Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
J ~ :
3268~ ~
.;
~."
~., , .... :
.. `.. , :
. . ,1 . . .:
, .~ .
La présente invention a pour objet un réservoir pour fluide quel-
conque, tel que du gaz à une pression de l'ordre de 10 à 500 bars (10 à
: ! 5 500 x 105 Pa), ou un liquide volatil inflammable ou bien encore un fluide
hydraulique; et son procédé de ~abrication.
Ce réservoir est du type compor tant deux enveloppes concentri-
ques, à savoir une enveloppe interne destinée à réaliser l'étanchéité au fluide
~1 et une enveloppe externe destinée à réaliser la résistance mécanique.
Cette résistance mécanique est renforcée au niveau de l'extrémité
~j fermée du récipient par une coupelle disposée entre les deux enveloppes. Au
niveau de l'extrémité ouverte du récipient, il est généralement prévu une
, ~ coupelle disposée entre les deux enveloppes, à laquelle est associée une
;~ ~ deuxième pièce formant le goulot, équipée de moyens de raccordement à des
~ 15 tubulures, détendeur, robinets, etc.. - Dans ce rése~voir, la coupelle et le
; ;~ goulot présentent des évasements complémentaires tournés
vers l'extérieur, permetta31t UII pillcement du bord ouvert
` j du réservoir .
.:, ~ . :
Une telle solution n'est pas satisfaisante du fa~t que, pour assurer
~` la mise en place de la coupelle sur l'extrémité ouverte de l'enveloppe interne,
J il convient, tout d'abord, de déformer l'extrémité ouverte de cette enveloppe
puis, après engagement de la coupelle, de reformer cette extrémité afin
qu'elle vienne épouser la partie évasée de la coupelle.
'J.. '',',l 25 En outre, cet évasement nuit à une bonne étanchéité.
11 existe également des réservoirs à deux enveloppes concentriques
;``il dans lesquels l'enveloppe interne est réalisée en un matériau métallique. Ces
réservoirs présentent l'inconvénient d'être relativement lourds et sont de plus
;~ extrêmement dangereux en cas d'explosion, car ils se comportent comme une
30 véritable bombe projetant des éclats métalliques.
Egalement coDDu dans l ' art, il exis te un réservoir
amélioré dalls lequel le goulo t et la coupelle, situés du
côté de l'extrémité ouverte du reservoir, sont réalisés en une seule pièce, et
dans lequel l'enveloppe interne est en matière therrnoplastique. L'étanchéité
; 35 de ce réservoir est assurée à l'aide de joints annulaires. Or, ces derniers
` i peuvent présenter un défaut ou être endommagés lors du montage, qui est
relativement peu commode. Il peut donc persister des problèmes d'étanchéité
,4'~
~ ` ~; 1 32~83~
. ..
. l
à long terme.
La présente invention vise à fournir un réservoir
de ce type, de réalisation simple, assurant une excellente
'. . ` 1
étanchéité de l'intérieur du réservoir, sans avoir à
j 5 recourir à des éléments d'étanchéité, tels que des joints.
La présente invention vise un réservoir de fluide,
.l de forme généralement cylindrique, d'un type comprenant une
enveloppe interne en matière thermoplastique destinée à
1 réaliser une étanchéité, et une enveloppe externe réalisée
par enroulement filamentaire et destinée à assurer une
f résistance mécanique, avec interposition entre les deux
enveloppes d'une première coupelle située à un fond du
réservoir et d'une seconde coupelle située à une extrémité
.1 ouverte du réservoir, réalisée en une seule pièce métallique
' 15 avec un goulot de raccordement, ledit réservoir étant
caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'enveloppe
interne située du côté de l'extrémité ouverte du réservoir
;'''`I, est fixée sur la pièce métalliqu~e formant le goulot et la
` ( seconde coupelle sur toute une surface de contact entre
ladite enveloppe interne et ladite pièce métallique, tandis
qu'une surface extérieure de la seconde coupelle et une
partie d'une surface extérieure du goulot sont recouvertes
par l'enveloppe externe, ledit réservoir étant recouvert par
un revêtement de protection anti-feu et thermique constitué
par au moins deux couches respectivement intérieure et
extérieure, la couche intérieure étant formée par une
feuille de papier en fibres céramiques et destinée ~ être
fixée par l'une de ses faces sur l'enveloppe externe du
réservoir et à former une barrière thermiquie, la couche
extérieure étant constituée par un complexe tissu de
verre/mat de verre formant une protection anti-feu
i~ susceptible d'être mise en contact avec des flammes, ledit
, j '
~!
