ES2818606T3 - Depósito de material compuesto para contener un fluido a presión - Google Patents

Abstract

Depósito de material compuesto para contener un fluido a presión, comprendiendo el depósito un elemento (15) tubular, dos boquillas (11, 13; 111) respectivamente insertadas en los extremos del elemento tubular, y una capa (9) circunferencial formada de fibras enrolladas e impregnadas de resina, envolviendo la capa circunferencial al elemento tubular y a las boquillas, teniendo un tramo al menos de cada una de las boquillas (11, 13; 111) una forma que va adelgazando en dirección al exterior, y presentando la pared del elemento (15) tubular una contracción en cada uno de sus extremos, de manera que en cada extremo, la pared se dispone contra la superficie del tramo cuya forma va adelgazando; comprendiendo el elemento (15) tubular un tubo (5) de plástico y una capa (7) longitudinal, estando revestido el tubo de plástico de la capa longitudinal y esta última estando esencialmente constituida por fibras dispuestas paralelamente en una matriz de resina, estando orientadas la fibras paralelas en la dirección del eje longitudinal del tubo (5) de plástico; y estando las fibras enrolladas de la capa (9) circunferencial circunferencialmente alrededor del elemento (15) tubular y de las boquillas (11, 13) paralelamente entre sí.

Description

DESCRIPCIÓN

Depósito de material compuesto para contener un fluido a presión

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un depósito de material compuesto para contener un fluido a presión, comprendiendo el depósito un elemento tubular, una boquilla axial insertada en el extremo del elemento tubular, y una capa circunferencial formada de fibras saturadas de resina, envolviendo la capa circunferencial el elemento tubular y la boquilla axial. Un tramo al menos de la boquilla axial posee una forma que va adelgazando en dirección al exterior, y el extremo de la pared del elemento tubular presenta un estrechamiento de manera que se apoya contra la superficie del tramo cuya forma va adelgazando. La presente invención se refiere del mismo modo a un procedimiento para realizar un depósito de material compuesto de acuerdo con la definición anterior.

Técnica anterior

Ya se conocen depósitos de material compuesto, por ejemplo del documento US 2012/000916 A1. El documento de patente FR 2 923 575 en particular describe un depósito para contener un fluido a presión que corresponde a la definición dada en el preámbulo. En este dispositivo conocido, el elemento tubular está constituido por un cilindro 6 de poliamida, y las dos boquillas que se insertan en los extremos del elemento tubular son de una aleación de aluminio. De manera clásica, al menos una de las dos boquillas está provista de una interfaz de entrada/salida que comprende una válvula. El documento mencionado anteriormente enseña que, durante la fabricación del depósito, se produce un estrechamiento de la pared del cilindro de poliamida, en cada uno de sus extremos, gracias a un procedimiento de conformado por estirado. Los extremos del elemento tubular pueden por tanto ser conformados sobre las dos boquillas.

Según el documento mencionado anteriormente, la capa estructural es a continuación realizada enrollando simultáneamente dos cintas que comprenden, cada una, un gran número de fibras impregnadas de resina termoendurecible. Las dos cintas se enrollan en hélice alrededor del elemento tubular, de manera sensiblemente simétrica con respecto al eje del elemento tubular. De manera general, la realización de una capa estructural de la carcasa de un depósito, si se ha recurrido a la técnica del enrollamiento helicoidal descrita en el documento de patente mencionada anteriormente, presenta ciertas desventajas.

En primer lugar, todas las fibras de las capas helicoidal necesarias para sostener las boquillas pasan por la parte cilindrica del depósito que se encuentra sobredimensionado. Además la acumulación de fibras en la región de las boquillas contribuye al excedente de material utilizado con respecto al que sería estrictamente necesario desde un punto de vista estructural.

En segundo lugar, se tiene la costumbre de multiplicar las capas de enrollamiento helicoidal superpuestas comenzando por las capas cuya orientación se separa lo menos posible de la dirección axial del depósito, de manera que se retienen bien las boquillas y se evita su expulsión bajo el efecto de presión del fluido comprimido en el depósito. Debido a la multiplicación de las capas de enrollamiento, el procedimiento de enrollamiento helicoidal implica un gran número de cruzamientos de fibras que constituyen por tanto una estructura similar a la de un tejido en el que las fibras no son rectilíneas sino que son onduladas por el paso por debajo y por encima de otras fibras. Sin embargo, se conoce en el uso de materiales compuestos, que una estructura tejida es menos eficaz, particularmente a tracción, que una estructura unidireccional o multiaxial en la cual las fibras no presentan ondulación. Un procedimiento de realización sin cruzamiento y por tanto sin ondulación de las fibras permite explotar de manera más optimizada el potencial de eficacia de las fibras de refuerzo.

