FR2652633A1 - Reservoir de gaz sous pression avec controle du courant gazeux delivre. - Google Patents

Abstract

Réservoir (1) de gaz sous pression comportant une enveloppe (7, 8) pourvue d'une ouverture (11) en communication avec un orifice (22) susceptible de relier l'intérieur dudit réservoir (1) avec l'extérieur sous la commande d'un dispositif d'arrêt. Selon l'invention, ce réservoir est caractérisé - en ce que ladite enveloppe (7,8) est réalisée de façon à être élastiquement déformable en fonction de la pression du gaz contenu dans ledit réservoir (1); et - en ce qu'il comporte des moyens (27) de contrôle du courant gazeux à travers ledit orifice (22), moyens qui sont actionnés par la déformation de ladite enveloppe sous l'effet dudit gaz sous pression.

Description

La présente invention concerne un réservoir de gaz sous pression pourvu de moyens de contrôle du courant gazeux délivrés la pression du gaz à l t intérieur dudit réservoir pouvant atteindre plusieurs centaines de bars.

Quoique non exclusivement, la presente invention est particulièrement adaptée à être mise en oeuvre dans des réservoirs composites de type connu, de sorte qu'elle sera décrite ci-après plus spécialement en rapport avec ce type de réservoîrs qui sont constitués d'une chemise interne et d'une coque externe d'enroulements filamentaires enrobés de résine synthétique. On sait que dans ces réservoirs composites la chemise interne assure l'étanchéité gazeuse, tandis que la coque d'enroulements filamentaires a pour objet d'assurer la résistanee mécanique. De plus, on fait généralement en sorte que la déformation de la chemise interne sous l'effet de la pression interne soit du type plastique, alors que la déformation de la coque externe est élastique.Ainsi, il est possible d'obtenir pour le réservoir une déformation élastique linéaire en fonction de la pression.

A cause de leur excellente résistance mécanique et de leur faible masse, ces réservoirs composites sont largement utilisés dans la technique spatiale pour le stockage de gaz sous haute pression (jusqu'a' 800 bars). Par exemple, ils contiennent de 11 oxygène, de l'hydrogène ou de l'azote pour assurer les servitudes d'un engin spatial habité, ou bien encore ils stockent les gaz permettant la pressurisation des ergols de'propulsion des lanceurs ou satellites.

Bien entendu, pour pouvoir utiliser le gaz stocké dans un tel réservoir, il est nécessaire de controler le courant gazeux à la sortie dudit réservoir. A cet effet, on prévoit une succession de détendeurs commandés, dont l'ouverture est asservie à l'évolution de la pression dans le réservoir. Compte-tenu des pressions élevées à l'intérieur du réservoir et des exigences de sécurité et de fiabilité dans le domaine des hautes pressions, de tels détendeurs et leurs commandes sont lourds (de l'ordre de 25 kg), ce qui est fortement pénalisant dans le domaine spatial.

Aussi, l'objet de la présente invention est-il de remédier à cet inconvénient et de prévoir un réservoir de gaz sous pression, avec contrôle du courant gazeux délivré, permettant d'éviter l'usage des détendeurs précités et donc de réduire fortement le poids total du réservoir et de ses accessoires de fonctionnement.

A cette fin, selon l'invention, le réservoir de gaz sous pression comportant une enveloppe pourvue d'une ouverture en communication avec unorifice susceptible de relier l'intérieur dudit réservoir avec l'extérieur sous la commande dtun dispositif d'arrêt, est remarquable - en ce que ladite enveloppe est réalisée de façon à être élastiquement déformable en fonction de la pression du gaz contenu dans ledit réservoir ; et - en ce qu'il comporte des moyens de controle du courant gazeux passant à travers ledit orifice, moyens qui sont actionnés par la déformation de ladite enveloppe sous l'effet dudit gaz sous pression.

Ainsi, grâce à la présente invention, c'est la variation de volume de ltenveloppe, sous l'influence de la pression interne du gaz qu'elle contient, qui permet le contrôle du courant gazeux à travers ledit orifice. Il n'est donc plus nécessaire de prévoir de lourds et couteux dispositifs de contrôle extérieurs.

