FR2783034A1

FR2783034A1 - Container for pressurised vehicle fuel gas has curved opposed walls defining recesses connected by inner reinforcing tubes

Info

Publication number: FR2783034A1
Application number: FR9811181A
Authority: FR
Inventors: Gerard Damont; Bruno Lebrun; Philippe Parisot; Eric Petitpas; Guy Sahuc; Gerard Vengeon
Original assignee: Giat Industries SA
Current assignee: Giat Industries SA
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2000-03-10
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: FR2783034B1

Abstract

The container for a pressurised vehicle fuel gas has at least two opposed crowned walls (2) with a recess (12) having incurved edges. The edges have a profile with is an arc of a circle. A reinforcement (9) tube has a seat (15) engaging the recess apices.

Description

Le secteur technique de la présente invention est celui des enceintesThe technical sector of the present invention is that of speakers

destinées à contenir des fluides sous pression, tels des réservoirs soumis à une pression interne, et plus particulièrement les réservoirs de gaz de pétrole liquéfié, dit GPL, pour véhicules. Généralement, les enceintes destinées à contenir des fluides sous pression sont constituées d'un matériau métallique en feuille, formé pour obtenir un réservoir sensiblement cylindrique dont les extrémités se présentent sous la forme d'une portion de sphère. Les réservoirs GPL utilisés par exemple dans les automobiles sont cylindriques comme décrit précédemment ou toriques. Leur forme présente l'avantage d'être bien adaptée à une répartition uniforme intended to contain pressurized fluids, such as tanks subjected to internal pressure, and more particularly tanks of liquefied petroleum gas, called LPG, for vehicles. Generally, the enclosures intended to contain pressurized fluids are made of a metallic sheet material, formed to obtain a substantially cylindrical reservoir whose ends are in the form of a portion of a sphere. The LPG tanks used for example in automobiles are cylindrical as described above or toric. Their shape has the advantage of being well suited to a uniform distribution

des contraintes sur la périphérie du réservoir. constraints on the periphery of the tank.

Dans les automobiles, les réservoirs toriques sont montés à l'emplacement de la roue de secours. Leur capacité est limitée du fait du manque de place disponible à cet emplacement. Les réservoirs cylindriques sont généralement disposés au fond du coffre de l'automobile, o ils réduisent de façon considérable le volume de celui-ci, d'autant que le compartiment qui est destiné à les accueillir est parallélépipédique et que le volume compris entre les angles du compartiment et l'arc de cercle du réservoir est vide. Il y a donc une perte du volume utile, In automobiles, the toroidal tanks are mounted at the location of the spare tire. Their capacity is limited due to the lack of space available at this location. The cylindrical tanks are generally arranged at the bottom of the trunk of the automobile, where they considerably reduce the volume of the latter, especially as the compartment which is intended to accommodate them is parallelepipedic and that the volume between the angles of the compartment and the arc of the tank is empty. So there is a loss of useful volume,

tant pour le coffre que pour le réservoir. both for the trunk and for the tank.

Les réservoirs cylindriques peuvent également être montés sous le coffre en porte à faux arrière. Dans ce cas, l'espace disponible étant limité en hauteur, on utilise un30 réservoir cylindrique de petit diamètre, ou plusieurs réservoirs cylindriques de petit diamètre reliés entre eux par un tuyau soudé radialement sur la périphérie des cylindres. Cette solution permet de ne pas empiéter sur le volume du coffre. Elle est néanmoins coûteuse et ne permet pas d'utiliser la totalité du volume disponible sous le coffre puisqu'il subsiste une partie vide entre les deux Cylindrical tanks can also be mounted under the rear overhang trunk. In this case, the space available being limited in height, a small diameter cylindrical tank is used, or several small diameter cylindrical tanks connected together by a pipe welded radially on the periphery of the cylinders. This solution allows not to encroach on the volume of the trunk. It is nevertheless expensive and does not allow the use of the entire volume available under the trunk since there is an empty part between the two

réservoirs cylindriques accolés.cylindrical tanks attached.

Les réservoirs toriques et cylindriques ne donnent donc pas pleinement satisfaction. En effet, ils sont lourds car leurs parois sont épaisses. De plus, ils sont souvent amenés à être montés dans des compartiments de forme parallélépipédique dont l'espace disponible n'est pas The toric and cylindrical tanks are therefore not fully satisfactory. Indeed, they are heavy because their walls are thick. In addition, they are often required to be mounted in compartments of parallelepiped shape whose available space is not

utilisé de façon optimale.used optimally.

