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FR3121968A1 - Réservoir pour gaz sous pression - Google Patents

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FR3121968A1
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Abstract

Réservoir pour gaz sous pression L’invention concerne un réservoir (1) pour gaz sous pression, tel de l’hydrogène, comprenant une structure, une embase métallique et une enveloppe (3) plastique d’étanchéité, la structure comprenant une ouverture traversant la structure selon un axe (A), l’embase étant sensiblement de révolution autour de l’axe (A), disposée dans ladite ouverture et percée d’une conduite (4) traversante d’axe (A) et l’enveloppe (3) recouvrant la surface interne de la structure et se prolongeant par un goulot (5) apte à s’engager dans la conduite (4), où l’embase comprend au moins un premier support plastique solidaire de l’embase apte à accueillir au moins autant de soudure d’étanchéité (E) entre l’enveloppe (3) et le premier support et au moins un deuxième support plastique solidaire de l’embase apte à accueillir au moins autant de soudure mécanique (M) entre l’enveloppe (3) et le deuxième support. Figure pour l'abrégé : Figure 3

Description

Réservoir pour gaz sous pression
L’invention concerne un réservoir pour gaz sous pression, tel de l’hydrogène, du type comprenant une structure, une embase métallique et une enveloppe plastique d’étanchéité. La structure comprend une ouverture traversant la structure selon un axe. L’embase est sensiblement de révolution autour de l’axe, disposée dans ladite ouverture et percée d’une conduite traversante selon l’axe. L’enveloppe recouvre la surface interne de la structure et se prolonge par un goulot apte à s’engager dans la conduite. L’invention concerne plus particulièrement la réalisation de l’étanchéité entre l’embase et l’enveloppe.
Il est connu de plaquer l’enveloppe contre l’embase par un moyen de serrage, par exemple à vis. Cette solution est satisfaisante mais nécessite un nombre important de pièces, ce qui en augmente le coût de manière préjudiciable.
Il est encore connu de coller l’enveloppe avec l’embase. Cette solution est avantageuse mais montre ses limites aux hautes pressions envisagées, supérieures à 500 bars et pouvant atteindre 1000 bars.
L’invention propose un nouveau paradigme basé sur une soudure laser de l’enveloppe avec une pièce plastique solidaire de l’embase.
Pour cela, l’invention a pour objet un réservoir pour gaz sous pression, tel de l’hydrogène, comprenant une structure, une embase métallique et une enveloppe plastique d’étanchéité, la structure comprenant une ouverture traversant la structure selon un axe, l’embase étant sensiblement de révolution autour de l’axe, disposée dans ladite ouverture et percée d’une conduite traversante d’axe et l’enveloppe recouvrant la surface interne de la structure et se prolongeant par un goulot apte à s’engager dans la conduite, où l’embase comprend au moins un premier support plastique solidaire de l’embase apte à accueillir au moins autant de soudure d’étanchéité entre l’enveloppe et le premier support et au moins un deuxième support plastique solidaire de l’embase apte à accueillir au moins autant de soudure mécanique entre l’enveloppe et le deuxième support.
Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :
- un premier support recouvre continûment une circonférence complète de l’embase et une soudure d’étanchéité est réalisée selon un cordon continu, fermé et circonférentiel,
- un premier support comprend un surmoulage plastique,
- un premier support est disposé dans la conduite en regard du goulot,
- un deuxième support comprend un surmoulage plastique,
- un deuxième support comprend un insert plastique disposé dans un logement creusé dans l’embase,
- un deuxième support / une soudure mécanique est disposé de manière à solidement fixer l’enveloppe avec l’embase et limiter les efforts exercés par le gaz sous pression sur ladite au moins une soudure d’étanchéité,
- un logement traverse l’embase et présente au moins une section, selon un plan parallèle à l’axe, s’ouvrant en direction de la face de l’embase opposée à l’enveloppe, afin de créer une butée positive,
- un insert présente une forme complémentaire de celle de son logement,
- les inserts et les logements sont angulairement équirépartis autour de l’axe selon au moins une circonférence.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :
montre, en vue perspective, un premier mode de réalisation d’une embase,
montre, en vue perspective, un assemblage embase/enveloppe, comprenant une soudure d’étanchéité,
montre, en vue perspective, un assemblage embase/enveloppe, comprenant des soudures mécaniques,
montre, en vue perspective, l’embase de la , assemblée avec une enveloppe, selon un autre point de vue,
montre, en vue perspective, un autre mode de réalisation d’une embase,
montre, en vue perspective coupée au droit d’un insert, l’embase de la .
