FR2605085A1 - Device for protecting the inner surface of pressurized containers and more particularly pressurized gas cylinders - Google Patents

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Abstract

The device according to the invention is fitted to an outer chamber 20 associated with a valve fitting 3; it is a flexible and deformable inner chamber which is attached by a fastener to the outer chamber or to one of the parts of the valve fitting, for example to the plunger tube 34 by the means 42. The deformable chamber makes it possible to eliminate contact between the pressurized gas and the inner wall of the outer chamber, which eliminates any risk of corrosion due to the penetration of water, salt, oil into the outer chamber which is usually made of steel. Application to self-contained scuba diving cylinders.

Description

La présente invention a pour objet un-dispositif pour la protection interne des récipients sous pression notar- ment les bouteilles de gaz comprimé et plus particulièrement les bouteilles de mélanges de gaz comprimé utilisées en plongée autonome. Les bouteilles de gaz comprimé sont couramment gonflées à une pression de 200 bars. Leur résistance mécanique est très supérieure puisqu'elles doivent être testées à 2,2 fois la pression de service. Les matériaux utilisés compte tenu de la pression, de la technique de fabrication monobloc et du prix sont limités. Ce sont des alliages d'acier particuliers ou des alliages d'aluminium qui sont retenus. Par fluotournage sur une machine à repousser à chaud, le tube'est totalement fermé à une extrémité sans soudure et l'autre extrémité est à son tour trains formée en goulot.Après traitement mécanique, le goulot est fileté pour être à même de recevoir la robinetterie. Ces bouteilles sont soumises à des conditions de fonctionnement très difficiles. Les variations de pression sont très importantes ainsi que la gamme des températures qui vont de celles du stockage qui peuvent être négatives, à des expositionsen plein soleil les amenant à 600 C voir plus. On comprend les contraintes dues aux dilatations différentielles suivant les différents axes de la bouteille car si la déformation due à la pression interne est équirépartie,il n'en est pas de même de la dilatation qui sera plus importante dans la direction de la plus grande dimension. The subject of the present invention is a device for the internal protection of pressure vessels, in particular compressed gas cylinders and more particularly cylinders of compressed gas mixtures used in scuba diving. Compressed gas cylinders are commonly inflated to a pressure of 200 bar. Their mechanical resistance is much higher since they must be tested at 2.2 times the operating pressure. The materials used taking into account the pressure, the monobloc manufacturing technique and the price are limited. These are particular steel alloys or aluminum alloys which are retained. By flow spinning on a hot repeller, the tube is completely closed at one seamless end and the other end is in turn trains formed into a neck. After mechanical treatment, the neck is threaded to be able to receive the fittings. These bottles are subject to very difficult operating conditions. The pressure variations are very important as well as the range of temperatures which go from those of the storage which can be negative, to exposures in full sun bringing them to 600 C to see more. We understand the constraints due to differential expansion along the different axes of the bottle because if the deformation due to internal pressure is evenly distributed, it is not the same for the expansion which will be greater in the direction of the largest dimension .

Les gaz comprimés ne sont pas corrosifs par leur nature chimique mais plus par les particules qu'ils véhiculent. Compressed gases are not corrosive by their chemical nature but more by the particles they carry.

Lors de la compression par exemple, l'humidité initiale subsiste et malgré les pièges prévus à cet effet, de l'eau et même des traces dthuiles provenant du lubrifiant utilisé pour le piston de la chambre de compression, se retrouvent dans la bouteille finale.During compression for example, the initial humidity remains and despite the traps provided for this purpose, water and even traces of oils from the lubricant used for the piston of the compression chamber are found in the final bottle.

