EP1192389B1 - Dispositif de protection d'un recipient et recipient equipe de ce dispositif - Google Patents

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EP1192389B1
EP1192389B1 EP00920834A EP00920834A EP1192389B1 EP 1192389 B1 EP1192389 B1 EP 1192389B1 EP 00920834 A EP00920834 A EP 00920834A EP 00920834 A EP00920834 A EP 00920834A EP 1192389 B1 EP1192389 B1 EP 1192389B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
    • F17C13/123—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures for gas bottles, cylinders or reservoirs for tank vehicles or for railway tank wagons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0103—Exterior arrangements
    • F17C2205/0115—Dismountable protective hulls

Definitions

  • the present invention relates to a device for protecting a container and a container equipped with this device.
  • containers for containing a fluid under pressure.
  • These containers may be vats, tanks or bottles, and may be made in particular of fiberglass, aramid or carbon embedded in a matrix.
  • This type of container includes generally a cylindrical side wall and rounded ends, commonly referred to as "domes" as well as a connecting end located on top of one and / or the other of these domes.
  • the bases of the domes are the thinnest parts of the wall of a container and therefore the most fragile. A shock or a fall on one of these domes produces a delamination of the inner layers of the composite material, which leads to a decrease in the mechanical strength of the container under pressure fluid and, therefore, a risk of rupture of this container.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks by providing a simple and inexpensive protection device to be not significantly increasing the volume of the container, and ensuring Perfect protection of this container in the event of a fall, regardless of the angle that forms the axis of this container with the impact surface.
  • This device is therefore produced independently of the container, that is to say without setting up a protective insert and fiber winding during the manufacture of the container.
  • the device By its shape envelope at least the entire dome, and by the integral filling of the space between said shell and the wall of the container, the device ensures a perfect distribution of impacts that the container can be brought to undergo, with possible compression of the compressible material to cushion this shock at the moment of this impact.
  • this device can effectively protect the dome of the container whatever the angle that forms, at the moment of an impact, the axis of this container with the impact surface.
  • the shell may be made in particular of synthetic resin, especially in thermoplastic resin such as acrylonitrile-butadiene-styrene or polycarbonate, while said compressible material can be expanded polystyrene, polyurethane foam or polyethylene foam, or any other expanded synthetic material.
  • the device is shaped to cover not only the entire dome of the container, but also the portion of the side wall of the container adjacent to the base of this dome.
  • the device may have a substantially constant thickness, that is to say that the shell can "follow" the wall of the container; of preferably, however, this shell has, on the side of the side wall of the container, a wall substantially parallel to the axis of the container and, on the the top of the dome of the container, a wall perpendicular to this axis, these two walls connecting to one another by a rounded area.
  • the device has a thickness significantly increased compared to the thinnest part of the dome, this which further improves the protection of the container against "oblique" falls.
  • the device comprises, when intended for equip a receptacle with a connection piece located at top of a dome, an annular projection whose height is such that it extends beyond the free end of this tip when the device is placed on this dome.
  • the device may be fixed irremovably on the container, by any appropriate means, in particular by gluing; he can also be removably mounted on this container, to allow periodic inspection of the wall of the latter.
  • this end piece is threaded at its free end and the device is shaped to surround this mouthpiece so that the outer face of the shell comes recessed from the threaded free end of the nozzle, and comprises a ring threaded thread adapted to be screwed onto said end-piece and to be supported on said shell for mounting the device on the dome.
  • Figure 1 is a half-view while it is mounted on a reservoir, in longitudinal section, and
  • Figures 2 to 4 are views in longitudinal section to reduced scale, in case of fall respectively (i) “vertical”, that is to say with the axis of the reservoir substantially perpendicular to the impact surface at the time of this impact, (ii) “oblique”, that is to say with this axis forming an angle of substantially 45 ° with said impact surface at the time of the impact and (iii) “horizontal”, that is to say with this axis forming an angle low or zero with said surface, at the moment of impact.
  • FIG. 1 represents part of the side wall 1a and the rounded end 1b, called “dome", of a tank 1 made of material composite, this tank being equipped with a device 2 for the protection of its wall against shocks or falls.
  • the tank 1 is of the type intended to contain a fluid under pressure, and comprises a wall 5 of composite material, an inner wall 6 and a metal tip 7 for the connection of this tank 1 at the facility to be fed with fluid.
  • the tip 7 comprises a tubular portion 7a, threaded and threaded at its free end, and a circular base 7b. Tapping the part 7a allows the aforementioned connection while the threading allows the screwing of a threaded ring 8, which ensures the removable assembly of the device 2 on the tank 1.
  • the base 7b is sandwiched between the walls 5 and 6, to ensure the solid mounting of the tip 7 on the tank 1.
  • the device 2 comprises an outer shell 10, which encloses the entire dome 1b and a portion of the wall 1a adjacent to the base of this dome 1b, and a filling 11 of material compressible, occupying the entire space delimited by the external surface of the wall 5, by the part 7a of the end piece 7 and by the inner face of the hull 10.
  • the latter is in punching resistant material, especially in thermoplastic resin such as acrylonitrile-butadiene-styrene or polycarbonate. It has, on the side of the wall 1 a, a wall 10a substantially parallel to the axis of the tank 1, and, on the side of the top of the dome 1b, a wall 10b perpendicular to this same axis, these walls 10a and 10b connecting to one another by a rounded area 10c. It results from this structure that the filling 11 has a significant thickness in view of the part of the dome 1b which is on the side of the wall 1a, part in which this dome 1b has the lowest thickness.
  • thermoplastic resin such as acrylonitrile-butadiene-styrene or polycarbonate.
  • the shell 10 further comprises an annular projection 12 whose height is such that it extends beyond the free end of the tip 7 and of the ring 8 when the device 2 is mounted on the tank 1.
  • the material constituting the filling 11 is suitable for damping shock or impact thanks to its compressibility, this material being able to be expanded polystyrene, polyurethane foam or any other expanded synthetic material.
  • the device 2 By its enveloping shape not only the dome 1b but also said portion of the wall 1a, and by the filling 11 which occupies the entire space existing between said shell 10 and the wall of the tank 1, the device 2 ensures a perfect distribution of the impacts that this tank can be made to suffer.
  • FIG. 2 shows more particularly that the protrusion 12 protects perfectly the tip 7 and the ring 8, and therefore the wall of the tank 1, against any direct impact in case of "vertical" fall.
  • Figure 3 shows that the rounded wall 10c and the thickness maximum filling 11 opposite this wall 10c protect perfectly the portion of the dome 1b located on the side of the wall 1a.
  • FIG. 4 shows that the wall 10a provides a perfect protection of the dome 1b and the wall 1a in the event of a fall "Horizontal".
  • the tip 7 and the ring 8 allow the removable assembly of the device 2 on the tank 1, so this device 2 does not obstacle to an inspection of the wall of this tank 1.
  • the invention thus provides a device for remedying the disadvantages of prior art counterparts since it is simple and inexpensive to implement, it does not weigh down significantly the container, and that it ensures a perfect protection of this container in the event of a fall, irrespective of the angle formed by the axis of this container with the impact surface.
  • the invention is not limited to the form of described above as an example but that it encompasses contrary, all the variants.
  • the outer side face of the projection 12 may be in the extension of the wall 10a.