En tercer lugar, el procedimiento de enrollamiento de filamentos, si se puede automatizar, es relativamente rápido para depósitos de pequeñas dimensiones, convirtiéndose en ineficaz para depósitos de gran longitud, ya que la máquina de enrollamiento pasa mucho tiempo en hacer las idas y vueltas para bobinar las fibras alrededor de las boquillas para una cantidad de material bobinado por unidad de tiempo muy reducido. Un procedimiento continuo o semicontinuo que permite depositar la cantidad necesaria de fibras y de resina en una sola pasada o en un número limitado de pasadas representaría una ganancia considerable de productividad.

Por otro lado, según el documento de patente FR 2923575, la resina utilizada para servir de matriz a las fibras de la capa estructural es una resina termoendurecible. El tipo de resina termoendurecible más utilizada comúnmente para la realización de depósitos en la resina epoxi y, sin embargo esta última necesita extremadas precauciones tanto en su transporte, almacenamiento y preparación como en su ciclo de cocción para obtener la eficacia pretendida. Además, las resinas termoendurecibles no son reciclables. Será ventajoso tanto desde el punto de vista de la realización como el de la capacidad del reciclado, utilizar una resina de la familia de los termoplásticos. Sin embargo, las resinas termoplásticas se deben calentar por encima de su temperatura de fusión para hacerlas más fluidas y facilitar su elaboración y la impregnación de las fibras. No obstante, las mismas permanecen a menudo más viscosas que la resina epoxi y generan a menudo más porosidad en la estructura compuesta.

Breve descripción de la invención

Un objetivo de la presente invención es remediar los inconvenientes de la técnica anterior que se acaban de describir. De acuerdo con un primer aspecto de la invención, la misma alcanza su objetivo proporcionando un depósito de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 adjunta. De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, la misma alcanza su objetivo proporcionando un procedimiento para realizar un depósito de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 10 adjunta.

En la presente descripción, la expresión “fibras longitudinales” se refiere a fibras que están orientadas paralelamente al eje del elemento tubular, y la expresión “fibras circunferenciales” se refiere a fibras cuya trayectoria está constituida de una sucesión de espiras, extendiéndose cada espira en un plano sensiblemente perpendicular al eje del elemento tubular.

Se comprenderá que, de acuerdo con la invención, las fibras de la capa longitudinal del elemento tubular tienen todas ellas la misma orientación longitudinal. Además, las fibras de la capa circunferencial tienen, todas, la misma orientación circunferencial. Una ventaja de la invención es por tanto que permite utilizar sólo la cantidad de fibras estrictamente necesarias para permitir al depósito resistir la presión del fluido contenida en el interior. Ello resulta en un ahorro de material sustancial.

Se comprender además que, las fibras de una misma capa están orientadas paralelamente, el depósito de la invención se presta a una realización sin cruzamiento por tanto sin ondulaciones de las fibras. Una ventaja de esta característica es que permite aprovechar de manera más optimizada el potencial de eficacia de las fibras de refuerzo.

Según un modo de realización ventajoso de la invención, las resinas que impregnan las fibras de la capa circunferencial y las fibras de la capa longitudinal del elemento tubular son resinas termoplásticas. De hecho, se puede comprender que la ausencia de cruzamiento de fibras en el depósito de la invención permite utilizar resinas termo plásticas a la vez que se limita el riesgo de porosidad.

Breve descripción de las figuras

Otras características y ventajas de la presente invención aparecerán de la lectura de la descripción siguiente, dada únicamente a título de ejemplo no limitativo, y hecha con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:

- la figura 1A es una vista en sección trasversal de un depósito de material compuesto de acuerdo con un primer modo de realización de la invención;

- la figura 1B es una vista parcial en sección longitudinal del depósito de la figura 1A;

- la figura 2 es un esquema de principio que ilustra cómo las pestañas que presenta un extremo del elemento tubular están dobladas en un tramo convexo de la boquilla para constituir un extremo de un depósito según un variante particular del primer modo de realización de la invención;

- la figura 3 es un esquema de principio que ilustra cómo las pestañas que presenta un extremo del elemento tubular están dobladas sobre un tramo cónico de una boquilla para constituir un extremo de un depósito según una segunda variante particular del primer modo de realización de la invención;

- la figura 4 es una representación esquemática en perspectiva de un equipo que permite la producción en continuo del elemento tubular del depósito de la invención;

- las figuras 5A y 5B son representaciones esquemáticas en perspectiva de la operación de enrollamiento circunferencial para realizar la capa circunferencial de un depósito según la segunda variante del primer modo de realización de la invención;

- la figura 6 es una vista parcial en perspectiva que muestra un tramo medio de un depósito según una primera variante de un segundo modo de realización de la invención;

- la figura 7 es una vista parcial en sección longitudinal del depósito de la figura 6 a nivel de un anillo interior previsto para recibir un dispositivo de sobrepresión;

- las figuras 8A y 8B son vistas parciales en sección longitudinal similares a la figura 7, pero que muestran un depósito según una segunda variante del segundo modo de realización de la invención.

