FR2539481A1 - Device forming a revolving joint for a cryogenic fluid, such as liquefied natural gas - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne essentiellement un dispositif formant joint tournant pour fluide cryogénique, tel que gaz naturel liquéfié. The present invention essentially relates to a device forming a rotating joint for cryogenic fluid, such as liquefied natural gas.
On connaît déjà des dispositifs de joint tournant pour fluide cryogénique, notamment sur des bras de chargement ou de déchargement de navires
Ces joints tournants connus présentent liinconvénient majeur de ne pas résister à des efforts importants. En outre, leurs parties mécaniques sont à la température du fluide cryogénique qui les traverse et qui peut être constitué par du gaz naturel liquéfié qui est à une température de l'ordre de -l#Q0C, ce qui risque de fragiliser le joint tournant et nécessite une purge permanente des parties mécaniques par un gaz inerte sec.Rotary joint devices for cryogenic fluid are already known, in particular on loading or unloading arms of ships
These known rotary joints have the major drawback of not withstanding significant forces. In addition, their mechanical parts are at the temperature of the cryogenic fluid which passes through them and which can be constituted by liquefied natural gas which is at a temperature of the order of -l # Q0C, which risks weakening the rotary joint and requires permanent purging of the mechanical parts with a dry inert gas.
D'autre part, ce problème est crucial en cas ,d'utilisation sous-marine du joint tournant car il se produit un givrage des parois du joint tournant en contact avec le fluide cryogénique et en particulier au niveau de ses parties vitales comme en particulier au niveau du plan de joint entre partie fixe et partie rotative pouvant aboutir à un blocage# du joint.
La présente invention a donc pour but de résoudre un nouveau problème technique qui consiste à créer un joint tournant susceptible de véhiculer un fluide cryogénique en évitant que l'humidité de l'air environnant ou quel'eau du milieu environnant dans le cas d'une utilisation sous-marine vienne se givrer sur les parois du joint refroidies par le fluide cryogénique véhiculé par celui-ci, au moins au niveau de ses parties vitales, comme en particulier le plan de joint entre partie fixe et partie rotative
La présente invention fournit une solution a ce nouveau problème technique qui consiste en in dispositif formant joint tournant pour fluide
cryogénique, tel que gaz naturel liquéfié, comprennent une
partie fixe et une partie rotative montée rotative
relativement à la partie fixe, chaque partie comportant
au moins un conduit correspondant approprié pour la
circulation du fluide cryogénique à travers le joint,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens
d'isolation thermique, étanches aux fluide:, d'au moins
les parois du joint en contact avec le fluide
cryogénique qui constituent des parties vitales du joint,
comme en particulier le plan de joint entre partie
fixe et partie rotative, relativement au milieu
environnant, afin d'éviter un givrage du joint au
moins au niveau de ses parties vitales.On the other hand, this problem is crucial in case of underwater use of the rotary joint because there is an icing of the walls of the rotary joint in contact with the cryogenic fluid and in particular at the level of its vital parts as in particular. at the level of the joint plane between the fixed part and the rotating part which may result in a blocking # of the joint.
The present invention therefore aims to solve a new technical problem which consists in creating a rotary joint capable of conveying a cryogenic fluid while preventing the humidity of the surrounding air or water from the surrounding medium in the case of a underwater use come frost on the walls of the joint cooled by the cryogenic fluid conveyed by it, at least at its vital parts, as in particular the joint plane between fixed part and rotary part
The present invention provides a solution to this new technical problem which consists of a device forming a rotating joint for fluid.
cryogenic, such as liquefied natural gas, include a
fixed part and a rotary part rotatably mounted
relative to the fixed part, each part comprising
at least one suitable conduit suitable for the
circulation of the cryogenic fluid through the seal,
characterized in that it further comprises means
thermal insulation, fluid tight: at least
the walls of the seal in contact with the fluid
cryogenic which constitute vital parts of the joint,
as in particular the joint plane between part
fixed and rotating part, relative to the middle
surrounding, in order to avoid icing of the joint at
less at the level of its vital parts.
