement interne (10) connectée à l'autre des deux brides annulaires externes (11, 12), de sorte à guider en rotation l'assemblage formé par ladite première pièce de conduite (A) et ladite deuxième pièce de conduite (B), caractérisé en ce que ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique présente une forme en U serpentant entre la première pièce de conduite (A) et la deuxième pièce de conduite (B) et définissant un espace intermédiaire annulaire (E) isolé thermiquement. [Claim 1] A device for rotating connection of cryogenic fluid conduits, comprising a first conduit piece (A) forming a female joint part and a second conduit piece (B) forming a male joint part, connected so as to delimit a conduit (C) for circulation of the cryogenic fluid and to form a chamber for heating the cryogenic fluid between the first (A) and second (B) conduit pieces, said first conduit piece (A) having a first external annular flange (11) and said second conduit piece (B) having a second external annular flange (12), between which is clamped a bearing comprising a radially external ring (9) connected to one of the two external annular flanges (11, 12) and a radially internal ring (10) connected to the other of the two external annular flanges (11, 12), so as to guide in rotation the assembly formed by said first conduit piece (A) and said second conduit piece (B), characterized in that said fluid heating chamber cryogenic has a U-shape winding between the first pipe part (A) and the second pipe part (B) and defining a thermally insulated annular intermediate space (E). [Revendication 2] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première pièce de conduite (A) comprend : une première paroi tubulaire interne (112) radialement espacée de ladite bride annulaire externe (11) par un premier espace amont (116) ; une première paroi tubulaire externe (110) ménagée dans la continuité de ladite première bride annulaire externe (11), et une première paroi tubulaire intercalaire (111) ménagée radialement entre ladite première paroi tubulaire externe (110) et ladite première paroi tubulaire interne (112), et espacée de ladite première paroi tubulaire externe par un premier espace aval (115) inférieur en diamètre audit premier espace amont (116), ladite première paroi tubulaire intercalaire (111) et ladite première paroi tubulaire interne (112) étant ménagées en quinconce et étant reliées par une première cloison annulaire de jonction (113), et en ce que ladite deuxième pièce de conduite (B) cylindrique comprend : une deuxième paroi tubulaire interne (122) ; une deuxième paroi tubulaire externe (120) ménagée dans la continuité de ladite deuxième bride annulaire externe (12), et une deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) ménagée radialement entre ladite deuxième paroi tubulaire externe (120) et ladite deuxième paroi tubulaire interne (122), ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire interne (122) par un deuxième espace interne (126) et étant espacée de ladite deuxième paroi tubulaire externe (120) par un deuxième espace externe (125), ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) et ladite deuxième paroi tubulaire interne (122) étant ménagées en quinconce et étant reliées par une deuxième cloison annulaire de jonction (123) lesdites première paroi tubulaire externe (110) et première paroi tubulaire intercalaire (111), venant au moins partiellement s'insérer dans ledit deuxième espace externe (125), lesdites deuxième paroi tubulaire intercalaire (121) et deuxième paroi tubulaire interne (122) venant s'insérer dans ladite deuxième pièce de conduite (B) de sorte à être en butée contre ladite cloison annulaire de jonction (113) de sorte que ladite première paroi tubulaire interne (112) et ladite deuxième paroi tubulaire interne (122) soient juxtaposées et forment ledit conduit (C) de circulation d'un fluide cryogénique. [Claim 2] A rotating conduit connection device according to claim 1, characterized in that said first conduit part (A) comprises: a first internal tubular wall (112) radially spaced from said external annular flange (11) by a first upstream space (116); a first external tubular wall (110) formed in continuity with said first external annular flange (11), and a first intermediate tubular wall (111) formed radially between said first external tubular wall (110) and said first internal tubular wall (112), and spaced from said first external tubular wall by a first downstream space (115) smaller in diameter than said first upstream space (116), said first intermediate tubular wall (111) and said first internal tubular wall (112) being arranged in a staggered manner and being connected by a first annular junction partition (113), and in that said second cylindrical pipe part (B) comprises: a second internal tubular wall (122); a second external tubular wall (120) formed in continuity with said second external annular flange (12), and a second intermediate tubular wall (121) formed radially between said second external tubular wall (120) and said second internal tubular wall (122), said second intermediate tubular wall (121) being spaced from said second internal tubular wall (122) by a second internal space (126) and being spaced from said second external tubular wall (120) by a second external space (125), said second intermediate tubular wall (121) and said second internal tubular wall (122) being arranged in a staggered manner and being connected by a second annular junction partition (123), said first external tubular wall (110) and first intermediate tubular wall (111), at least partially being inserted into said second external space (125), said second intermediate tubular wall (121) and second internal tubular wall (122) being inserted into said second pipe part (B) so as to abut