Definición detallada de modos de realización

La figura 1A es una vista en sección trasversal de un depósito de material compuesto de acuerdo con un primer modo de realización de la invención. Se puede observar que la pared 3 compuesta del depósito presenta una sección trasversal circular. Esta pared 3 comprende en primer lugar un elemento tubular de capas múltiples constituido de un tubo 5 de plástico revestido de una primera capa 7 de material compuesto. Una función del tubo 5 es asegurar una buena estanqueidad al fluido contenido en el depósito. Con este fin, en el presente ejemplo, el tubo 5 se realiza de termoplástico. De manera ventajosa, la resina utilizada en el material compuesto del cual está hecha la capa 7 puede igualmente ser de termoplástico. Según una variante preferida de la invención, la capa 7 está constituida de fibras de carbono sumergidas en una matriz termoplástica. Las fibras de carbono son paralelas entre sí y están orientadas en la dirección del eje longitudinal del depósito. Por consiguiente, se denominará a continuación la capa 7 de material compuesto la capa longitudinal. El elemento tubular de capas múltiples está envuelto en sí mismo en una segunda capa de material 9 compuesto, denominada a continuación la capa 9 circunferencial. Esta capa está formada de fibras de carbono enrolladas paralelamente entre sí alrededor del elemento tubular. Las fibras de la capa 9 están enrolladas circunferencial mente, o dicho de otra manera, sensiblemente perpendicularmente al eje del depósito. Las mismas están igualmente sumergidas en una matriz termoplástica. Se comprenderá de este procedimiento que la pared 3 del depósito ilustrado en la figura 1A está constituida de tres capas. Sin embargo, de acuerdo con otros modos de realización, el depósito de la invención puede comprender un número de capas más grande. En particular, el depósito de la invención puede comprender una capa compuesta adicional, de fibras de vidrio por ejemplo, que sirve de capa exterior de protección.

La figura 1B es una vista parcial en sección longitudinal del depósito de la figura 1A. Este depósito puede tener una longitud considerable. De hecho, como se verá más en detalle más adelante, ciertas ventajas de la presente invención son tanto más rentables cuanto más largo es el depósito en relación a su diámetro. Debido a la longitud considerable del depósito del presente ejemplo, la vista parcial de la figura 1B sólo muestra los dos extremos con un corte entre los dos. Se puede ver que cada extremo del depósito comprende una boquilla 11, 13. Esta boquilla es con preferencia metálica, por ejemplo de aleación de aluminio. En el ejemplo ilustrado, las dos boquillas presentan ambas una forma generalmente en ojiva, y cada una es insertada coaxialmente en un extremo del elemento tubular de capas múltiples. La superficie exterior convexa de cada boquilla en ojiva está orientada hacia el exterior del depósito. La figura 1B muestra además que una de las boquillas presentan una pequeña abertura central prevista para el fluido a presión. La otra boquilla, que está desprovista de la abertura, constituye el fondo del depósito. Finalmente, las figuras 1A y 1B muestran además que la pared 3 compuesta presenta la forma general de un cilindro que se extiende axial mente entre las dos boquillas 11, 13.

De acuerdo con la invención, el perfil de la pared 3 presenta una contracción en cada uno de sus extremos, de manera que la pared se dispone contra una porción convexa de la superficie exterior de cada una de las boquillas. A título de ejemplo, las figuras 2 y 3 ilustran una manera posible de dar dicha configuración a los extremos de un depósito según la invención. Como se muestra en estas figuras, los extremos de la pared del elemento 15 tubular pueden estar provistos, cada uno, de una fila de pestañas (que son respectivamente referidos como 17 y 117 en las figuras 2 y 3). Durante la realización del depósito, una vez que las boquillas se han insertado en el extremo dentado correspondiente del elemento 15 tubular, las pestañas se doblan sobre la superficie cero convexa de la boquilla de manera que forman una contracción del extremo.

Esta es esencial mente la forma de la boquilla que diferencia los elementos representados en la figura 3 de los representados en la figura 2. Refiriéndose más particularmente a la figura 2, se puede ver que en la boquilla representada (referenciada como 11) presenta una forma generalmente en ojiva y que está provista de una abertura central de acuerdo con lo que ya se ha descrito con relación a la figura 1B. Se puede ver además que la boquilla 11 comprende del mismo modo una porción 19 de forma cilíndrica que prolonga el reborde de la ojiva en dirección del interior del depósito. La figura 2 muestra además que las pestañas 17 que presenta el extremo de la pared del elemento 15 tubular, tienen bordes redondeados. Se comprenderá que la forma redondeada de las pestañas se deriva de la forma abombada de la pared exterior de la boquilla 11. De hecho, la forma de las pestañas se elige de manera que permite, por un lado, doblarlas contra la superficie exterior convexa de la boquilla 11 sin que se solapen, y por otro lado, de manera que las pestañas dobladas recubran con preferencia la superficie convexa sin dejar intersticios no recubiertos.

