EP0628723B1

EP0628723B1 - Self-cooling integrated pump for cryogenic liquid

Info

Publication number: EP0628723B1
Application number: EP94401088A
Authority: EP
Inventors: Norbert Scherrer
Original assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Current assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1996-12-04
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: FR2706540A1; JPH06346837A; EP0628723A1; FR2706540B1; CA2123823A1; US5545015A; DE69401033T2; DE69401033D1

Description

FIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne une pompe liquide cryogénique autorefroidie destinée à être intégrée de manière amovible à un réservoir de liquide cryogénique et permettant soit le transfert de ce liquide à pression modérée, soit la production de gaz sous des pressions élevées. L'azote, l'argon, l'oxygène, l'hydrogène et l'hélium liquide sont les produits les plus particulièrement concernés par un tel dispositif.The present invention relates to a self-cooled cryogenic liquid pump intended to be removably integrated into a cryogenic liquid reservoir and allowing either the transfer of this liquid at moderate pressure, or the production of gas under high pressures. Nitrogen, argon, oxygen, hydrogen and liquid helium are the products most particularly concerned by such a device.

PRIOR ART

Classiquement, les pompes liquides mises en oeuvre en ambiance cryogénique, qu'elles soient du type centrifuge ou à pistons, sont placées à l'extérieur de la source de liquide. Il en résulte de nombreux inconvénients, le principal tenant à la nécessité d'un prérefroidissement de la pompe avant son démarrage. En effet, celui-ci doit se dérouler selon des cycles complexes qui entraînent naturellement, pendant leur mise en oeuvre, une absence de disponibilité de cette pompe. En outre, dans ces dispositifs de l'art antérieur, seule une utilisation à base d'azote liquide est réellement courante. Par exemple, il n'existe pas de pompes haute pression fonctionnant à partir d'hélium liquide et il est donc nécessaire de comprimer ce liquide sous forme gazeuse pour en permettre l'utilisation, ce qui est particulièrement pénalisant en énergie comme en investissement, c'est-à-dire en définitive en coût. Un problème analogue se pose avec l'emploi d'hydrogène liquide.Conventionally, the liquid pumps used in a cryogenic environment, whether of the centrifugal or piston type, are placed outside the source of liquid. This results in many drawbacks, the main one being the need to pre-cool the pump before starting it. Indeed, it must take place according to complex cycles which naturally cause, during their implementation, a lack of availability of this pump. In addition, in these devices of the prior art, only a use based on liquid nitrogen is really common. For example, there are no high pressure pumps operating from liquid helium and it is therefore necessary to compress this liquid in gaseous form to allow its use, which is particularly disadvantageous in energy as in investment, c is to say ultimately in cost. A similar problem arises with the use of liquid hydrogen.

Le document de brevet WO 84/02969 a tenté d'apporter une solution à ces problèmes en proposant d'immerger la pompe dans le liquide cryogénique (en l'espèce de l'azote liquide). Toutefois, une telle pompe s'est révélée particulièrement fragile notamment au niveau de sa ligne d'arbre, limitant la nécessaire fiabilité que l'on peut attendre d'un tel dispositif.Patent document WO 84/02969 has attempted to provide a solution to these problems by proposing to immerse the pump in the cryogenic liquid (in this case liquid nitrogen). However, such a pump has proved to be particularly fragile, in particular at the level of its shaft line, limiting the necessary reliability that can be expected from such a device.

