FR2725406A1 - Sealed tank for containing liquids - Google Patents

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Abstract

The tank, esp. for petroleum products carried by an armoured vehicle, consists of an outer shell (3) of a layered composition material providing mechanical strength, and an inner shell of an elastomer material to provide the seal. The layered compsn. material is made from a resin selected from the group comprising organic resins, e.g. phenolic resin, vinylester, polyester and epoxy resin, and fibres selected from the group comprising glass, carbon and aramid. The inner shell (4) is made from an elastomer material selected from the group comprising polyurethanes, neoprene, and nitriles, esp. PVC nitriles, or a mixture of these, vulcanised or not.

Description

R*SERVOIR ÉTANCHE NOTAMMENT POUR VtEICULE BLINDÉ
Le domaine technique de la présente invention est celui des réservoirs destinés à contenir des produits liquides, notamment pétroliers, et en particulier les réservoirs de carburant pour véhicule blindé.R * WATERPROOF SERVOIR ESPECIALLY FOR ARMORED VEHICLE
The technical field of the present invention is that of tanks intended to contain liquid products, in particular petroleum products, and in particular fuel tanks for armored vehicles.

Les réservoirs actuels des véhicules sont soumis à des sollicitations mécaniques diverses : chocs, vibrations, impact, fatigue, qui peu à peu dégradent leur étanchéité. Current vehicle tanks are subject to various mechanical stresses: shocks, vibrations, impact, fatigue, which gradually degrade their tightness.

Les réservoirs actuels sont réalisés suivant les trois techniques suivantes
- en polyéthylène haute densité (PEHD),
- par mécano-soudage,
- avec des vessies souples.Current tanks are produced using the following three techniques
- high density polyethylene (HDPE),
- by mechanical welding,
- with flexible bladders.

Le grand inconvénient des réservoirs en PEHD réside dans les tolérances non précises et non reproductibles liées au fait que cette matière a des retraits d'environ 4 %, qui sont aléatoires et non maitrisables. I1 en résulte qu'il est nécessaire d'effectuer des corrections au niveau de chaque réservoir pour les monter sur des véhicules. De plus, le PEHD bru le même en l'absence de flamme initiative et s'autoentretient en combustion, ce qui peut être très dangereux pour le véhicule. Enfin, le PEHD a tendance à se fissurer sous l'effet des contraintes et peut se charger en électricité statique. Les fissures sont difficilement réparables et l'électricité statique accumulée peut avoir des conséquences plus ou moins graves sur le carburant lui-même et sur les composants électroniques environnants. The great disadvantage of HDPE tanks lies in the non-precise and non-reproducible tolerances linked to the fact that this material has shrinkages of around 4%, which are random and cannot be controlled. I1 follows that it is necessary to make corrections to each tank to mount them on vehicles. In addition, HDPE burns the same in the absence of an initiative flame and self-maintains in combustion, which can be very dangerous for the vehicle. Finally, HDPE tends to crack under the effect of stresses and can become charged with static electricity. Cracks are difficult to repair and the accumulated static electricity can have more or less serious consequences on the fuel itself and on the surrounding electronic components.

Les réservoirs mécano-soudés présentent au bout d'un certain temps des fissurations liées aux sollicitations et contraintes importantes dues aux déformations de la caisse du véhicule lui-même soumis aux sollicitations et contraintes du milieu extérieur. On a essayé d'obturer ces fissures à l'aide de produits d'étanchéité introduits dans le réservoir, mais ces produits présentent un très mauvais accrochage sur les parois métalliques et se retrouvent sous forme de particules plus ou moins grosses dans le carburant. The mechanically welded tanks present after a certain time cracks linked to the stresses and significant stresses due to deformations of the body of the vehicle itself subjected to the stresses and stresses of the external environment. We tried to seal these cracks using sealants introduced into the tank, but these products have very poor adhesion to the metal walls and are found in the form of more or less large particles in the fuel.

Les réservoirs sous forme de vessie souple sont bien connus, mais peuvent être déchirés et sont inflammables. Ils sont difficilement utilisables sur des véhicules en raison de l'absence de rigidité mécanique. Reservoirs in the form of flexible bladders are well known, but can be torn and are flammable. They are difficult to use on vehicles due to the absence of mechanical rigidity.