On remarquera que, généralement, notamment en ce qui concerne leur fixation, il est désavantageux que les réservoirs de gaz soient déformables, puisqu t alors il est impératif de tenir compte de leur variation de volume.

Grâce à la présente invention, cette variation de volume devient un avantage en ce qui concerne le contrôle du courant gazeux.

De préférence, ledit réservoir comporte un élément rigide, disposé à ltintérieur de ladite enveloppe et en appui par une de ses extrémités contre ledit réservoir, lesdits moyens de contrôle étant commandés par l'autre desdites extrémités dudit élément rigide.

Cet élément rigide peut être fixé par une de ses extrémités audit réservoir, l'autre desdites extrémités traversant ladite ouverture.

Il est avantageux que ltenveloppe du réservoir conforme à la présente invention présente une forme de révolution et que ledit élément rigide soit disposé le long de l'axe de ladite enveloppe. Lorsque, notamment, ladite enveloppe est sphérique pour pouvoir résister à des pressions élevées, ledit élément rigide est disposé selon un diamètre de ladite enveloppe.

Avantageusement, le réservoir conforme à la présente invention comporte un palier de coulissement disposé dans ladite ouverture pour guider l'extrémité correspondante dudit élément rigide, ledit palier de coulissement permettant la libre communication gazeuse entre ledit orifice et ladite enveloppe.

On remarquera qu'il est particulièrement avantageux que l'enveloppe du réservoir de la présente invention ait la structure composite chemise interne - coque externe filamentaire, car alors il est possible - par une disposition judicieuse des enroulements filamentaires de la coque externe, de favoriser la déformation élastique de l'enveloppe parallèlement à ladite tige rigide et/ou - par mise sous précontrainte, par la coque élastique, de la chemise interne rendue plastiquement déformable, d'obtenir parallèlement audit élément rigide une dilatation et une rétraction de l'enveloppe directement proportionnelle à la pression du gaz contenu dans le réservoir.

Dans un mode de réalisation particulièrement simple, lesdits moyens de contrôle du courant gazeux comportent une soupape susceptible de coopérer avec un siège pratiqué dans une paroi, séparant ladite ouverture dudit orifice et percée d'un passage traversé avec jeu par ledit élément rigide.

Ainsi, comme on le verra plus en détail par la suite, lors du remplissage dudit réservoir de gaz, ladite soupape joue le rôle de sécurité, émpêchant de remplir le réservoir au-delà d'une valeur nominale de pression de remplissage. On remarquera que, généralement, les dispositifs de sécurité connus, prévus pour éviter l'explosion d'un réservoir de gaz lors de son remplissage, sont constitués d'une soupape d'échappement et non pas d'une soupapge d'arrêt, comme cela est le cas dans la présente invention.

Le réservoir de l'invention, rempli de gaz à ladite valeur nominale de remplissage et associé à son dispositif d'arrêt, peut rester dans cet état de façon stable. En revanche, dès que le dispositif d'arrêt est ouvert, le réservoir peut délivrer le gaz qu'il contient à l'extérieur.

Une telle soupape peut ne commander que l'ouverture et la fermeture dudit réservoir. Toutefois, de préférence, elle présente, ainsi que son siège, une section évolutive, afin de délimiter pour le courant gazeux une section de passage variable en fonction de la pression interne dudit réservoir.

Lesdits moyens de contrôle du courant gazeux peuvent, en variante ou en combinaison, comporter un noyau à section variable susceptible de coopérer avec un passage pratiqué dans une paroi séparant ladite ouverture dudit orifice, pour offrir au courant gazeux une section de passage variable en fonction de la pression interne dudit réservoir.

Lesdits moyens de contrôle du courant gazeux peuvent également comporter un volet mobile. On prévoit alors, par exemple, une came solidaire dudit élément rigide pour commander ledit volet mobile.

Dans un mode avantageux de réalisation, ledit orifice est en communication avec ladite ouverture à travers deux passages de diamètres différents, montés en parallèle, le plus grand desdits passages étant obturable par ledit volet mobile.