Refiriéndose ahora a la figura 3, se puede ver que la boquilla representada (referencia 111) presenta la forma general de un cono provisto de una abertura central. Como en el ejemplo anterior, la boquilla 111 comprende además una porción 119 de forma cilíndrica que prolonga el borde del cono en dirección al interior del depósito. La figura 3 muestra además que las pestañas 117 que presenta el extremo de la pared del elemento 15 tubular tienen forma de triángulos o de trapecios isósceles. En este caso también, la forma triangular de las pestañas se deriva de la forma de la pared exterior de la boquilla 111. De hecho, la forma de las pestañas se elige de manera que permite, por un lado, doblarlas contra la superficie exterior cónica de la boquilla 111 sin que se solapen, y por otro lado, de manera que las pestañas dobladas recubren con preferencia la superficie cónica sin dejar que queden intersticios no recubiertos. Se comprenderá sin embargo que, de acuerdo con otros modos de realización no representados de la invención, las pestañas podrán solaparse o, a la inversa, dejar que se queden espacios no recubiertos importantes entre dos pestañas. Regresaremos a las figuras 2 y 3 más adelante en relación con un procedimiento inventivo para realizar el depósito de la invención.

Con referencia de nuevo a la figura 1B, se puede comprender que la presión interna del depósito tiene la tendencia de empujar las boquillas 11, 13 axialmente hacia el exterior del depósito. En estas condiciones, la parte periférica de la superficie exterior de cada una de las boquillas 11, 13 se apoya contra una de las contracciones del extremo de la pared 3 del depósito. Para garantizar la rigidez de la estructura, se prevén con preferencia medios para asegurar la adhesión de las pestañas 17, 117 sobre la cara exterior convexa de cada una de las boquillas 11, 13. Además, para asegurar la estanqueidad de la unión entre el elemento 15 tubular y las dos boquillas, se prevén, del mismo modo, con preferencia medios para asegurar la adhesión de la pared inferior del elemento 15 tubular sobre el perímetro de la parte 19, 119 cilíndrica de cada boquilla.

Como se ha mencionado ya, la capa 5 inferior del elemento 15 tubular del depósito ilustrado en las figuras 1A y 1B está constituida por un tubo 5 de termoplástico. Una ventaja de las resinas termoplásticas en comparación con las resinas termoendurecible es que, cuando se envejecen, los revestimientos de termoplástico conservan por más tiempo sus estanqueidades. De hecho, los termoplásticos son normalmente más elásticos que las resinas endurecidas térmicamente, y soportan por tanto mejor los numerosos ciclos de presurización/despresurización que marcan la vida de un depósito.

Las figuras 3 a 5B ilustran diferentes etapas de un procedimiento de realización de un depósito de acuerdo con la invención. Para comenzar, la figura 4 ilustra un modo particular de elaboración de las primeras etapas del procedimiento de la invención. En la figura 4, se puede ver, en primer lugar, una extrusora (referenciada como 21) dispuesta para producir el tubo 5 perfilado, y que está asociada a cuatro carretes dispuestos respectivamente por encima, por debajo, por detrás y por delante del eje longitudinal del tubo 5 perfilado. Tres carretes (respectivamente referidos como 23, 25 y 27) son visibles en la figura 4, y se comprenderá que el cuarto carrete, que está situado por detrás de la instalación, está oculto. Se puede ver además en la figura 4 que un rodillo (referido como 33) está asociado a cada uno de los carretes.

Cada carrete está constituido esencialmente por una bobina sobre la cual se enrolla un gran número de fibras paralelas. Como muestra la figura 4, las fibras paralelas son combinadas de manera que forman un plano cuando se desarrollan juntas a partir del carrete. El haz plano presenta una anchura constante y un espesor reducido. En el ejemplo ilustrado, la anchura de los haces planos que provienen de cada uno de los carretes 23, 25, 27 es casi igual al diámetro del tubo de plástico. En estas condiciones, un único haz plano es suficiente para recubrir aproximadamente un cuarto de la circunferencia del tubo 5. Esta es la razón por la cual la instalación de la figura 4 sólo comprende cuatro carretes. Se comprenderá, sin embargo, que es posible del mismo modo utilizar carretes que proporcionan haces planos de menos anchura. Naturalmente, en este caso, el número de carretes dispuestos alrededor del eje longitudinal del tubo 5 perfilado deberá ser superior a cuatro.

