Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02455405 2004-O1-26
WO 03/012334 PCT/FR02/02751
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Le secteur technique de la présente invention est celui
des réservoirs destinés à contenir du gaz comprimé, par
exemple du gaz naturel pour équiper les véhicules
automobiles.
Les véhicules fonctionnant au gaz se répandent de plus en
plus dans le monde et on connaît des réservoirs renfermant du
gaz de pétrole liquéfié (GPL) et des réservoirs contenant du
gaz naturel comprimé (GNV). Le gaz naturel est généralement
du méthane. Le gaz de pétrole liquéfié est généralement à une
pression de 30.105 Pa .et le gaz naturel est comprïmé à une
pression de l'ordre de 300.105 Pa. Les technologies utilisées
dans ces deux types de réservoirs ne sont pas les mêmes.
De nombreuses réalisations de réservoirs GNV ont été
proposées. Ces réservoirs sont conçus pour résister à la
pression très élevée et sont le plus souvent métalliques.
Ainsi, le brevet US-A-5443578 propose un réservoir
métallique en acier. I1 est bien connu que ces réservoirs
bien que résistant à la pression sont très lourds, de l'ordre
de 100 kg pour une contenance de 100 litres. Cette masse
impose une étude d'implantation particulière sur le véhicule
de grand tourisme car leur montage suppose un renforcement de
la structure. I1 réduit le nombre de passagers et la charge
utile et il peut perturber le comportement routier du
véhicule. Toutefois ce type de réservoir reste compétitif sur
le plan' du coût. Ce réservoïr ne peut être utilisé que
difficilement sur les véhicules de tourisme sans aménagement
particulier.
Le brevet W09851962 propose d'améliorer ce genre de
réservoir en prévoyant un réservoir comprenant une enveloppe
interne de' résistance suffisante et une enveloppe externe en
nid d'abeilles. Ce réservoir est pénalisant sur le plan de
l'encombrement.
Le document DE-19935516 décrit un réservoir constitué
d'une enveloppe interne métallique et d'une enveloppe externe
en matériau renforcé par des fibres. La réalisation concrète
de ce réservoir n'est pas précisée. On sait aussi que ce
genre de réservoir peut être fabriqué à partir de liners en
aluminium monoblocs obtenus. par des procédés de fluotournage
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et/ou repoussage dont le coût est élevé.
Le brevet W09412396 décrit un réservoir dont l'enveloppe
interne est constituée d'un polymère et dont l'enveloppe
externe est constituée par une matrice de fibres non
métalliques imprégnées de résine thermodurcissable. Ce
réservoir présente l'inconvénient de ne pas être complètement
étanche et d'être d'un coût élevé mais l'avantage d'avoir une
masse réduite.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé
permettant de réaliser.un réservoir contenant du gaz comprimé
offrant un compromis entre la masse et le coût acceptable du
point de vue économique sur un véhicule de grand tourisme.
L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication
d'un réservoir pour gaz comprimé, par exemple du gaz naturel
destiné à un véhicule automobile, du type comportant une
enveloppe interne métallique et une enveloppe externe en
matériau composite extérieur, caractérisé en ce qu'on réalise
l'enveloppe métallique à partir de feuilles d'acier inox
comprenant un tronc cylindrique et deux calottes
hémisphériques d'extrémité soudés entre eux et en ce qu'on
réalise l'enveloppe externe autour de ladite enveloppe
interne en matériau composite par un enroulement
filamentaire.
Par véhicule automobile, on entend les véhicules de tout
type fonctionnant avec ce genre de carburant, tels les
véhicules particuliers ou utilitaires, les bus, les camions,
les engins de chantier, etc...
Selon une caractéristique de l'invention, l'enveloppe
interne présente une épaisseur de l'ordre du mm.
Selon une autre caractéristique de l'invention,
l'enroulement filamentaire est réalisé à partir d°un fil de
carbone imprégné d'une résine du type époxy, éventuellement
combiné à des fils d'une autre nature.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on
rapporte par soudage au moins un embout fileté, deux embouts
plus particulièrement, à la base des calottes hémisphériques
ou elliptiques.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on
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utilise un fil de carbone de diamètre inférieur au mm.