Ledit dispositif d'arrêt peut être constitué par une vanne d'arrêt, extérieure audit réservoir. Toutefois, de préférence, ledit réservoir comporte des moyens pour bloquer ledit élément rigide en translation lorsque, ledit réservoir étant rempli, le courant gazeux entreledit orifice et ladite ouverture est interrompu par lesdits moyens de contrôle. Ainsi, de tels moyens de blocage forment un dispositif d'arrêt interne au réservoir, qui peut être utilisé seul ou en combinaison avec une vanne d'arrêt extérieure. De tels moyens de blocage peuvent être du type pointeau ou analogue et, éventuellement, ils peuvent etre prévus pour être commandés à distance.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.

La figure 1 illustre schématiquement une application possible du réservoir conforme à la présente invention.

La figure 2 montre, en coupe axiale partielle, une première forme de réalisation du réservoir conforme à la présente invention.

La figure 3 montre, à plus grande échelle, la soupape du réservoir de la figure 2.

La figure 4 est un diagramme illustrant le fonctionnement dudit réservoir.

Les figures 5 et 6 montrent, à échelle agrandie, des variantes de réalisation des moyens de contrôle du réservoir de la figure 2.

La figure 7 montre, en coupe axiale partielle, une seconde forme de réalisation du réservoir conforme à la présente invention.

La figure 8 est un schéma montrant, à échelle agrandie, le profil de la came utilisée dans la forme de réalisation de la figure 7, avec indication de la position du palpeur en fonction du temps t.

Les figures 9a, 9b, 9c et 9d sont des diagrammes illustrant le fonctionnement du réservoir de la figure 7.

Sur la figurez1, on a représenté un réservoir de g-az sous pression 1 conforme à l'invention destiné à alimenter en gaz une enceinte 2, par l'intermédiaire d'une liaison 3 sur laquelle est montée une vanne d'arret 4. L'enceinte 2, qui a un volume important, contient un liquide 5, destiné à être chassé hors de l'enceinte 2, à travers une sortie 6, sous la pression du gaz préalablement stocké dans ledit réservoir 1. Pour des raisons d'encombrement et de poids, le volume du réservoir 1 doit etre petit, de sorte que la pression initiale du gaz dans celui-ci doit etre élevée pour assurer au liquide 5 une pressurisation supérieure à un seuil déterminé (par exemple 10 bars), meme lorsqu'il ne reste que peu de liquide 5 dans l'enceinte 2.

Sur la figure 1, le réservoir 1 est représenté sous la forme d'une bouteille cylindrique d'axe X-X, dont les extrémités sont des dômes, par exemple hémisphériques.

Comme on peut le voir sur la figure 1, aucun dispositif extérieur au réservoir 1 n'est prévu pour contrôler le courant gazeux dans la liaison 3, lorsque la vanne d'arrêt 4 est ouverte. En effet, ladite bouteille 1 comporte dans son intérieur un dispositif à tige rigide du type décrit ci-après, ladite tige rigide étant disposée le long dudit axe X-X.

Dans le mode de réalisation de la figure 2, le réservoir î présente une forme sphérique. Son enveloppe comporte une chemise interne sphérique 7, réalisée en un métal tel que par exemple l'aluminium ou le titane, supportant une coque 8 constituée d'enroulements filamentaires composés de fibres résistantes (verre, carbone, kevlar (marque déposée), etc...) enrobées de résine polymérisée.

La chemise interne métallique 7 est pourvue de deux embouts 9 et 10, diamètralement opposés, délimitant respectivement des ouvertures il et 12.

Le réservoir 1 a avantageusement subi une opération préparatoire de 'mise en pression (l'un des embouts 9 et 10 étant obturé, tandis que l'autre sert à l'introduction d'un fluide sous pression) telle que la limite de déformation élastique de la chemise métallique interne soit dépassée, sans que ce soit le cas pour la coque 8, dont la limite de déformation élastique est beaucoup plus élevée. Ainsi, la déformation par dilatation de la chemise métallique interne passe dans le domaine plastique et, lors du retour à la pression atmosphérique du réservoir, ladite chemise métallique interne est en état de précontrainte par l'action élastique de la coque 8. Il en résulte de plus que, si le réservoir est soumis à une mise en pression ultérieure supérieure à celle de ladite opération préparatoire, la déformation du réservoir devient proportionnelle à la pression appliquée.