Le but de la présente invention est de proposer un réservoir léger et résistant. Ses caractéristiques mécaniques doivent lui permettre de résister à la pression interne impliquée par le stockage du fluide sous pression, à des sollicitations externes, tel un choc, lorsque le véhicule est déformé lors d'un accident et à l'augmentation The object of the present invention is to provide a light and resistant tank. Its mechanical characteristics must enable it to withstand the internal pressure involved in storing the pressurized fluid, external stresses, such as an impact, when the vehicle is deformed during an accident and the increase

de la pression interne en cas d'incendie du véhicule. De plus, le réservoir doit avoir une forme le rendant apte à se loger dans des compartiments aux formes composées par20 des parallélépipèdes. internal pressure in the event of a vehicle fire. In addition, the tank must have a shape making it suitable for being housed in compartments with shapes composed by 20 parallelepipeds.

Afin de répondre à ces objectifs, la présente invention a pour objet un réservoir destiné à contenir un fluide sous pression et apte à se loger dans un compartiment de forme sensiblement parallélépipédique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux parois voûtées opposées munies au moins d'un puits dont les bords sont incurvés vers l'intérieur du réservoir selon un profil en arc de cercle et un renfort comportant un siège à chacune de ses extrémités évasé selon le même profil en arc30 de cercle que celui du puits pour s'ajuster dans le puits correspondant de chacune des deux parois opposées et In order to meet these objectives, the present invention relates to a reservoir intended to contain a pressurized fluid and capable of being housed in a compartment of substantially parallelepiped shape, characterized in that it comprises at least two opposite vaulted walls provided with the less than one well, the edges of which are curved towards the inside of the tank in a circular arc profile and a reinforcement comprising a seat at each of its ends flared in the same circular arc profile as that of the well for adjust in the corresponding well of each of the two opposite walls and

maintenir l'écartement de ces deux parois. maintain the spacing of these two walls.

Avantageusement, le renfort peut être constitué par Advantageously, the reinforcement can be constituted by

un barreau plein reliant les sièges entre eux. a solid bar connecting the seats together.

Le renfort peut être constitué par un tube creux The reinforcement can be constituted by a hollow tube

reliant les sièges entre eux.connecting the seats together.

De préférence, le réservoir selon l'invention est caractérisé en ce qu'au moins deux parois opposées comportant les puits présentent un profil en forme de voûte. De préférence encore, le réservoir selon l'invention est caractérisé en ce qu'au moins une des autres parois du Preferably, the reservoir according to the invention is characterized in that at least two opposite walls comprising the wells have a profile in the form of an arch. More preferably, the reservoir according to the invention is characterized in that at least one of the other walls of the

réservoir est bombée.tank is domed.

Le réservoir selon l'invention est avantageusement caractérisé en ce que l'intérieur du réservoir se présente The reservoir according to the invention is advantageously characterized in that the interior of the reservoir is presented

sous la forme d'une voûte.in the form of an arch.

Le réservoir selon l'invention est avantageusement caractérisé en ce que le siège du renfort est appliqué sur The reservoir according to the invention is advantageously characterized in that the seat of the reinforcement is applied to

une portion du puits dans lequel il est inséré. a portion of the well in which it is inserted.

Le réservoir peut comporter deux ensembles de puits disposés suivant deux rangées parallèles dans lesquels des The reservoir may include two sets of wells arranged in two parallel rows in which

renforts (9) sont engagés.reinforcements (9) are engaged.

Un avantage du réservoir selon l'invention consiste en ce que sa structure lui permet d'être léger, d'être An advantage of the tank according to the invention consists in that its structure allows it to be light, to be

résistant et de pouvoir se déformer sans se rompre. resistant and able to deform without breaking.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture du Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the

complément de description donné ci-après en relation avec additional description given below in relation to

des dessins à titre d'exemples sur lesquels: - la figure 1 est une vue du réservoir selon l'invention, - la figure 2 est une vue perspective d'un huitième de réservoir représenté en maillage trois dimensions, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la face bombée d'un demi réservoir selon l'invention, - la figure 4 est une vue d'un renfort, - la figure 5 est une vue d'une variante d'un renfort, - la figure 6 est une vue en coupe d'une portion de réservoir selon l'invention muni d'un renfort plein, - la figure 7 est une vue en coupe d'une portion de drawings by way of examples in which: - Figure 1 is a view of the tank according to the invention, - Figure 2 is a perspective view of an eighth of a tank shown in three-dimensional mesh, - Figure 3 is a longitudinal section view of the curved face of a half tank according to the invention, - Figure 4 is a view of a reinforcement, - Figure 5 is a view of a variant of a reinforcement, - Figure 6 is a sectional view of a portion of tank according to the invention provided with a full reinforcement, - Figure 7 is a sectional view of a portion of

réservoir selon l'invention muni d'un renfort creux. tank according to the invention provided with a hollow reinforcement.