: ~ :
i.:
1 3~6~3~-
2a
: tissu de verre étant l.ié mécaniquement au mat de verre, lui-
même fixé sur la couche intérieure, ledit complexe étant
~i enduit ou imprégné d'un produit de renforcement de l'e~fet
i ch.imiocatalytique.
~ 5 La présente invention vise aussi un réservoir pour
:, fluide à une pression de l'ordre de 10 à 500 bars,
~:' comprenant:
- une enveloppe externe de forme généralement
cylindrique et réalisée par enroulement filamentaire pour
;~i 10 assurer une résistance mécanique, ladite enveloppe externe
'','A'''I comportant des première et seconde extrémités;
- une première coupelle métallique partiellement
attachée à l'intérieur de ladite enveloppe externe à ladite
première extrémité, ladite première coupelle ~ermant ladite
première extrémité et comportant une paroi interne;
- une seconde coupelle métallique comportant une
'~ passage centrale ayant une extrémité interne et une
i~ extrémité externe, ladite seconde coupelle étant fixée en
.~ partie à l'intérieur de ladite enveloppe externe à ladite
seconde extrémité, ladite deuxième coupelle comportant une
paroi interne;
- des moyens d'~tanchéité pour rendre étanche
ledit réservoir afin de prévenir une fuite, lesdits moyens
d'étanchéité pouvant résister à des efforts de traction
'`.'5; 25 supérieurs à l~iO kgf/cm2, lesdits moyens d'~tanchéité com-
prenant une enveloppe interne en matière thermoplastique
disposée à l'intérieur et adjacente à ladite enveloppe
... ~ externe, ladite enveloppe interne étant liée auxdites
première et seconde coupelles et s'étendant le long desdites
parois internes, ladite enveloppe interne ayant un goulot se
, prolongeant en partie à l'intérieur dudit passage de ladite
.' seconde coupelle et se terminant avant l'extrémité externe
:; i
~,,i . .
'" 1
:, ' `1
,: ~ .~ . , .
6~ 3~
. - .~
2b
;,.',
dudit passage de fa~con à ce que ladite enveloppe interne
soit isolé et ne se prolonge pas ~ l'extérieur dudit
réservoir, ladite enveloppe interne étant formé dans un
moule dans lequel lesdites première et seconde coupelles ont
été insérées préalablement de manière que ladite enveloppe
interne soit moulée avec lesdites première et seconde cou-
pelles et soit liée auxdites première et seconde coupelles.
Après assemblage, les deux pièces considérées,
goulot et coupelle d'une part, et enveloppe intérieure
d'autre part, sont totalement solidaires l'une de l'autre,
" "J de telle sorte que la capacité ainsi réalisée n'est pas
sujette à des risques de fuites dus aux joints ou à un
décollement entre l'enveloppe interne et l'insert de
raidissement lorsque la capacité est soumise ~ une pression
très élevée, comme elle existe dans le cas de stockage sous
pression d'un gaz. Ces éléments assemblés confèrent au
. réservoir une étanchéité et une résistance mécanique
` excellentes.
De préférence, la face interne du goulot présente,
dans sa zone recouverte par l'enveloppe intérieure, un évi-
de;nent d'épaisseur correspondant sensiblement ~ l'épaisseur
de l'enveloppe.
De cette façon, en position montée de l'ensemble,
l'enveloppe intérieure se trouve encastrée dans le goulot,
ce qui améliore encore les conditions de liaison avec
étanchéité entre ces deux éléments.