L'embout 10 sert à la fixation d'une extrémité 13 d'une tige rigide 14 sur ledit réservoir. La tige rigide 14 est disposée à l'intérieur du réservoir 1, le long du diamètre
X-X de celui-ci reliant les centres desdits embouts 9 et 10. L'extrémité 13 de la tige 14 est solidaire d'un bouchon 15, susceptible d'obturer de façon étanche ledit embout 10 grâce à un joint 16, des moyens de fixation 17 (seulement indiqués par la ligne de leur axe) permettant de rendre ledit bouchon (et donc la tige 14) solidaire du réservoir 1.

L'extrémité 18 de la tige 14, opposée à l'extrémité 13, traverse l'ouverture 11, en étant guidée par un palier de coulissement 19 disposé dans celle-ci et percé d'ouvertures 20 permettant les échanges gazeux de part et d'autre dudit palier 19.

Comme cela est également représenté à plus grande échelle par la figure 3, un raccord 21, délimitant un orifice 22, est fixé sur l'embout 9 de façon étanche, grâce à un joint 23 et à des moyens de fixation 24 (seulement représentés par la ligne de leur axe). Le raccord 21 comporte une paroi transversale 25, percée d'un passage 26 traversé avec jeu par l'extrémité 18 de la tige 14.

Du côté de l'orifice 22, l'extrémité 18 de la tige 14 est solidaire d'une tete de soupape 27, tandis que la face correspondante de la paroi 25 comporte un siège 28 pour ladite tete de soupape 27. A des fins de réglage en position de la tete de soupape 27 par rapport au siège 28, ladite tige de soupape 27 peut se présenter comme un écrou vissable sur un filetage 29 de ladite extrémité 18 de la tige lit.

Au repos, la tete de soupape 27 et le siège 28 se trouvent dans la position relative illustrée par les figures 2 et 3, pour laquelle ladite tête de soupape 27 est fortement décollée de son siège 28, de sorte que le passage 26 assure la communication gazeuse entre l'orifice 22 et l'ouverture il (c'est-à-dire entre l'orifice 22 et l'intérieur du réservoir î) à travers le palier 19.

Ainsi, si on relie l'orifice 22 à une source de gaz sous pression (non représentée) grâce à un filetage 30 prévu à cet effet, on peut remplir le réservoir 1 avec ledit gaz.

Au fur et à mesure que la pression croît à l'intérieur du réservoir 1, celui-ci se dilate, de sorte que le siège 28 se rapproche de la soupape 27, l'extrémité 18 de la tige 14 glissant dans le palier 19. Lorsque la pression interne au réservoir 1 atteint une valeur telle que le siège 28 se plaque contre la soupape 27, le réservoir 1 est obturé et il devient impossible d'introduire du gaz supplémentaire. On remarque donc que la pression à l'intérieur du réservoir conforme à la présente ne peut dépasser une valeur nominale de remplissage, dépendant à la fois de la faculté de dilatation du réservoir 1 et de la position initiale de la tete de soupape 27 par rapport au siège 28.

Ainsi, il est possible de fixer la valeur nominale de remplissage par la construction meme du réservoir 1, un ajustement pouvant intervenir grâce à la tête de soupape réglable.

Après remplissage dudit réservoir 1 à sa valeur nominale de remplissage et séparation de la source de gaz de remplissage, ledit réservoir est relié à la vanne d'arrêt 4 (voir la figure 1) grâce à son filetage 30. Tant que la vanne d'arrêt 4 est fermée, le réservoir 1 reste lui-même obturé.

En effet, bien que l'obturateur constitué par la soupape 27 et le siège 28 ne soit pas parfaitement étanche à cause de la pression élevée règnant à l'intérieur du réservoir 1, les légères fuites de gaz qui se produisent s'accumulent entre la vanne d'arrêt 4 et le réservoir 1, de sorte que la soupape 27 est en équilibre de pression. En revanche, dès que l'on ouvre la vanne d'arrêt 4 la soupape 27 est soumise, d'un côté, à la faible pression régnant dans l'enceinte 2 et, de 11 autre, à la pression interne élevée du réservoir 1. Par ailleurs, l'élasticité propre du réservoir 1 dilaté tend à comprimer celui-ci.On remarquera que dans le cas où le réservoir 1 a subi l'opération préparatoire mentionnée ci-dessus rendant plastique la chemise métallique interne 7, cette élasticité est uniquement assurée par la coque 8 qui comprime élastiquement la chemise interne 7, qui se rétracte plastiquement.