L'invention concerne également un réservoir pour véhicule
fonctionnant au gaz naturel comprimé obtenu selon le procédé.
Avantageusement, le réservoir présente un diamètre
interne de l'ordre de 350 mm et une longueur de 1400 mm:
Un tout premier avantage du procédé selon l'invention
réside dans le fait que la fabrication du réservoir ne
nécessite que la mise en oeuvre de technologies classiques de
soudage et de pose de filament.
Un autre avantage .réside dans le fait que le réservoir
fabriqué peut être incorporë dans un véhicule sans
modification particulière.
D'autres caractëristiques, détails et avantages de
l'invention ressortiront plus clairement de la description
donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des
dessins dans lesquels .
- la figure 1 est une vue extérieure de l'enveloppe
métallique, et
- la figure 2 est une coupe du réservoir.
Sur la figure 1, on a représenté le liner 1 d'un
réservoir, c'est-à-dire l'enveloppe métallique interne qui
assure principalement l'étanchéïté. Ce liner 1 comprend un
tronc 2 de forme globalement cylindrique et deux calottes
hëmisphériques 3 et 4, ces trois éléments étant réalisés en
acier inoxydable: Le tronc 2 est réalisé â partir d'une
feuille d'acier inox d'une épaisseur de l'ordre du mm que
l'on soude bord à bord longitudinalement. Les calottes 3 et 4
sont identiques et réalisées par emboutissage d'une feuille
d'acier inox d'une épaisseur de l'ordre du mm. On soude
ensuite les deux calottes 3 et 4 sur le tronc 2. Les calottes
sont munies des embouts 5 et 6 qui peuvent être filetés. Ces
embouts 5 et 6 permettent de fixer le liner 2 sur l'appareil
de bobinage d'une part et d'intégrer le réservoir dans un
véhicule. Un des embouts peut être creux. pour communiquer
avec l'intérieur du corps pour permettre le remplissage et
l'alimentation du véhicule.
On voit donc tout l'intérêt d'un liner réalisé selon le
procédé de l'inventïon. Il n'est fait appel qu°à des procédés
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de soudage et d'emboutissage classiques qui ne nécessitent
aucune adaptation particulière de l'outil industriel. Ce
liner procure un gain de masse et un volume utile plus
important qu'un liner acier. Enfin, le coût de ce liner est
très abordable.
Sur la figure 2, on a représenté un réservoir 7 constitué
du liner 1 et d'une enveloppe externe 8. Cette enveloppe 8
est réalisée comme expliqué antérieurement par bobinage d'un
fil de carbone imprégné d'une résine, par exemple une résine
époxy. Le fil de carbone peut éventuellement être associé à
des fibres d'une autre nature. L'opération de bobinage est en
elle-même classique et il n'est pas nécessaire de la décrire
en détail. Le réservoir 7 est fixé sur la machine de bobinage
par l'intermédiaire des embouts et cette machine est
programmée de manière classique pour réaliser un enroulement
satisfaisant du fil sur le liner tant au niveau du corps 2
que des calottes 5 et 6. Le fil de carbone est un fil de type
connu présentant des caractéristiques classiques dans 1a
réalisation d'enroulés filamentaires. Sur la figure, on voit
que l'enveloppe 8 est intimement liée à l'enveloppe interne
et prend appui sur les embouts. Une telle réalisation permet
de garantir la tenue du réservoir à une pression interne de
service du gaz comprimé supérieure à 200.105 Pa. Le fil
utilisé est préférentiellement en carbone mais on pourrait
utiliser' un fil' d'une autre nature par exemple un fil
métallique, minéral ou synthétique.
Pour un réservoir présentant un diamètre interne de
l'ordre de 350 mm et une longueur de 1400 mm, la masse est de
l'ordre de 40 Kg.
Le réservoir selon l'invention peut être utilisé non
seulement pour alimenter en gaz naturel les véhicules, mais
il peut renfermer également de l'air comprimé, de
l'hydrogène, et tout autre gaz utilisé sous forme comprimée.