Le but de la présente invention est de proposer un réservoir étanche dans lequel on a isolé la fonction d'étanchéité de la fonction mécanique à l'inverse des réservoirs connus évoqués ci-dessus. The object of the present invention is to provide a sealed reservoir in which the sealing function of the mechanical function has been isolated, unlike the known reservoirs mentioned above.

L'invention a donc pour objet un réservoir étanche aux produits liquides notamment les produits pétroliers soumis à des sollicitations mécaniques, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe externe réalisée en matériau composite stratifié assurant la tenue mécanique et une enveloppe interne en matériau élastomère assurant l'étanchéité. The subject of the invention is therefore a tank which is impermeable to liquid products, in particular petroleum products subjected to mechanical stresses, characterized in that it comprises an external envelope made of laminated composite material ensuring mechanical resistance and an internal envelope made of elastomeric material ensuring sealing.

Selon une caractéristique du réservoir, le matériau composite stratifié constituant l'enveloppe externe comprend une résine choisie dans le groupe constitué par les résines organiques de type phénolique, vinylester, polyester, époxy, et des fibres choisies dans le groupe constitué par le verre, le carbone, l'aramide. According to a characteristic of the tank, the laminated composite material constituting the external envelope comprises a resin chosen from the group consisting of organic resins of the phenolic, vinylester, polyester, epoxy type, and fibers chosen from the group consisting of glass, carbon, aramid.

Lesdites fibres peuvent se présenter sous la forme de tissu, de nappe unidirectionnelle ou de mat.Said fibers can be in the form of fabric, unidirectional sheet or mat.

Selon une autre caractéristique du réservoir, le matériau élastomère constituant l'enveloppe interne est choisi dans le groupe constitué par les polyuréthanes, le néoprène, les nitriles, les polyvinylchlorure nitriles notamment, ou un mélange de ceux-ci, vulcanisés ou non. According to another characteristic of the reservoir, the elastomer material constituting the internal envelope is chosen from the group consisting of polyurethanes, neoprene, nitriles, polyvinylchloride nitriles in particular, or a mixture thereof, vulcanized or not.

Selon une autre caractéristique du réservoir l'enveloppe interne est rendue adhérente à l'enveloppe externe.  According to another characteristic of the reservoir, the internal envelope is made adherent to the external envelope.

L'invention a également pour objet un procédé de fabrication du réservoir, selon lequel
- on drappe le matériau composite dans deux demi-coquilles,
- on dépose le cas échéant un film de colle sur le matériau composite,
- on place l'enveloppe interne dans un des demi-moules,
- on ferme le moule et on met sous pression l'enveloppe interne à une valeur de l'ordre de 1 à 7.105 Pa, et
- on fait polymériser la résine du matériau composite.The invention also relates to a method of manufacturing the tank, according to which
- the composite material is drappe in two half-shells,
- if necessary, a film of adhesive is deposited on the composite material,
- the internal envelope is placed in one of the half-molds,
the mold is closed and the internal envelope is pressurized to a value of the order of 1 to 7 × 10 5 Pa, and
- The resin of the composite material is polymerized.

Selon ce procédé de fabrication, on réalise de préférence simultanément la polymérisation de la résine et la vulcanication de l'enveloppe interne. According to this manufacturing process, the polymerization of the resin and the vulcanization of the internal envelope are preferably carried out simultaneously.

Un tout premier avantage de l'invention réside dans la suppression de toute fissuration du réservoir puisque les sollicitations mécaniques sont supportées par l'enveloppe externe sans répercussion sur l'enveloppe interne. A very first advantage of the invention lies in the elimination of any cracking of the tank since the mechanical stresses are supported by the external envelope without repercussions on the internal envelope.

Un autre avantage de l'invention réside dans la suppression des problèmes de tolérance des dimensions du réservoir. Another advantage of the invention lies in eliminating the problems of tolerance of the dimensions of the tank.

Un autre avantage de l'invention réside dans l'absence de tout collage ultérieur, et dans l'assemblage en une seule et unique étape des deux enveloppes. Another advantage of the invention lies in the absence of any subsequent bonding, and in the assembly in a single and single step of the two envelopes.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description donné à titre d'exemple en relation avec un dessin sur lequel la figure 1 unique illustre un mode d'assemblage. Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the additional description given by way of example in relation to a drawing in which the single FIG. 1 illustrates a method of assembly.

