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CA 02367515 2001-10-16
WO 00/63611 PCT/FR00/01010
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DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN RECIPIENT ET RECIPIENT EaUIPE DE
CE DISPOSITIF
La présente invention concerne un dispositif de protection d'un
récipient et un récipient équipé de ce dispositif.
Il est devenu courant d'utiliser des matériaux composites pour
réaliser des récipients destinés à contenir un fluide sous pression. Ces
récipients peuvent être des cuves, des réservoirs ou des bouteilles, et
peuvent être réalisés notamment en fibres de verre, d'aramide ou de
carbone noyées dans une matrice. Ce type de récipient comprend
généralement une paroi latérale cylindrique et des extrémités arrondies,
couramment dénommées "dômes", ainsi qu'un embout de raccordement
situé au sommet de l'un et/ou l'autre de ces dômes.
Ces matériaux composites ont de nombreux avantages pour
cette application mais ont toutefois pour inconvénient d'avoir des
résistances très variables aux chocs et aux chutes des récipients, selon la
nature des fibres utilisées. En particulier, les récipients réalisés par
enroulement filamentaire de fibres de carbone sont très sensibles à de tels
chocs ou chutes.
Les bases des dômes sont les parties les plus minces de la paroi
d'un récipient et donc les plus fragiles. Un choc ou une chute sur un de ces
dômes produit un délaminage des couches internes du matériau composite,
qui conduit à une baisse de la tenue mécanique du récipient à la pression
du fluide et, par conséquent, à un risque de rupture de ce récipient.
Pour solutionner ce problème, il a été imaginé, sur un récipient
obtenu par bobinage de fibres, de placer un insert de protection en
matériau absorbeur ou amortisseur de chocs ou d'impacts, notamment une
mousse de polyuréthanne, sur chaque dôme de ce récipient, puis de
recouvrir cet insert par un enroulement extérieur de fibres de renfort noyées
dans une matrice.
Ce procédé donne globalement satisfaction tout en conservant
divers inconvénients, à savoir :
- une durée de bobinage augmentée
- des couches de recouvrement de l'insert qui constituent de la
matière supplémentaire ne participant pas à la tenue du récipient à la
pression du fluide et alourdissant ce récipient ;
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- un amincissement de l'insert au niveau de ses extrémités,
c'est-à-dire en direction de la paroi latérale du récipient d'une part et en
direction du sommet du dôme d'autre part, pour permettre le recouvrement
de cet insert sans que les couches de recouvrement ne subissent des
ruptures de niveau ; cet insert protège par conséquent le récipient
essentiellement contre des chutes "obliques", c'est-à-dire avec l'axe du
récipient formant un angle d'environ 45 avec la surface d'impact, mais ne
protège pratiquement pas ce récipient contre des chocs se produisant au
niveau du sommet du dôme, dans le cas d'une chute "verticale", c'est-à-
dire avec l'axe du récipient sensiblement perpendiculaire à la surface
d'impact, ou contre des chocs se produisant au niveau de la portion de la
paroi latérale du récipient adjacente à la base du dôme, dans le cas d'une
chute "horizontale", c'est-à-dire avec l'axe du récipient formant un angle
faible ou nul avec cette même surface d'impact.
L'un ou l'autre de ces deux types de chute risque par
conséquent de provoquer le délaminage interne précité de la base du dôme.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en
fournissant un dispositif de protection simple et peu onéreux à mettre en
oeuvre, n'alourdissant pas significativement le récipient, et assurant une
parfaite protection de ce récipient en cas de chute, quel que soit l'angle
que forme l'axe de ce récipient avec la surface d'impact.
A cet effet, ce dispositif de protection comprend
- une coque en matériau résistant au poinçonnement, conformée
pour envelopper au moins l'ensemble d'un dôme du récipient, en délimitant
un espace entre sa face interne et la face externe de la paroi du récipient
et
- un matériau compressible propre à amortir un choc ou un
impact, remplissant l'intégralité de l'espace précité.
