EP3421864B1 - Réservoir de gaz naturel liquéfié pour véhicules automobiles - Google Patents

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EP3421864B1
EP3421864B1 EP18179109.6A EP18179109A EP3421864B1 EP 3421864 B1 EP3421864 B1 EP 3421864B1 EP 18179109 A EP18179109 A EP 18179109A EP 3421864 B1 EP3421864 B1 EP 3421864B1
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EP
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tank
reinforcement
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internal
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Gwenaëlle CADO
Julien LALLOUET
Romain Sibarita
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Original Assignee
Ateliers Et Chantiers de la Grande Bruyere (acgb)
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Definitions

  • the technical field of the present invention is that of liquefied gas tanks, such as liquefied natural gas (G.N.L), intended to equip motor vehicles.
  • liquefied gas tanks such as liquefied natural gas (G.N.L)
  • G.N.L liquefied natural gas
  • Liquefied natural gas is natural gas processed in liquid form. This liquid state is reached when the gas is cooled to a temperature of about -161 ° C at atmospheric pressure.
  • Liquefaction makes it possible to reduce the gas volume of natural gas and to store it in one or more tanks installed, for example, on the chassis of the truck.
  • the liquefied natural gas contained in the tank is regasified so as to supply the engine of the truck.
  • This fuel is less polluting than petrol and diesel, and the autonomy of heavy goods vehicles using this fuel makes them suitable for long-distance road transport.
  • Heavy duty liquefied natural gas tanks are designed to meet strict safety requirements, particularly pressure and keeping the temperature very low, to keep the gas in its liquid phase.
  • Such a reservoir is known from FR2857082 A1 .
  • the tanks usually used have a cylindrical shape and have a double stainless steel wall between which an insulator is placed. multi-layered and vacuum classically. Their weight is therefore relatively large and their useful volume is reduced.
  • the tanks having this shape occupy a large space and are not suitable for spaces / compartments of various shapes of the vehicle in which they are intended to be installed.
  • the invention provides for this purpose a tank for a motor vehicle intended to contain liquefied gas, such as liquefied natural gas.
  • the invention provides a liquefied gas tank (LNG for example) with a double wall of generally substantially parallelepipedal shape comprising a container forming an internal wall and an external envelope disposed around said container forming an external protective wall.
  • LNG liquefied gas tank
  • an intermediate space is formed containing a vacuum and / or an insulating material.
  • the attachment of the container to said external envelope by suspension means makes it possible to provide a degree of freedom between the two elements, so as to limit the heat transfers by conduction and to compensate for the thermal expansion / shrinkage due to the cooling of the internal container while limiting the stresses.
  • suspension means In addition to these thermal movements, the suspension means also allow mechanical movement of the container relative to said external envelope.
  • the parallelepiped shape of the container optimizes its storage capacity in liquefied gas and the parallelepiped shape of the external envelope allows optimal integration of the tank into the architecture of the vehicle.
  • these suspension means allow relative movement of said container relative to said external envelope of less than 10 mm, for example between 1 and 6 mm, and even more precisely between 1 and 4 mm.
  • the thermal contraction of said container can be equal to 4 mm on each side of the container for example.
  • the suspension means thus make it possible to compensate for this retraction of the internal container.
  • the liquefied gas can be LNG (liquid methane), or liquid nitrogen for refrigerated trucks, for example.
  • said container is connected to a first lateral end of said external envelope by suspension straps and to a second lateral end of said external envelope by a suspension ring.
  • said suspension ring is fixed to the internal surface of a side wall of said external envelope and is fitted onto a stud carried by the external surface of a side wall of the container.
  • said suspension straps and said suspension ring are made of a thermally insulating material.
  • suspension means can alternatively be springs or silentblocks when these suspension means are insulating.
  • said container is connected to a first lateral end of said external envelope by suspension straps and to a second lateral end of said external envelope by suspension straps.
  • suspension straps are made of a thermally insulating material.
  • said internal reinforcement structure comprises a reinforcement framework secured to the internal wall of said container, the internal reinforcement structure comprising a plurality of reinforcement rings, substantially octagonal, spaced along the longitudinal axis of the container, and extending transversely to said longitudinal axis.
  • This reinforcing frame optimizes the mechanical resistance of the container to the internal pressure of the liquefied gas and avoids the phenomena of inertia of the fluid contained.
  • a coiled cable could be used.
  • said reinforcement rings are mounted spaced apart on reinforcement bars extending parallel to the longitudinal axis and disposed around the periphery of the reinforcement rings, said reinforcement bars being each secured to a reinforcement rail fixed to the wall. internal of said container.
  • said internal reinforcement structure comprises several corner reinforcement plates fixed on the internal wall of said container and each connecting two adjacent internal faces of said container.
  • the container is made of aluminum.
  • said external envelope is made of a fire-resistant material.
  • said external envelope is covered on its surface exterior or interior of a fire resistant coating.
  • the outer casing can be made of aluminum or of composite materials.
  • a fire-resistant coating can be arranged alternatively or additionally on the outer surface of the container.
  • the internal reinforcement structure can be made of aluminum, or a composite material, for example.
  • the wall of the container and the wall of the external envelope are spaced from each other, the intermediate space between these walls being filled with insulating means.
  • the space between the wall of the container and the wall of the outer envelope is, for example, between 25 and 50 mm.
  • the internal reinforcing structure comprises several reinforcing plates spaced along the longitudinal axis of said container and extending transversely to said longitudinal axis.
  • said reinforcing plates are full and have at least one orifice for the passage of liquefied gas within said container.
  • the container comprises a reinforcing rod extending parallel to said longitudinal axis and connecting the side walls of the container by crossing said reinforcing plates.
  • This reinforcing rod allows the funds, or side walls, of the container to be maintained.
  • the internal reinforcing structure further comprises a reinforcing framework having a general shape substantially parallelepiped and disposed against the internal wall of said container.
  • said reinforcing plates have a solid central portion from which extend several branches crossing the wall of said reinforcing framework.
  • the ends of the branches projecting from the outer surface of said reinforcing frame have a slot for passage of a bar for securing the reinforcing plates to said reinforcing frame.
  • the securing bars extend in longitudinal grooves formed on the periphery of the outer surface of said reinforcing frame.
  • the invention also relates to a motor vehicle, such as a truck, comprising at least one tank as described above.
  • the invention relates to a tank for a motor vehicle intended to contain liquefied gas, such as liquefied natural gas.
  • FIG. 1 We have represented on the figure 1 , in perspective, a container, according to a first embodiment, implemented in a motor vehicle tank according to the invention.
  • the interior space of the container 100 constitutes a sealed enclosure for the storage of liquefied natural gas under pressure (up to 20 bars, for example).
  • the container 100 is intended to be housed in an external envelope (not shown) of the tank.
  • the container 100 and the external envelope each have a generally substantially parallelepiped shape.
  • the container 100 is made of aluminum and has a length of two meters.
  • the container 100 extends longitudinally along the longitudinal axis Ax and its cross section to the axis Ax is a square whose angles are rounded (the cross section of the container could be rectangle).
  • the lateral faces 102, 103 situated at the longitudinal ends of the container 100 are slightly curved or curved towards the outside thereof in order to improve the distribution of the stresses linked to the pressure of the liquefied natural gas under pressure.
  • the container 100 further comprises several reinforcing plates 110 that are flat or have reliefs, disposed inside the container 100 and spaced along the longitudinal axis Ax.
  • the reinforcement plates 110 have a plurality of openings 111. Such openings allow the homogeneous distribution of the pressurized fluid throughout the container 100.
  • the container 100 comprises seven reinforcing plates 110 each comprising five openings 111, namely a central opening 112 and four peripheral openings 113.
  • each reinforcement plate 110 The openings 111 of each reinforcement plate 110 are aligned with the openings 111 of the adjacent reinforcement plates 110.
  • the parallelepiped shape of the container 100 optimizes its fuel storage capacity and allows optimal integration into the architecture of the vehicle.
  • the figure 2 illustrates a container, according to a second embodiment, implemented in a motor vehicle tank according to the invention.
  • the container 200 extends longitudinally along the axis Ax and its cross section along the axis Ax is a square (or a rectangle) whose angles are rounded.
  • the container 200 is intended to be housed in an external envelope (not shown) of the tank.
  • the container 200 and the outer envelope each have a generally substantially parallelepiped shape.
  • the lateral faces 202, 203 situated at the longitudinal ends of the container 200 are slightly curved towards the inside of the latter or curved towards the outside of the latter.
  • the container 200 further comprises several planar reinforcing plates 210 disposed inside the container 200 and spaced along the longitudinal axis Ax.
  • the reinforcement plates 210 have a single central opening 212.