Dans ces conditions, dès que l'on ouvre la vanne d'arrêt 4, la tête de soupape 27 se décolle de son siège 28 et le gaz passe du réservoir 1 à l'enceinte 2 à travers l'ouverture 11, les ouvertures 20 du palier 19, le passage 26, l'espace entre la tête de soupape 27 et le siège 28, l'orifice 22, la vanne d'arrêt ouverte 4 et la liaison 3. La pression baisse donc dans le réservoir 1, et celui-ci se rétracte.

En se rétractant, le réservoir 1 entrain un coulissement relatif de l'extrémité 18 de la tige lit par rapport au palier 19, de sorte que la tête de soupape 27 s'écarte un peu plus du siège 28.

Ainsi, au fur et à mesure du transfert de gaz entre le réservoir 1 et l'enceinte 2, la tête de soupape 27 s'écarte progressivement de son siège 28, augmentant la section du passage des gaz entre ladite tête de soupape 27 et le siège 28. L'évolution de cette section de passage des gaz de l'obturateur 27,28 dépend bien évidemment des profils relatifs de la tête de soupape 27 et du siège 28, ainsi que de la rétraction du réservoir 1 sous l'effet de la chute de pression interne et de l'élasticité dudit réservoir.

Préalablement au remplissage du réservoir 1 et à son utilisation pour alimenter l'enceinte 2, il est possible de procéder à des essais expérimentaux pour déterminer la dilatation linéaire L dudit réservoir 1 le long de ltaxe
X-X, en fonction de la pression P. On obtient alors une variation linéaire, telle que celle représentée sur la figure it. Il est donc possible de déterminer la valeur 1 de cette dilatation linéaire entre la pression atmosphérique
PA et une pression nominale de remplissage PNR désirée et d'ajuster l'écart initial entre la tête de soupape 27 et son siège 28 à cette valeur 1, tel que cela est représenté sur la figure 3.

De plus, grâce au diagramme de la figure 4, on connalt pour chaque valeur de la pression P, comprise entre PA et PNR, quelle est la position relative de la tete de soupape 27 par rapport à son siège 28. Il devient alors possible de donner à la soupape 27 et à son siège 28 une évolution de profil telle que, à chaque valeur de la pression P comprise entre PA et PNR corresponde une valeur déterminée de la section de passage pour le gaz, délimitée entre ladite soupape et ledit siège.

Comme, par ailleurs, à la décharge du réservoir 1, la chute de pression à l'intérieur de celui-ci en fonction du temps dépend, outre de ladite section de passage, des conditions de pression et de volume existant dans le réservoir 1 et dans l'enceinte 2, on voit qu'il est possible, pour ces conditions, d'ajuster le profil de la tete de soupape 27 et de son siège 28, pour obtenir dans la liaison 3 une variation désirée du débit de décharge du gaz en fonction du temps.

Sur les figures 2 et 3, on a supposé que les surfaces coopérantes de la tête de soupape 27 et de son siège étaient coniques. Ainsi, dans ce cas, tant que les deux surfaces coopérantes sont en regard l'une de l'autre, la section de passage est formée par une surface annulaire dont la largeur croit avec l'écartement de la soupape par rapport au siège. Par ailleurs, il est évident que, pour une position relative de la soupape par rapport à son siège, la section de passage dépend de l'angle au sommet des surfaces coniques coopérantes de la tête de soupape 27 et du siège 28.

Dans la variante de réalisation illustrée par la figure 5, on retrouve les différents éléments 18 à 26 et 30 de la figure 3, à l'exception de la tête de soupape 27, du siège 28 et du filetage 29. Dans le dispositif représenté, l'extrémité 18 de la tige 4't porte un noyau présentant une partie conique 31, s'évasant jusqu'à une partie cylindrique d'extrémité 32, dont le diamètre extérieur lui permet de coulisser à frottement doux dans le passage 26. Au repos, (position représentée sur la figure 5), la partie cylindrique d'extrémité 32 et la partie évasée conique 31 dudit noyau font saillie hors du passage 26 en direction de l'orifice 22, de sorte qu'une section de passage de gaz de remplissage est ménagée entre l'extrémité 18 de la tige 14 et le passage 26.Au cours du remplissage en gaz du réservoir 1, cette section de passage diminue progressivement, la partie évasée conique 31 du noyau pénétrant dans le passage 26. A la fin du remplissage, la partie cylindrique d'extrémité 32 du noyau pénètre dans le passage 26, pour y former bouchon. On voit que le processus inverse se produit à la décharge du gaz hors du réservoir 1, la section de passage croissant au fur et à mesure que la partie évasée conique 31 sort du passage 26.