Le réservoir 1 représenté sur la figure 1 présente une forme générale bombée à six parois délimitant un ensemble de voûtes, deux parois supérieure 2 et inférieure 3, deux parois latérales 4 et 5 et deux parois avant 6 et arrière 7. Chacune des parois est obtenue à partir d'une feuille métallique conformée à la courbure voulue. Les parois 2 et 3 sont de plus grande dimension que les autres The tank 1 shown in Figure 1 has a generally curved shape with six walls defining a set of arches, two upper walls 2 and lower 3, two side walls 4 and 5 and two front walls 6 and rear 7. Each of the walls is obtained from a metal sheet conforming to the desired curvature. Walls 2 and 3 are larger than the others

parois et sont réunies par des renforts décrits ci-après. walls and are joined by reinforcements described below.

Suivant une forme de réalisation choisie et représentée aux figures 2 et 3, le réservoir 1 peut être réalisé sous la forme de deux demi coquilles 8 assemblées suivant un plan longitudinal et réunies par des renforts 9 internes. Seul un quart d'une demi coquille est représenté sur la figure 2 pour des questions de commodité. Les deux demi coquilles 8 et les renforts 9 peuvent être assemblés par soudage. Les parois opposées 2 et 3 de chaque demi coquille se présentent sous la forme d'une voûte dont la According to an embodiment chosen and shown in Figures 2 and 3, the tank 1 can be made in the form of two half shells 8 assembled along a longitudinal plane and joined by internal reinforcements 9. Only a quarter of a half shell is shown in Figure 2 for convenience. The two half shells 8 and the reinforcements 9 can be assembled by welding. The opposite walls 2 and 3 of each half-shell are in the form of a vault whose

concavité est dirigée vers l'intérieur du réservoir. concavity is directed towards the inside of the tank.

Sur la figure 2, on voit que la paroi supérieure voûtée 2 est raccordée aux parois latérales adjacentes bombées 4 et 6 par un prolongement 10 permettant d'assurer une continuité dans l'évolution des angles entre la paroi30 voûtée et les parois bombées du réservoir, de façon à éviter selon l'invention toute arête vive. On obtient une régularité des formes voûtées pour répartir de manière homogène les contraintes en minimisant les moments de flexion dans les parois. Il en est de même de la paroi inférieure 3. Il n'est pas nécessaire que les parois 2 et 3 aient une forme symétrique dès que le prolongement 10 assure la continuité de surface entre les deux parois adjacentes. Le plan de joint 11 de la paroi 2 et des quatre parois latérales adjacentes 4-7 est de forme rectangulaire avec des arrondis au niveau des coins. Le rayon de courbure des faces bombées 4-7 évolue progressivement vers le rayon de courbure des faces voûtées 2 et 3.10 Les deux parois voûtées 2 et 3 du réservoir comportent des puits 12 de profil en arc de cercle, dont les bords sont incurvés selon un profil continu avec celui des voûtes. C'est la forme en multivoûte des grandes parois 2 et 3 du réservoir qui optimise son volume utile dans un logement parallélépipédique, tout en homogénéisant In FIG. 2, it can be seen that the vaulted upper wall 2 is connected to the curved adjacent side walls 4 and 6 by an extension 10 making it possible to ensure continuity in the evolution of the angles between the vaulted wall 30 and the curved walls of the tank, so as to avoid any sharp edge according to the invention. One obtains a regularity of the vaulted forms to distribute the stresses homogeneously while minimizing the bending moments in the walls. It is the same for the bottom wall 3. It is not necessary that the walls 2 and 3 have a symmetrical shape as soon as the extension 10 ensures surface continuity between the two adjacent walls. The joint plane 11 of the wall 2 and of the four adjacent side walls 4-7 is rectangular in shape with rounded corners. The radius of curvature of the curved faces 4-7 progressively evolves towards the radius of curvature of the vaulted faces 2 and 3.10 The two vaulted walls 2 and 3 of the reservoir have wells 12 of profile in an arc of a circle, the edges of which are curved according to a continuous profile with that of the vaults. It is the multi-vault shape of the large walls 2 and 3 of the reservoir which optimizes its useful volume in a parallelepipedic housing, while homogenizing

les contraintes dans les parois.the constraints in the walls.