~il Selon une forme d'exécution préférée applicable à
'!~ tous les matériaux thermoplastiques susceptibles de
;~ constituer l'enveloppe interne, il est prévu qu'au moins la
surface de la pi~ce métallique destinée à être en contact
avec l'envelopp~ est recouverte, préalablement à
l'assemblage de ces deux éléments, d'une couche du matériau
`I thermoplastique constitutif de l'enveloppe interne
`<j permettant l'accrochage entre lesdits eléments.
, ~;,:,i
:, ,,
,; ~li .;.
:' ~r,
:,
., ~ .
~. ~
` 1 ~26832
.,
~`' 3
; De préférence, une bande annulaire réalisée en matériau
~-~ élastomère est interposée entre l'enveloppe externe et au moins une coupelle
sur la surface inclinée de cette dernière de manière à renforcer la liaison
mécanique entre ces deux éléments et à permettre une certaine possibilité de
'~ 5 déplacement radial de l'enveloppe externe par rappor t à la coupelle.
De préf erence, le réservoir compre~d,
;jj sur toute la surface de contact entre la pièce métallique et l'enveloppe
interne, un élément d'adhérence bicomposant constitué par un mélange ~
s d'époxy phénolique et du matériau thermoplastique constitutif de l'enveloppe - r
` ~ 10 interne considérée.
De préEérence, 1orsque lleIlveloppe Lnteme est réalisée e~ matériau
thermoplastique du type polyamide, le réservoir comprend, sur toute la
1 surface de contact entre la pièce métallique et l'enveloppe interne, un
; -~ élément d'adhérence bicomposant constitué par un mélange d'époxy phénolique
.' ~.t 15 et de polyamide.
L'assemblage ainsi réalisé entre ces deux éléments peut résister à
` ~ des efforts de traction supérieurs à 150 Kgf/cm2.
Afin de répondre aux normes de sécurité qui exigent qu'en cas
, d'explosion le réservoir reste en une seule pièce et afin d'améliorer la
résistance mécanique, I'enroulement filamentaire constltutif de l'enveloppe
~, externe est avantageusement un bobinage croisé comprenant des fibres
embobinées suivant les deux plans diagonaux du réservoir cylindrique et des
fibres embobinées suivant sa circonférence, de telle sorte que la densité des
. fibres au niveau des extrémités du réservoir cylindrique soit supérieure à celle
au niveau de sa paroi.
, 1 De preférence, le réservoir est recouvert par un revetement de
~; ~ protection anti-feu et thermique constitué par au moins deux couches
respectivement intérieure et extérieure, la couche intérieure formée par une
feuille de papier en fibres céramiqués étant destinée à être fixée par l'une de
~, 30 ses faces sur l'enveloppe externe du réservoir et à former une barrière
~; thermique, la couche extérieure formant une protection anti-feu susceptible
d'être mise en contact avec des flammes étant constituée par un complexe
tissu de verre/mat de verre dans lequel le tissu de verre est lié mécani-
quement au mat de verre, lui-même fixé sur la couche interne, ce complexe
étant enduit ou impré~né d'un produit de renIorcement de l'effet chimio-
catalytique.
Ce revêtement est apte à résister au feu pendant une durée
~- 1 supérieure à 30 minutes.
, ........................................... .
, .~ .
~.` 1 32683~
~ 4
,.. . ~:
La présente invention vise aussi un procédé de
fabrication d'un réservoir de fluide caractérisé en ce qu'il
consiste:
- ~ nettoyer et dégrais6ar une pi~ce métalli~ue,
5- à appliquer au moins sur une surface de la pi~ce
métallique destinée ~ être en contact avec une enveloppe
interne, une couche du matériau thermoplastique constitutif
de ladite enveloppe;
- ~ disposer la pièce métallique et une coupelle
losituée du côté du fond du réservoir aux extrémités d'un
~lmoule de l'enveloppe interne appartenant ~ un dispositif de
;~roto-moulage;
- à introduire une matière thermoplastique
considérée dans le moule et à chauffer ledit moule pour
amener la matière thermoplastique en fusion de manière
réaliser l'enveloppe interne par moulage;
- à refroidir et à démouler l'enveloppe
cylindrique ainsi obtenue pour ensuite effectuer un
enroulement filamentaire autour de celle-ci suivant ses deux
~;l 20 plans diagonaux et suivant sa circonférence afin d'obtenir
~une enveloppe extérieure du réservoir.