La pénétration d'eau est d'autant plus sensible q-e sur les chantiers les bouteilles vides après démontage des raccords ont souvent les robinets ouverts et restent ainsi durant de longues périodes. Ceci est aggravé dans le cas de chantiers sous marins où l'air est chargé en sel. Ces différents éléments favorisent donc la corrosion notamment la corrosion sous tension qui se manifeste par des piqûres qui se tranforment en chancres véritables boules de rouille et qui conduisent à des points de faiblesse totalement incompatibles avec l'utilisation.Cette corrosion est d'autant plus marquée pour les bouteilles qu'elles contiennent pour la plupart de l'air ou des mélanges contenant de l'oxygène qui permet la progression de la rouille. I1 est bon de noter que l'épaisseur des parois est de quelques millimètres,en moyenne 5 mm,ce qui est suffisant pour un matériau sain mais ce qui est très faible en cas de corrosion. The penetration of water is all the more sensitive q-e on sites the empty bottles after dismantling the fittings often have the taps open and thus remain for long periods. This is aggravated in the case of underwater sites where the air is loaded with salt. These various elements therefore promote corrosion, in particular corrosion under tension, which manifests itself by pitting which turns into real cankers of rust balls and which lead to points of weakness which are completely incompatible with use. for the bottles which they contain for the most part air or mixtures containing oxygen which allows the progression of rust. It is good to note that the thickness of the walls is a few millimeters, on average 5 mm, which is sufficient for a healthy material but which is very small in the event of corrosion.

Afin de lutter contre ces phénomènes plusieurs s^- lutions ont été envisagées. L'une d'elles consiste à contrôler l'intérieur des bouteilles par inspection visuelle suivie d'une réépreuve, c'est-à-dire d'une vérification de la résistance de la bouteille pour une pression très supérieure à la pression de travail. Ces contrôles sont réguliers mais ils sont faits à postériori et bien que les délais entre deux contrôles consécutifs soient régulièrement diminués, ils restent insuffisants.  In order to combat these phenomena, several solutions have been considered. One of them consists in checking the inside of the bottles by visual inspection followed by a re-test, that is to say a check of the resistance of the bottle for a pressure much higher than the working pressure . These checks are regular but they are made afterwards and although the time between two consecutive checks is regularly reduced, they are still insufficient.

Une autre solution consiste à peser le bloc avec précision car l'oxyde a un poids différent de l'alliage ce qui permet de détecter et de définir un taux de corrosion. Another solution consists in weighing the block with precision because the oxide has a different weight from the alloy which makes it possible to detect and define a corrosion rate.

Une telle méthode ne peut pas être considérée comme fiable car les conditions de pesée doivent être minutieuses, et reproductibles dans le temps ce qui ne peut pas être réalisé dans des lieux différents, et qui conduit donc dans tous les cas à effectuer ce contrôle toujours au meme endroit.Such a method cannot be considered reliable because the weighing conditions must be meticulous and reproducible over time, which cannot be carried out in different places, and which therefore leads in all cases to carry out this check always at same place.

On a imaginé une autre solution qui prévoit de revêtir la paroi interne de la bouteille avec une résine du type époxy généralement, à usage alimentaire. On s'est alors aperçu que l'intégralité de la bouteille ne pouvait pas être protégée notamment le pas de vis du goulot dont les filets doivent être exempts de résine et qui permettent donc un accès à l'eau. D'autre part, les revêtements résines supportent mal les brusques variations de volume de la bouteille dans les phases de gonflage et il se produit des craquelures qui seront le siège d'une corrosion rampante très grave puisque en grande partie masquée par la résine plutôt translucide que transparente quand elle n'est pas opaque. Another solution has been devised which plans to coat the internal wall of the bottle with a resin of the epoxy type generally, for food use. We then realized that the entire bottle could not be protected, in particular the thread of the neck, the threads of which must be free of resin and which therefore allow access to water. On the other hand, the resin coatings do not tolerate abrupt variations in the volume of the bottle during the inflation phases and cracks occur which will be the seat of very serious creeping corrosion since largely masked by the rather translucent resin only transparent when it is not opaque.

Les inspections visuelles lors des contrôles obligatoires nécessiteront d'enlever au préalable ce revêtement par des techniques peu satisfaisantes pour la bouteille elle-même car il s'agit soit d'un chauffage à très haute température ce qui peut influer sur les paramètres conférés par les traitements thermiques de base, soit de décapages chimiques qui fragilisent l'acier par diffusion des atomes d'hydrogène avec les conséquences inévitables sur la résistance mecani- que.Visual inspections during compulsory checks will require removing this coating beforehand using techniques that are unsatisfactory for the bottle itself, since it is either heating at very high temperatures, which can affect the parameters conferred by the basic heat treatments, ie chemical stripping which weakens the steel by diffusion of the hydrogen atoms with the inevitable consequences on the mechanical resistance.