Dans le dispositif de la figure 5, on peut obtenir une grande progressivité de la variation de la section de passage, grâce au fait que la partie évasée conique 31 peut être longue pour coopérer longtemps avec la paroi du passage 26, pendant la translation relative de la tige 14 par rapport à la paroi 25. Toutefois, en position de remplissage, le bouchon 32 assure une moins bonne obturation du passage 26 que la soupape 27.

Aussi, dans la variante de réalisation montrée par la figure 6, on a prévu, à la fois, l'obturateur 27,28 de la figure 3 et l'obturateur 31,32 de la figure 5, afin d'obtenir une bonne progressivité de la variation de la section de passage pour le gaz au cours de la décharge et une bonne obturation lorsque le réservoir est rempli.

Dans le dispositif de la figure 6, le raccord 21 est constitué de deux parties 21a et 21b assemblables de façon étanche grâce à un joint 33. L'extrémité 18 de la tige 14 est conformée'pour présenter, à la fois, une tête de soupape 27 et les parties de noyau 31 et 32. La tête de soupape 27 peut coopérer avec le siège 28 ménagé à l'extrémité du passage 26a, prévu dans la paroi 25 a de la partie de raccord 21a. Les parties de noyau 31 et 32 sont prévues pour coopérer avec le passage 26b prévu dans la paroi 25b de la partie de raccord 21b. La disposition relative des passages 26a, 26b, de la tête de soupape 27, du siège 28 et des parties de noyau 31 et 32 est prévue pour que la tête de soupape 27 soit en appui contre le siège 28 lorsque la partie 32 se trouve dans le passage 26b.

Dans la variante de réalisation du réservoir conforme à la présente invention montrée par la figure 7, on retrouve les différents éléments 7 à 20 décrits en regard de la figure 3.

Cependant, dans ce cas, le raccord 21 est remplacé par un dispositif à clapet mobile 34 Ce dispositif à clapet mobile 34 comporte une enveloppe étanche 35, délimitant une chambre interne 36. Il est fixé de façon étanche à l'embout 9 par son enveloppe 35 grâce à un joint 37 et à des moyens de fixation 38 (seulement représentés par leur axe).

L'extrémité 18 de la tige 14 pénètre à l'intérieur de l'enveloppe 35, dans la chambre 36, grâce à un passage 39 pratiqué dans la paroi de ladite enveloppe 35. Le bord du passage 39 dirigé vers la chambre 36 est conformé en siège 40 pour une soupape 41, solidaire de l'extrémité 18 et disposée à l'intérieur de ladite chambre 36.

Par ailleurs, le dispositif 34 comporte un orifice 42 pouvant le relier à l'extérieur, par exemple au moyen d'un filetage 43. Cet orifice 42 est relié avec la chambre 36 par deux passages 44 et 45, le passage 45 étant grand par rapport au passage 44.

A l'intérieur de la chambre 36 est monté un clapet mobile 46, par exemple basculant autour d'un axe 47, et destiné à commander le passage de gaz à travers le passage 45. Un ressort 48 agitisur le clapet mobile dans le sens pour lequel celui-ci dégage le passage 45, tandis qu'une came 49, solidaire de l'extrémité 18 de la tige 14 et coopérant avec un palpeur 50 solidaire du clapet, peut commander la fermeture dudit passage 45 par l'obturateur 46.

Comme le montre à plus grande échelle la figure 8, la came 49 présente par exemple un profil en gradins 51,52,53.

De plus, un pointeau 54 traverse l'enveloppe 35 de façon étanche et est susceptible de coopérer avec l'extrémité 18 de la tige 14.