Abstract

Ce récipient (1) est en particulier un récipient en matériau composite destiné à contenir un fluide sous pression, et présentant une paroi latérale cylindrique (1a) et des extrémités arrondies (1b), couramment dénommées 'dômes'. Le dispositif (2) comprend: une coque (10) en matériau résistant au poinçonnement, conformée pour envelopper au moins l'ensemble d'un dôme (1b) du récipient (1), en délimitant un espace entre sa face interne et la face externe de la paroi du récipient (1); et un matériau compressible (11) propre à amortir un choc ou un impact, remplissant l'intégralité de l'espace précité.

Description

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 ;
  • 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 bobinage 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.
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 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 coupe 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 1b, 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 assurer 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 1b ainsi qu'une portion de la paroi 1a adjacente à la base de ce dôme 1b, et un remplissage 11 en matériau compressible, occupant l'intégralité de l'espace délimité par la face externe 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-styrène ou polycarbonate. Elle présente, du côté de la paroi 1 a, une paroi 10a sensiblement parallèle à l'axe du réservoir 1, et, du côté du sommet du dôme 1b, 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 1b qui se trouve du côté de la paroi 1a, partie dans laquelle ce dôme 1b 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 1b mais également ladite portion de la paroi 1a, 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 1b située du côté de la paroi 1a.
La figure 4 montre quant à elle que la paroi 10a assure -une parfaite protection du dôme 1 b et de la paroi 1a 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.
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 paroi 10a.

Claims (9)

  1. Dispositif (2) de protection d'un récipient (1), en particulier d'un récipient en matériau composite destiné à contenir un fluide sous pression, et présentant une paroi latérale cylindrique (1a) et des extrémités arrondies (1b), couramment dénommées "dômes", dispositif (2) caractérisé en ce qu'il comprend :
    une coque (10) en matériau résistant au poinçonnement, conformée pour envelopper au moins l'ensemble d'un dôme (1b) du récipient (1), en délimitant un espace entre sa face interne et la face externe de la paroi du récipient (1) ; et
    un matériau compressible (11) propre à amortir un choc ou un impact, remplissant l'intégralité de l'espace précité.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coque (10) est réalisée en résine synthétique, notamment en résine thermoplastique telle que acrylonitrile-butadiène-styrène ou polycarbonate.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau compressible (11) est du polystyrène expansé, une mousse de polyuréthanne ou de polyéthylène, ou toute autre matière synthétique expansée.
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est conformé pour recouvrir non seulement l'ensemble du dôme (1b) du récipient (1), mais également la portion de la paroi latérale (1a) du récipient (1) adjacente à la base de ce dôme (1 b).
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la coque (10) présente, du côté de la paroi latérale (1a) du récipient (1), une paroi (10a) sensiblement parallèle à l'axe du récipient (1) et, du côté du sommet du dôme (1b) du récipient (1), une paroi (10b) perpendiculaire à cet axe, ces deux parois (10a, 10b) se raccordant l'une à l'autre par une zone arrondie (10c).
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, destiné à équiper un récipient (1) comprenant un embout de raccordement (7) situé au sommet du dôme (1b), caractérisé en ce qu'il comprend une saillie annulaire (12) dont la hauteur est telle qu'elle s'étend au-delà de l'extrémité libre dudit embout (7) lorsque le dispositif (2) est placé sur ce dôme (1b).
  7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est monté de manière amovible sur le récipient (1).
  8. Dispositif selon la revendication 7, ledit embout (7) étant fileté au niveau de son extrémité libre, caractérisé en ce qu'il est conformé pour entourer cet embout (7) de telle sorte que la face extérieure de la coque (10) vienne en retrait de l'extrémité libre filetée de l'embout (7), et en ce qu'il comprend une bague taraudée (8) propre à être vissée sur ledit embout (7) et à prendre appui sur ladite coque (10) pour assurer le montage du dispositif (2) sur le dôme (1b).
  9. Récipient (1) équipé du dispositif (2) selon l'une des revendications 1 à 8.
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