La présente invention a pour objet de pallier à ces inconvénients en proposant un dispositif préventif et amovible pour la protection interne de récipients de fluides sous pression constitués d'une chambre externe assurant la résistance mécanique et d'une robinetterie caractérisé en ce qu'il comprend une chambre interne destinée à isoler le fluide de la paroi intérieure de la chambre externe. Cette chambre interne est souple et déformable. The object of the present invention is to overcome these drawbacks by proposing a preventive and removable device for the internal protection of containers of pressurized fluids consisting of an external chamber ensuring mechanical resistance and of a valve characterized in that it comprises an internal chamber intended to isolate the fluid from the internal wall of the external chamber. This internal chamber is flexible and deformable.

Une autre caractéristique de l'invention est le lieu de fixation de cette chambre qui est en effet rendue solidaire de façon amovible du tube plongeur dont le rôle est d'éviter aux liquides contenus dans la bouteille de passer par la robinetterie lorsque la bouteille est en position retournée. Les caractéristiques complémentaires de cette chambre souple concerne le matériau qui devra résister à lleau, au sel, à l'hypochlorite de sodium, au brome, aux huiles de compresseur, et qui devra être de qualité alimentaire. Les avantages sont évidents car le fait de dissocier la résistance mécanique et la résistance à la corrosion permet de conserver intacte la première chambre en acier ou en aluminium qui constitue la bouteille tout en pouvant retirer la chambre amovible pour les inspections visuelles.Cette chambre aura une faible épaisseur puisque dans tous les cas elle sera en quipression même s'il subsiste de l'air résiduel ce qui lui permettra d'être facilement introduite par l'ouverture du goulot
Le dispositif selon l'invention peut même être appliqué lorsque la bouteille présente quelques traces de corrosion car celle-ci ne pourra plus évoluer que très lentement en l'absence d'oxygène.Another characteristic of the invention is the location of this chamber, which is in fact made removably integral with the dip tube, the role of which is to prevent liquids contained in the bottle from passing through the valves when the bottle is in returned position. The additional characteristics of this flexible chamber relate to the material which must resist water, salt, sodium hypochlorite, bromine, compressor oils, and which must be of food grade. The advantages are obvious because the fact of dissociating the mechanical resistance and the corrosion resistance makes it possible to keep intact the first steel or aluminum chamber which constitutes the bottle while being able to remove the removable chamber for visual inspections. low thickness since in all cases it will be in quipression even if residual air remains which will allow it to be easily introduced by the opening of the neck
The device according to the invention can even be applied when the bottle has some traces of corrosion because it can only evolve very slowly in the absence of oxygen.

Cette prévention peut aussi être améliorée en faisant occuper le volume résiduel par ungaz neutre desséché. This prevention can also be improved by having the residual volume occupied by a dried out neutral gas.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre en accord avec la figure annexée qui représente une vue d'une bouteille de gaz comprimé avec la robinetterie associée munie du dispositif selon l'invention. Other characteristics and advantages will appear on reading the description which will follow in accordance with the appended figure which represents a view of a cylinder of compressed gas with the associated valves fitted with the device according to the invention.

Sur cette figure, le récipient sous pression 1 est constitué essentiellement d'une bouteille 2 et d'une robinetterie 3. Celle-ci comprend une sortie 30 permettant la connexion d'un raccord (non figuré) avec étanchéité par joint torique 31. Un robinet d'arrêt 32 permet d'ouvrir ou de fermer la bouteille.  In this figure, the pressure container 1 essentially consists of a bottle 2 and a valve 3. This comprises an outlet 30 allowing the connection of a fitting (not shown) with sealing by O-ring 31. A stop valve 32 allows the bottle to be opened or closed.

La robinetterie 3 se prolonge à sa partie inférieure par une embase de montage 33 dont la surface externe est filetée. The tap 3 is extended at its lower part by a mounting base 33, the external surface of which is threaded.