L’invention concerne un réservoir 1 pour gaz sous pression, tel de l’hydrogène, comprenant une structure (non représentée), une embase 2 métallique et une enveloppe 3 plastique d’étanchéité.
La structure, typiquement de forme sensiblement cylindrique, classiquement réalisée en composite, comprend une ouverture traversant la structure selon un axe A, de manière à relier l’intérieur à l’extérieur du réservoir 1.
Telle qu’illustrée à la , l’embase 2 est sensiblement de révolution autour de l’axe A. L’embase 2 est disposée dans ladite ouverture de la structure. Elle est assemblée avec la structure. La structure n’est généralement pas étanche.
Aussi, l’étanchéité est réalisée au moyen de l’enveloppe 3 d’étanchéité. L’embase 2 est percée d’une conduite 4 traversante d’axe A. Cette conduite, apte à être équipée d’au moins une vanne permet de réaliser le remplissage et le puisage du réservoir 1.
L’enveloppe 3 recouvre la surface interne de la structure afin de la rendre étanche au gaz. Afin d’assurer l’étanchéité entre l’enveloppe 3 et l’embase 2, l’enveloppe 3 se prolonge en se rétrécissant pour former un goulot 5 apte à être engagé dans la conduite 4.
Afin de réaliser une étanchéité au gaz entre enveloppe 3 et embase 2 autour de la conduite 4, selon une caractéristique avantageuse de l’invention, une soudure est réalisée.
Pour pouvoir réaliser une soudure de l’enveloppe 3, en matériau plastique, il convient de disposer en regard, solidaire de l’embase 2, d’une pièce elle aussi en plastique et que l’on nomme support 6, 7.
Selon un concept avantageux de l’invention, il est distingué au moins un premier support 6 plastique solidaire de l’embase 2 et au moins un deuxième support 7 plastique solidaire de l’embase 2.
Ledit au moins un premier support 6 est particulièrement destiné à accueillir au moins autant de soudure dite « d’étanchéité » E entre l’enveloppe 3 et le premier support 6.
Ledit au moins un deuxième support 7 est particulièrement destiné à accueillir au moins autant de soudure dite « mécanique » M entre l’enveloppe 3 et le deuxième support 7.
Telle qu’illustrée à la , une soudure d’étanchéité E, assure l’étanchéité au gaz entre l’embase 2 et l’enveloppe 3, autour de la conduite 4. Pour cela, la soudure d’étanchéité E comprend au moins un cordon continu, fermé et circonférentiel autour de l’axe A de la conduite 4. Aussi, le premier support 6, qui accueille ledit au moins un cordon de la soudure d’étanchéité E présente une forme recouvrant continûment une circonférence fermée ou complète de l’embase 2.
Telle que plus particulièrement illustrée à la , une soudure d’étanchéité M, renforce la solidarisation de l’enveloppe 3 avec l’embase 2, afin qu’une soudure d’étanchéité E ne subisse pas seule les efforts importants produits lors des cyclages remplissage/puisage du réservoir 1.
Toute technique applicable à la réalisation d’un premier support 6 et/ou d’une soudure d’étanchéité E est totalement transposable à la réalisation d’un deuxième support 7 et/ou d’une soudure mécanique M et réciproquement. La seule caractéristique différente est qu’une structure d’étanchéité E doit être circonférentielle et complète, ce qui peut limiter quelques modes de réalisation pour cette soudure d’étanchéité E et/ou pour un premier support 6 l’accueillant. Au contraire, et tel que visible à la , une soudure mécanique M peut très bien être discontinue, voire ponctuelle.
Un support 6, 7 est une pièce en plastique solidarisée avec l’embase 2. La solidarisation peut être réalisée selon différents modes de mise en œuvre.
Selon une autre caractéristique, un support 6, 7 peut être réalisé par surmoulage 8. Un surmoulage 8 est obtenu par moulage d’une matière plastique, dans un moule contenant l’embase 2. Ainsi le support 6, 7 plastique ainsi réalisé est moulé au contact de l’embase 2, assurant son adhésion à cette dernière.
L’avantage d’un surmoulage 8 est qu’il peut prendre toute forme souhaitée, y compris une forme circonférentielle. L’inconvénient d’un surmoulage 8 est que l’effort d’adhésion est limité. Aussi, une telle technique est plus particulièrement désignée pour la réalisation d’un premier support 6, apte à accueillir une soudure d’étanchéité E.
Cependant, un deuxième support 7 peut aussi comprendre un surmoulage plastique.