  • the lateral faces 202, 203 of the container 200 each carry a plate 220, 230 respectively.
  • the plates 220, 230 are connected by a tube or a rod 240 passing longitudinally through the container 200 passing through the central opening of each internal reinforcement plate 210.
  • the tube or rod 240 projects from the outer surface of each of the plates 220, 230.
  • the tube or rod 240 allows the funds, or side walls, of the container 200 to be maintained, and thus serves as reinforcement.
  • the figure 3 illustrates a container, according to a third embodiment, implemented in a motor vehicle tank according to the invention.
  • the container 300 extends longitudinally along the axis Ax and its cross section along the axis Ax is a square (or a rectangle) whose angles are rounded.
  • the container 300 is intended to be housed in an external envelope (not shown) of the tank.
  • the container 300 and the outer envelope each have a generally substantially parallelepiped shape.
  • the lateral faces 302, 303 situated at the longitudinal ends of the container 300 are planar.
  • the container 300 further comprises several planar reinforcement plates 310 disposed inside the tank 300 and spaced along the longitudinal axis Ax. These plates extend transversely to the longitudinal axis Ax and their outer periphery comes into contact with the internal wall of the container 300.
  • the reinforcement plates 310 have a single central opening 312.
  • the recesses 305 have a semi-circular section and extend transversely to the longitudinal axis Ax over the entire periphery of the container 300.
  • Such recesses 305 make it possible to improve the mechanical resistance of the container 300 to the internal pressure of the liquefied natural gas.
  • the recesses have a different shape and / or that they extend partially around the periphery of the outer surface of the container.
  • the figure 4 illustrates a container, according to a fourth embodiment, implemented in a motor vehicle tank according to the invention.
  • the container 400 extends longitudinally along the axis Ax and its cross section along the axis Ax is a square (or a rectangle) whose angles are rounded.
  • the container 400 is intended to be housed in an external envelope (not shown) of the tank.
  • the container 400 and the outer envelope each have a generally substantially parallelepiped shape.
  • the container 400 comprises several flat reinforcement plates 410 arranged inside the container 400 and spaced along the longitudinal axis Ax. These reinforcement plates 410 extend transversely to the longitudinal axis Ax and their outer periphery comes into contact with the internal wall of the container 400.
  • Each reinforcement plate 410 comprises a single central opening 412 and several lateral slots 414.
  • Such slots 414 allow the passage of reinforcement crosspieces 450 disposed against the internal wall of the container 400 and extending along the longitudinal axis Ax over the entire length of the container 400.
  • the tube or rod 440 projects from the outer surface of the side faces 402, 403, and serves as a reinforcement.
  • the figure 5A illustrates a container, according to a fifth embodiment, implemented in a motor vehicle tank according to the invention, the figure 5B being a detail view of the container.
  • the container 500 (illustrated without its side walls) is intended to be housed in an external envelope (not shown) of the tank.
  • the container 500 and the external envelope each have a generally substantially parallelepiped shape, the section of the container 500 being slightly smaller than that of the external envelope so that it can be accommodated there.
  • the square (or rectangular) section of the container 500 allows an increase in the useful volume of the latter.
  • the container 500 is made of aluminum, has a length of 2.30 m and a storage capacity of 584 liters of gas (or 188 kg of gas).
  • the tank has a weight of 329 kg.
  • the parallelepipedal aluminum tank of the invention Compared to a stainless steel tank of the same length and of cylindrical section, the parallelepipedal aluminum tank of the invention has a reduced weight of the order of 3% and a useful volume of the container increased by 4%, which allows fuel savings and reduced CO2 emissions.
  • the parallelepiped shape of the container 500 optimizes its fuel storage capacity and the parallelepiped shape of the external envelope allows optimal integration of the tank into the architecture of the vehicle.
  • a tank according to the invention has a higher fuel storage capacity of the order of 12 to 25% compared to the cylindrical tanks of the prior art.
  • the ends 516 of the branches 515 pass through the openings made in the grooves 551 of the reinforcing frame 550 and project relative to the bottom of the grooves (without however exceeding the portions of the outer surface of the frame connecting the grooves).
  • Each of these projecting ends 516 has a slot 517 for the passage of a connecting bar 560 of the reinforcement plates 510 to the reinforcement frame 550.
  • the securing bars 560 pass through the aligned slots of each of the reinforcement plates 510.
  • These connecting bars 560 allow a distribution of the stresses along the container 500 and the maintenance of the internal reinforcement plates 510.
  • the reinforcement plates 510 are arranged inside the reinforcement framework 550 and are spaced along the longitudinal axis Ax.
  • These reinforcement plates 510 extend transversely to the longitudinal axis Ax and have a star structure.
  • the solid central portion section 510 ′ of the reinforcement plate 510 is square, the angles being rounded. From each of these rounded angles extend three straight branches 515 spaced apart from each other by an angle ⁇ of 45 ° in this example and whose central branch is aligned, or substantially aligned, with the diagonal of the central portion full 510 '.
  • a reinforcement tube or rod 540 extends parallel to the longitudinal axis Ax and passes through the reinforcement plates 510 in the middle.
  • the container 500, the reinforcing frame 550 and the reinforcing plates 510 are made of aluminum, for example, and that the reinforcing frame 550 and the reinforcing plates 510 are, for example, welded together. other.
  • the reinforcement frame 550 is a corrugated aluminum sheet welded around the reinforcement plates 510.
  • the reinforcing frame 550 is made of another material, such as a composite material.
  • the figure 9A illustrates a container 900, according to a sixth embodiment implemented in a motor vehicle tank according to the invention.
  • the container 900 is intended to be housed in an external envelope (not shown) for protecting the tank.
  • the container 900 and the external envelope each have a generally substantially rectangular shape, with rounded angles, the section of the container 900 being slightly smaller than that of the external envelope so that it can be accommodated therein.
  • the substantially square section of the container 900 allows an increase in the useful volume of the latter.
  • the parallelepiped shape of the container 900 optimizes its fuel storage capacity and the parallelepiped shape of the external envelope allows optimal integration of the tank into the architecture of the vehicle.
  • the figure 9B is a cross-sectional view of the container 900 showing the arrangement of a ring 940 of the reinforcing frame 950, the reinforcing plates 910 at an angle, the reinforcing rails 920, and the reinforcing bars 930.
  • the figure 9D is a detail view showing the attachment of several rings 940 on the reinforcement bars 930 of the reinforcement frame 950.
  • Successive rings 940 of substantially octagonal shape are thus fixed to several reinforcement bars 930, thus forming a group of rings spaced at regular intervals along the longitudinal axis Ax of the container 900.
  • This group of rings 940 is fixed to the internal wall of the container 900 by sliding the reinforcement bars 930 in the grooves of the reinforcement rails 920 fixed to the internal wall from container 900.
  • the container 900, the elements constituting the reinforcing frame 950 (with the exception of the reinforcing rings 940) and the reinforcing plates 910 are made of aluminum, for example.
  • FIGS. 6A to 6D illustrate a reservoir 6 according to the invention comprising a container 600 and an outer envelope 60, the walls of which are spaced apart.
  • the space between the wall of the container and the wall of the outer envelope is, for example, between 25 and 50 mm.
  • each have a generally substantially parallelepiped shape, the section of the container 600 being slightly smaller than that of the outer casing 60 so that it can be accommodated there.
  • the container 600 can be one of the containers of the six embodiments described above.
  • a multi-layer insulator and / or a vacuum are arranged between the spaced walls of the container 600 and the outer envelope 60 arranged.
  • the reservoir 6 implements suspension means MS1, MS2 from the container 600 to the external envelope 60.
  • suspension means make it possible in particular to compensate for the thermal expansion / retraction of the internal container due to cooling by limiting the contributions of stresses.
  • the Figures 6A and 6B show the first means of suspension MS1 and the Figures 6C and 6D show the second suspension means MS2.
  • the height of the stud 606 is less than the thickness of the suspension ring 64.
  • the flat surface of the pad 606 is not in contact with the first internal lateral face of the external envelope 60.
  • the suspension ring 64 is made of a thermally insulating material to limit heat transfer by conduction.
  • the second suspension means MS2 comprise several straps 67 located on the side of the second external lateral face 603 of the container 600 and of the second internal lateral face of the external envelope 60 which are arranged opposite.
  • Each of the straps 67 is made of a thermally insulating material to limit heat transfer by conduction.
  • a nut 634 which is mounted on a threaded rod 633 forming the base of the "Y” makes it possible to move in translation (in the directions of the double arrow of the figure 6D ) element 632 in the shape of a "Y” and therefore of adjusting the tension of the strap 67.
  • the tension of the straps 67 is chosen so as to minimize the sloshing of the container 600, even in the event of a vehicle collision.