Une autre solution est enseignée par le brevet français FR 771 813 qui divulgue une pompe intégrée à un réservoir de gaz liquéfié à faible pression. Toutefois, cette pompe étant solidaire du réservoir, il n'est bien sûr pas possible d'en assurer le retrait en service, ce qui est particulièrement gênant lorsqu'il est constaté un dysfonctionnement de la pompe. En outre, cette pompe n'assurant pas une maîtrise parfaite de la pression, des renvois de gaz par la sortie, et non par le seul conduit de purge, sont tout à fait possibles. Enfin et surtout, la pompe n'étant pas à la température du liquide, la différence de température existant entre son intérieur froid et son extérieur chaud a pour effet de provoquer des chocs thermiques préjudiciables à son fonctionnement.Another solution is taught by French patent FR 771 813 which discloses a pump integrated into a tank of liquefied gas at low pressure. However, this pump being integral with the tank, it is of course not possible to ensure its removal in service, which is particularly troublesome when a malfunction of the pump is observed. In addition, since this pump does not ensure perfect control of the pressure, gas returns through the outlet, and not only through the purge duct, are entirely possible. Last but not least, as the pump is not at liquid temperature, the temperature difference between its cold interior and its warm exterior has the effect of causing thermal shock detrimental to its operation.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités et de proposer une pompe liquide cryogénique amovible et autorefroidie pouvant être mise en oeuvre avec tout type de liquide cryogénique et notamment de l'hydrogène et de l'hélium liquide. Un autre but de l'invention est de réaliser une pompe de structure simple et fiable qui permette une parfaite maîtrise de la pression, rendant celle-ci particulièrement adaptable à différentes conditions de service.The present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks and to provide a removable and self-cooled cryogenic liquid pump which can be used with any type of cryogenic liquid and in particular hydrogen and liquid helium. Another object of the invention is to provide a pump of simple and reliable structure which allows perfect control of the pressure, making it particularly adaptable to different operating conditions.

Ces buts sont atteints par une pompe liquide cryogénique munie d'un corps de pompe et actionnée par un ensemble moteur et intégrée à un réservoir de liquide cryogénique, caractérisée en ce que ledit corps de pompe amovible peut coulisser dans un puits et être mis sélectivement en communication avec le réservoir, un premier clapet permettant, en position d'ouverture, un transfert du liquide du réservoir vers le corps de pompe avant son évacuation sous forme liquide ou gazeuse par un orifice de sortie et un second clapet permettant, en position d'ouverture, l'établissement d'un débit gazeux froid du ciel gazeux de ce réservoir vers une extrémité arrière du corps de pompe de laquelle il est évacué vers l'extérieur par un orifice de purge/balayage. L'orifice de purge/balayage est muni en sortie d'un dispositif de réglage du débit froid gazeux sortant du corps de pompe.These aims are achieved by a cryogenic liquid pump provided with a pump body and actuated by a motor assembly and integrated into a cryogenic liquid tank, characterized in that said removable pump body can slide in a well and be selectively activated. communication with the reservoir, a first valve allowing, in the open position, a transfer of the liquid from the reservoir to the pump body before its evacuation in liquid or gaseous form through an outlet orifice and a second valve allowing, in the position of opening, the establishment of a cold gas flow from the gaseous sky of this tank towards a rear end of the pump body from which it is evacuated towards the outside by a purge / purge orifice. The purge / sweep orifice is provided at the outlet with a device for adjusting the cold gas flow leaving the pump body.

Le dispositif de réglage permet de régulariser le débit froid gazeux évacué vers l'extérieur pouvant résulter, par exemple, de calories supplémentaires dues aux pertes par frottement de la pompe.The adjustment device makes it possible to regulate the cold gas flow discharged to the outside which may result, for example, from additional calories due to friction losses from the pump.

Selon un premier mode de réalisation, les premiers et second clapets sont mis en position d'ouverture, lors de l'installation et la fixation du corps de pompe dans le puits, par un taquet double fixé à une extrémité avant de ce corps de pompe et agissant sur chacun de ces clapets pour en provoquer la levée.According to a first embodiment, the first and second valves are put in the open position, during installation and fixing of the pump body in the well, by a double stopper fixed to a front end of this pump body and acting on each of these valves to cause their lifting.