Comme il résulte de ce qui précède, la séparation des fonctions d'étanchéité et de tenue mécanique permet d'obtenir un réservoir donné d'une excellente aptitude à son utilisation dans les véhicules blindés. Les problèmes de fissuration sont supprimés car les matériaux composites constituant l'enveloppe externe possèdent un très bon comportement à la fatigue et aux sollicitations mécaniques. D'autre part, l'utilisation d'un matériau élastomère pour assurer la fonction d'étanchéité permet une liaison et une coopération interne avec l'enveloppe externe. Cet élastomère est insensible au phénomène de fatigue puisqu'il ne subit aucune sollicitation mécanique dans sa fonction étanchéité. As follows from the above, the separation of the sealing and mechanical strength functions makes it possible to obtain a given tank of excellent suitability for use in armored vehicles. The problems of cracking are eliminated because the composite materials constituting the external envelope have a very good behavior in fatigue and mechanical stresses. On the other hand, the use of an elastomeric material to ensure the sealing function allows a connection and internal cooperation with the external envelope. This elastomer is insensitive to the phenomenon of fatigue since it does not undergo any mechanical stress in its sealing function.

Le problème des tolérances est supprimé car les côtes du réservoir sont données par le moule de fabrication. On obtient non seulement une reproductibilité constante d'un réservoir à un autre et des tolérances inférieures au dixième de millimètre. The problem of tolerances is eliminated because the dimensions of the tank are given by the manufacturing mold. Not only does one obtain constant reproducibility from one tank to another and tolerances of less than a tenth of a millimeter.

La tenue au feu de ce réservoir est maîtrisée car un complexe fibre de verre-résine phénolique par exemple ne brute pas en présence d'une flamme. Certaines résines époxy peuvent être utilisées puisqu'elles constituent des matériaux auto-extinguibles. The fire resistance of this tank is controlled because a fiberglass-phenolic resin complex, for example, does not crude in the presence of a flame. Certain epoxy resins can be used since they constitute self-extinguishing materials.

Les propriétés d'étanchéité aux carburants de l'enveloppe interne en élastomère sont bien connues. Sa tenue aux carburants est supérieure à douze ans. De plus, elle peut être chargée de façon à avoir une résistivité de surface de l'ordre de 105 à 107 Ohms, ce qui permet d'éliminer les problèmes d'électricité statique. The fuel sealing properties of the inner elastomer shell are well known. Its resistance to fuels is more than twelve years. In addition, it can be charged so as to have a surface resistivity of the order of 105 to 107 Ohms, which eliminates the problems of static electricity.

Sur la figure unique, on a représenté les éléments du réservoir isolés l'un de l'autre pour illustrer le procédé de fabrication. Ce réservoir 1 comprend une enveloppe externe 3 en matériau composite constitué de fibres de verre, de carbone, ou d'aramide et de résine polyester, époxy, phénolique, vinylester, du type organique sans que cette liste soit limitative. Une réalisation fibres de verre-résine phénolique permet comme indiqué précédemment d'éliminer les problèmes de tenue au feu et constitue un bon compromis. Les fibres peuvent se présenter sous différentes formes : fibres longues ou courtes, tissus (satin, taffetas, sergé), nappe unidirectionnelle, mat, par exemple. In the single figure, the elements of the tank isolated from one another are shown to illustrate the manufacturing process. This reservoir 1 comprises an outer casing 3 of composite material consisting of glass fibers, carbon, or aramid and polyester, epoxy, phenolic, vinylester resin, of the organic type without this list being limiting. A glass fiber-phenolic resin production makes it possible, as indicated above, to eliminate the problems of fire resistance and constitutes a good compromise. Fibers can come in different forms: long or short fibers, fabrics (satin, taffeta, twill), unidirectional tablecloth, mat, for example.

Cette enveloppe externe 3 peut comporter des inserts métalliques (non représentés) qui seront percés, filetés, etc... pour recevoir éventuellement des manchons de fixation des tuyaux d'écoulement du carburant, des pattes de fixation ou tout autre dispositif annexe. This outer casing 3 may include metal inserts (not shown) which will be drilled, threaded, etc ... to optionally receive sleeves for fixing the fuel drain pipes, fixing lugs or any other accessory device.