  • the first and second suspension means may take other forms and be, for example, in the form of springs or silentblocs.
  • first and second suspension means MS1, MS2 comprise several straps 67 located on the side of each external lateral face 603 of the container 600 disposed opposite an internal lateral face of the external envelope 60.
  • the suspension means offer a minimum degree of freedom and allow movement of the container 600 relative to the external envelope 60.
  • This relative movement of the container 600 relative to the external envelope 60, along at least one of the three axes x, y and z ( figure 6C ), is less than or equal to 10 mm and can be in particular between 1 and 6 mm, preferably between 1 and 4 mm.
  • the straps 67 of insulating material are arranged on the periphery of each side face of the container 600 (only one side face being visible in these figures).
  • the block element 635 and the support 631 each comprise an axis 637, 636 respectively around which comes to wind one end of the strap 67.
  • An aluminum or stainless steel ring 638 is positioned against a stop welded to the outer casing 60. This ring 638 allows the bottom of the container 600 to be wedged. It is made up of several mechanically welded parts.
  • the strap supports 631 are welded to the ring 638 and in the same material as the latter (aluminum or stainless steel).
  • each strap 67 is carried by the corresponding block element 635 which has a general "U" shape.
  • This block element 635 comprises fixing screws 639A of the block element 635 on the container 600, a first slide 640 on which the axis 637 of the strap 67 is mounted and a second slide 641 serving as a nut for two screws. setting 639B. It is possible to adjust the tension of the strap 67 by adjusting the position of the first slide 640 carrying the axis 637 in the direction of the double arrow F1 relative to the second slide 641. To do this, we act on the adjusting screw 639B so as to move the second slide 641 in the direction of the double arrow F2, that is to say in a direction perpendicular to the direction of movement of the first slide 640. These movements of the slides in two perpendicular planes are ensured by the implementation of inclined planes on each of the slides 640, 641 which are arranged opposite ( figure 10C ).
  • the straps 67 of insulating material are arranged on the periphery of each side face of the container 600 (only one side face being visible in these figures).
  • the block element 635 and the support 631 each comprise an axis 637, 636 respectively around which comes to wind one end of the strap 67.
  • each strap 67 is carried by the corresponding block element 635 which has a general "U" shape.
  • This block element 635 comprises fixing screws 639A of the block element 635 on the container 600, a slide 640 on which the axis 637 of the strap 67 is mounted and adjustment screws 639B. It is possible to adjust the tension of the strap 67 by adjusting the position of the slide 640 carrying the axis 637 in the direction of the double arrow F1. To do this, one acts on the adjustment screws 639B on which the slide 640 rests.
  • the straps 67 of insulating material are arranged on the periphery of each side face of the container 600 (only one side face being visible in these figures).
  • the supports 642, 643 each comprise an axis 636, 637 respectively around which comes to wind one end of the strap 67.
  • Two adjustment screws 639B which pass through the supports 643, 644 allow movement in translation (in the directions of the double arrow F1 of the figure 12C ) the support 643 movable relative to the fixed support 644 and therefore adjust the tension of the strap 67.
  • This particular approach implements, for each strap 67, two slides 646 carrying the axis 636 of the strap 67, the slides 646 being able to slide along the longitudinal axis of the container 600 in a rail 645 welded to the external envelope. 60.
  • Adjusting the tension of the strap 67 therefore requires adjusting the position of the two slides 646.
  • the figure 7 illustrates an example of installation of a tank according to the invention on a motor vehicle, in this case a heavy goods vehicle, of which only the support frames 9, 9 ′ are visible.
  • a section through the wall of the reservoir 7 makes it possible to distinguish the various constituent elements of such a reservoir.
  • the structure of the reservoir 7 as shown corresponds to that of the reservoir of the embodiment illustrated in the Figures 5A and 5B .
  • Such a reservoir 7 therefore comprises an external envelope 70 surrounding a container 700, the latter comprising a reinforcing frame 750.
  • the branches 715 of the reinforcing plates 710 extend transversely to the longitudinal axis of the reservoir 7, and are secured to the reinforcement frame 750 by reinforcement bars 760.
  • a side and / or longitudinal wall of the tank 7 is mechanically and fluidly coupled to a technical box 8.
  • the tank 7 and the technical box 8 are fixed to the support frames 9, 9 'of the vehicle by means of straps 10, 10'.
  • the external envelope of the tank can be made of any material adapted to resist fire and possibly other safety constraints.
  • the external surface of the external envelope can be covered with at least one layer of material adapted to resist fire.
  • It may be a fire-resistant paint or another type of coating which is applied to the external and / or internal surface of the external envelope and / or to the external surface of the container.
  • the tank according to the invention can be installed on other types of motor vehicles, such as buses.
  • the figures 8a to 8m illustrate the section of different containers of a tank according to the invention obtained by an extrusion process.
  • the containers of figures 8j and 8k have a curved and polygonal external section respectively without internal reinforcement structure.
  • the container of the figure 8m has an external section in four-leaf clover with an internal reinforcement channel.
  • the tank of the invention can be assembled with other tanks of the same type.
  • the tank obtained by such an assembly can be housed in vehicle compartments of complex shapes.
  • the shape of the tank can be adapted to the volumes available on the vehicle chassis.
  • lateral faces situated at the longitudinal ends of the container can be curved, curved or flat.
  • the longitudinal faces of the container may have a curve.
  • the tank of the invention can contain any type of liquefied gas, such as LNG (liquid methane), or liquid nitrogen for refrigerated trucks, for example.
  • LNG liquid methane
  • liquid nitrogen for refrigerated trucks
  • suspension straps is not limited to the examples illustrated.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

    1. Domaine technique de l'invention
  • Le domaine technique de la présente invention est celui des réservoirs de gaz liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié (G.N.L), destinés à équiper les véhicules automobiles.
    • 2. Etat de la technique
  • Le marché des véhicules automobiles, et notamment des poids-lourds, fonctionnant au gaz naturel liquéfié est entré dans une phase de croissance significative.
  • Le gaz naturel liquéfié est du gaz naturel transformé sous forme liquide. Cet état liquide est atteint lorsque le gaz est refroidi à une température d'environ -161°C à pression atmosphérique.
  • La liquéfaction permet de réduire le volume gazeux du gaz naturel et de le stocker dans un ou plusieurs réservoirs installés, par exemple, sur le châssis du poids-lourd.
  • De façon connue, le gaz naturel liquéfié contenu dans le réservoir est regazéifié de sorte à alimenter le moteur du poids-lourd.
  • Ce carburant s'avère moins polluant que l'essence et le diesel, et l'autonomie des poids-lourds utilisant ce carburant les rend adaptés au transport routier longue distance.
  • Les réservoirs de gaz naturel liquéfié des poids-lourds sont conçus pour répondre à des exigences strictes en matière de sécurité, notamment de pression et de maintien d'une température très basse, pour maintenir le gaz dans sa phase liquide. Un tel réservoir est connu de FR2857082 A1 .
  • Les réservoirs habituellement utilisés ont une forme cylindrique et présentent une double paroi en inox entre lesquelles sont disposés un isolant multi-couches et du vide classiquement. Leur poids est donc relativement important et leur volume utile est réduit.
  • La forme cylindrique de tels réservoirs permet une répartition uniforme des contraintes, liées à la pression du gaz, sur la paroi interne du réservoir.
  • Toutefois, les réservoirs présentant cette forme occupent un espace important et ne sont pas adaptés aux espaces/compartiments de formes variées du véhicule dans lesquels ils sont destinés à être implantés.
    • 3. Exposé de l'invention
  • L'invention propose à cet effet un réservoir pour un véhicule automobile destiné à contenir du gaz liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié.
  • Selon l'invention, le réservoir comprend :
    • un contenant de stockage de gaz liquéfié, le contenant comprenant une structure de renfort interne, et
    • une enveloppe externe de protection disposée autour dudit contenant, ledit contenant et ladite enveloppe externe présentant chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique, et ledit contenant étant solidarisé à ladite enveloppe externe par des moyens de suspension autorisant un déplacement relatif dudit contenant par rapport à ladite enveloppe externe.
  • L'invention propose un réservoir de gaz liquéfié (du GNL par exemple) à double paroi de forme générale sensiblement parallélépipédique comprenant un contenant formant paroi intérieure et une enveloppe externe disposée autour dudit contenant formant paroi extérieure de protection.
  • Entre ces parois, qui ne sont pas en contact, est réalisé un espace intermédiaire contenant du vide et/ou un matériau isolant.
  • La solidarisation du contenant à ladite enveloppe externe par des moyens de suspension permet de ménager un degré de liberté entre les deux éléments, de façon à limiter les transferts de chaleur par conduction et à compenser la dilation/rétractation thermique due au refroidissement du contenant interne en limitant les apports de contraintes.