Selon une caractéristique particulière avantageuse
de ce dispositif selon l'inventions les moyens
d'isolation thermique comprennent au moins une chambre
annulaire étanche concentrique au conduit de circula
tion du fluide cryogénique et l'entourant extérieurement
radialement, ladite chambre annulaire étant de préférence
sensiblement remplie d'un matériau isolant.According to a particular advantageous characteristic
of this device according to the invention the means
thermal insulation include at least one room
watertight annular concentric to the circula duct
tion of the cryogenic fluid and surrounding it externally
radially, said annular chamber preferably being
substantially filled with an insulating material.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de
la présente invention apparaîtront plus clairement à
la lumière de la description explicative qui va suivre
faite en références aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale
longitudinale selon la ligne de trace I-I de la
figure 2 d'un premier mode de réalisation du dispositiffor mantjoint tournant pour fluide cryogénique selon la présente invention
- la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne de.trace Il-Il de la figure 1
- la figure 3 représente une vue de détail
agrandie d'un joint hydraulique qui peut être placé au
niveau du plan de joint entre partie fixe et partie
rotative du conduit véhiculant le fluide cryogénique
- la figure 4 représente une vue analogue à celle de la figure 1 pour une variante de réalisation d'un dispositif formant joint tournant selon la prés#ente invention
- la figure 5 représente un autre mode de réalisation du dispositif formant joint tournant selon la présente invention
- la figure 6 représente encore un autre mode de réalisation du dispositif formant joint tournant selon la présente invention, pour une utilisation sous-marine qui, dans l'exemple représenté est combinée avec une articulation à la cardan ; et
- la figure 7 est une vue de détail agrandie selon la flèche VII de la figure 6. Other purposes, features and benefits of
the present invention will become more apparent to
in the light of the explanatory description which follows
made with reference to the accompanying drawings in which:
- Figure 1 is an axial half-section view
longitudinal along the trace line II of the
FIG. 2 of a first embodiment of the device for a rotating mantle for cryogenic fluid according to the present invention
- Figure 2 is a sectional view along the line de.trace Il-Il of Figure 1
- Figure 3 shows a detail view
enlarged with a hydraulic seal which can be placed at the
joint plane level between fixed part and part
rotary of the conduit conveying the cryogenic fluid
- Figure 4 shows a view similar to that of Figure 1 for an alternative embodiment of a device forming a rotating joint according to the pres # ente invention
- Figure 5 shows another embodiment of the device forming a rotary joint according to the present invention
- Figure 6 shows yet another embodiment of the device forming a rotary joint according to the present invention, for underwater use which, in the example shown is combined with a cardan joint; and
FIG. 7 is an enlarged detail view along arrow VII of FIG. 6.
En référence aux figures 1 et 2, un dispositif formant joint tournant pour fluide cryogénique, tel que gaz naturel liquéfié, comprend une partie fixe 1 et une partie rotative 2 montée rotative relativ#ement à la partie fixe 1. Dans exemple représenté, la partie rotative 2 est montée rotative relativement--à la partie fixe 1 par l'intermédiaire #d'un palier de rotation 4. Referring to Figures 1 and 2, a device forming a rotary joint for cryogenic fluid, such as liquefied natural gas, comprises a fixed part 1 and a rotary part 2 rotatably mounted relative to the fixed part 1. In the example shown, the part rotary 2 is mounted rotary relative to - the fixed part 1 by means of a rotation bearing 4.
Ce palier de rotation peut être à coussinet ou à roulement comme représenté.This rotation bearing can be bearing or rolling as shown.
Chaque partie (l-ou 2) comprend au moins un conduit 6 correspondant approprié pour la circulation du fluide cryogénique à travers le joint. Dans'l'exemple représenté pour simplification on a représenté un conduit unique axial 6 de circulation du fluide cryogéniquepmais il est bien entendu qu'un tel dispositif formant joint tournant peut comporter une pluralité de conduites dont une est axiale et les autres conduites sont excentrées. Each part (l-or 2) comprises at least one corresponding conduit 6 suitable for the circulation of the cryogenic fluid through the seal. In the example shown for simplification, a single axial duct 6 for circulating the cryogenic fluid has been shown, but it is understood that such a device forming a rotary joint may comprise a plurality of ducts, one of which is axial and the other ducts are eccentric.
Un tel joint tournant peut être disposé sur un bras de chargement ou de déchargement d'un navire ou sur d'autres installations nécessitant l'emploi d'une partie fixe et d'une partie rotative. Such a rotary joint can be placed on a loading or unloading arm of a ship or on other installations requiring the use of a fixed part and a rotary part.