Selon un second mode de réalisation, le second clapet est mis en position d'ouverture, lors de l'installation et la fixation du corps de pompe dans le puits, par un taquet fixé à une extrémité avant du corps de pompe et provoquant sa levée, le premier clapet étant mis en position d'ouverture par un dispositif de commande extérieur au corps de pompe.According to a second embodiment, the second valve is placed in the open position, during installation and fixing of the pump body in the well, by a stopper fixed to a front end of the pump body and causing it to be lifted. , the first valve being placed in the open position by a control device external to the pump body.

Avantageusement, cette pompe comporte des dispositifs d'étanchéité placés respectivement entre le puits et le corps de pompe et entre le puits et l'extérieur.Advantageously, this pump comprises sealing devices placed respectively between the well and the pump body and between the well and the exterior.

Dans une première variante applicable à l'un ou l'autre des modes de réalisation précédent, le corps de pompe est accouplé à un moteur étanche, l'ensemble formé par ces deux éléments étant isolé de l'extérieur par une liaison étanche les reliant solidairement. Dans une seconde variante, le corps de pompe est accouplé à un moteur à rotor immergé, le stator étant séparé du rotor par une chemise étanche solidaire du corps de pompe.In a first variant applicable to one or other of the preceding embodiments, the pump body is coupled to a sealed motor, the assembly formed by these two elements being isolated from the outside by a sealed connection connecting them in solidarity. In a second variant, the pump body is coupled to a motor with submerged rotor, the stator being separated from the rotor by a sealed jacket secured to the pump body.

Pour chacune de ces variantes, la cloison étanche formée par la liaison ou la chemise comporte un orifice de purge.For each of these variants, the watertight partition formed by the connection or the jacket has a bleed orifice.

Cette séparation du stator et du rotor immergé est intéressante lorsque le fluide utilisé est incompatible (par exemple corrosif) avec les matériaux employés dans le stator. A l'extrême, en ayant recours à un moteur entièrement étanche, il devient possible d'utiliser des composants connus et fiables, ce qui réduit d'autant le coût de la pompe.This separation of the stator and the submerged rotor is advantageous when the fluid used is incompatible (for example corrosive) with the materials used in the stator. In the extreme, by using a fully sealed motor, it becomes possible to use known and reliable components, thereby reducing the cost of the pump.

Lorsque la pompe liquide cryogénique est destinée à être montée sur un réservoir à double paroi, le corps de pompe est monté de préférence sur la paroi interne du réservoir, une liaison étanche reliant la paroi externe du réservoir à la paroi latérale du puits et permettant de laisser l'espace entre parois à la pression du vide auquel il était soumis préalablement à l'intégration de la pompe.When the cryogenic liquid pump is intended to be mounted on a double-walled tank, the pump body is preferably mounted on the internal wall of the tank, a sealed connection connecting the external wall of the tank to the side wall of the well and making it possible to leave the space between walls at the pressure of the vacuum to which it was subjected before integrating the pump.

Selon l'usage et les performances requises, la pompe selon l'invention sera, sans que cette énumération soit limitative, de type centrifuge, axial, ou à pistons.Depending on the use and the performance required, the pump according to the invention will be, without this list being limiting, of the centrifugal, axial or piston type.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux à la description suivante, faite à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexés, sur lesquels :

la figure 1 est une vue en coupe d'une pompe liquide cryogénique à piston pourvue d'un moteur étanche,
la figure 2 est une vue en coupe d'une pompe liquide cryogénique centrifuge pourvue d'un moteur étanche,
la figure 3 est une vue en coupe d'une pompe liquide cryogénique centrifuge pourvue d'un moteur semi-immergé, et
les figures 4 à 6 montrent des exemples de disposition de pompes selon l'invention au niveau de réservoirs cryogéniques de différentes formes.

Other characteristics and advantages of the present invention will emerge more clearly from the following description, given by way of non-limiting illustration, with reference to the appended drawings, in which:

FIG. 1 is a sectional view of a cryogenic liquid piston pump provided with a sealed motor,
FIG. 2 is a sectional view of a centrifugal cryogenic liquid pump provided with a sealed motor,
FIG. 3 is a sectional view of a centrifugal cryogenic liquid pump provided with a semi-submerged motor, and
Figures 4 to 6 show examples of arrangement of pumps according to the invention in cryogenic tanks of different shapes.