De acuerdo con la invención, el elemento 15 tubular está formado de un tubo 5 perfilado de plástico recubierto de fibras rectilíneas orientadas en la dirección longitudinal del tubo perfilado. La figura 4 ilustra la fabricación de un elemento tubular de acuerdo con un modo particular de elaboración del procedimiento de la invención. A este efecto, la instalación de la figura 4 permite en primer lugar producir por extrusión el tubo 5 perfilado de plástico, y permite del mismo modo poner en el espacio en el paso entre las filas towpregs o bandas de fibras preimpregnadas sobre la pared exterior del tubo 5 para constituir la capa 7 longitudinal.

Refiriéndose siempre a la figura 4, se puede ver como los rodillos 33 de la instalación representada permiten guiar y presionar los haces planos de fibras contra la pared exterior del tubo 5, de manera que recubren completamente la pared durante el avance del tubo perfilado fuera de la extrusora 21. Se ha mencionado ya más arriba que, de acuerdo con una variante preferida de la invención, las fibras que forman la capa 7 longitudinal están impregnadas de una resina termoplástica. La resina debe por tanto ser calentada para poder ser trabajada. Por consiguiente, en el caso en el que las fibras estén impregnadas de una resina termoplástica, la instalación de la figura 4 comprende además un dispositivo de calentamiento (no representado) para llevar a la zona de encuentro entre la superficie del tubo y las fibras, a una temperatura próxima a la temperatura de fusión de la resina, de manera que se asegura una buena soldadura de las fibras sobre el tubo 5.

En el caso en el que la resina utilizada sea una resina termoendurecible, la formación de la capa 7 longitudinal puede, en general, ser realizada en frío. Se precisa además que, la invención no se limite a la utilización de fibras impregnadas. De hecho, de manera conocida en sí misma, existen otras dos grandes categorías de métodos para aplicar fibras impregnadas de resina. Una primera categoría conocida bajo el nombre de enrollamiento por vía húmeda (wet winding method) consistente en impregnar las fibras de resina líquida justo antes de depositarla sobre la superficie a recubrir. Se puede obtener este resultado por ejemplo haciendo pasar las fibras en un baño intercalado entre los carretes y el tubo de plástico a revestir. El otro método es conocido bajo el nombre de enrollamiento por vía seca (dry winding method). En este caso, la impregnación para una resina interviene posteriormente.

El elemento 15 tubular producido por la instalación de la figura 4 debe a continuación ser dividido en tramos de la longitud deseada para realizar el depósito de la invención. Una vez que el elemento 15 tubular se ha realizado, la etapa siguiente consiste en montar este elemento y las dos boquillas 11, 13 de extremo. De acuerdo con otro modo de elaboración particular que se ilustra en las figuras 2 y 3, se hacen en primer lugar cortes equidistantes en el extremo de la pared del elemento tubular, de manera que se forma una corona de pestañas. Dos pestañas vecinas están por tanto siempre separadas por un corte y, como se puede ver en especial en las figuras 2B y 3B, los cortes tienen forma afilada y están orientados paralelamente en la dirección del eje longitudinal del elemento tubular. Gracias a esta característica, las fibras rectilíneas de la capa 7 longitudinal del elemento tubular se extienden hasta el extremo de cada pestaña paralelamente al eje longitudinal de las pestañas. Esta disposición confiere a las pestañas una gran resistencia la tracción en dirección longitudinal. De acuerdo con la invención, se puede tener un número cualquiera de pestañas. Sin embargo, con el fin de limitar la cantidad de trabajo y por tanto el coste, el número de pestañas deberá ser mínimo. Por el contrario, el número demasiado reducido de pestañas conduce a la aparición de facetas no deseables en las proximidades de los extremos del depósito. El número de pestañas no deberá ser por tanto demasiado pequeño. A título de ejemplo, el dentado realizado en la figura 2 comprende 10 pestañas.

Una vez que la fila de pestañas se ha realizado, se coloca la boquilla 11, 13 en el interior de cada uno de los extremos del elemento 15 tubular. Se comprenderá que el diámetro de la parte 19 o 119 cilíndrica de las boquillas se elige de manera que la dimensión de las boquillas se ajuste bien a la de las aberturas circulares en el elemento 15 tubular, de manera que los ejes de las boquillas es también alineados con el eje longitudinal del elemento 15 tubular. Las boquillas son, con preferencia, situadas axial mente de manera que el límite entre su porción cilíndrica y su porción convexa se sitúa aproximadamente en frente del extremo de los cortes afilados que separan las pestañas. Una vez que las boquillas 11, 13 se han situado en los extremos del elemento 15 tubular, se doblan las pestañas 17 o 117 contra la superficie exterior de la parte convexa de las boquillas, de manera que se obtiene un montaje similar al que se ilustra en la figura 2D o al que se ilustra en la figura 3D. Para facilitar esta última operación, se pueden calentar las pestañas de manera que se reblandece la resina termoplástica. Para asegurar una buena adhesión de las boquillas con la superficie interior del elemento 15 tubular, así como con las pestañas 17 o 117, se puede someter a un tratamiento anterior a la superficie exterior de las boquillas. Este tratamiento de superficie puede ser por ejemplo un tratamiento con llama, un tratamiento con plasma, un tratamiento químico, un tratamiento mecánico, etc.