Selon la présente invention, ce dispositif formant joint tournant comprend en outre des moyens 8 d'isolation thermique, étanches aa fluids, d1au moins les parois du joint en contact avec le fluide cryogénique, qui oenstituent des parties vitales du joint, (comme en particulier, les parois 14 , 16 situées au niveau du plan de joint entre partie fixe-et partie rotative) relativement au milieu environnant 9, afin d'éviter un givrage du joint au moins au niveau de ses parties vitales (14, 16). According to the present invention, this device forming a rotary joint further comprises means 8 for thermal insulation, fluid tight, at least the walls of the joint in contact with the cryogenic fluid, which constitute vital parts of the joint, (as in particular , the walls 14, 16 located at the joint plane between the fixed part and the rotary part) relative to the surrounding medium 9, in order to avoid icing of the joint at least at its vital parts (14, 16).
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse du dispositif formant joint tournant selon la présente invention, les moyens 8 d'isolation thermique comprennent au moins une chambre 10 annulaire, étanche aux fluides concentrique au conduit 6 de circulation du fluide cryogénique et l'entourant extérieurement radialement comme cela est clairement représenté aux figures 1 et 2. La chambre annulaire 10 est de préférence sensiblement remplie d'un matériau thermiquement isolant 12 qui est par exemple du bois reconstitué ou un plastique renforcé. According to a particularly advantageous characteristic of the device forming a rotary joint according to the present invention, the means 8 for thermal insulation comprise at least one annular chamber 10, fluid tight concentric with the conduit 6 for circulation of the cryogenic fluid and surrounding it externally radially like this. is clearly shown in Figures 1 and 2. The annular chamber 10 is preferably substantially filled with a thermally insulating material 12 which is for example reconstituted wood or reinforced plastic.
Selon un mode de réalisation particulier, la chambre annulaire 10 contient au moins temporairement un gaz sec à pression au moins égale à la pression du fluide cryogénique, de préférence constitué par de l'azoteou du liquide vaporisé prélevé sur le fluide véhiculé et qui est à une température intermédiaire entre la température ambiante du milieu environnant 9 et la température du fluide cryogénique véhiculé dans le conduit 6. Dans le cas où le fluide cryogénique véhiculé est du gaz naturel liquéfié,alors le liquide vaporisé prélevé sur le liquide véhiculé est principalement ou essentiellement du méthane. According to a particular embodiment, the annular chamber 10 contains at least temporarily a dry gas at a pressure at least equal to the pressure of the cryogenic fluid, preferably consisting of nitrogen or of the vaporized liquid taken from the conveyed fluid and which is at an intermediate temperature between the ambient temperature of the surrounding medium 9 and the temperature of the cryogenic fluid conveyed in the conduit 6. In the case where the cryogenic fluid conveyed is liquefied natural gas, then the vaporized liquid withdrawn from the conveyed liquid is mainly or essentially methane.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la chambre annulaire étanche 10 est formée par l'espace fermé défini entre une paroi 16 extérieurement concentrique au conduit 6 et espacée du conduit 6, qui est fermée de manière étanche aux fluides par des moyens d'étanchéité appropriés 20, 21
Bien entendu, la paroi 16 extérieurement concentrique comprend une partie mobile 16a et une partie fixe 16b. D'autre part, les parois du joint 14, 16 au niveau du plan de joint entre partie fixe 1 et partie rotative 2 sont de préférence en contact glissant entre elles.Selon une caractéristique particulièrement avantageuse -de l'invention, ce contact glissant est défini par un chevauchement la, 19 des bords respectifs des parties rotatives 6e, 16a et fixes 6b ; 16b du conduit 6 et de la paroi 16 constituant respectivement les parois internes et externes de la chambre 10 d'isolation thermique, étanche aux fluides.According to another particular characteristic of the invention, the sealed annular chamber 10 is formed by the closed space defined between a wall 16 externally concentric with the duct 6 and spaced from the duct 6, which is closed in a fluid-tight manner by means of '' suitable sealing 20, 21
Of course, the externally concentric wall 16 comprises a movable part 16a and a fixed part 16b. On the other hand, the walls of the joint 14, 16 at the joint plane between the fixed part 1 and the rotary part 2 are preferably in sliding contact with one another. According to a particularly advantageous characteristic of the invention, this sliding contact is defined by an overlap la, 19 of the respective edges of the rotating parts 6e, 16a and fixed parts 6b; 16b of the conduit 6 and of the wall 16 respectively constituting the internal and external walls of the chamber 10 for thermal insulation, fluid tight.