  • Outre ces déplacements thermiques, les moyens de suspension autorisent également un déplacement mécanique du contenant par rapport à ladite enveloppe externe.
  • La forme parallélépipédique du contenant optimise sa capacité de stockage en gaz liquéfié et la forme parallélépipédique de l'enveloppe externe permet une intégration optimale du réservoir à l'architecture du véhicule.
  • De préférence, ces moyens de suspension autorisent un déplacement relatif dudit contenant par rapport à ladite enveloppe externe inférieur à 10 mm, compris par exemple entre 1 et 6 mm, et encore plus précisément entre 1 et 4 mm.
  • La contraction thermique dudit contenant peut être égale à 4 mm de chaque côté du contenant par exemple. Les moyens de suspension permettent ainsi de compenser cette rétractation du contenant interne.
  • Le gaz liquéfié peut être du GNL (méthane liquide), ou bien de l'azote liquide pour camions frigorifiques, par exemple.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, ledit contenant est relié à une première extrémité latérale de ladite enveloppe externe par des sangles de suspension et à une deuxième extrémité latérale de ladite enveloppe externe par un anneau de suspension.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, ledit anneau de suspension est fixé à la surface intérieure d'une paroi latérale de ladite enveloppe externe et est emmanché sur un plot porté par la surface extérieure d'une paroi latérale du contenant.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, lesdites sangles de suspension et ledit anneau de suspension sont fabriqués dans un matériau thermiquement isolant.
  • Ces moyens de suspensions peuvent alternativement être des ressorts ou des silentblocs dès lors que ces moyens de suspension sont isolants.
  • Selon une mise en œuvre particulière de l'invention, ledit contenant est relié à une première extrémité latérale de ladite enveloppe externe par des sangles de suspension et à une deuxième extrémité latérale de ladite enveloppe externe par des sangles de suspension.
  • Ces sangles de suspension sont fabriquées dans un matériau thermiquement isolant.
  • Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite structure de renfort interne comprend une ossature de renfort solidarisée à la paroi interne dudit contenant, la structure de renfort interne comprenant une pluralité d'anneaux de renforts, sensiblement octogonaux, espacés le long de l'axe longitudinal du contenant, et s'étendant transversalement audit axe longitudinal.
  • Cette ossature de renfort optimise la tenue mécanique du contenant à la pression interne du gaz liquéfié et évite les phénomènes d'inertie du fluide contenu.
  • Plutôt que des anneaux de renfort, un câble bobiné pourrait être utilisé.
  • De façon préférentielle lesdits anneaux de renfort sont montés espacés sur des barres de renfort s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal et disposées sur le pourtour des anneaux de renfort, lesdites barres de renfort étant chacune solidarisées à un rail de renfort fixé sur la paroi interne dudit contenant.
  • Selon une mise en œuvre préférentielle, ladite structure de renfort interne comprend plusieurs plaques de renfort d'angle fixées sur la paroi interne dudit contenant et reliant chacune deux faces internes adjacentes dudit contenant.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, le contenant est fabriqué en aluminium.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, ladite enveloppe externe est fabriquée dans un matériau résistant au feu.
  • Dans une variante, ladite enveloppe externe est recouverte sur sa surface extérieure ou intérieure d'un revêtement résistant au feu.
  • Dans ce cas de figure, l'enveloppe externe peut être fabriquée en aluminium ou en matériaux composites.
  • Un revêtement résistant au feu peut être disposé en variante ou en complément sur la surface externe du contenant.
  • La structure de renfort interne peut être fabriquée en aluminium, ou dans un matériau composite, par exemple.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, la paroi du contenant et la paroi de l'enveloppe externe sont distantes l'une de l'autre, l'espace intermédiaire entre ces parois étant rempli de moyens isolants.
  • L'espace entre la paroi du contenant et la paroi de l'enveloppe externe est, par exemple, compris entre 25 et 50 mm.
  • Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la structure de renfort interne comprend plusieurs plaques de renfort espacées le long de l'axe longitudinal dudit contenant et s'étendant transversalement audit axe longitudinal.
  • Ces plaques de renfort optimisent la tenue mécanique du contenant à la pression interne du gaz liquéfié et évite les phénomènes d'inertie du fluide contenu.
  • Avantageusement, lesdites plaques de renfort sont pleines et présentent au moins un orifice de passage du gaz liquéfié au sein dudit contenant.
  • De façon avantageuse, le contenant comprend une tige de renfort s'étendant parallèlement audit axe longitudinal et reliant les parois latérales du contenant en traversant lesdites plaques de renfort.
  • Cette tige de renfort permet le maintien des fonds, ou parois latérales, du contenant.
  • Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la structure de renfort interne comprend en outre une ossature de renfort présentant une forme générale sensiblement parallélépipédique et disposée contre la paroi interne dudit contenant.
  • Selon un aspect particulier, lesdites plaques de renfort présentent une portion centrale pleine à partir de laquelle s'étendent plusieurs branches traversant la paroi de ladite ossature de renfort.
  • De façon avantageuse, les extrémités des branches dépassant de la surface extérieure de ladite ossature de renfort présentent une fente de passage d'une barrette de solidarisation des plaques de renfort à ladite ossature de renfort.
  • Avantageusement, les barrettes de solidarisation s'étendent dans des rainures longitudinales ménagées sur le pourtour de la surface extérieure de ladite ossature de renfort.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, la surface extérieure d'au moins une paroi latérale et/ou longitudinale du contenant ou de l'enveloppe externe comprend une platine de raccordement portant notamment au moins un des éléments suivants :
    • un élément de connexion à un autre réservoir ;
    • une jauge de niveau ;
    • une soupape de sécurité ;
    • un dispositif de remplissage du contenant.
  • L'invention concerne également un véhicule automobile, tel un poids-lourd, comprenant au moins un réservoir tel que décrit précédemment.
    • 4. Liste des figures
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un contenant mis en œuvre dans un réservoir conforme à l'invention ;
    • la figure 2 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un contenant mis en œuvre dans un réservoir conforme à l'invention ;
    • la figure 3 est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation d'un contenant mis en œuvre dans un réservoir conforme à l'invention ;
    • la figure 4 est une vue en perspective d'un quatrième mode de réalisation d'un contenant mis en œuvre dans un réservoir conforme à l'invention ;
    • la figure 5A est une vue en perspective d'un cinquième mode de réalisation d'un contenant mis en œuvre dans un réservoir conforme à l'invention ;
    • la figure 5B est une vue de détail du contenant de la figure 5A montrant le passage d'une barrette de renfort dans les branches des plaques de renfort du contenant ;
    • les figures 6A et 6C sont des vues en perspective d'un réservoir conforme à l'invention présentant des premiers et seconds moyens de suspension du contenant à l'enveloppe externe ;
    • les figures 6B et 6D sont des vues de détail des figures 6A et 6C respectivement montrant les premiers et seconds moyens de suspension,
    • la figure 7 est une vue en perspective d'une installation possible d'un réservoir conforme à l'invention sur un véhicule automobile,
    • les figures 8a à 8m illustrent de façon schématique des exemples de section de contenants pouvant être mis en œuvre dans un réservoir conforme à l'invention,
    • la figure 9A illustre de façon schématique un contenant, selon un sixième mode de réalisation mis en œuvre dans un réservoir de véhicule automobile conforme à l'invention,
    • la figure 9B est une vue en coupe transversale du contenant de la figure 9A,
    • les figures 9C et 9D sont des vues de détail des éléments constituant l'ossature de renfort du contenant de la figure 9A,
    • les figures 10A à 10C illustrent une approche particulière de suspension par sangles d'un contenant à l'enveloppe externe d'un réservoir conforme à l'invention,
    • les figures 11A à 11C illustrent une autre approche particulière de suspension par sangles d'un contenant à l'enveloppe externe d'un réservoir conforme à l'invention,
    • les figures 12A à 12C illustrent encore une autre approche particulière de suspension par sangles d'un contenant à l'enveloppe externe d'un réservoir conforme à l'invention, et
    • la figure 13 illustre partiellement une autre approche particulière de suspension par sangles d'un contenant à l'enveloppe externe d'un réservoir conforme à l'invention.
    5. Description détaillée de l'invention
  • L'invention concerne un réservoir pour un véhicule automobile destiné à contenir du gaz liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié.
  • Selon l'invention, le réservoir comprend :
    • un contenant de stockage de gaz liquéfié, le contenant comprenant une structure de renfort interne, et
    • une enveloppe externe de protection disposée autour dudit contenant, ledit contenant interne et ladite enveloppe externe présentant chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique.
  • On a représenté sur la figure 1, en perspective, un contenant, selon un premier mode de réalisation, mis en œuvre dans un réservoir de véhicule automobile conforme à l'invention.