En el caso de boquillas de metal, en lugar de tener que recurrir a un tratamiento de superficie de acuerdo con una variante ventajosa de la invención, se sobre moldea una capa de termoplástico (no representada sobre cada una de las boquillas de metal. Además, el termoplástico que se sobre moldea en las boquillas es con preferencia de la misma variedad que el material termoplástico del cual está hecho el tubo 5 de plástico. Se puede tratar por ejemplo de PE, de PP, de PET, de PA, de PVDF o de PPS. Esta característica presenta la ventaja de permitir soldar de forma sólida la pared interior del elemento tubular y las pestañas sobre la pared exterior de las boquillas simplemente por calentamiento. Además, durante la operación de soldado, los cortes entre las pestañas se cierran y las pestañas se sueldan igualmente entre sí. Se comprenderá que, para garantizar una buena estanqueidad del depósito, la operación de soldadura no se limita con preferencia a soldar las pestañas sobre la parte convexa de las boquillas, sino que consiste del mismo modo en soldar una porción de la pared interior del elemento cilíndrico sobre la parte 19 o 119 cilíndrica de las boquillas.

Una vez que las boquillas 11, 13 y el elemento 15 tubular se han montado y soldado, la siguiente etapa consiste en enrollar circunferencialmente fibras impregnadas de resina alrededor del elemento 15 tubular y de las boquillas 11 y 13 para formar la capa 9 circunferencial del depósito. Las figuras 5A y 5B son representaciones esquemáticas que ilustran el principio de enrollamiento circunferencial. En el ejemplo ilustrado, se enrolla un haz plano de towpregs o de bandas de fibras circunferencialmente comenzando por el extremo de una de las boquillas, y se avanza progresivamente a lo largo del depósito de manera que se le recubre completamente. Refiriéndose todavía a las figuras 5A y 5B, se puede comprender que cuando el towpreg o las bandas de fibras se enrollan alrededor de la parte de la boquilla que se va a adelgazar en dirección al exterior, la anchura del towpreg o de las bandas de fibras debe ser suficientemente reducida para que el towpreg y las bandas de fibras puedan acomodarse a la variación de la circunferencia de la boquilla entre un borde y el otro del towpreg o de una banda de fibras. De acuerdo con la invención, la capa 9 circunferencial formada por tanto comprende al menos una capa de fibras enrolladas circunferencialmente. Sin embargo, de manera ventajosa, la capa 9 puede comprender varias capas de fibras enrolladas circunferencialmente. Por tanto, una vez que se ha recubierto completamente el depósito de una primera capa de fibras enrolladas circunferencial mente, se puede con preferencia enrollar al menos una segunda capa por encima de la primera.

Como se ha mencionado ya en relación con la figura 1B, la presión interna del depósito tiene la tendencia de empujar las boquillas 11, 13 axial mente hacia el exterior del depósito. La presión tiene por tanto del mismo modo tendencia a separar las pestañas que han sido dobladas sobre la superficie exterior de las boquillas. En estas condiciones, las fibras enrolladas circunferencialmente alrededor del elemento 15 tubular permiten evitar que las pestañas no se desprendan entre sí y de las boquillas. De hecho, las fibras circunferenciales que rodean las boquillas mantienen las pestañas dispuestas contra la superficie exterior de estas últimas.

Según una variante de elaboración particular del procedimiento de la invención, una vez se ha formado la capa circunferencial, el depósito lleno de fluido a presión se coloca en un contra molde y se calienta de manera que se homogeneizan cada una de las capas 5, 7 y 9 y las unen entre sí.

La figura 6 y 7 se refieren a un depósito largo que corresponde a una primera variante de un segundo modo de realización de la invención. El depósito ilustrado en las figuras 6 y 7 presenta la particularidad de comprender anillos interiores provistos cada uno de un conducto que sobresale por el cual pasa un orificio comunicante con el exterior. Este conducto está previsto para recibir un dispositivo de sobrepresión (Pressure Relief Device). La figura 6 es una vista parcial en perspectiva que muestra un tramo medio de un depósito que comprende dos conductos 31a, 31b sobresalientes para depósitos de sobrepresión.