Selon le mode de réalisation représenté actuellement préféré , ces bords ont une structure en escalier que l'on voit particulièrement bien à la figure 1 et dans le détail agrandi à la figure 3 qui montre dans une variante de réalisation particulière qu'en dessous des bords en escalier s de préférence pour la paroi 16a extérieurement concentrique au conduit 6 , est disposé un joint hydraulique 24 formé par une cuvette en (U) 26 fixée sur la partie fixe 16b de la paroi 16 et contenant un liquide, par exemple de l'alcool et notamment du méthanol, jusqu'à un niveau tel que cette structure forme un joint hydraulique entre la chambre annulaire étanche 10 et le reste du joint tournant dont la structure est précisée ci-après. According to the currently preferred embodiment shown, these edges have a stepped structure which can be seen particularly well in FIG. 1 and in enlarged detail in FIG. 3 which shows in a particular variant of embodiment that below the edges in staircase s preferably for the wall 16a externally concentric with the conduit 6, is disposed a hydraulic seal 24 formed by a bowl in (U) 26 fixed on the fixed part 16b of the wall 16 and containing a liquid, for example alcohol and in particular methanol, up to a level such that this structure forms a hydraulic seal between the sealed annular chamber 10 and the rest of the rotary joint, the structure of which is specified below.
Selon le mode de réalisation particulier des figures 1 à 3, le joint tournant peut comprendre un palier 4 de rotation propre. Alors, la chambre 10 est disposée radialement interne par rapport au palier 4 et est située de part et d'autre du plan de rotation "T-T" du palier. According to the particular embodiment of Figures 1 to 3, the rotary joint can include a bearing 4 of its own rotation. Then, the chamber 10 is arranged radially internal with respect to the bearing 4 and is located on either side of the plane of rotation "T-T" of the bearing.
De la sorte, le palier de rotation 4 qui constitue une partie vitale du joint tournant, ainsi que la partie vitale 16 en contact avec le milieu environnant se trouvent thermiquement isolés des parois 6a et 6b du conduit 6 de circulation du fluide cryogénique, an se trouvant ainsi à une température relativement voisine de la température du milieu environnant 9. D'autre part, étant donné que les parties vitales internes 14 sont physiquement et thermiquement isolées du milieu environnant 9, celles-ci ne peuvent absolument pas se givrer, de sorte que ce problème technique est résolu par le joint tournant selon la présente invention. In this way, the rotation bearing 4 which constitutes a vital part of the rotary joint, as well as the vital part 16 in contact with the surrounding medium are thermally isolated from the walls 6a and 6b of the conduit 6 for circulation of the cryogenic fluid, in thus finding at a temperature relatively close to the temperature of the surrounding medium 9. On the other hand, since the internal vital parts 14 are physically and thermally isolated from the surrounding medium 9, these absolutely cannot frost, so that this technical problem is solved by the rotary joint according to the present invention.
Le palier de rotation 4, qui est monté radialement externe par rapport à la paroi externe 16 de la chambre thermiquement isolante 10 est fixé à ladite paroi 16 par des liaisons.discrètes radiales telles que 30, 32, 34, 36 pour la partie fixe et telles que la liaison 38 pour la partie rotative que l'on peut voir aux figures 1 et 2. The rotation bearing 4, which is mounted radially external relative to the external wall 16 of the thermally insulating chamber 10 is fixed to said wall 16 by radial discrete connections such as 30, 32, 34, 36 for the fixed part and such as the connection 38 for the rotary part which can be seen in FIGS. 1 and 2.
Ces liaisons discrètes radiales comportent avantageusement un élément tel que 40, 42, 44, 46 pour la partie fixe et tel que 48 pour la partie rotative résistant mécaniquement, thermiquement isolant, et laissant un espace annulaire 50 entre le palier de rotation 4 et la paroi 16 externe de la chambre d'isolation thermique 10. These discrete radial connections advantageously comprise an element such as 40, 42, 44, 46 for the fixed part and such as 48 for the rotary part which is mechanically resistant, thermally insulating, and which leaves an annular space 50 between the rotation bearing 4 and the wall. 16 external of the thermal insulation chamber 10.