L'enveloppe externe 3 peut également recevoir des cylindres (non représentés) en composite de nature identique ou différente dans des puits de maintien de l'enveloppe externe 3. Les puits permettent d'obtenir des cheminées dans le réservoir et assurent un très bon maintien mécanique dans le véhicule.The outer casing 3 can also receive cylinders (not shown) of identical or different nature in holding wells of the outer casing 3. The wells allow chimneys to be obtained in the tank and provide very good support mechanical in the vehicle.

A cette enveloppe externe 3 rigide, on adjoint une enveloppe interne souple 4 qui est de préférence collée à celle-ci. En utilisant une enveloppe 4 réalisée à base de nitrile, de polyvinyle chlorure de nitrile, de néoprène ou de polyuréthane, on obtient un réservoir spécifiquement étanche aux carburants. L'enveloppe interne 4 peut être rendue adhérente à l'enveloppe externe 3 par collage à l'aide d'une colle appropriée ou par la résine même du matériau composite. L'enveloppe interne 4 possède par ailleurs des propriétés d'allongement (de l'ordre de 300 à 400 %) qui sont utilisées d'une part pour exercer une pression interne lors de la polymérisation du matériau composite qui engendre un compactage du matériau composite sur le moule de fabrication et d'autre part assurer parfaitement l'adhésion des deux enveloppes 3 et 4. To this rigid external envelope 3, there is added a flexible internal envelope 4 which is preferably bonded thereto. By using a casing 4 produced on the basis of nitrile, polyvinyl chloride of nitrile, neoprene or polyurethane, one obtains a specifically fuel-tight tank. The internal envelope 4 can be made adherent to the external envelope 3 by bonding using an appropriate adhesive or by the resin itself of the composite material. The internal envelope 4 moreover has elongation properties (of the order of 300 to 400%) which are used on the one hand to exert an internal pressure during the polymerization of the composite material which generates a compaction of the composite material on the manufacturing mold and on the other hand perfectly ensuring the adhesion of the two envelopes 3 and 4.

Pour réaliser le réservoir selon l'invention, on s'y prend de la manière suivante ou de manière équivalente. On drappe les fibres imprégnées de résine dans les deux demi-moules 2 en prenant soin de laisser dépasser une surlongueur sur l'un des demi-moules pour réaliser l'enveloppe externe 3. On place l'enveloppe interne 4 dans l'un des demi-moules ainsi tapissé, se présentant sous la forme d'une vessie souple munie d'ouvertures étanches ou non et munies ou non de valves. To make the reservoir according to the invention, this is done in the following manner or in an equivalent manner. The fibers impregnated with resin are stripped in the two half-molds 2, taking care to allow an excess length to protrude over one of the half-molds to make the external envelope 3. The internal envelope 4 is placed in one of the half-molds thus upholstered, in the form of a flexible bladder provided with watertight openings or not and provided or not with valves.

Eventuellement, la vessie peut être munie de puits de passage destinés aux systèmes de maintien mécanique du réservoir. On gonfle alors la vessie par l'intermédiaire du conduit 5 débouchant à l'extérieur après avoir fermé les deux demi-moules 2 en prenant soin de rabattre le tissu composite. La pression de gonflage provoque d'une part l'application de la vessie contre le matériau composite et d'autre part un compactage du matériau composite dû à sa compression contre les parois du moule.Optionally, the bladder can be provided with passage wells intended for the mechanical holding systems of the reservoir. The bladder is then inflated via the conduit 5 opening to the outside after having closed the two half-molds 2, taking care to fold down the composite fabric. The inflation pressure causes on the one hand the application of the bladder against the composite material and on the other hand compaction of the composite material due to its compression against the walls of the mold.

L'adhésion entre les deux enveloppes 3 et 4 ainsi obtenues peut être améliorée par un film de colle déposé sur la surface externe de la vessie.The adhesion between the two envelopes 3 and 4 thus obtained can be improved by a film of adhesive deposited on the external surface of the bladder.