Il a été vu qu’une soudure d’étanchéité E doit être circonférentielle. Aussi, afin de limiter la longueur du cordon de soudure, une telle soudure d’étanchéité E est préférentiellement réalisée là où l’interface enveloppe 3 / embase 2 présente le diamètre le plus faible, soit dans la conduite 4, en regard du goulot 5, où l’enveloppe 3 se rétrécit. Ledit au moins un premier support 6 est avantageusement disposé à ce même endroit.
Selon une autre caractéristique, l’adhésion d’un support 6, 7 avec l’embase 2 peut être réalisé par collage.
Selon une autre caractéristique, l’adhésion d’un support 6, 7 avec l’embase 3 peut être réalisée par montage en force ou clipsage d’un support 6, 7 en plastique dans une forme complémentaire, de section non traversante, creusée dans l’embase 2. Selon cette caractéristique, la forme creusée présente avantageusement une contre dépouille assurant la solidarisation du support 6, 7 avec l’embase 2. La mise en place est rendue possible par l’élasticité du support 6, 7. Cette élasticité est aussi ce qui limite l’effort d’adhésion entre support 6, 7 et embase 2.
Selon une autre caractéristique, l’adhésion d’un support 6, 7 avec l’embase 3 peut être réalisé par un insert 9. Un insert 9, s’entend dans la présente, d’un support 6, 7 plastique, disposé dans un logement 10 creusé dans l’embase 2. A la différence du montage en force de la caractéristique précédente, un insert 9 ne dépend pas pour son insertion de l’élasticité du matériau plastique constituant le support 6, 7, mais utilise une ouverture débouchante du logement 10. Une telle ouverture débouchante du logement 10 permet une mise en place du support 6, 7 par la face extérieure de l’embase 2.
Il est bien évidemment possible de combiner les quatre techniques précédentes. Ainsi, par exemple un surmoulage peut être réalisé dans un logement présentant une contre-dépouille. Un montage en force ou un insert peut encore être collé.
Ainsi, tel qu’illustré à la , selon une autre caractéristique, un logement 10 traverse l’embase 2. Il présente préférentiellement au moins une section, selon un plan parallèle à l’axe A, s’ouvrant en direction de la face de l’embase 2 opposée à l’enveloppe 3. Ceci permet de créer une butée positive 11. Ceci facilite de plus la mise en place d’un insert 9 depuis la face extérieure de l’embase 2. L’effet de butée positive 11 est encore renforcé si les deux sections orthogonales (radiale et tangencielle) d’un logement 10 et de l’insert 9 présentent cette caractéristique. La forme de la section de l’insert 9 et du logement 10 peut être quelconque, tant qu’elle s’ouvre. Il peut s’agir d’un cône. Préférentiellement, tel qu’illustré à la , la section comprend avantageusement une partie sensiblement plane, perpendiculaire à l’axe A.
La butée positive 11 s’oppose à l’arrachement de l’insert 9 au travers de l’épaisseur de l’embase 2.
Le plastique constitutif du support 6, 7 peut ici être rigide et permet ainsi d’obtenir un effort de solidarisation du support 6, 7 avec l’embase 2 très important, encore renforcé par la butée positive 11.
Un inconvénient de la caractéristique de forme débouchante ou traversante du logement 10 est qu’elle interdit une forme circonférentielle continue. Aussi, un tel insert 9 permet de gros efforts mécaniques à l’arrachement, mais pas la continuité circonférentielle. Aussi, une telle caractéristique de réalisation par insert 9 est plus particulièrement adaptée à un deuxième support 7 apte à accueillir une soudure mécanique M.
Ainsi, un surmoulage 8 permet la continuité, tandis qu’un insert 9 permet de gros efforts mécaniques. Il est ainsi possible de répartir les rôles entre au moins une soudure d’étanchéité E qui comprend au moins un cordon de soudure circonférentiel continu réalisé sur au moins un premier support 6 réalisé au moyen d’au moins un surmoulage 8 et au moins une soudure mécanique M comprenant au moins un cordon de soudure réalisé sur au moins un deuxième support 7 réalisé au moyen d’au moins un insert 9.
Un autre avantage d’un surmoulage 8, relativement à un insert 9 est de ne pas percer l’embase 2. Ainsi l’étanchéité est garantie. Dans le cas d’utilisation d’un insert 9, le problème d’étanchéité, résolu entre l’enveloppe 3 et l’insert 9, risque de se déporter à l’interface entre l’insert 9 et l’embase 2. Ceci renforce l’intérêt d’un surmoulage 8 pour réaliser un premier support 6 et une soudure d’étanchéité E.
Selon une autre caractéristique, les deuxièmes supports 7 et les soudures mécaniques M associées sont avantageusement disposés de manière à solidement fixer l’enveloppe 3 avec l’embase 2 et limiter les efforts exercés par le gaz sous pression sur la ou les soudures d’étanchéité E. L’effort plus important que peut supporter un deuxième support 7 par insert 9 permet de supporter les efforts, de manière à ce que la ou les soudures d’étanchéité E n’ai(en)t pas à le faire.