Ce dispositif est donc réalisé de manière indépendante du
récipient, c'est-à-dire sans mise en place d'un insert de protection et
bobinagé de fibres lors de la fabrication du récipient. Par sa forme qui
enveloppe au moins l'ensemble du dôme, et par le remplissage intégral de
l'espace existant entre ladite coque et la paroi du récipient, le dispositif
assure une parfaite répartition des impacts que le récipient peut être amené
à subir, avec éventuelle compression du matériau compressible pour
amortir ce choc au moment de cet impact.
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Il en résulte que ce dispositif permet de protéger efficacement le
dôme du récipient quel que soit l'angle que forme, au moment d'un impact,
l'axe de ce récipient avec la surface d'impact.
La coque peut être réalisée notamment en résine synthétique,
notamment en résine thermoplastique telle que acrylonitrile-butadiène-
styrène ou polycarbonate, tandis que ledit matériau compressible peut être
du polystyrène expansé, une mousse de polyuréthanne ou de polyéthylène,
ou toute autre matière synthétique expansée.
Avantageusement, le dispositif est conformé pour recouvrir non
seulement l'ensemble du dôme du récipient, mais également la portion de la
paroi latérale du récipient adjacente à la base de ce dôme.
L'enveloppement de cette portion renforce la protection du
récipient contre les chutes "horizontales".
Le dispositif peut avoir une épaisseur sensiblement constante,
c'est-à-dire que la coque peut "suivre" ainsi la paroi du récipient ; de
préférence, toutefois, cette coque présente, du côté de la paroi latérale du
récipient, une paroi sensiblement parallèle à l'axe du récipient et, du côté
du sommet du dôme du récipient, une paroi perpendiculaire à cet axe, ces
deux parois se raccordant l'une à l'autre par une zone arrondie.
Par cette forme, le dispositif présente une épaisseur
notablement augmentée au regard de la partie du dôme la plus mince, ce
qui améliore encore la protection du récipient contre les chutes "obliques".
Avantageusement, le dispositif comprend, lorsqu'il est destiné à
équiper un récipient comprenant un embout de raccordement situé au
sommet d'un dôme, une saillie annulaire dont la hauteur est telle qu'elle
s'étend au-delà de l'extrémité libre de cet embout lorsque le dispositif est
placé sur ce dôme.
En cas de chute "verticale", cette saillie permet de protéger
parfaitement l'embout contre tout impact direct.
Le dispositif peut être fixé de manière inamovible sur le
récipient, par tout moyen approprié, notamment par collage ; il peut
également être monté de manière amovible sur ce récipient, pour permettre
une inspection périodique de la paroi de ce dernier.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, utilisable
sur des récipients comprenant un embout de raccordement, cet embout est
fileté au niveau de son extrémité libre et le dispositif est conformé pour
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entourer cet embout de telle sorte que la face extérieure de la coque vienne
en retrait de l'extrémité libre filetée de l'embout, et comprend une bague
taraudée propre à être vissée sur ledit embout et à prendre appui sur ladite
coque pour assurer le montage du dispositif sur le dôme.
Pour sa bonne compréhension, l'invention est à nouveau décrite
ci-dessous en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre
d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée du dispositif
qu'elle concerne.
La figure 1 en est une demi-vue alors qu'il est monté sur un
réservoir, en coupe longitudinale, et
les figures 2 à 4 en sont des vues en coûpe longitudinale à
échelle réduite, en cas de chute respectivement (i) "verticale", c'est-à-dire
avec l'axe du réservoir sensiblement perpendiculaire à la surface d'impact
au moment de cet impact, (ii) "oblique", c'est-à-dire avec cet axe formant
un angle de sensiblement 45 avec ladite surface d'impact au moment de
l'impact et (iii) "horizontale", c'est-à-dire avec cet axe formant un angle
faible ou nul avec ladite surface, au moment de l'impact.
La figure 1 représente une partie de la paroi latérale la et de
l'extrémité arrondie lb, dite "dôme", d'un réservoir 1 en matériau
composite, ce réservoir étant équipé d'un dispositif 2 pour la protection de
sa paroi contre les chocs ou les chutes.