Au repos, l'extrémité 18 de la tige 14 pénètre suffisamment dans la chambre 36 pour que, d'une part, la soupape 41 soit écartée du siège 40 et, d'autre part, le palpeur 50 coopère avec le gradin 53 le plus bas de la came 49, de sorte que sous l'action du ressort 48 le clapet 46 dégage complètement le passage 45. Si, alors, on relie l'orifice 42 (par l'intermédiaire du filetage 43) à une source de gaz sous pression (non représentée), ce gaz pénètre dans le réservoir 1 à travers l'orifice 42, les passages 44 et 45, la chambre 36, le passage 39, les ouvertures 20 et l'ouverture 11. Il en résulte une dilatation du réservoir 1, de sorte que l'extrémité 18 de la tige 14 se rapproche du siège 40 et que le palpeur 50 glisse sur le gradin 53 en direction du gradin intermédiaire 52.Le remplissage en gaz se poursuivant, il en est dé même de la dilatation du réservoir 1, de sorte que le palpeur 50 est obligé de quitter le gradin 53, pour venir en appui sur le gradin intermédiaire 52. Il en résulte que le clapet 46 se déplace à l'encontre de l'action du ressort 48 et vient obturer en partie le passage 45. Le remplissage en gaz du réservoir 1 continue à travers le passage 45 réduit et le passage 44, et le palpeur 50 glisse sur le gradin intermédiaire 52, jusqu'à venir sur le gradin le plus haut 51.

A ce moment, le clapet 46 obture complètement le passage 45, mais pas le passage 44 et le remplissage du réservoir se poursuit à travers ledit passage 44, jusqu'à ce que la soupape 41 vienne s'appuyer contre le siège 40. Le réservoir 1 est alors rempli à sa pression de valeur nominale.

Le pointeau 54 peut alors être actionné pour bloquer la soupape 41 contre le siège 40, de sorte qu'aucune fuite de gaz ne se produit hors du réservoir 1.

Après séparation de la source de gaz de remplissage, le réservoir 1 peut être relié à l'enceinte 2 à travers la vanne d'arrêt 4, grâce au filetage 43. Après actionnement du pointeau 54 pour débloquer la tige 14 et ouverture de la vanne d'arrêt 4 (qui éventuellement peut être supprimée), l'enceinte 2 peut être alimentée à partir du réservoir 1.

Sur les figures 9a,9b, 9c et 9d, on a représenté un exemple d'alimentation de l'enceinte 2 en supposant que la valeur nominale de la pression de remplissage PNR du réservoir 1 était de 326 bars et que l'on désirait, en fonction du temps t (en secondes), une variation du débit d (en litres par seconde) dans la liaison 3, telle que celle représentée par la figure 9a. De la façon mentionnée à propos de la figure 3, on a donc calculé en conséquence les sections de passage du gaz à la sortie du réservoir 1.

A l'instant t = 0, correspondant à ltouverture de la vanne d'arrêt 4, la pression à l'intérieur du réservoir 1 est égale à 326 bars, le passage 45 est obturé par le clapet 46, car le palpeur 50 est repoussé par le gradin 51 (voir également la figure 8) et la soupape 41 est en appui contre le siège 40. De la façon indiquée ci-dessus en regard de la figure 3, la décharge s'amorce à travers l'obturateur 40,41, dans ce cas grâce au passage 44 présentant une section de passage s de 9,45 mm2 (voir la figure 9d). Il en résulte une chute de pression dans le réservoir 1 (voir la figure 9b) et l'écartement de la tête de soupape de son siège (voir la figure 9c). Au bout de 28s, la pression à l'intérieur du réservoir 1 est passée de 326 bars à 195 bars et l'écartement e de la tête de soupape 41 du siège 40 est passé de O à 1,2 mm.

De plus, à partir de l'instant t = 28s et jusqu'à l'instant t = 38s, le palpeur 50 passe du gradin supérieur 51 au gradin intermédiaire 52, de sorte que la section de passage s passe de 9,45 mm2 à 20,4 mm2, le clapet 46 dégageant partiellement le passage 45. Entre les instants t = 28 s et t = 38s, la pression P à l'intérieur du réservoir I chute de 195 bars à 152 bars, tandis que l'écartement e passe de 1,2 mm à 1,6 mm.