La localisation des deuxièmes supports 7 peut être déterminée par le calcul en simulant les efforts subis par l’interface enveloppe 3 / embase 2. La localisation des deuxièmes support 7 peut encore être testée/validée empiriquement en effectuant des tests de cyclage sur un exemplaire prototype, par essais et erreurs.
Selon une autre caractéristique, afin de bien s’adapter à son logement 10, et ainsi améliorer leur assemblage, un insert 9 présente une forme complémentaire de celle de son logement 10. Ceci est illustré à la .
Selon une autre caractéristique, afin de répartir les efforts, les inserts 9 et les logements 10 sont angulairement équirépartis autour de l’axe A selon au moins une circonférence. La , qui illustre le même mode de réalisation que celui des figures 1-4, montre ainsi deux circonférences comportant chacune cinq soudures équiréparties. A noter que chaque support 7, de par sa forme, permet d’accueillir deux soudures mécaniques M et que les soudures de la première circonférence sont sensiblement en quinconce relativement aux soudures de la deuxième circonférence.
Les deuxièmes supports 7 peuvent être continus ou discrets. Le discret permet avantageusement la réalisation d’inserts 9. Le continu n’est possible que par surmoulage 8. Le surmoulage 8 ne permet pas de tenir les mêmes efforts qu’un insert 9.
La illustre un autre mode de réalisation avec un premier support 6 annulaire et deux couronnes en quinconce de chacune trois deuxièmes supports 7.
Selon une autre caractéristique, une soudure, qu’il s’agisse d’une soudure d’étanchéité E et/ou une soudure mécanique M est avantageusement réalisée par soudage laser.
L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles.
1 : réservoir,
2 : embase,
3 : enveloppe,
4 : conduite,
5 : goulot,
6 : premier support,
7 : deuxième support,
8 : surmoulage,
9 : insert,
10 : logement,
11 : butée positive,
A : axe,
E : soudure d’étanchéité,
M : soudure mécanique.

Claims (10)

  1. Réservoir (1) pour gaz sous pression, tel de l’hydrogène, comprenant une structure, une embase (2) métallique et une enveloppe (3) plastique d’étanchéité, la structure comprenant une ouverture traversant la structure selon un axe (A), l’embase (2) étant sensiblement de révolution autour de l’axe (A), disposée dans ladite ouverture et percée d’une conduite (4) traversante d’axe (A) et l’enveloppe (3) recouvrant la surface interne de la structure et se prolongeant par un goulot (5) apte à s’engager dans la conduite (4), caractérisé en ce que l’embase (2) comprend au moins un premier support (6) plastique solidaire de l’embase (2) apte à accueillir au moins une soudure d’étanchéité (E) entre l’enveloppe (3) et chaque premier support (6) et au moins un deuxième support (7) plastique solidaire de l’embase (2) apte à accueillir au moins une soudure mécanique (M) entre l’enveloppe (3) et chaque deuxième support (7).
  2. Réservoir (1) selon la revendication précédente, où un premier support (6) recouvre continûment une circonférence complète de l’embase (2) et une soudure d’étanchéité (E) est réalisée selon un cordon continu, fermé et circonférentiel.
  3. Réservoir (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un premier support (6) comprend un surmoulage (8) plastique.
  4. Réservoir (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un premier support (6) est disposé dans la conduite (4) en regard du goulot (5).
  5. Réservoir (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un deuxième support (7) comprend un surmoulage plastique.
  6. Réservoir (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un deuxième support (7) comprend un insert (9) plastique disposé dans un logement (10) creusé dans l’embase (2).
  7. Réservoir (1) selon la revendication précédente, où un ensemble comprenant un deuxième support (7) et une soudure mécanique (M) est disposé de manière à solidement fixer l’enveloppe (3) avec l’embase (2) et limiter les efforts exercés par le gaz sous pression sur ladite au moins une soudure d’étanchéité (E).
  8. Réservoir (1) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, où un logement (10) traverse l’embase (2) et présente au moins une section, selon un plan parallèle à l’axe (A), s’ouvrant en direction de la face de l’embase (2) opposée à l’enveloppe (3), afin de créer une butée positive (11).
  9. Réservoir (1) selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, où un insert (9) présente une forme complémentaire de celle de son logement (10).
  10. Réservoir (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où les inserts (9) et les logements (10) sont angulairement équirépartis autour de l’axe (A) selon au moins une circonférence.
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