`~L'invention sera mieux comprise et d'autres
caractéristiques ressortiront de la description qui suit, en
` iréf~rence au dessin schématique annexé dont la figure unique
~ 25 représente une vue en coupe longitudinale d'un réservoir.
; ~Comme montré au dessin, le réservoir désigné par
la référence générale 2, de forme générale cylindrique,
comprend une enveloppa interne 3 réalis~e par exemple en
polyamide, en polypropylene ou en polyethylène, et une
enveloppe externe 4 r~alisee, par exemple, en résine ~poxy
i~renforcée de fibres de verre, et obtenue par enroulement
filamentaire.
, ,,r
'.':'~' .:
~' '`'.
.:' '
.' '' .
`: .,~ ' '
:: `
;:i 4a 1 326832
. ~
Ce réservoir est équipé, de façon connue et du côté de son
extrémité fermée, d'une coupelle de fond 5, disposée entre les deux enve-
loppes interne 3 e-t externe 4 et réalisée en un matériau rigide, tel que
bronze, acier inox mécanique, alliage aluminium ou acier inoxydable.
A I'extrémité ouverte du réservoir est disposée une pièce 6 de
préférence métallique jouant à la fois le rôle de goulot et de coupelle. A cet
effet, cette pièce 6 comprencl une partie tubulaire 7 formant le goulot,
présentant un passage central 8. L'extrémité du passage central 8 situé du
côté extérieur est délimitée par une surface taraudée 9 permettant le
raccordelnent d'une tubulure, ou bien d'un détendeur ou d'un robinet.
L'extrémité de l'élément tubulaire 7, située du côté de l'intérieur du
récipient, est prolongée par une partie 10 en forme de coupelle, délimitée du
côté de l'enveloppe interne 3 par une surface 12 inclinée de l'extérieur vers
I'intérieur et de l'extrémité ouverte du réservoir vers l'extrémité fermée de
celui-ci, et du côté de l'enveloppe externe 4 par une surface 13 inclinée de
I'intérieur vers l'extérieur et de l'extrémité ouverte du réservoir vers
l'extrémité fermée de celui-ci.
La forme de la coupelle 10 n'est donnée ici qu'à titre d'exemple;
en effet, la surface 12 peu-t également être sensiblement perpendiculaire à
I'axe du réservoir 2. Tout dépend, en fait, de la nature du matériau de la
pièce 6 et de la pression exercée par le fluide susceptible d'être contenu dans
le réservoir.
Dans cet exemple, et comme il ressort de la figure, la coupelle de
fond 5 présente une forme générale identique à celle de la pièce métallique 6.
Cela permet une standardisation économique des pièces métalliques 6 et 5 et
il suffit d'aléser et de tarauder une coupelle 5 pour obtenir une pièce
métalligue 6 comportant un passage central 8 délimi~é par un taraudage 9.
~,....................................................................... .. .
, ~
~ ........................................................................ , ~ .
~;~.' 1. '~ ' .
', '. ,': ,1 _ '
.'`,',~ " : :
;~, '~' 1
I"''i l~ '
1 326832
.:.
~; 5
L'enveloppe interne 3 est conformée de façon à présenter un col
cylindrique 14 s'étendant sur une partie de la longueur du goulot, et encastré
j dans un évidement 15 que comporte celui-ci, de telle sorte qu'après montage,
il existe une parfaite continuité entre la face intérieure de l'enveloppe 3 et la
5 face in-térieure du goulot 8.