DESCRIPTION OF SPECIFIC EMBODIMENTS

La figure 1 illustre un premier exemple de réalisation d'une pompe liquide cryogénique selon l'invention. La pompe cryogénique décrite en référence à cette figure est une pompe à pistons haute pression destinée à la production de gaz et entraînée par un moteur électrique étanche. Bien évidemment, l'invention ne se limite pas à ce seul type de pompe et une pompe axiale, centrifuge (voir par exemple les figures 2 et 3) ou de tout autre type peut être pareillement mise en oeuvre. De même, le recours à un moteur électrique n'est pas obligatoire et tous les types de moteur sont envisageables comme les moteurs hydrauliques, pneumatiques ou encore thermiques sans omettre les turbines à gaz par exemple.Figure 1 illustrates a first embodiment of a cryogenic liquid pump according to the invention. The cryogenic pump described with reference to this figure is a high pressure piston pump intended for the production of gas and driven by a sealed electric motor. Obviously, the invention is not limited to this single type of pump and an axial, centrifugal pump (see for example Figures 2 and 3) or of any other type can be similarly implemented. Similarly, the use of an electric motor is not compulsory and all types of motor can be envisaged such as hydraulic, pneumatic or even thermal motors without omitting gas turbines for example.

La pompe selon l'invention comprend un corps de pompe 10 pouvant être installé par coulissement dans un puits 12 dont une première extrémité 18 est fixée rigidement, par exemple par soudure, à une paroi 14 d'un réservoir 16 contenant un liquide cryogénique. Cette première extrémité du puits est fermée par un dispositif à clapets 20 dont l'ouverture, entraînant la mise en communication du réservoir avec le puits, est provoquée, lors de l'installation du corps de pompe dans le puits, par l'action d'un taquet double 22 agissant sur le siège du dispositif à clapets. Le dispositif à clapets comporte un premier clapet 24 dont la levée par le taquet double entraîne le passage du liquide cryogénique dans le corps de pompe et un second clapet 26 dont la levée par ce même taquet permet la communication du ciel gazeux de ce réservoir avec la partie arrière 28 du corps de pompe, cette communication étant rendue possible par la présence d'un tube 30 traversant le réservoir entre le clapet, point de soutirage du liquide, et le ciel gazeux. L'extrémité libre du puits 12 est terminée par une collerette externe 32 sur laquelle vient se fixer, par un ensemble vis/rondelle 34, une première extrémité 36 du corps de pompe, une extrémité opposée 38 de ce corps de pompe étant en contact avec le réservoir. Un joint 40 placé au niveau de cette seconde extrémité 38 et dont la pression d'écrasement est fixée par l'ensemble vis/rondelle 34, assure l'étanchéité entre le puits et le corps de pompe et limite les dilatations différentielles entre ces deux éléments. Des joints de collerette 76 assurent, lors d'un retrait partiel de la pompe, une étanchéité entre la paroi latérale du puits et l'extérieur.The pump according to the invention comprises a pump body 10 which can be installed by sliding in a well 12, a first end 18 of which is rigidly fixed, for example by welding, to a wall 14 of a reservoir 16 containing a cryogenic liquid. This first end of the well is closed by a valve device 20, the opening of which, bringing the reservoir into communication with the well, is caused, during the installation of the pump body in the well, by the action of 'A double cleat 22 acting on the seat of the valve device. The valve device comprises a first valve 24, the lifting of which by the double stopper causes the cryogenic liquid to pass through the pump body and a second valve 26, the lifting of which by this same stopper allows the overhead gas communication of this tank with the rear part 28 of the pump body, this communication being made possible by the presence of a tube 30 passing through the reservoir between the valve, point of withdrawal of the liquid, and the overhead gas. The free end of the well 12 is terminated by an external flange 32 on which is fixed, by a screw / washer assembly, a first end 36 of the pump body, an opposite end 38 of this pump body being in contact with The reservoir. A seal 40 placed at this second end 38 and whose crushing pressure is fixed by the screw / washer assembly 34, seals between the well and the pump body and limits the differential expansions between these two elements. . Flange seals 76 ensure, during a partial withdrawal of the pump, a seal between the side wall of the well and the outside.