De préférence, cet espace annulaire 50, qui forme naturellement une nouvelle chambre d'isolation thermique des moyens d'isolation thermique 8, communique librement à l'extérieur par des ouvertures telles que 52, 54, figure 1, définies par un jeu volontairement prévu entre l'élément 40, 42, 44, 46, 48 résistant mécaniquement et thermiquement isolant, et la partie formant doigt de liaison 30, 32, 34, 36, 38 du. palier 4 de rotation, pour la partie fixe, ceci étant également réalisé pour la partie rotative. Preferably, this annular space 50, which naturally forms a new thermal insulation chamber of the thermal insulation means 8, communicates freely to the outside through openings such as 52, 54, FIG. 1, defined by a game intentionally provided between the element 40, 42, 44, 46, 48 mechanically resistant and thermally insulating, and the part forming the connecting finger 30, 32, 34, 36, 38 of the. rotation bearing 4, for the fixed part, this also being carried out for the rotary part.
Ainsi, par un effet de thermo-siphonnage soit de
l'air si le milieu environnant 9 est constitué par de
l'air, soit de l'eau Si le milieu environnant 9 est de
l'eau, on obtient une nouvelle é#anchéité#thermique entre le conduit 6 de fluide cryogénique et le palier 4 de rotation.Thus, by a thermo-siphoning effect either
the air if the surrounding medium 9 consists of
air or water If the surrounding environment 9 is
water, a new thermal # # is obtained between the duct 6 of cryogenic fluid and the bearing 4 of rotation.
On observera en outre que selon le mode de réàlisàtion
les bords en chevauchement 18 des parties fixe 6b et
rotative 6a du conduit 6 sont axialement décalées par
rapport aux bords en chevauchement 19 de la partie fixe
16b et delapartie rotative 16a de la paroi 16 extérieurement
concentrique afin d'éviter l'établissement d'un pont
thermique, ceci étant encore amélioré- par le fait que la
ligne 28 de séparation du matériau isolant 12 entre la
partie fixe 1 et la partie rotative 2 a un profil en "Z"
droit.It will also be observed that according to the mode of realization
the overlapping edges 18 of the fixed parts 6b and
6a of the conduit 6 are axially offset by
relative to the overlapping edges 19 of the fixed part
16b and the rotary part 16a of the wall 16 externally
concentric to avoid the establishment of a bridge
thermal, this being further improved by the fact that the
line 28 for separating the insulating material 12 between the
fixed part 1 and the rotary part 2 has a "Z" profile
law.
Selon une variante de réalisation représentée à
la figure 4, la paroi 16 radialement externe de la chambre
annulaire 10 est modifiée pour que le bord radialement
externe présente une forme ondulée 60 ou en sou-fflet
augmentant le trajet thermique et améliorant la distance
au flux thermique dans l'espace annulaire 50 et dans la
chambre thermiquement isolante 10. A la figure 4, on a
utilisé le même numéro de référence que la figure 1 pour
les pièces similaires.According to an alternative embodiment shown in
Figure 4, the radially outer wall 16 of the chamber
ring 10 is changed so that the edge radially
external has a corrugated shape 60 or in bellows
increasing the thermal path and improving the distance
to the heat flux in the annular space 50 and in the
thermally insulating chamber 10. In FIG. 4, we have
used the same reference number as figure 1 for
similar parts.
On observera que dans cette variante de la figure
4, le palier 4 de rotation peut aussi avoir une liaison
62 au niveau du plan de rotation ."T-T, avec la paroi 16',
cette raison n'existant pas dans le mode de réalisation
des figures 1 à 3 au niveau du plan de rotation "T-T".It will be observed that in this variant of the figure
4, the rotation bearing 4 can also have a connection
62 at the plane of rotation. "TT, with the wall 16 ',
this reason does not exist in the embodiment
Figures 1 to 3 at the plane of rotation "TT".
Grâce à cette liaison au niveau du plan de rotation
"T-T" entre le palier de rotation 4 et la paroi 16 externe
de la chambre annulaire 10, il est possible d'agrandir
l'espace annulaire 50 vers le haut et vers le bas jusqu'en
dessous des liaisons discrètes radiales telles que 30, 32
34, 36 et 38 visibles aux figures -1 et 2, ce qui améliore l'isolation thermique.Thanks to this connection at the level of the rotation plane
"TT" between the rotation bearing 4 and the outer wall 16
of annular chamber 10, it is possible to enlarge
the annular space 50 upwards and downwards until
below discrete radial links such as 30, 32
34, 36 and 38 visible in Figures -1 and 2, which improves thermal insulation.