Le réservoir 1 est du type destiné à contenir un fluide sous
pression, et comprend une paroi 5 en matériau composite, une paroi interne
de doublage 6 et un embout métallique 7 pour le raccordement de ce
réservoir 1 à l'installation devant être alimentée en fluide.
L'embout 7 comprend une partie tubulaire 7a, filetée et taraudée
à son extrémité libre, et une embase circulaire 7b. Le taraudage de la partie
7a permet le raccordement précité tandis que le filetage permet le vissage
d'une bague taraudée 8, qui assure le montage amovible du dispositif 2 sur
le réservoir 1. L'embase 7b est prise en sandwich entre les parois 5 et 6,
pour ass'urer le montage solide de l'embout 7 sur le réservoir 1.
Le dispositif 2 comprend une coque extérieure 10, qui
enveloppe l'ensemble du dôme lb ainsi qu'une portion de la paroi la
adjacente à la base de ce dôme 1 b, et un remplissage 11 en matériau
compressible, occupant l'intégralité de l'espace délimité par la face externe
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de la paroi 5, par la partie 7a de l'embout 7 et par la face interne de la
coque 10. =
Cette dernière est en matériau résistant au poinçonnement,
notamment en résine thermoplastique telle que acrylonitrile-butadiène-
5 styrène ou polycarbonate. Elle présente, du côté de la paroi la, une paroi
10a sensiblement parallèle à l'axe du réservoir 1, et, du côté du sommet du
dôme lb, une paroi 10b perpendiculaire à ce même axe, ces parois 10a et
10b se raccordant l'une à l'autre par une zone arrondie 10c. Il résulte de
cette structure que le remplissage 11 présente une épaisseur importante en
regard de la partie du dôme 1 b qui se trouve du côté de la paroi la, partie
dans laquelle ce dôme 1 b présente l'épaisseur la plus faible.
La coque 10 comprend en outre une saillie annulaire 12 dont la
hauteur est telle qu'elle s'étend au-delà de l'extrémité libre de l'embout 7
et
de la bague 8 lorsque le dispositif 2 est monté sur le réservoir 1.
Le matériau constituant le remplissage 11 est propre à amortir
un choc ou un impact grâce à sa compressibilité, ce matériau pouvant être
du polystyrène expansé, de la mousse de polyuréthanne ou toute autre
matière synthétique expansée.
Par sa forme enveloppant non seulement le dôme lb mais
également ladite portion de la paroi la, et par le remplissage 11 qui occupe
l'intégralité de l'espace existant entre ladite coque 10 et la paroi du
réservoir 1, le dispositif 2 assure une parfaite répartition des impacts que
ce réservoir peut être amené à subir.
La figure 2 montre plus particulièrement que la saillie 12 protège
parfaitement l'embout 7 ainsi que la bague 8, et donc la paroi du réservoir
1, contre tout impact direct en cas de chute "verticale".
La figure 3 montre que la paroi arrondie 10c et l'épaisseur
maximale du remplissage 11 en regard de cette paroi 10c protègent
parfaitement la partie du dôme 1 b située du côté de la paroi la.
La figure 4 montre quant à elle que la paroi 10a assure -une
parfaite 'protection du dôme lb et de la paroi la en cas de chute
"horizontale".
L'embout 7 et la bague 8 permettent le montage amovible du
dispositif 2 sur le réservoir 1, de sorte que ce dispositif 2 ne fait pas
obstacle à une inspection de la paroi de ce réservoir 1.
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L'invention fournit ainsi un dispositif permettant de remédier
aux inconvénients des dispositifs homologues de la technique antérieure
puisqu'il est simple et peu onéreux à mettre en oeuvre, qu'il n'alourdit pas
significativement le récipient, et qu'il assure une parfaite protection de ce
récipient en cas de chute, quel que soit l'angle que forme l'axe de ce
récipient avec la surface d'impact.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de
réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse, au
contraire, toutes les variantes de réalisation. Ainsi, pour des récipients de
petites dimensions, tels que des bouteilles, la face latérale extérieure de la
saillie 12 peut se trouver dans le prolongement de la parôi 1 0a.