Le corps de pompe à pistons est actionné par un ensemble plateau tournant oblique 42 mû par un arbre 44 lui-même relié à un moteur électrique étanche 46 au moyen d'un accouplement 48. Le moteur 46 est découplé mécaniquement en effort de la pompe par une structure support 50 (pouvant avantageusement être fixée sur la paroi du réservoir) assurant un centrage du moteur par un axe 52. Une liaison étanche déformable 54 assure l'étanchéité (un joint 56 étant maintenu pressé contre l'extrémité 36 du corps de pompe par des fixations 58) et l'isolation de l'ensemble du dispositif selon l'invention par rapport à l'extérieur.The piston pump body is actuated by an oblique turntable assembly 42 driven by a shaft 44 itself connected to a sealed electric motor 46 by means of a coupling 48. The motor 46 is mechanically decoupled by force of the pump by a support structure 50 (which can advantageously be fixed to the wall of the tank) ensuring centering of the motor by an axis 52. A deformable tight connection 54 ensures sealing (a seal 56 being kept pressed against the end 36 of the pump body by fixings 58) and the isolation of the entire device according to the invention from the outside.

L'évacuation du fluide s'effectue par une conduite de sortie 60 branchée à l'extrémité arrière (dans le sens d'introduction de la pompe) 36 du corps de pompe. Un dispositif de réglage 62 est placé en sortie d'un orifice de purge/balayage 64 ouvrant sur la paroi latérale du puits 12 et sur l'intérieur du corps de pompe 10, sensiblement au niveau de l'extrémité libre 32 du puits. Pareillement, un second orifice de purge 68 est présent au niveau de la liaison étanche déformable 54.The fluid is evacuated by an outlet pipe 60 connected to the rear end (in the direction of introduction of the pump) 36 of the pump body. An adjustment device 62 is placed at the outlet of a purge / sweep orifice 64 opening on the side wall of the well 12 and on the inside of the pump body 10, substantially at the free end 32 of the well. Likewise, a second bleed orifice 68 is present at the level of the deformable tight connection 54.

Avantageusement, le réservoir 16 peut être muni d'une seconde paroi 70, une seconde liaison déformable 72 la reliant alors à la paroi latérale du puits 12 de façon étanche, l'espace 74 entre les deux parois de ce réservoir étant à la pression du vide.Advantageously, the reservoir 16 can be provided with a second wall 70, a second deformable link 72 then connecting it to the side wall of the well 12 in a sealed manner, the space 74 between the two walls of this reservoir being at the pressure of the empty.