Enfin, en référence à la figure 5, on a représenté
un autre mode dé réalisation du# dispositif formant joint
selon l'invention qu-i comprend une autre chambre 70
annulaire radialement externe relativement aux chambres
précitées 10 et 50. On a également utilisé les mêmes
numéros de réfirences relativement à la figure 4 pour les
pièces similaires.Finally, with reference to FIG. 5, there is shown
another embodiment of the # joint forming device
according to the invention which comprises another chamber 70
radially outer annular relative to the chambers
supra 10 and 50. We also used the same
reference numbers relative to figure 4 for the
similar pieces.
Cette nouvelle chambre 70 radialement la plus
externe est située à proximité immédiate du palier de
rotation 4 de part et d'autre de celui-ci et dans cette
chambre 70 on met de préférence en circulation forcée
un fluide pénétrant par exemple par une entrée 72 et sortant par une sortie 74. Ce fluide peut être liquide
ou gazeux et être avantageusement à une température
voisine de la température ambiante ce qui permet ainsi
de maintenir le palier de rotation 4 à une température
voisine de la température ambiante et d'obtenir un fonctionnement idéal du joint tournant.This new radially most 70 chamber
external is located in the immediate vicinity of the landing
rotation 4 on either side of it and in this
room 70 preferably put in forced circulation
a fluid penetrating for example by an inlet 72 and leaving by an outlet 74. This fluid can be liquid
or gaseous and advantageously be at a temperature
close to room temperature which allows
to maintain the rotation bearing 4 at a temperature
close to room temperature and obtain ideal operation of the rotary joint.
On observera que dans cet autre mode de réalisation
de la figure 5, le palier de rotation 4 comporte comme
pour la figure 4 une liaison au niveau du plan
de rotation "T-T", représentée ici par le numéro de référence 76,qui comprend en fait trois parties, une
partie 76a la plus radialement externe, une partie
intermédiaire 76b et une partie radialement interne 76c
qui est, elle, fixée à sa partie associée de la paroi 16'
externe de la chambre thermiquement isolante interne 10.It will be observed that in this other embodiment
in FIG. 5, the rotation bearing 4 comprises as
for figure 4 a connection on the level of the plan
of rotation "TT", represented here by the reference number 76, which in fact comprises three parts, a
most radially external part 76a, part
intermediate 76b and a radially internal part 76c
which is attached to its associated part of the wall 16 '
external of the internal thermally insulating chamber 10.
Naturellement, les parties intermédiaire 76b et radialement
interne 76c peuvent être constituées par des matériaux
thermiquement isolant d'un type plus efficace.Naturally, the intermediate parts 76b and radially
internal 76c can be made of materials
thermally insulating of a more efficient type.
En outre, selon le mode de réalisation de la
figure 5, on a également représenté la paroi 16' de la
chambre thermiquement isolante 10 avec une forme ondulée ou en soufflet 60. Cette structure en soufflet permet d'absorber les déformations axiales de sorte que cette paroi interne 16' de la chambre d'isolation thermique 10 ne subit plus les déformations thermiques axiales et peut être d'un autre type plus efficace. D'autre part, la présence de ces ondulations ou soufflet permet de réduire de manière appréciable l'épaisseur des parois du conduit 6 véhiculant le fluide cryogénique et de la paroi 16' externe de la chambre d'isolation thermique 10.Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, l'épaisseur des parois 6a, 6b du conduit 6 et l6a, 16b de la paroi externe 16 de la chambre d'isolation thermique 10 est normalement comprise entre 7 et lOmm, tandis que lorsque l'on adopte une forme ondulée ou en soufflet, comme représentée aux figure-s 4 et 5, cette épaisseur peut être réduite à 2mm, ce qui est particulièrement avantage-ux.In addition, depending on the embodiment of the
FIG. 5, the wall 16 ′ of the
thermally insulating chamber 10 with a corrugated or bellows shape 60. This bellows structure makes it possible to absorb the axial deformations so that this internal wall 16 ′ of the thermal insulation chamber 10 no longer undergoes the axial thermal deformations and can be of another more effective type. On the other hand, the presence of these corrugations or bellows makes it possible to appreciably reduce the thickness of the walls of the duct 6 carrying the cryogenic fluid and of the outer wall 16 ′ of the thermal insulation chamber 10. In the mode of embodiment of FIGS. 1 to 3, the thickness of the walls 6a, 6b of the conduit 6 and 16a, 16b of the external wall 16 of the thermal insulation chamber 10 is normally between 7 and 10 mm, while when adopting a wavy or bellows shape, as shown in Figures 4 and 5, this thickness can be reduced to 2mm, which is particularly advantageous.