against said annular junction partition (113) so that said first internal tubular wall (112) and said second internal tubular wall (122) are juxtaposed and form said conduit (C) for circulation of a cryogenic fluid. [Revendication 3] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite chambre de réchauffement du fluide cryogénique comprend : une première portion (70) formée entre la première paroi tubulaire intercalaire (111) et la deuxième paroi tubulaire intercalaire (121), une deuxième portion (72) prolongeant la première portion (70) et ménagée entre la première paroi tubulaire externe (110) et la deuxième paroi tubulaire externe (120), lesdites première portion (70) et deuxième portion (72) étant reliées par une portion de liaison (71) formée entre une extrémité de ladite première pièce de conduite (A) et une cloison de jonction reliant ladite deuxième paroi tubulaire externe (120) à ladite deuxième paroi tubulaire intercalaire (121), les première portion (70) et deuxième portion (72) définissant ledit espace intermédiaire. [Claim 3] A rotating conduit connection device according to the preceding claim, characterized in that said cryogenic fluid heating chamber comprises: a first portion (70) formed between the first intermediate tubular wall (111) and the second intermediate tubular wall (121), a second portion (72) extending the first portion (70) and formed between the first external tubular wall (110) and the second external tubular wall (120), said first portion (70) and second portion (72) being connected by a connecting portion (71) formed between one end of said first conduit piece (A) and a junction partition connecting said second external tubular wall (120) to said second intermediate tubular wall (121), the first portion (70) and second portion (72) defining said intermediate space. [Revendication 4] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit espace intermédiaire annulaire (E) isolé thermiquement est un espace isolé par le vide dans lequel sont logés des moyens d'isolation thermique. [Claim 4] A rotating conduit connection device according to one of the preceding claims, characterized in that said thermally insulated annular intermediate space (E) is a space insulated by vacuum in which thermal insulation means are housed. [Revendication 5] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens d'isolation thermique comprennent une pluralité de couches combinées réflecteurs/isolants. [Claim 5] A rotating conduit connection device according to the preceding claim, characterized in that said thermal insulation means comprise a plurality of combined reflector/insulator layers. [Revendication 6] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit roulement comprend au moins deux pistes de roulement toriques (91) qui sont ménagées entre ladite bague radialement interne (10) et ladite bague radialement externe (9), et dans lesquelles circulent des billes (90). [Claim 6] A rotating conduit connection device according to one of the preceding claims, characterized in that said bearing comprises at least two toroidal rolling tracks (91) which are arranged between said radially internal ring (10) and said radially external ring (9), and in which balls (90) circulate. [Revendication 7] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite première bride annulaire externe (11) et ladite deuxième bride annulaire externe (12) présentent une pluralité de trous de passage (80) ménagés en vis-à-vis de trous borgnes (81) formés dans au moins l'une de ladite bague radialement interne (10) et ladite bague radialement externe (9), et en ce que ledit dispositif comprend en outre une pluralité de vis (8), chacune desdites vis traversant un desdits trous de passage (80) et venant se visser dans un desdits trous borgnes (81). [Claim 7] A rotating conduit connection device according to the preceding claim, characterized in that said first external annular flange (11) and said second external annular flange (12) have a plurality of through holes (80) arranged opposite blind holes (81) formed in at least one of said radially internal ring (10) and said radially external ring (9), and in that said device further comprises a plurality of screws (8), each of said screws passing through one of said through holes (80) and being screwed into one of said blind holes (81). [Revendication 8] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide cryogénique est de l'hydrogène liquide. [Claim 8] A rotating conduit connection device according to one of the preceding claims, characterized in that the cryogenic fluid is liquid hydrogen. [Revendication 9] Dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague radialement externe (9) est connectée de manière détachable à l'une des deux brides annulaires externes (11, 12) et la bague radialement interne (10) est connectée de manière détachable à l'autre des deux brides annulaires externes (11, 12) [Claim 9] A rotating conduit connection device according to one of the preceding claims, characterized in that the radially outer ring (9) is detachably connected to one of the two outer annular flanges (11, 12) and the radially inner ring (10) is detachably connected to the other of the two outer annular flanges (11, 12). [Revendication 10] Utilisation d'un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications 1 à 9 pour le transfert d'hydrogène liquide. [Claim 10] Use of a rotating conduit connection device according to one of claims 1 to 9 for the transfer of liquid hydrogen. [Revendication 11] Bras de chargement comprenant un dispositif de raccordement tournant de conduits selon l'une des revendications 1 à 9. [Claim 11] Loading arm comprising a rotating conduit connection device according to one of claims 1 to 9.
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