Cette embase est alésée de façon à pouvoir introduire un tube appelé tube plongeur 34 dont la longueur est telle qu'il débouche largement de cette même embase à sa partie inférieure. Un cordon de soudure 35 ou un emmanchement à force, collage, vissage ou tout autre moyen assurent l'étanchéité. Le corps de la bouteille est constitué d'une chambre externe 20 réalisée à partir d'un tube fluotourné ou en alliage léger dont l'une des extrémités 21 est fermée. Elle peut être protégée par un embout 22 en matière plastique qui permet par ailleurs une meilleure assise. This base is bored so as to be able to introduce a tube called a dip tube 34, the length of which is such that it largely opens out from this same base at its lower part. A weld bead 35 or a press fit, gluing, screwing or any other means provides sealing. The body of the bottle consists of an external chamber 20 produced from a flow-through tube or from a light alloy, one end of which is closed. It can be protected by a plastic tip 22 which also allows better seating.

L'autre extrémité est en forme de goulot 23, l'intérieur du goulot étant fileté pour correspondre au filetage de la robinetterie. The other end is in the form of a neck 23, the inside of the neck being threaded to correspond to the thread of the taps.

La chambre interne 40 est représentée dans une position légèrement pressurisée dans laquelle elle occupe la presque totalité. Le volume résiduel est référencé en 41. La fixation de cette chambre interne est réalisée directement sur le tube plongeur 34 en un endroit proche de l'embase 33 de façon que le tube joue son rôle de garde. Le blocage est réalisé à l'aide de ruban autopolymérisable 42, il peut l'être également par gainage thermorétractable,par collage. Lors de la mise en place, la traction exercée provoque une polymérisation et un durcissement de façon à former une bague et à conserver l'étanchéité. Le matériau utilisé est généralement un caoutchouc siliconé de qualité alimentaire résistant à l'agression des principaux agents qui provoquent directement ou indirectement la corrosion et spécialement choisi et traité en fonction des agents corrosifs.De préférence, ce matériau devra être étanche aux gaz tels que l'oxygène ou l'hélium lorsque certains mélanges sont utilisés. On utilise des caoutchoucssiliconés, de 1'EPDM, du polyuréthane par exemple. The internal chamber 40 is shown in a slightly pressurized position in which it occupies almost all. The residual volume is referenced at 41. The fixing of this internal chamber is carried out directly on the dip tube 34 at a location close to the base 33 so that the tube plays its role of guard. The blocking is carried out using self-curing tape 42, it can also be done by heat-shrinkable sheathing, by gluing. During installation, the traction exerted causes polymerization and hardening so as to form a ring and maintain the seal. The material used is generally a food-grade silicone rubber resistant to the aggression of the main agents which directly or indirectly cause corrosion and specially chosen and treated according to corrosive agents. Preferably, this material must be impermeable to gases such as or helium when certain mixtures are used. Silicon rubbers, EPDM, polyurethane for example are used.

Le montage du dispositif est effectué de façon simple. La chambre 40 est fixée sur le tube 34 à l'aide de ruban autopolymérisant 42 . La chambre est introduite par le goulot 23 à l'état dégonflé, puis l'embase est vissée de façon classique. Préalablement au vissage, il est possible d'introduire dans la bouteille un gaz neutre à pression atmosphérique préalablement déshydraté. The assembly of the device is carried out in a simple manner. The chamber 40 is fixed to the tube 34 using self-curing tape 42. The chamber is introduced through the neck 23 in the deflated state, then the base is screwed in the conventional manner. Prior to screwing, it is possible to introduce into the bottle a neutral gas at atmospheric pressure previously dehydrated.

On peut ensuite procéder au gonflage soit directement en sortie de compresseur soit à partir de bouteilles tampons. La chambre prend alors la orme de la bouteille et le volume résiduel se trouve réduit par la pression à un volume négligeable puisqu'il y a équipression de part et d'autre de la chambre. The inflation can then be carried out either directly at the compressor outlet or from buffer bottles. The chamber then takes the form of the bottle and the residual volume is reduced by the pressure to a negligible volume since there is equipression on either side of the chamber.