Le fonctionnement de la pompe selon l'invention est le suivant. Il est rappelé que l'installation du corps de pompe dans le puits provoque la mise en communication de ce dernier avec le réservoir et notamment la liaison du ciel gazeux du réservoir, qui est par nature en surpression par rapport à l'extérieur (tout réservoir cryogénique fermé monte en pression), avec la partie arrière du corps de pompe. L'ouverture du dispositif de réglage permet alors l'établissement d'un débit gazeux froid vers l'extérieur qui aura pour effet de mettre naturellement en froid l'ensemble du corps de pompe en compensant les entrées thermiques du dispositif et donc de permettre un démarrage immédiat de la pompe. Celle-ci démarrée et en fonctionnement, les calories excédentaires dues notamment aux pertes par frottement dans le corps de pompe seront aussi évacuées par l'orifice de purge/balayage, le dispositif de réglage présentant alors une ouverture plus grande pour permettre l'évacuation de ces calories supplémentaires. Bien évidemment, la ligne de sortie devra être thermiquement compatible avec le fluide utilisé, une ligne de sortie calorifugée ou isolée sous vide pouvant par exemple être nécessaire.The operation of the pump according to the invention is as follows. It is recalled that the installation of the pump body in the well causes the latter to communicate with the tank and in particular the connection of the gaseous sky of the tank, which is by nature in overpressure relative to the outside (any tank closed cryogenic increases in pressure), with the rear part of the pump body. The opening of the adjustment device then allows the establishment of a cold gas flow to the outside which will naturally cool the entire pump body by compensating for the thermal inputs of the device and therefore allow a immediate start of the pump. Once it is started and in operation, the excess calories due in particular to friction losses in the pump body will also be evacuated by the purge / sweep orifice, the adjustment device then having a larger opening to allow the evacuation of those extra calories. Obviously, the outlet line must be thermally compatible with the fluid used, a thermally insulated or vacuum-insulated outlet line may for example be necessary.

En cas de dysfonctionnement de la pompe, son retrait et son échange peuvent être réalisés simplement. En effet, la désolidarisation du corps de pompe du puits, le moteur ayant été préalablement également désolidarisé de son support, permet son coulissement dans le puits (la pompe étant en principe montée en position verticale) et corrélativement la fermeture du dispositif à clapets qui entraîne la coupure de l'alimentation liquide de la pompe ainsi que l'établissement du débit gazeux froid, l'étanchéité entre le puits et l'extérieur restant toutefois assurée du fait de la présence des joints de collerette. Pendant cette extraction, on aura pris soin d'introduire par l'orifice de purge/balayage 64 un gaz de composition déterminée pour se prémunir contre toute entrée d'air, ce balayage étant maintenu pendant l'installation et le raccordement d'une nouvelle pompe.In the event of a pump malfunction, it can be easily removed and replaced. Indeed, the separation of the pump body from the well, the motor having previously been also separated from its support, allows its sliding in the well (the pump being in principle mounted in a vertical position) and correspondingly the closure of the valve device which causes the liquid supply to the pump to be cut off as well as the establishment of the cold gas flow, the seal between the well and the exterior however remaining ensured due to the presence of the flange seals. During this extraction, care will have been taken to introduce through the purge / sweeping orifice 64 a gas of determined composition to protect against any air intake, this sweeping being maintained during the installation and the connection of a new pump.

Ainsi, la mise en place de cette pompe est possible très rapidement et l'ensemble interne de la pompe étant conditionné, via l'orifice 68, avec le même fluide que celui avec lequel elle aura à fonctionner, tout risque de pollution par l'air ambiant est éliminé et les opérations complexes et naguères indispensables d'assainissement sont en conséquence évités.Thus, the installation of this pump is possible very quickly and the internal assembly of the pump being conditioned, via the orifice 68, with the same fluid as that with which it will have to operate, any risk of pollution by the ambient air is eliminated and the complex and once essential sanitation operations are consequently avoided.

Par cette possibilité de remplacement rapide, la pompe cryogénique selon l'invention offre des qualités exceptionnelles de disponibilité que vient renforcer son aptitude au démarrage instantané rendu possible par le prélèvement de gaz froid à l'intérieur du réservoir de liquide cryogénique.By this possibility of rapid replacement, the cryogenic pump according to the invention offers exceptional qualities of availability which reinforce its ability to instant start made possible by the withdrawal of cold gas inside the cryogenic liquid tank.