La figura 7 es una vista parcial en sección del depósito de la figura 6 que muestra un anillo 29 interior que porta el conducto 31a saliente. Haciendo una abstracción de la presencia de los anillos interiores y de los conductos asociados, un depósito de acuerdo con el segundo modo de realización de la invención puede ser idéntico a un depósito de acuerdo con el primer modo de realización. De acuerdo a lo que se ha descrito con respecto al primer modo de realización, la pared del depósito de las figuras 6 y 7 está constituida de tres capas. Estas capas son una capa interior constituida por un tubo 5 de plástico, una primera capa 7 de material compuesto denominada capa longitudinal, que envuelve al tubo 5 y formada de fibras de carbono orientadas paralelamente al eje longitudinal del depósito, y finalmente una segunda capa de material compuesto denominada capa 9 circunferencial formada de fibras de carbono enrolladas circunferencialmente alrededor de la capa 7. Refiriéndose de forma más particular a la figura 7, se puede comprender que en la primera variante del segundo modo de realización, la capa 5 está en realidad constituida por el montaje de dos tubos 5a y 5b de plástico que se conectan entre sí, extremo con extremo, a nivel del anillo inferior 29.

De manera análoga a lo que se ha descrito más arriba relacionado con las boquillas 11, 13, el anillo 29 interior puede sufrir un tratamiento de superficie anterior. De forma alternativa, de acuerdo con una variante ventajosa de la invención, el anillo 29 interior no se realiza completamente de metal. De hecho, una capa (no representada) del mismo material termoplástico del cual están hechos los tubos 5a y 5b es, con preferencia, sobre moldeado sobre la pared exterior del anillo. Esta característica presenta la ventaja de permitir soldar de manera estanca la pared interior de los tubos 5a y 5b sobre la pared exterior del anillo 21. Según esta primera variante del segundo modo de realización de la invención, con preferencia sólo se han conectado una vez los tubos 5a y 5b por medio del anillo 29 inferior los cuales están revestidos de fibras orientadas según el eje longitudinal del depósito, de manera que forman la capa longitudinal. Se comprenderá que los conductos 31a y 31b constituyen obstáculos durante la disposición de las fibras longitudinales. Sin embargo, estos obstáculos son de dimensiones reducidas y es posible rodearlos sin que las fibras no se desvíen significativamente de su trayectoria.

Las figuras 8A y 8B son vistas parciales en sección longitudinal similares a la figura 7, pero que muestran un depósito según una segunda variante del segundo modo de realización de la invención. Refiriéndose en primer lugar a la figura 8A, se puede ver que, contrariamente a lo que se representa en la figura 7, el anillo 129 inferior de la figura 8A no dispone de conducto que sobresale del exterior del depósito. De hecho, de acuerdo con esta segunda variante, el anillo 129 comprende un agujero 130 roscado en lugar del conducto de la primera variante. Se comprenderá que, como la pared exterior del anillo 129 interior está desprovista de parte saliente, es posible insertarla en el tubo 5 de plástico por uno de sus extremos.

La figura 8B es una vista parcial en sección trasversal parecida la figura 8A, pero que muestra el depósito terminado y equipado de un dispositivo 133 de sobrepresión. Para pasar de la figura 8A a la figura 8B, se puede proceder de la manera siguiente. Una vez que la capa 7 longitudinal y la capa 9 circunferencial del depósito se han realizado, se practica una abertura a través de la pared del depósito de manera que se tiene acceso al agujero 130 roscado del anillo 129 interior. Se inserta continuación un conducto 131 de longitud reducida en la abertura, de manera que el conducto sobresalga fuera del depósito. En el presente ejemplo, uno de los extremos del conducto 131 está roscado de manera que se permite enroscar el conducto en el agujero 130 del anillo interior. El dispositivo 133 de sobrepresión es a continuación fijado al conducto 131 y a la pared del depósito procediendo de la misma manera que para la primera variante ilustrada en las figuras 6 y 7.

Se comprenderá además que se pueden aportar diversas modificaciones y/o mejoras evidentes para el experto en la técnica al modo de realización que es el objeto de la presente descripción sin salir del ámbito de la presente invención definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Depósito de material compuesto para contener un fluido a presión, comprendiendo el depósito un elemento (15) tubular, dos boquillas (11, 13; 111) respectivamente insertadas en los extremos del elemento tubular, y una capa (9) circunferencial formada de fibras enrolladas e impregnadas de resina, envolviendo la capa circunferencial al elemento tubular y a las boquillas, teniendo un tramo al menos de cada una de las boquillas (11, 13; 111) una forma que va adelgazando en dirección al exterior, y presentando la pared del elemento (15) tubular una contracción en cada uno de sus extremos, de manera que en cada extremo, la pared se dispone contra la superficie del tramo cuya forma va adelgazando; comprendiendo el elemento (15) tubular un tubo (5) de plástico y una capa (7) longitudinal, estando revestido el tubo de plástico de la capa longitudinal y esta última estando esencialmente constituida por fibras dispuestas paralelamente en una matriz de resina, estando orientadas la fibras paralelas en la dirección del eje longitudinal del tubo (5) de plástico; y estando las fibras enrolladas de la capa (9) circunferencial circunferencialmente alrededor del elemento (15) tubular y de las boquillas (11, 13) paralelamente entre sí.