La surface de l'évidement 15 et la surface 12 constituent la
~ surface de contact 16 entre la pièce mé-tallique 6 et l'enveloppe interne 3 qui
'!' sont solidaires l'une de l'autre sur toute cette surface de contact 16.
l Selon une forme préférée de réalisation, elle est destinée à
10 recevoir avant assemblage de l'enveloppe 3 à la pièce 6 une couche du
" l matériau thermoplastique constitutif de l'enveloppe interne 3 permettant la
liaison entre ces deux éléments.
Dans le cas où l'enveloppe interne est réalisée en polyamide et
~- selon une variante d'exécution, cette liaison peut être obtenue au moyen d'un
15 élément d'adhérence bicomposant constitué par un mélange d'époxy phénolique
et de polyamide recouvrant toute la surface de contact 16. Il peut s'agir, par
exemple, d'un mélange des produits connus et commercialisés sous les
dénominations "RILPRIM 204" et "RILSAN NATUREL ES4''.
' Selon cette forme d'exécution, le "RILPRIM 204" estj tout d'abord,
` j 20 appliqué sur la pièce métallique 6, après quoi l'ensemble est porté en
~empérature avant projection du "RILSAN NATUREL ES4" et solidarisation de
` ~ I'enveloppe en matière synthétique, par exemple à l'intérieur d'un moule.
La liaison métal-matière synthétique ainsi réalisée pouvant résister
à de fortes contraintes mécaniques, assure une excellente étanchéi~é.
11 est évident que la coupelle de fond 5 peut être fixée de la même
façon que la pièce 6 sur l'enveloppe interne 3 selon une liaison possèdant les
caractéristiques décrites précédemment.
L'enveloppe externe 4 recouvre la surface extérieure inclinée 13 de
i la coupelle 10 ainsi qu'une partie de la surface extérieure du goulot 7.
30 L'enroulement filamentaire constitutif de cette enveloppe externe 4 est, en
fait, un bobinage croisé effectué selon les deux plans diagonaux du réservoir
' ~: cylindrique 2 et selon sa circonférence de telle sorte que la densité des fibres
au niveau des extrémitéS du réservoir cylindrique 2 soit supérieure à celle au
niveau de sa paroi cylindrique.
; ! 35 Cette disposition permet d'améliorer la résistance mécanique du
réservoir et, en cas d'éclatement dû à une surpression interne, évite sa
désintégration en plusieurs pièces. En effet, dans ce cas de figure, il se
~" ... . .
, , .
'' ~ 1
`~;
` 1 326832
`.
produit seulement une rupture suivant une bande de surface limitée, et
localisée dans la paroi cylindrique de moindre résistance.
Afin d'assurer une parfaite liaison mécanique entre les coupelles 10
et 5, I'enveloppe externe 4 tout en laissant à cette dernière la possibilité de
5 se déplacer radialement par rapport auxdites coupelles 10 et 5 dans le cas de
surpressions et de dépressions internes lors du remplissage e t du vidage du
réservoir, une bande annulaire 22 réalisée en matériau élastomère est
` ~' interposée entre l'enveloppe interne 4 et chaque coupelle 10,5 sur la surface
inclinée 13 de cette dernière.
~` 10 Cette disposition permet de diminuer considérablement les con-
;'i traintes au niveau des deux extrémités du réservoir 2.
Le réservoir 2 de fluide selon l'invention comporte également un
,~ revêtement 17 de protection anti-feu et thermique représenté partiellement
~ ~ sur le dessin, et comportant deux couches, à savoir une couche intérieure 18
"~i 15 et une couche extérieure 19. La couche intérieure 18 est une feuille de papier
réalisée à partir de fibres céramiques. Cette feuille 18 présente une épaisseur
choisie entre 0,5 et 5 millimètres et un très faible coefficient de conduc-
tibilité thermique. Elle résiste à la chaleur jusqu'à des températures de
`~ ~ I'ordre de 1 400C. Cette couche intérieure 18 est collée par l'une de ses
20 faces sur l'enveloppe externe 4 et son autre face est assemblée également parcollage avec la couche extérieure 19 du revêtement 17. Cette dernière est
~' constituée par un complexe anti-feu tissu de verre 20/mat de verre 21- 1 assemblés mécaniquement par tout moyen connu en soi, notamment par des
; ~ points de liage. Le mat de verre 21 du complexe 19 est collé à la fabrication
25 sur la couche intérieure 18, tandis que la tissu de verre 20 forme la surfacedu revêtement 17 susceptible d'être exposée aux flammes.