Lorsqu'il est nécessaire de présenter la bouteille pour un contrôle obligatoire, la chambre 40 est retirée avec la robinetterie et la surface interne de la chambre externe est parfaitement préservée. When it is necessary to present the bottle for a compulsory inspection, the chamber 40 is removed with the taps and the internal surface of the external chamber is perfectly preserved.

La présente invention n'est pas limitée au seul mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais elle en englobe toutes les variantes. The present invention is not limited to the single embodiment which has just been described, but it encompasses all variants thereof.

C'est ainsi que la fixation de la chambre sur le tube plongeur peut être réalisée par un lien mécanique tel qu'un collier puisqu'il ne supporte que des efforts faibles compte tenu de l'équipression. Bien qu'appliqué aux bouteilles monoblocs, ce dispositif convient parfaitement pour tout récipient sous pression qui serait réalisé par soudage de plusieurs éléments. Thus, the attachment of the chamber on the dip tube can be achieved by a mechanical link such as a collar since it only supports low forces given the equipression. Although applied to monoblock bottles, this device is perfectly suited for any pressure container which would be produced by welding several elements.

Des réservoirs contenant des fluides liquides peuvent également être préservés de la même façon. Quant à la fixation de la chambre souple, elle peut être fixée à la chambre externe également ou à toute autre partie de la robinetterie.  Reservoirs containing liquid fluids can also be preserved in the same way. As for the fixing of the flexible chamber, it can be fixed to the external chamber also or to any other part of the valve.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la protection interne de récipients de fluides sous pression constitués d'une chambre externe (20) assurant la résistance mécanique et d'une robinetterie (3), caractérisé en ce qu'il comprend une chambre interne (40) destinée à isoler le fluide de la paroi intérieure de la chambre externe. 1 - Device for the internal protection of containers of pressurized fluids consisting of an external chamber (20) ensuring mechanical resistance and of a valve (3), characterized in that it comprises an internal chamber (40) intended for isolate the fluid from the inner wall of the outer chamber. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre interne (40) qui assure l'isolation est une chambre souple et déformable. 2 - Device according to claim 1, characterized in that the internal chamber (40) which provides insulation is a flexible and deformable chamber. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ouverture de la chambre souple (40) est fixée à la robinetterie (3) du récipient sous pression. 3 - Device according to claim 2, characterized in that the opening of the flexible chamber (40) is fixed to the valve (3) of the pressure vessel. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre souple (40) est fixée au tube plongeur (34) associé à la robinetteire (3). 4 - Device according to claim 3, characterized in that the flexible chamber (40) is fixed to the dip tube (34) associated with the tap (3). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fixation de la chambre souple (40) sur le tube plongeur (34) s'effectue à l'aide d'un ruban autopolymeri- sable (42), d'une gaine thermorétractable, d'un collage ou d'un lien mécanique. 5 - Device according to claim 4, characterized in that the fixing of the flexible chamber (40) on the dip tube (34) is carried out using a self-curing tape (42), a sheath heat shrink, bonding or mechanical bond. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (40) qui assure l'isolation est en matériau résistant à l'eau, au sel, à I'hypochlorite de sodium, au brome, aux huiles de compresseur ainsi qu'aux fluides et résidus contenus dans le récipient. 6 - Device according to claim 1, characterized in that the chamber (40) which provides insulation is made of material resistant to water, salt, sodium hypochlorite, bromine, compressor oils and '' to the fluids and residues contained in the container. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau utilisé est un caoutchouc siliconé, un polyuréthane,de 1'EPDM. 7 - Device according to claim 6, characterized in that the material used is a silicone rubber, a polyurethane, EPDM. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volum résiduel (41) entre les deux chambres est occupé par un gaz neutre déshydraté. 8 - Device according to claim 1, characterized in that the residual volume (41) between the two chambers is occupied by a dehydrated neutral gas. 9 - Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes aux bouteilles de plongée autonome.  9 - Application of the device according to any one of the preceding claims to scuba tanks.
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CN108679437A (en) * 2018-05-18 2018-10-19 台州创投环保科技有限公司 A kind of anti-leak hydrogen gas tank of hydrogen car

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