Le procédé selon l'invention permet de réaliser un réservoir (pièce creuse) en matériau composite stratifié assurant une bonne tenue structurale, réalisé en une seule fois sans opération de collage isolée, lui conférant des caractéristiques exceptionnelles de raideur. The method according to the invention makes it possible to produce a tank (hollow part) in laminated composite material ensuring good structural strength, produced in a single step without an isolated bonding operation, giving it exceptional stiffness characteristics.

Enfin, la polymérisation de la résine réalisée à une température de l'ordre de 120 à 1800 C peut être mise à profit pour obtenir la vulcanisation éventuelle de l'enveloppe interne 4. Finally, the polymerization of the resin carried out at a temperature of the order of 120 to 1800 ° C. can be used to obtain the possible vulcanization of the internal envelope 4.

Les ouvertures étanches prévues dans l'enveloppe interne 4 peuvent être après durcissement du composite percées pour assurer le branchement des tuyaux d'écoulement du carburant, de jauges, etc...  The watertight openings provided in the internal envelope 4 can be drilled after hardening of the composite to ensure the connection of the fuel drain pipes, gauges, etc.

Claims (8)

PeVENbICATfNSPEVENbICATfNS 1. Réservoir étanche aux produits liquides, notamment les produits pétroliers, soumis à des sollicitations mécaniques, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe externe (3) réalisée en matériau composite stratifié assurant la tenue mécanique et une enveloppe interne (4) en matériau élastomère assurant l'étanchéité. 1. Tank tight for liquid products, in particular petroleum products, subjected to mechanical stresses, characterized in that it comprises an external envelope (3) made of laminated composite material ensuring mechanical resistance and an internal envelope (4) of material elastomer ensuring sealing. 2. Réservoir étanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau composite stratifié constituant l'enveloppe externe (3) comprend une résine choisie dans le groupe constitué par les résines organiques du type phénolique, vinylester, polyester, époxy, et des fibres choisies dans le groupe constitué par le verre, le carbone, l'aramide. 2. Sealed tank according to claim 1, characterized in that the laminated composite material constituting the external envelope (3) comprises a resin chosen from the group consisting of organic resins of the phenolic type, vinylester, polyester, epoxy, and fibers chosen from the group consisting of glass, carbon, aramid. 3. Réservoir étanche selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres se présentent sous la forme de tissu, de nappe unidirectionnelle ou de mat. 3. Sealed tank according to claim 2, characterized in that the fibers are in the form of fabric, unidirectional sheet or mat. 4. Réservoir étanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau élastomère constituant l'enveloppe interne (4) est choisi dans le groupe constitué par les polyuréthanes, le néoprène, les nitriles, les polyvinylchlorure nitriles notamment, ou un mélange de ceux-ci, vulcanisés ou non. 4. Sealed tank according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the elastomeric material constituting the internal envelope (4) is chosen from the group consisting of polyurethanes, neoprene, nitriles, especially polyvinyl chloride nitriles , or a mixture thereof, vulcanized or not. 5. Réservoir étanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enveloppe interne (4) est rendue adhérente à l'enveloppe externe (3).  5. Sealed tank according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the internal envelope (4) is made adherent to the external envelope (3). 6. Procédé de fabrication d'un réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 6. Method of manufacturing a tank according to any one of the preceding claims, characterized in that - on drappe le matériau composite dans deux demi-moules (2), - the composite material is drawn off in two half-molds (2), - on dépose le cas échéant un film de colle sur le matériau composite,  - if necessary, a film of adhesive is deposited on the composite material, - on place l'enveloppe interne (4) dans un des demi-moules (2), - the internal envelope (4) is placed in one of the half-molds (2), - on ferme le moule (2) et on met sous pression l'enveloppe interne (4) à une valeur de l'ordre de 1 à 105 Pa, et the mold (2) is closed and the internal envelope (4) is pressurized to a value of the order of 1 to 105 Pa, and - on fait polymériser la résine du matériau composite. - The resin of the composite material is polymerized. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on réalise simultanément la polymérisation de la résine et la vulcanisation de l'enveloppe interne. 7. Method according to claim 6, characterized in that the polymerization of the resin and the vulcanization of the internal envelope are carried out simultaneously. 8. Application du réservoir selon l'une des revendications 1 à 5 aux véhicules blindés.  8. Application of the tank according to one of claims 1 to 5 to armored vehicles.
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