Enfin, les garnitures formant les moyensd'étanchéité 20, 21 peuvent être avantageusement composées de matériau synthétique approprié, tel que le téflon, ou être réalisées d'un métal ou alliage comme l'acier-inox ou une combinaison des deux. Finally, the linings forming the sealing means 20, 21 may advantageously be made of suitable synthetic material, such as Teflon, or be made of a metal or alloy such as stainless steel or a combination of the two.
En référence à la figure 6, un autre-mode de réalisation d'un dispositif formant joint tournant selon l'invention, particulièrement utilisable lorsque le milieu environnant est de î1èau; notamment de l'eau de mer, est de préférence réalisé sans palier de rotation qui présente notamment l'inconvénient d'être sensible à la corrosion, notamment marine. With reference to FIG. 6, another embodiment of a device forming a rotary joint according to the invention, particularly usable when the surrounding medium is of water; in particular sea water, is preferably carried out without a rotation bearing which has in particular the drawback of being sensitive to corrosion, in particular marine.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures 6 et 7, le dispositif formant joint tournant selon l'invention a sa partie rotative 10G qui par exemple solidaire d'un joint à la cardan 102 et présente naturellement également une partie fixe 104. In the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the device forming a rotary joint according to the invention has its rotary part 10G which, for example, is integral with a universal joint 102 and naturally also has a fixed part 104.
Selon l'invention, ce dispositif formant joint tournant comprend des moyens 108 d'isolation thermique étanche au fluides d'au moins les parois du joint en contact avec le fluide cryogénique passant dansa. le conduit 110 véhiculant le fluide cryogénique à travers le joint, relativement au milieu environnant 112p. au moins au niveau des parties vitales 114 du joint 7 comme en particulier, les parties situées au niveau du plan de joint entre partie- fixe 104 et partie rotative 100. According to the invention, this device forming a rotary joint comprises means 108 for fluid-tight thermal insulation of at least the walls of the joint in contact with the cryogenic fluid passing through it. the conduit 110 conveying the cryogenic fluid through the joint, relative to the surrounding medium 112p. at least at the level of the vital parts 114 of the joint 7, as in particular, the parts located at the level of the joint plane between the fixed part 104 and the rotary part 100.
Comme dans le cas des modes de réalisation faisant l'objet des figures 1 à 5, ces moyens d'isolation thermique 108 comprennent, de préférence, une chambre annulaire 116 contenant au moins temporairement un gaz sec à pression au moins égale à la pression du fluide cryogénique, de préférence constitué par de l'azote ou du liquide vaporisé prélevé sur le fluide véhiculé et qui est à une température intermédiaire par rapport à la température du milieu environnant 112 et la température du fluide cryogénique véhiculé dans le conduit 110. As in the case of the embodiments which are the subject of FIGS. 1 to 5, these thermal insulation means 108 preferably comprise an annular chamber 116 containing at least temporarily a dry gas at a pressure at least equal to the pressure of the cryogenic fluid, preferably consisting of nitrogen or vaporized liquid taken from the conveyed fluid and which is at an intermediate temperature with respect to the temperature of the surrounding medium 112 and the temperature of the cryogenic fluid conveyed in the conduit 110.
Cette chambre annulaire 116 est comme dans le cas précédent, sensiblement remplie d'un matériau thermiquement isolant. D'autre part, pour assurer l'étanchéité de cette chambre annulaire 116 au niveau de la liaison entre partie rotative 100 et partie fixe 104, on prévoit un chevauchement en escalier , de préférence de la partie fixe 104 dujoint radialement externe par rapport à l'extrémité de la partie rotative 100 du joint, comme clairement représenté à la figure 7. De préférence, ce chevauchement en escalier comprend deux escaliers 117, 118, l'escalier le plus externe 118 étant sensiblement fermé par une pièce annulaire 120 de manière à défini une cavité annulaire 122 entre la deuxième marche 118 et l'extrémité 119 de la partie rotative 100. This annular chamber 116 is, as in the previous case, substantially filled with a thermally insulating material. On the other hand, to ensure the sealing of this annular chamber 116 at the connection between the rotary part 100 and the fixed part 104, there is provision for an overlapping staircase, preferably the fixed part 104 of the radially external joint with respect to the end of the rotating part 100 of the joint, as clearly shown in FIG. 7. Preferably, this overlapping staircase comprises two staircases 117, 118, the outermost staircase 118 being substantially closed by an annular piece 120 so as to defined an annular cavity 122 between the second step 118 and the end 119 of the rotary part 100.