La figure 2 illustre un second exemple de réalisation d'une pompe liquide cryogénique selon l'invention. La pompe décrite ici est une pompe centrifuge à moteur électrique étanche. Les éléments communs avec la pompe de la figure 1 portent les mêmes références. Ainsi le réservoir 16 à double paroi 14 et 70 ; le moteur 46, son accouplement 48, son support 50 ainsi que sa liaison étanche 54 avec le corps de pompe ; les fixations 34 et 58 entre l'extrémité du corps de pompe 36 et respectivement la collerette 32 du puits et cette liaison étanche 54 ; les sorties du fluide et de purge 60 et 62, 64 ; enfin, en présence d'un réservoir à double paroi, la liaison étanche 72 avec le puits 12.FIG. 2 illustrates a second embodiment of a cryogenic liquid pump according to the invention. The pump described here is a centrifugal pump with a sealed electric motor. The elements common with the pump of Figure 1 have the same references. Thus the tank 16 with double wall 14 and 70; the motor 46, its coupling 48, its support 50 and its sealed connection 54 with the pump body; the fasteners 34 and 58 between the end of the pump body 36 and respectively the collar 32 of the well and this sealed connection 54; the fluid and purge outlets 60 and 62, 64; finally, in the presence of a double-walled tank, the sealed connection 72 with the well 12.

Le corps de la pompe centrifuge 10 est connecté sur un corps de vanne 100 comportant un siège 110 dont l'ouverture est commandée par un ensemble de commande 120 et la turbine 130 assure le pompage du liquide dès l'ouverture de ce siège. Un taquet 220 placé sur le corps de vanne provoque, lors de la mise en place de la pompe, l'ouverture d'un clapet 260 de mise en communication du ciel gazeux du réservoir avec l'arrière du corps de pompe. Un filtre 200 est placé en entrée du corps de vanne au niveau du réservoir 16.The body of the centrifugal pump 10 is connected to a valve body 100 comprising a seat 110 whose opening is controlled by a control assembly 120 and the turbine 130 ensures the pumping of the liquid as soon as this seat is opened. A stopper 220 placed on the valve body causes, when the pump is put in place, the opening of a valve 260 for placing the gas headspace in communication with the rear of the pump body. A filter 200 is placed at the inlet of the valve body at the level of the reservoir 16.

Le fonctionnement de cette pompe est quasiment identique à la précédente (sous réserve bien entendu des conditions de fonctionnement: à basse pression pour cette pompe centrifuge de transfert de liquide ou à moyenne et haute pression pour la pompe à pistons précédente) à l'exception du transfert du liquide du réservoir vers la pompe dont le départ peut, dans cette réalisation, être commandé grâce à l'ensemble de commande 120. Comme précédemment, la mise en froid du dispositif est immédiate, l'installation de la pompe dans le puits ayant pour effet d'ouvrir le clapet 260 et donc de provoquer l'établissement d'un débit gazeux froid dans cette pompe.The operation of this pump is almost identical to the previous one (subject of course to the operating conditions: at low pressure for this centrifugal liquid transfer pump or at medium and high pressure for the previous piston pump) with the exception of liquid transfer from tank to the pump, the departure of which can, in this embodiment, be controlled by means of the control assembly 120. As previously, the cooling of the device is immediate, the installation of the pump in the well having the effect of open the valve 260 and therefore cause the establishment of a cold gas flow in this pump.

La figure 3 est une variante de réalisation d'une pompe cryogénique liquide de la figure 2 dans laquelle le moteur de commande 400 de la pompe est du type semi-immergé avec un rotor 460 soumis à l'action des gaz froids issus du réservoir et un stator 470 isolé de ceux-ci par une chemise d'entrefer 480 solidaire du corps de pompe par les fixations 58. Comme précédemment, un organe de purge 68 est présent mais placé sur la chemise 480. Il peut être noté que cette configuration est surtout intéressante lorsque les matériaux rotor sont compatibles avec la nature du gaz présent dans le corps de pompe.FIG. 3 is an alternative embodiment of a liquid cryogenic pump of FIG. 2 in which the control motor 400 of the pump is of the semi-submerged type with a rotor 460 subjected to the action of cold gases coming from the tank and a stator 470 isolated from these by a gap 480 secured to the pump body by the fixings 58. As before, a purge member 68 is present but placed on the jacket 480. It can be noted that this configuration is especially interesting when the rotor materials are compatible with the nature of the gas present in the pump body.