  • L'espace intérieur du contenant 100 constitue une enceinte étanche pour le stockage de gaz naturel liquéfié sous pression (jusqu'à 20 bars, par exemple).
  • Le contenant 100 est destiné à être logé dans une enveloppe externe (non représentée) du réservoir.
  • Le contenant 100 et l'enveloppe externe présentent chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique.
  • Dans cet exemple, le contenant 100 est fabriqué en aluminium et présente une longueur de deux mètres.
  • Le contenant 100 s'étend longitudinalement selon l'axe longitudinal Ax et sa section transversale à l'axe Ax est un carré dont les angles sont arrondis (la section transversale du contenant pourrait être rectangle).
  • Les faces latérales 102, 103 situées aux extrémités longitudinales du contenant 100 sont légèrement incurvées ou galbées vers l'extérieur de celui-ci afin d'améliorer la répartition des contraintes liées à la pression du gaz naturel liquéfié sous pression.
  • Le contenant 100 comprend en outre plusieurs plaques de renfort 110 planes ou présentant des reliefs, disposées à l'intérieur du contenant 100 et espacées le long de l'axe longitudinal Ax.
  • Ces plaques s'étendent transversalement à l'axe longitudinal Ax et leur pourtour extérieur vient au contact de la paroi interne du contenant 100.
  • Les plaques de renfort 110 présentent une pluralité d'ouvertures 111. De telles ouvertures permettent la répartition homogène du fluide sous pression dans l'ensemble du contenant 100.
  • Tel que représenté, le contenant 100 comprend sept plaques de renfort 110 comportant chacune cinq ouvertures 111, à savoir une ouverture centrale 112 et quatre ouvertures périphériques 113.
  • Les ouvertures 111 de chaque plaque de renfort 110 sont alignées avec les ouvertures 111 des plaques de renfort 110 adjacentes.
  • La forme parallélépipédique du contenant 100 optimise sa capacité de stockage en carburant et permet une intégration optimale à l'architecture du véhicule.
  • La figure 2 illustre un contenant, selon un deuxième mode de réalisation, mis en œuvre dans un réservoir de véhicule automobile conforme à l'invention.
  • Le contenant 200 s'étend longitudinalement selon l'axe Ax et sa section transversale selon l'axe Ax est un carré (ou un rectangle) dont les angles sont arrondis.
  • Le contenant 200 est destiné à être logé dans une enveloppe externe (non représentée) du réservoir.
  • Le contenant 200 et l'enveloppe externe présentent chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique.
  • Les faces latérales 202, 203 situées aux extrémités longitudinales du contenant 200 sont légèrement incurvées vers l'intérieur de celui-ci ou galbées vers l'extérieur de celui-ci.
  • Le contenant 200 comprend en outre plusieurs plaques de renfort 210 planes disposées à l'intérieur du contenant 200 et espacées le long de l'axe longitudinal Ax.
  • Ces plaques s'étendent transversalement à l'axe longitudinal Ax et leur pourtour extérieur vient au contact de la paroi interne du contenant 200.
  • Les plaques de renfort 210 présentent une unique ouverture centrale 212.
  • Les faces latérales 202, 203 du contenant 200 portent chacune une platine 220, 230 respectivement.
  • Les platines 220, 230 sont reliées par un tube ou une tige 240 traversant longitudinalement le contenant 200 en passant au travers de l'ouverture centrale de chaque plaque de renfort 210 interne.
  • Le tube ou la tige 240 fait saillie à partir de la surface extérieure de chacune des platines 220, 230.
  • Le tube ou la tige 240 permet le maintien des fonds, ou parois latérales, du contenant 200, et sert ainsi de renfort.
  • Au moins une des platines 220, 230 porte notamment au moins un des éléments suivants :
    • un élément de connexion à un autre réservoir ;
    • une jauge de niveau ;
    • une soupape de sécurité ;
    • un dispositif de remplissage du contenant.
  • On notera que tout ou partie de ces éléments peuvent dans une variante être portés par au moins une des parois latérales et/ou longitudinales de l'enveloppe externe dans lequel le contenant est destiné à être logé.
  • La figure 3 illustre un contenant, selon un troisième mode de réalisation, mis en œuvre dans un réservoir de véhicule automobile conforme à l'invention.
  • Le contenant 300 s'étend longitudinalement selon l'axe Ax et sa section transversale selon l'axe Ax est un carré (ou un rectangle) dont les angles sont arrondis.
  • Le contenant 300 est destiné à être logé dans une enveloppe externe (non représentée) du réservoir.
  • Le contenant 300 et l'enveloppe externe présentent chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique.
  • Les faces latérales 302, 303 situées aux extrémités longitudinales du contenant 300 sont planes.
  • Le contenant 300 comprend en outre plusieurs plaques de renfort 310 planes disposées à l'intérieur du réservoir 300 et espacées le long de l'axe longitudinal Ax. Ces plaques s'étendent transversalement à l'axe longitudinal Ax et leur pourtour extérieur vient au contact de la paroi interne du contenant 300.
  • Les plaques de renfort 310 présentent une unique ouverture centrale 312.
  • Par ailleurs, plusieurs renfoncements 305 parallèles s'étendent sur le pourtour de la surface extérieure du contenant 300.
  • Tel qu'illustré, les renfoncements 305 ont une section semi-circulaire et s'étendent transversalement à l'axe longitudinal Ax sur l'intégralité du pourtour du contenant 300.
  • De tels renfoncements 305 permettent d'améliorer la tenue mécanique du contenant 300 à la pression interne du gaz naturel liquéfié.
  • Il peut également être envisagé, en alternative, que les renfoncements présentent une forme différente et/ou qu'ils s'étendent partiellement sur le pourtour de la surface extérieure du contenant.
  • La figure 4 illustre un contenant, selon un quatrième mode de réalisation, mis en œuvre dans un réservoir de véhicule automobile conforme à l'invention.
  • Le contenant 400 s'étend longitudinalement selon l'axe Ax et sa section transversale selon l'axe Ax est un carré (ou un rectangle) dont les angles sont arrondis.
  • Le contenant 400 est destiné à être logé dans une enveloppe externe (non représentée) du réservoir.
  • Le contenant 400 et l'enveloppe externe présentent chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique.
  • Le contenant 400 comprend plusieurs plaques de renfort 410 planes disposées à l'intérieur du contenant 400 et espacées le long de l'axe longitudinal Ax. Ces plaques de renfort 410 s'étendent transversalement à l'axe longitudinal Ax et leur pourtour extérieur vient au contact de la paroi interne du contenant 400.
  • Chaque plaque de renfort 410 comprend une unique ouverture centrale 412 et plusieurs fentes 414 latérales.
  • De telles fentes 414 permettent le passage de traverses de renfort 450 disposées contre la paroi interne du contenant 400 et s'étendant selon l'axe longitudinal Ax sur toute la longueur du contenant 400.
  • Un tube ou une tige 440 traversant longitudinalement le contenant 400 en passant au travers de l'ouverture centrale 412 de chaque plaque de renfort 410 interne.
  • Le tube ou la tige 440 fait saillie à partir de la surface extérieure des faces latérales 402, 403, et sert de renfort.
  • La figure 5A illustre un contenant, selon un cinquième mode de réalisation, mis en œuvre dans un réservoir de véhicule automobile conforme à l'invention, la figure 5B étant une vue de détail du contenant.
  • Le contenant 500 (illustré sans ses parois latérales) est destiné à être logé dans une enveloppe externe (non représentée) du réservoir.
  • Le contenant 500 et l'enveloppe externe présentent chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique, la section du contenant 500 étant légèrement inférieure à celle de l'enveloppe externe de sorte à ce qu'il puisse y être logé.
  • La section carrée (ou rectangulaire) du contenant 500 permet une augmentation du volume utile de ce dernier.
  • Dans cet exemple, le contenant 500 est fabriqué en aluminium, présente une longueur de 2,30 m et une capacité de stockage de 584 litres de gaz (soit 188 kg de gaz).
  • Le réservoir présente un poids de 329 kg.
  • Par rapport à un réservoir en inox de même longueur et de section cylindrique, le réservoir en aluminium parallélépipédique de l'invention présente un poids réduit de l'ordre de 3% et un volume utile du contenant augmenté de 4%, ce qui permet des économies de carburant et une réduction des émissions de CO2.
  • La forme parallélépipédique du contenant 500 optimise sa capacité de stockage en carburant et la forme parallélépipédique de l'enveloppe externe permet une intégration optimale du réservoir à l'architecture du véhicule.
  • Pour une architecture de véhicule similaire, un réservoir selon l'invention présente une capacité de stockage en carburant supérieure de l'ordre de 12 à 25% par rapport aux réservoirs cylindriques de l'art antérieur.