Le complexe 19 possède une épaisseur comprise entre 0,9 et
2 millimètres. Il est également préalablement enduit d'une résine urée/formol
étherifiée avec un système réactif du type acrylonitrile/acrylate butadiène en
30 présence d'un catalyseur du type thiocyanate.
Cette résine est un produit de renforcement de l'effet chimio-
catalytique qui permet d'accroître la non-combustibilité du complexe 19.
` ~i La colle utilisée pour l'assemblage de la couche intérieure 18 à la
couche extérieure 19 et pour la fixation du revêtement 17 sur l'enveloppe
35 externe 4 est une colle synthétique ininflammable, par exemple une résine
époxy monocomposante, sans solvant, thermodurcissable et résistant à des
`~ températures supérieures à 8000C.
. .. .
~,i.,, :
. . .
2 ~ 8 3 2
; 7
Le revêtement 17 a une épaisseur de 5 à 6 millimètres et peut
épouser toutes les formes du fait de sa souplesse.
Le procédé de fabrication du réservoir dans sa forme préférée
` d'exécution décrit ci-après, à titre exemplatif, consiste, tout d'abord, à
;; j 5 nettoyer et à dégraisser la pièce métallique 6 à l'aide d'un solvant organique
ij tel que l'acétone, puis à la dégazer dans un four chauffé à environ 300C,
afin d'éliminer totalement les graisses et le solvan-t.
On applique alors au moins sur la surface 16 de la pièce métallique
; 1 6 destinée à être en contact avec l'enveloppe interne 3 une couche du
10 matériau thermoplastique constitutif de ladite enveloppe 3. Cette application; ~, peut s'effectuer par projection du matériau thermoplastique ou bien en
immergeant la pièce 6 dans un bain chaud fluidisé dudit materiau.
- La pièce métallique 6 et la coupelle 5 située du côté du fond du
réservoir 2 sont ensuite disposées aux extrémités d'un moule de l'enYeloppe
15 interne 3 appartenant à un dispositif de roto-moulage connu en soi dans leguel
, ~ le moule est entraîné en rotation, d'une part, autour de son axe et, d'autrc
,~ part, autour d'un autre axe perpendiculaire audit axe du moule.
Le moule est alors chauffé, tandis que la matière thermoplastique
considérée, préalablement introduite dans ledit moule, est amenée en fusion
20 dans celui-ci de manière à réaliser l'enveloppe interne 3 par moulage.
Il est à noter que les moyens de chauffage du moule sont
concentrés au niveau de chacune de ses extrémités de telle façon que la
température de chauffe de celles-ci soit supérieure à celle de sa partie
centrale reliant lesdites extrémités.
Ceci permet de compenser l'inertie thermique élevée de la pièce
~ métallique 6 et de la coupelle 5 et d'obtenir ainsi une température sensi-
,~ ~ ij blement uniforme partout dans le moule.
~5`;` ~ Après une certaine durée nécessaire à son refroidissement, I'enve-
î loppe interne 3 cylindrique est démoulée, et on effectue ensuite un enrou-
30 lement filamentaire autour de celle-ci suivant ses deux plans diagonaux et
. ~ suivant sa circonférence afin d'obtenir l'enveloppe extérieure 4.Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas aux seules formes
d'exécutior, du réservoir et au seul procédé de fabrication décrits ci-dessus à
titre d'exemples; elie en embrasse, au contraire, -toutes les variantes
35 d'exécution et de mise en oeuvre.
.; : ' . .
~,,,,.,,1 .
;, ...
;:: :`i