Entre les instants t 28s et t = 72s, la section de passage s reste égale à 20,4 mm2, car le palpeur est toujours en appui sur le gradin intermédiaire 52, et la chute de pression interne au réservoir 1 se poursuit jusqu'à 47 bars, tandis que l'écartement e passe de 1,6 mm à 3 mm.

A l'instant t = 72s, le palpeur passe du gradin intermédiaire 52 au gradin inférieur 53, libérant totalement le passage 45. La section de passage croit brusquement jusqu'à 96,7 mm2.

De ce qui précède, on voit que connaissant la dilatation linéaire du réservoir 1 le long de l'axe X-X, (par exemple grâce à des essais expérimentaux ayant fourni une courbe semblable à celle de la figure 4), on connaît la rétraction linéaire dudit réservoir, qui est inverse de ladite dilatation, puisque la déformation est élastique.

Il est donc possible d'ajuster la came 49 pour obtenir des sections de passage appropriées qui, compte tenu de la chute de pression donnée par la figure 9b, permettent la variation de débit montrée par la figure 9a.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1 - Réservoir (1) de gaz sous pression comportant une enveloppe (7,8) pourvue d'une ouverture (11) en communication avec un orifice (22,42) susceptible de relier l'intérieur dudit réservoir (1) avec l'extérieur sous la commande d'un dispositif d'arrêt (4,54), caractérisé - en ce que ladite enveloppe (7,8) est réalisée de façon à être élastiquement déformable en fonction de la pression du gaz contenu dans ledit réservoir (1) ; et - en ce qu'il comporte des moyens (27,31,32,46) de contrôle du courant gazeux à travers ledit orifice (22,42), moyens qui sont actionnés par la déformation de ladite enveloppe sous l'effet dudit gaz sous pression.

2 - Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un élément rigide (14), disposé à l'intérieur de ladite enveloppe et en appui par une de ses extrémités (13) contre ledit réservoir (1), lesdits moyens de contrôle étant commandés par l'autre (18) desdites extrémités dudit élément rigide (14).

3 - Réservoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément rigide (lit) est fixé par une de ses extrémités (13) audit réservoir (1) et en ce que l'autre (18) desdites extrémités traverse ladite ouverture (11).

4 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ee que ladite enveloppe (7,8) présente une forme de révolution et en ce que ledit élément rigide (14) est disposé le long de l'axe (X-X) de ladite enveloppe.

5 - Réservoir selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite enveloppe (7,8) est sphérique et en ce que ledit élément rigide (14) est diamétral.

6 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un palier de coulissement (19) disposé dans ladite ouverture (11) pour guider l'extrémité (18) correspondante dudit élément rigide (14), ledit palier de coulissement (19) permettant la libre communication gazeuse entre ledit orifice (22,42) et ladite enveloppe (7,8).

7 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite enveloppe est constituée d'une chemise interne (7) et d'une coque externe filamentaire (8).

8 - Réservoir selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite chemise interne (7) est plastiquement déformable et mise sous précontrainte par ladite coque externe filamentaire (8).

9 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle du courant gazeux comportent une soupape (27,41) susceptible de coopérer avec un siège (28,40) pratiqué dans une paroi (25,25a,35), séparant ladie ouverture (11) dudit orifice (22,42) et percée d'un passage (26,26a,39) traversé avec jeu par ledit élément rigide (14).

10 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle du courant gazeux comportent un noyau (31,32) à section variable susceptible de coopérer avec un passage (26,26b) pratiqué dans une paroi (25,25a) séparant ladite ouverture (11) dudit orifice (22), pour offrir au courant gazeux une section de passage variable en fonction de la pression interne dudit réservoir.

il - Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle du courant gazeux comportent un volet mobile (46).

12 - Réservoir selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle du courant gazeux comportent une came (49) solidaire dudit élément rigide (14) et commandant ledit volet mobile (46).

13 - Réservoir selon l'une des revendications ll ou 12, caractérisé en ce que ledit orifice (42) est en communication avec ladite ouverture (11) à travers deux passages (45,44) de diamètres différents, montés en parallèle, le plus grand (45) desdits passages étant obturable par ledit volet mobile (46).

14 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (54) pour bloquer ledit élément rigide (14) en translation lorsque, ledit réservoir étant rempli, le courant gazeux entre ledit orifice (22,42) et ladite ouverture (11) est interrompu par lesdits moyens de contrôle.