  • Le contenant 500 présente ici une structure de renfort comprenant :
    • une ossature de renfort 550, destinée à être disposée contre la paroi interne du contenant 500, de forme générale sensiblement parallélépipédique et dont la section transversale, selon l'axe longitudinale Ax, est sensiblement carrée (les angles étant arrondis). L'ossature de renfort 550 comprend plusieurs rainures longitudinales 551, présentant une forme en "U", qui s'étendent sur sa surface extérieure et dans lesquelles des lumières traversantes sont ménagées à intervalles réguliers selon l'axe longitudinal Ax.
    • plusieurs plaques de renfort 510 planes. Chaque plaque de renfort 510 présente une portion centrale 510' pleine à partir de laquelle s'étendent dans le plan de la portion centrale 510' plusieurs branches 515 espacées les unes des autres autour de cette portion centrale 510'.
  • Les extrémités 516 des branches 515 traversent les lumières ménagées dans les rainures 551 de l'ossature de renfort 550 et font saillie par rapport au fond des rainures (sans toutefois dépasser les portions de la surface extérieure de l'ossature reliant les rainures).
  • Chacune de ces extrémités 516 faisant saillie présente une fente 517 de passage d'une barrette de solidarisation 560 des plaques de renfort 510 à l'ossature de renfort 550.
  • Comme illustré sur les figures 5A et 5B, les barrettes de solidarisation 560 traversent les fentes alignées de chacune des plaques de renfort 510.
  • Ces barrettes de solidarisation 560 permettent une répartition des contraintes le long du contenant 500 et le maintien des plaques de renfort 510 internes.
  • Ainsi, les plaques de renfort 510 sont disposées à l'intérieur de l'ossature de renfort 550 et sont espacées le long de l'axe longitudinal Ax.
  • Ces plaques de renfort 510 s'étendent transversalement à l'axe longitudinal Ax et présentent une structure en étoile.
  • Tel qu'illustré, la section de portion centrale pleine 510' de la plaque de renfort 510 est carrée, les angles étant arrondis. A partir de chacun de ces angles arrondis s'étendent trois branches 515 rectilignes espacées les unes des autres d'un angle α de 45° dans cet exemple et dont la branche centrale est alignée, ou sensiblement alignée, avec la diagonale de la portion centrale pleine 510'.
  • Par ailleurs, un tube ou tige 540 de renfort s'étend parallèlement à l'axe longitudinal Ax et traverse les plaques de renfort 510 en leur milieu.
  • On note que le contenant 500, l'ossature de renfort 550 et les plaques de renfort 510 sont fabriqués en aluminium, par exemple, et que l'ossature de renfort 550 et les plaques de renfort 510 sont, par exemple, soudées les unes aux autres.
  • L'ossature de renfort 550 est une tôle d'aluminium ondulée et soudée autour des plaques de renfort 510.
  • Dans une variante, l'ossature de renfort 550 est fabriquée dans un autre matériau, tel qu'un matériau composite.
  • Au moins une des parois latérales (de fond) et/ou longitudinales du contenant 500 porte notamment au moins un des éléments suivants :
    • un élément de connexion à un autre réservoir ;
    • une jauge de niveau ;
    • une soupape de sécurité ;
    • un dispositif de remplissage du contenant.
  • On notera que tout ou partie de ces éléments peuvent dans une variante être portés par au moins une des parois latérales et/ou longitudinales de l'enveloppe externe dans lequel le contenant est destiné à être logé.
  • La figure 9A illustre un contenant 900, selon un sixième mode de réalisation mis en œuvre dans un réservoir de véhicule automobile conforme à l'invention.
  • Le contenant 900 est destiné à être logé dans une enveloppe externe (non représentée) de protection du réservoir.
  • Le contenant 900 et l'enveloppe externe présentent chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique, avec des angles arrondis, la section du contenant 900 étant légèrement inférieure à celle de l'enveloppe externe de sorte à ce qu'il puisse y être logé.
  • La section sensiblement carrée du contenant 900 permet une augmentation du volume utile de ce dernier.
  • La forme parallélépipédique du contenant 900 optimise sa capacité de stockage en carburant et la forme parallélépipédique de l'enveloppe externe permet une intégration optimale du réservoir à l'architecture du véhicule.
  • Le contenant 900 présente ici une structure de renfort comprenant :
    • une ossature de renfort 950 comprenant une pluralité d'anneaux de renfort 940 constitués chacun d'un câble souple en acier inoxydable, de diamètre égal à 10 mm dans cet exemple. L'ossature de renfort 950 est destinée à venir en appui contre les parois longitudinales internes du contenant 900. La section transversale de l'ossature de renfort 950 est sensiblement octogonale. L'ossature de renfort 950 comprend également des rails de renfort 920 et des barres de renforts 930 configurés pour fixer la pluralité d'anneaux de renfort 940 au niveau de chacun de leurs angles sur les parois longitudinales internes du contenant 900. Les barres de renfort 930 permettent d'espacer et de solidariser la pluralité d'anneaux de renfort 940 entre eux. Pour ce faire, les barres de renfort 930 présentent sur leur longueur des encoches 9301 espacées dans lesquelles passent les anneaux de renfort 940 (en variante, un unique câble peut être enroulé à la manière d'un bobinage autour des barres de renforts 930 et passer dans les encoches 9301). Ces barres de renfort 930 sont chacune solidarisées à un rail de renfort 920 fixé par soudure, par exemple, le long d'une paroi longitudinale interne du contenant 900. Quatre paires de rails de renfort 920 sont fixées au centre de chacune des quatre parois longitudinales internes du contenant 900. Les rails de renfort 920 et les barres de renforts 930 s'étendent le long des parois internes du contenant 900, parallèlement à l'axe longitudinal Ax de ce dernier. Chaque rail de renfort 920 présente une rainure dans laquelle vient se loger en partie par coulissement un bourrelet d'une barre de renfort 930 comme illustré sur la figure 9C. Le montage de l'ossature de renfort 950 dans le contenant 900 est ainsi relativement aisé ;
    • plusieurs plaques de renfort 910 planes. Ces plaques de renfort 910 sont percées de plusieurs ouvertures pour la circulation du gaz et s'étendent le long des quatre angles de la paroi longitudinale interne du contenant 900. Ces plaques de renfort 910 sont fixées sur leurs bords latéraux à deux faces internes adjacentes du contenant 900, de manière à ce qu'un espace soit ménagé entre la plaque de renfort 910 d'angle et l'angle arrondis correspondant du contenant 900.
  • La figure 9B est une vue en coupe transversale du contenant 900 montrant l'agencement d'un anneau 940 de l'ossature de renfort 950, des plaques de renfort 910 d'angle, des rails de renfort 920, et des barres de renfort 930.
  • La figure 9D est une vue de détail montrant la fixation de plusieurs anneaux 940 sur les barres de renfort 930 de l'ossature de renfort 950. Des anneaux 940 successifs de forme sensiblement octogonale sont ainsi fixés à plusieurs barres de renfort 930, formant ainsi un groupe d'anneaux espacés à intervalles réguliers selon l'axe longitudinal Ax du contenant 900. Ce groupe d'anneaux 940 est fixé à la paroi interne du contenant 900 par coulissement des barres de renfort 930 dans les rainures des rails de renfort 920 fixés à la paroi interne du contenant 900.
  • On note que le contenant 900, les éléments constituant l'ossature de renfort 950 (à l'exception des anneaux de renfort 940) et les plaques de renfort 910 sont fabriqués en aluminium, par exemple.
  • Au moins une des parois latérales et/ou longitudinales du contenant 900 porte notamment au moins un des éléments suivants :
    • un élément de connexion à un autre réservoir ;
    • une jauge de niveau ;
    • une soupape de sécurité ;
    • un dispositif de remplissage du contenant.
  • On notera que tout ou partie de ces éléments peuvent dans une variante être portés par au moins une des parois latérales de l'enveloppe externe dans lequel le contenant est destiné à être logé.
  • Les figures 6A à 6D illustrent un réservoir 6 conforme à l'invention comprenant un contenant 600 et une enveloppe externe 60, dont les parois sont espacées.
  • L'espace entre la paroi du contenant et la paroi de l'enveloppe externe est, par exemple, compris entre 25 et 50 mm.
  • Ces deux éléments, qui sont visibles en transparence sur la figure 6A, présentent chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique, la section du contenant 600 étant légèrement inférieure à celle de l'enveloppe externe 60 de sorte à ce qu'il puisse y être logé.
  • Le contenant 600 peut être un des contenants des six modes de réalisation décrits précédemment.