Les figures 4 à 6 montrent schématiquement des exemples de disposition de la pompe selon l'invention au niveau de réservoirs de liquide cryogénique de différentes formes. Chacun comporte toutefois une ligne de remplissage/vidange 150 et une ligne de dégazage 160. Bien entendu, on retrouve le puits 12 (la pompe et le moteur n'ont pas été représentés) ainsi que le tube 30 de prélèvement de gaz froid dans le ciel gazeux du réservoir. Le puits est avantageusement placé à la base du réservoir et la ligne de dégazage à son sommet. De préférence, la ligne de remplissage est placée également à la base du réservoir. Il doit être noté que la simplicité de la structure externe de l'invention permet son adaptation à tous types de réservoirs: horizontal, vertical ou sphérique par exemple.FIGS. 4 to 6 schematically show examples of the arrangement of the pump according to the invention at the level of cryogenic liquid tanks of different shapes. Each however has a filling / emptying line 150 and a degassing line 160. Of course, there is the well 12 (the pump and the motor have not been shown) as well as the tube 30 for collecting cold gas in the gaseous sky of the reservoir. The well is advantageously placed at the base of the tank and the degassing line at its top. Preferably, the filling line is also placed at the base of the tank. It should be noted that the simplicity of the external structure of the invention allows it to be adapted to all types of tanks: horizontal, vertical or spherical for example.

Claims

Cryogenic liquid pump provided with a pump body and driven by a motor assembly and integrated in a cryogenic liquid tank, characterized in that said pump body is removable (10) and can be put selectively in communication with the tank (16) by sliding in a well (12), a first non-retum valve (24, 110) making it possible when in the open position to transfer liquid from the tank to the pump body prior to evacuation thereof in the form of a liquid or a gas via an outlet orifice (60), and a second non-return valve (26, 260) making it possible, when in the open position, to establish a flow of cold gas from the gas overhead of the tank towards a rear end (28) of the pump body from which it is exhausted to the outside via a sweeping/venting orifice (64).
Cryogenic liquid pump according to claim 1, characterized in that the sweeping/venting orifice (64) is provided at its outlet with a device (62) for adjusting the flow rate of cold gas leaving the pump body (10).
Cryogenic liquid pump according to claim 1 or claim 2, characterized in that the first and second non-return valves (24, 26) are put in the open position during installation and fastening of the pump body in the well by means of a double-headed driver (22) fixed at a front end (38) of said pump body and acting on each of said non-return valves in order to cause them to open.
Cryogenic liquid pump according to claim 1 or claim 2, characterized in that the second non-retum valve (260) is put into the open position while the pump body is being installed and fastened in the well by means of a driver (220) fixed to a front end of the pump body that causes the non-retum valve to open, and in that the first non-retum valve (110) is put into the open position by a control device (120) external to the pump body.
Cryogenic liquid pump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it includes sealing devices (40, 76) placed respectively between the well and the pump body, and between the well and the outside.
Cryogenic liquid pump according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the pump body is coupled to a sealed motor (46) the assembly constituted by said two elements being isolated from the outside by a sealed link (54) that connects them together.
Cryogenic liquid pump according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the pump body is coupled to a motor (400) having an immersed rotor, the stator (470) being separated from the rotor (460) by a sealed jacket (480) secured to the pump body.
Cryogenic liquid pump according to claim 6 or claim 7, characterized in that the sealed partition (54, 480) includes a venting orifice.
Cryogenic liquid pump according to any one of claims 1 to 8, integrated in a double-walled tank (16), and characterized in that the pump body (10) is mounted on the inside wall (14) of the tank, a sealed link (72) connecting the outside wall (70) of the tank to the side wall of the well and making it possible to leave the space (74) between the walls at the vacuum pressure to which it is subjected prior to installing the pump.