2. Depósito de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los extremos de la pared del elemento (15) tubular son dentados de manera que presenta cada uno una fila de pestañas (17; 117), estando dobladas las pestañas sobre las boquillas (11, 13; 111) de manera que constituyen las contracciones.

3. Depósito de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el cual el elemento (15) tubular es de forma cilíndrica.

4. Depósito de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3, en el cual las dos boquillas (11, 13; 111) se realizan de metal o de un material compuesto.

5. Depósito de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la forma de dicho tramo de cada una de las boquillas (111), que tiene una forma que va adelgazando en dirección exterior, es una forma cónica o troncocónica.

6. Depósito de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual la forma de dicho tramo de cada una de las boquillas (11, 13) que tiene una forma que va adelgazando en dirección al exterior, es una forma convexa o paraboloide.

7. Depósito de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual cada una de las boquillas (11, 13; 111) comprende, del mismo modo, una porción (19; 119) tubular que presenta una sección complementaria a la sección trasversal del elemento tubular, prolongando la porción tubular la boquilla en dirección al interior del depósito, a partir del tramo que tiene una forma que va adelgazando en dirección al exterior.

8. Depósito de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual las boquillas (11, 13; 111) son de metal, siendo sobre moldeada una capa de termoplástico sobre cada una de las boquillas.

9. Depósito de material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el mismo comprende al menos un anillo (29) inferior asociado a un conducto (31a, 31b; 131) saliente que sobresale fuera del depósito, y adaptado para recibir un dispositivo (133) de sobrepresión.

10. Procedimiento para realizar un depósito de material compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, el procedimiento que comprende las etapas de:

a. Proporcionar un tubo (5) perfilado de plástico;

b. Recubrir la pared exterior del tubo (5) de plástico de fibras paralelas impregnadas de resina, siendo rectilíneas las fibras paralelas y orientadas en la dirección longitudinal del tubo perfilado;

c. Insertar las boquillas (11, 13) en los extremos del elemento (15) tubular;

d. Deformar la pared de cada uno de los extremos del elemento (15) tubular de manera que se conforman los extremos del elemento tubular a la forma de las boquillas (11, 13; 111).

e. Enrollar circunferencialmente fibras las impregnadas de resina alrededor del elemento (15) tubular y de las boquillas (11, 13; 111) para formar la capa (9) circunferencial del depósito.

11. Procedimiento según la reivindicación 10 para realizar un depósito de material compuesto, caracterizado porque se elabora en una línea de extrusión que comprende una extrusora (21) y una pluralidad de carretes (23, 25, 27) dispuestos para desenrollar paralelamente towpregs o cintas de fibras impregnadas de resina, y porque se realiza la etapa (a) de “proporcionar un tubo (5) perfilado de plástico” produciendo dicho tubo perfilado de material plástico por extrusión, y por qué se realiza la etapa (b) de “recubrir la pared exterior del tubo (5) de plástico de fibras paralelas impregnadas de resina) disponiendo sobre la pared exterior del tubo (5) las towpregs o las cintas de fibras tiradas de los carretes.

12. Procedimiento según la reivindicación 11 para realizar un depósito de material compuesto, caracterizado por que las etapas (a) y (b) se elaboran en línea.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10, 11 y 12, caracterizado porque comprende entre la etapa b y la etapa c, una etapa b' consistente en hacer cortes equidistantes en el extremo de la pared del elemento (15) tubular, de manera que se forma una corona de pestañas (17; 117).

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque durante la etapa a, se proporcionan al menos dos tubos (5a, 5b) perfilados de plástico, y porque el procedimiento comprende, entre la etapa a y la etapa b, una etapa a' consistente en conectar uno al otro los dos tubos perfilados, extremo con extremo, con la ayuda de un anillo (29) interior provisto de un conducto (31a, 31b) saliente.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque comprende, antes de la etapa c, una etapa b'' consistente en insertar un anillo (129) interior que comprende una perforación (130) en el interior del tubo (5) perfilado, por uno de sus extremos, y por que comprende, tras la etapa e, una etapa consistente en primer lugar en practicar una abertura a través de la pared (3) del depósito de manera que se da acceso a la perforación (130), y a continuación insertar un conducto (131) en la abertura, de manera que el conducto sobresale fuera del depósito.