  • Entre les parois espacées du contenant 600 et de l'enveloppe externe 60 sont disposés un isolant multi-couches et/ou du vide (qui permettent ainsi d'éviter les échanges thermiques par contact indirect entre le contenant et l'enveloppe externe).
  • Le réservoir 6 met en œuvre des moyens de suspension MS1, MS2 du contenant 600 à l'enveloppe externe 60.
  • Ces moyens de suspension permettent notamment de compenser la dilation/rétractation thermique du contenant interne due au refroidissement en limitant les apports de contraintes.
  • Les figures 6A et 6B montrent les premiers moyens de suspension MS1 et les figures 6C et 6D montrent les seconds moyens de suspension MS2.
  • Tel qu'illustré sur les figures 6A et 6B, les premiers moyens de suspension MS1 comprennent :
    • un plot 606 de forme tronconique porté par une première face latérale 602 externe du contenant 600, et
    • un anneau de suspension 64 porté par une première face latérale interne de l'enveloppe externe 60 et destiné à être emmanché sur le plot 606, la face latérale interne de l'enveloppe externe 60 étant située en regard de la première face latérale 602 externe du contenant 600.
  • Par ailleurs, la hauteur du plot 606 est inférieure à l'épaisseur de l'anneau de suspension 64.
  • Ainsi, lorsque l'anneau de suspension 64 est emmanché sur le plot 606, la surface plane du plot 606 n'est pas en contact avec la première face latérale interne de l'enveloppe externe 60.
  • L'anneau de suspension 64 est fabriqué dans un matériau thermiquement isolant pour limiter les transferts de chaleur par conduction.
  • Ces aspects permettent ainsi d'éviter les échanges thermiques par contact direct entre le contenant 600 et l'enveloppe externe 60. Il est en effet crucial d'éviter que la température du gaz naturel liquéfié n'augmente et qu'il reste sous forme liquide.
  • Tel qu'illustré sur les figures 6C et 6D, les seconds moyens de suspension MS2 comprennent plusieurs sangles 67 situées du côté de la deuxième face latérale 603 externe du contenant 600 et de la deuxième face latérale interne de l'enveloppe externe 60 qui sont disposées en regard.
  • Dans l'exemple illustré sur la figure 6C, il est prévu quatre sangles 67 reliant chacun des bords ou arêtes du contenant 600 à chacun des bords ou arêtes de l'enveloppe externe 60.
  • Chacune des sangles 67 est fabriquée dans un matériau thermiquement isolant pour limiter les transferts de chaleur par conduction.
  • Chaque sangle 67 est reliée de façon pivotante :
    • à une première extrémité à un support 631 solidaire de l'enveloppe externe 60, et
    • à une deuxième extrémité d'un élément 632 en forme de "Y" qui est monté mobile sur un support 607 solidaire du contenant 600 (figure 6D).
  • Un écrou 634 qui est monté sur une tige 633 filetée formant la base du "Y" permet de déplacer en translation (dans les directions de la double flèche de la figure 6D) l'élément 632 en forme de "Y" et donc de régler la tension de la sangle 67.
  • La tension des sangles 67 est choisie de sorte à minimiser les ballotements du contenant 600, même en cas de collision du véhicule.
  • Les premiers et seconds moyens de suspension peuvent prendre d'autres formes et se présenter, par exemple, sous la forme de ressorts ou de silentblocs.
  • Dans un mode de réalisation particulier, les premiers et seconds moyens de suspension MS1, MS2 comprennent chacun :
    • un plot 606 de forme tronconique porté par chaque face latérale 602 externe du contenant 600, et
    • un anneau de suspension 64 porté par chaque face latérale interne de l'enveloppe externe 60 et destiné à être emmanché sur un plot 606, chaque face latérale interne de l'enveloppe externe 60 étant située en regard d'une face latérale 602 externe du contenant 600.
  • Dans un autre mode de réalisation particulier, les premiers et seconds moyens de suspension MS1, MS2 comprennent plusieurs sangles 67 situées du côté de chaque face latérale 603 externe du contenant 600 disposée en regard d'une face latérale interne de l'enveloppe externe 60.
  • Ceci permet de reprendre les efforts symétriquement.
  • Les moyens de suspension offrent un degré de liberté minimal et permettent un débattement du contenant 600 par rapport à l'enveloppe externe 60.
  • Ce mouvement relatif du contenant 600 par rapport à l'enveloppe externe 60, selon au moins un des trois axes x, y et z (figure 6C), est inférieur ou égal à 10 mm et peut être compris notamment entre 1 et 6 mm, de préférence entre 1 et 4 mm.
  • Ainsi, un léger mouvement du contenant 600 par rapport à l'enveloppe externe 60 est permis du fait de cette suspension.
  • Plusieurs autres approches de suspension par sangles du contenant 600 à l'enveloppe externe 60 sont illustrées en relation avec les figures 10A à 13.
  • Dans l'approche illustrée sur les figures 10A à 10C, les sangles 67 en matière isolante sont disposées sur la périphérie de chaque face latérale du contenant 600 (seule une face latérale étant visible sur ces figures).
  • Chaque sangle 67 est reliée de façon pivotante :
    • à un support 631 solidaire de l'enveloppe externe 60 à une première extrémité, et
    • à un élément bloc 635 vissé sur le contenant 600 à une deuxième extrémité.
  • L'élément bloc 635 et le support 631 comprennent chacun un axe 637, 636 respectivement autour duquel vient s'enrouler une extrémité de la sangle 67.
  • Un anneau 638 en aluminium ou en inox est positionné contre une butée soudée à l'enveloppe externe 60. Cet anneau 638 permet de caler le fond du contenant 600. Il est en plusieurs parties mécano-soudées. Les supports 631 de sangle sont soudés à l'anneau 638 et dans le même matériau que ce dernier (aluminium ou inox).
  • Le système de réglage de la tension de chaque sangle 67 est porté par l'élément bloc 635 correspondant qui présente une forme générale en "U".
  • Cet élément bloc 635 comprend des vis de fixation 639A de l'élément bloc 635 sur le contenant 600, un premier coulisseau 640 sur lequel est monté l'axe 637 de la sangle 67 et un deuxième coulisseau 641 servant d'écrou à deux vis de réglage 639B. Il est possible de régler la tension de la sangle 67 en ajustant la position du premier coulisseau 640 portant l'axe 637 dans la direction de la double flèche F1 par rapport au deuxième coulisseau 641. Pour ce faire, on agit sur la vis de réglage 639B de sorte à déplacer le deuxième coulisseau 641 dans la direction de la double flèche F2, c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire à la direction de déplacement du premier coulisseau 640. Ces mouvements des coulisseaux dans deux plans perpendiculaires sont assurés par la mise en œuvre de plans inclinés sur chacun des coulisseaux 640, 641 qui sont disposés en vis-à-vis (figure 10C).
  • Dans l'approche illustrée sur les figures 11A à 11C, les sangles 67 en matière isolante sont disposées sur la périphérie de chaque face latérale du contenant 600 (seule une face latérale étant visible sur ces figures).
  • Chaque sangle 67 est reliée de façon pivotante :
    • à un support 631 soudé sur l'enveloppe externe 60 à une première extrémité, et
    • à un élément bloc 635 vissé sur le contenant 600 à une deuxième extrémité.
  • L'élément bloc 635 et le support 631 comprennent chacun un axe 637, 636 respectivement autour duquel vient s'enrouler une extrémité de la sangle 67.
  • Le système de réglage de la tension de chaque sangle 67 est porté par l'élément bloc 635 correspondant qui présente une forme générale en "U".
  • Cet élément bloc 635 comprend des vis de fixation 639A de l'élément bloc 635 sur le contenant 600, un coulisseau 640 sur lequel est monté l'axe 637 de la sangle 67 et des vis de réglage 639B. Il est possible de régler la tension de la sangle 67 en ajustant la position du coulisseau 640 portant l'axe 637 dans la direction de la double flèche F1. Pour ce faire, on agit sur les vis de réglage 639B sur lesquelles viennent s'appuyer le coulisseau 640.
  • Dans l'approche illustrée sur les figures 12A à 12C, les sangles 67 en matière isolante sont disposées sur la périphérie de chaque face latérale du contenant 600 (seule une face latérale étant visible sur ces figures).
  • Chaque sangle 67 est reliée de façon pivotante :
    • à un support 642 en forme de "U" soudé sur l'enveloppe externe 60 à une première extrémité, et
    • à un support 643 en forme de "U" qui est monté mobile sur un support 644 fixe en forme de "U" solidaire du contenant 600 à une deuxième extrémité.
  • Les supports 642, 643 comprennent chacun un axe 636, 637 respectivement autour duquel vient s'enrouler une extrémité de la sangle 67.