Dans cette cavité annulaire 122 est disposée une bague annulaire 124 ayant en coupe axiale droite une structure en "T" dont la jambe du "T" est perpendiculaire à l'axe du conduit 110 et les bras du "T" sont parallèles à l'axe du conduit 110 et radialement externes par rapport au conduit 110. In this annular cavity 122 is disposed an annular ring 124 having in right axial section a "T" structure whose leg of the "T" is perpendicular to the axis of the conduit 110 and the arms of the "T" are parallel to the axis of conduit 110 and radially external to conduit 110.
L'étanchéité parfaite est obtenue en insérant un joint annulaire bi-lèvres 126, de sorte que- chaque lèvre 126a, 126b soit située de part et d'autre de la jambe du "T" et soit réunie par une partie communel26e. Perfect sealing is obtained by inserting a bi-lip annular seal 126, so that each lip 126a, 126b is located on either side of the leg of the "T" and is joined by a common part.
coincée entre le pied du "T" et l'extrémité 119 de la partie rotative 100.wedged between the foot of the "T" and the end 119 of the rotating part 100.
D'autre part, l'étanchéité de la chambre annulaire 108 est assurée au niveau de la paroi 130 radialement externe de la chambre annulaire 116 qui est concentrique au conduit 110 comme dans le cas des modes de réalisation précédents par la subdivision de cette paroi en deux parties reliées entre-elles par un joint de torsion 132 d'un type connu en soi, en particulier, du type préalablement breveté par la demanderesse et qui est capable de subir des torsions allant'jusqu'à 30 à 400 tout en étant très résistant aux efforts axiaux. On the other hand, the sealing of the annular chamber 108 is ensured at the level of the radially external wall 130 of the annular chamber 116 which is concentric with the duct 110 as in the case of the previous embodiments by the subdivision of this wall into two parts interconnected by a torsion joint 132 of a type known per se, in particular, of the type previously patented by the applicant and which is capable of undergoing twists ranging up to 30 to 400 while being very resistant to axial forces.
Ainsi, on obtient une étanchéité parfaite de la chambre annulaire 110 ainsi que tous les avantages techniques préalablement décrits pour les modes de réalisation faisant l'objet des figures 1 à 5. Thus, perfect sealing of the annular chamber 110 is obtained, as well as all the technical advantages previously described for the embodiments which are the subject of FIGS. 1 to 5.
En outre, de la même manière, le conduit 134 réalisé à l'intérieur du joint à la cardan 102 et qui aboutit au conduit 110 du dispositif formant joint tournant selon l'invention à l'aide d'une pièce de liaisonnement 136 peut avantageusement comporter aussi des moyens d'isolation thermique 138 comprenant de préférence aussi une chambre annulaire 140 sensiblement remplie d'un matériau isolant, comme représenté
Naturellement, l'inv-ention comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses combinaisons. In addition, in the same way, the conduit 134 produced inside the universal joint 102 and which terminates in the conduit 110 of the device forming a rotating joint according to the invention using a connecting piece 136 can advantageously also include thermal insulation means 138 preferably also comprising an annular chamber 140 substantially filled with an insulating material, as shown
Naturally, the inv-ention includes all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their various combinations.
Claims (12)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8300463A FR2539481B1 (en) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | ROTATING JOINT DEVICE FOR CRYOGENIC FLUID, SUCH AS LIQUEFIED NATURAL GAS |
| FR8411901A FR2568344B2 (en) | 1983-01-13 | 1984-07-26 | IMPROVED DEVICE FORMING A ROTATING JOINT FOR CRYOGENIC FLUID |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8300463A FR2539481B1 (en) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | ROTATING JOINT DEVICE FOR CRYOGENIC FLUID, SUCH AS LIQUEFIED NATURAL GAS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2539481A1 true FR2539481A1 (en) | 1984-07-20 |
| FR2539481B1 FR2539481B1 (en) | 1986-03-14 |
Family
ID=9284903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8300463A Expired FR2539481B1 (en) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | ROTATING JOINT DEVICE FOR CRYOGENIC FLUID, SUCH AS LIQUEFIED NATURAL GAS |
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| FR (1) | FR2539481B1 (en) |
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