  • Deux vis de réglage 639B qui traversent les supports 643, 644 permettent de déplacer en translation (dans les directions de la double flèche F1 de la figure 12C) le support 643 mobile par rapport au support 644 fixe et donc de régler la tension de la sangle 67.
  • Une autre approche est illustrée partiellement sur la figure 13.
  • Cette approche particulière met en œuvre, pour chaque sangle 67, deux coulisseaux 646 portant l'axe 636 de la sangle 67, les coulisseaux 646 étant aptes à coulisser selon l'axe longitudinal du contenant 600 dans un rail 645 soudé à l'enveloppe externe 60.
  • Le réglage de la tension de la sangle 67 nécessite donc d'ajuster la position des deux coulisseaux 646.
  • Sur cette figure, la fixation de la sangle 67 au contenant 600 n'est pas représentée.
  • La figure 7 illustre un exemple d'installation d'un réservoir conforme à l'invention sur un véhicule automobile, en l'occurrence un poids-lourds, dont seules les armatures de support 9, 9' sont visibles.
  • Une coupe à travers la paroi du réservoir 7 permet de distinguer les différents éléments constitutifs d'un tel réservoir.
  • La structure du réservoir 7 tel que représenté correspond à celle du réservoir du mode de réalisation illustré sur les figures 5A et 5B.
  • Un tel réservoir 7 comprend donc une enveloppe externe 70 entourant un contenant 700, ce dernier comprenant une ossature de renforcement 750. Les branches 715 des plaques de renforcement 710, s'étendent transversalement à l'axe longitudinal du réservoir 7, et sont solidarisées à l'ossature de renforcement 750 par des barrettes de renforcement 760.
  • Une paroi latérale et/ou longitudinale du réservoir 7 est couplée mécaniquement et fluidiquement à un caisson technique 8.
  • La fixation du réservoir 7 et du caisson technique 8 sur les armatures de support 9, 9' du véhicule est réalisée au moyen de sangles 10, 10'.
  • On distingue les moyens isolants disposés dans l'espace entre les parois de l'enveloppe externe 70 et du contenant 700.
  • Dans tous les modes de réalisation décrits précédemment, l'enveloppe externe du réservoir peut être fabriquée dans tout matériau adapté pour résister au feu et éventuellement à d'autres contraintes de sécurité.
  • Selon une mise en œuvre particulière, la surface externe de l'enveloppe externe peut être recouverte d'au moins une couche de matériau adapté pour résister au feu.
  • Il peut s'agir d'une peinture résistante au feu ou d'un autre type de revêtement qui est appliquée sur la surface extérieure et/ou intérieure de l'enveloppe externe et/ou sur la surface extérieure du contenant.
    • Autres aspects et variantes
  • Le réservoir conforme à l'invention peut être installé sur d'autres types de véhicules automobiles, tels que des bus.
  • Les figures 8a à 8m illustrent la section de différents contenants d'un réservoir conforme à l'invention obtenus par un procédé d'extrusion.
  • Ces structures de contenant d'un seul tenant mettent en œuvre des renforts internes s'étendant longitudinalement.
  • Sur les figures 8a à 8i, chacun des contenants présentent une section externe de forme carrée avec des bords arrondis et une structure interne comprenant :
    • quatre canaux en forme de goutte d'eau qui sont disposés bords à bords sur la figure 8a,
    • quatre canaux tubulaires sur la figure 8b,
    • quatre canaux en forme de goutte d'eau qui se chevauchent sur la figure 8c,
    • un canal central bordé par des canaux périphériques sur la figure 8d,
    • un canal tubulaire central bordé par des canaux tubulaires périphériques sur la figure 8e,
    • des rangées de canaux tubulaires sur les figures 8f et 8i,
    • une combinaison de canaux en forme de nid d'abeille entourant quatre canaux de section carrée sur la figure 8g,
    • des canaux en nid d'abeilles entourant un canal central sur la figure 8h,
    • un canal central tubulaire entouré de canaux partiellement tubulaires sur la figure 8I.
  • Les contenants des figures 8j et 8k présentent une section externe courbe et polygonale respectivement sans structure interne de renfort.
  • Le contenant de la figure 8m présente une section externe en trèfle à quatre feuilles avec un canal interne de renfort.
  • Le réservoir de l'invention peut être assemblé à d'autres réservoirs du même type.
  • Ainsi, le réservoir obtenu par un tel assemblage peut être logé dans des compartiments de véhicule de formes complexes.
  • En d'autres termes, la forme du réservoir peut être adaptée aux volumes disponibles sur le châssis du véhicule.
  • Il est à noter que les faces latérales situées aux extrémités longitudinales du contenant peuvent être galbées, incurvées ou planes.
  • Par ailleurs, les faces longitudinales du contenant (définissant le corps du contenant) peuvent présenter un galbe.
  • Le réservoir de l'invention peut contenir tout type de gaz liquéfié, tel que du GNL (méthane liquide), ou bien de l'azote liquide pour camions frigorifiques, par exemple.
  • Par ailleurs, le nombre de sangles de suspension n'est pas limité aux exemples illustrés.
  • Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims (15)

  1. Réservoir (5, 9) pour un véhicule automobile destiné à contenir du gaz liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié, caractérisé en ce qu'il comprend :
    - un contenant (500, 900) de stockage de gaz liquéfié, le contenant comprenant une structure de renfort interne, et
    - une enveloppe externe de protection disposée autour dudit contenant,
    ledit contenant et ladite enveloppe externe présentant chacun une forme générale sensiblement parallélépipédique, ledit contenant (500, 900) étant solidarisé à ladite enveloppe externe par des moyens de suspension (MS1, MS2) autorisant un déplacement relatif dudit contenant (500, 900) par rapport à ladite enveloppe externe.
  2. Réservoir (5, 9) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de suspension (MS1, MS2) autorisent un déplacement relatif dudit contenant (500, 900) par rapport à ladite enveloppe externe inférieur à 10 mm.
  3. Réservoir (5, 9) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit contenant (500, 900) est relié à une première extrémité latérale de ladite enveloppe externe par des sangles de suspension (67) et à une deuxième extrémité latérale de ladite enveloppe externe par un anneau de suspension (64).
  4. Réservoir (5, 9) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit anneau de suspension (64) est fixé à la surface intérieure d'une paroi latérale de ladite enveloppe externe et est emmanché sur un plot (606) porté par la surface extérieure d'une paroi latérale (602) du contenant (500, 900).
  5. Réservoir (5, 9) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdites sangles de suspension (67) et ledit anneau de suspension (64) sont fabriqués dans un matériau thermiquement isolant.
  6. Réservoir (5, 9) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit contenant (500, 900) est relié à une première extrémité latérale de ladite enveloppe externe par des sangles de suspension (67) et à une deuxième extrémité latérale de ladite enveloppe externe par des sangles de suspension (67).
  7. Réservoir (5, 9) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite structure de renfort interne comprend une ossature de renfort (950) solidarisée à la paroi interne dudit contenant (900), ladite ossature de renfort (950) comprenant plusieurs anneaux de renfort (940) espacés le long de l'axe longitudinal Ax dudit contenant (900) et s'étendant transversalement audit axe longitudinal Ax.
  8. Réservoir (5, 9) selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits anneaux de renfort (940) sont montés espacés sur des barres de renfort (930) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal Ax et disposées sur le pourtour des anneaux de renfort (940), lesdites barres de renfort (930) étant chacune solidarisées à un rail de renfort (920) fixé sur la paroi interne dudit contenant (900).
  9. Réservoir (9) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite structure de renfort interne comprend plusieurs plaques de renfort (910) d'angle fixées sur la paroi interne dudit contenant (900) et reliant chacune deux faces internes adjacentes dudit contenant (900).
  10. Réservoir (5, 9) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contenant (500, 900) est fabriqué en aluminium.
  11. Réservoir (5, 9) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite enveloppe externe est fabriquée dans un matériau résistant au feu.
  12. Réservoir (5, 9) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite enveloppe extérieure est recouverte d'un revêtement résistant au feu.
  13. Réservoir (5, 9) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi du contenant (500, 900) et la paroi de l'enveloppe externe sont distantes l'une de l'autre, l'espace intermédiaire entre ces parois étant rempli de moyens isolants.
  14. Réservoir (5, 9) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface extérieure d'au moins une paroi latérale et/ou longitudinale du contenant (500, 900) ou de l'enveloppe externe comprend une platine (220, 230) de raccordement portant notamment au moins un des éléments suivants :
    - un élément de connexion à un autre réservoir ;
    - une jauge de niveau ;
    - une soupape de sécurité ;
    - un dispositif de remplissage du contenant.
  15. Véhicule automobile, tel un poids-lourd, comprenant au moins un réservoir selon l'une des revendications 1 à 14.
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