Le réservoir selon l'invention peut être réalisé de manière variée. On peut par exemple assembler par soudage les six parois 2-7 réalisées isolément avec des plans de20 joint analogues au joint 11 comme cela est visible sur la figure 2. On peut encore réaliser deux demi coquilles, éventuellement symétriques, que l'on assemble suivant un plan de joint quelconque. Ces deux demi coquilles sont obtenues par emboutissage et lorsqu'elles sont prévues The reservoir according to the invention can be produced in a variety of ways. One can for example assemble by welding the six walls 2-7 produced in isolation with joint planes similar to joint 11 as can be seen in FIG. 2. One can also make two half shells, possibly symmetrical, which are assembled according to any joint plan. These two half shells are obtained by stamping and when they are provided

symétriques, elles sont obtenues à partir du même moule. symmetrical, they are obtained from the same mold.

Les différents puits 12 des deux parois opposées 2 et 3 du réservoir sont disposés en vis-à-vis les uns des autres. Ils sont prévus pour recevoir les renforts 9. Les renforts permettent de reprendre les efforts des grandes parois voûtées 2 et 3 du réservoir, de façon à supprimer les moments de flexion à la jonction entre les parois The different wells 12 of the two opposite walls 2 and 3 of the tank are arranged opposite one another. They are designed to receive the reinforcements 9. The reinforcements make it possible to take up the forces of the large vaulted walls 2 and 3 of the reservoir, so as to eliminate the bending moments at the junction between the walls

voûtées et les parois bombées.vaulted and curved walls.

Sur la figure 3, on a représenté une coupe de la paroi 2 (ou 3) pratiquée au niveau des puits 12. Deux rangées de puits 12a et 12b sont prévues au niveau des parois 2 et 3. Chaque puits 12 présente un profil en arc de cercle orienté vers l'intérieur du réservoir et est terminé In Figure 3, there is shown a section of the wall 2 (or 3) made at the wells 12. Two rows of wells 12a and 12b are provided at the walls 2 and 3. Each well 12 has an arcuate profile of circle oriented towards the inside of the tank and is finished

par un bord 14.by an edge 14.

Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 4, les renforts 9 sont constitués par une entretoise pleine évasée à chacune de ses extrémités, lui conférant ainsi une forme de soupape. Chaque renfort comporte une tige 13 dont le diamètre est identique à celui du bord 14 des puits 12 débouchant vers l'intérieur du réservoir et un siège 15 à chaque extrémité dont le rayon de courbure correspond à celui du profil en arc de cercle des puits 12 pratiqués dans les parois voûtées 2 et 3 du réservoir et dans lequel il est introduit. Selon un second mode de réalisation représenté à la figure 5, les renforts 9 sont constitués par un tube 16 évasé à chacune de ses extrémités pour délimiter un siège 17 dont le rayon de courbure correspond à celui du profil en arc de cercle des puits 12 According to a first embodiment shown in Figure 4, the reinforcements 9 are constituted by a full flared spacer at each of its ends, thus giving it a valve shape. Each reinforcement comprises a rod 13 whose diameter is identical to that of the edge 14 of the wells 12 opening towards the inside of the tank and a seat 15 at each end whose radius of curvature corresponds to that of the arcuate profile of the wells 12 practiced in the vaulted walls 2 and 3 of the tank and into which it is introduced. According to a second embodiment represented in FIG. 5, the reinforcements 9 are constituted by a tube 16 flared at each of its ends to delimit a seat 17 whose radius of curvature corresponds to that of the arcuate profile of the wells 12

pratiqués dans les parois voûtées 2 et 3 du réservoir. practiced in the vaulted walls 2 and 3 of the tank.

En relation avec les figures 6 et 7 incorporant les modes de réalisation des renforts représentés respectivement aux figures 4 et 5, la tige 13 et le tube 1625 des renforts 9 viennent s'engager dans les puits 12 de la paroi du réservoir jusqu'à ce que le siège 15 ou 17 des renforts vienne s'ajuster en butée sur les bords du puits 12 au profil en arc de cercle. Une excellente étanchéité du réservoir est assurée en soudant le siège 15 ou 17 des renforts dans les puits 12 du réservoir. Dans l'exemple de réalisation choisi, le siège 15 ou 17 du renfort ne comble pas entièrement le puits 12 de la paroi 2 du réservoir en In relation to Figures 6 and 7 incorporating the embodiments of the reinforcements shown in Figures 4 and 5 respectively, the rod 13 and the tube 1625 of the reinforcements 9 engage in the wells 12 of the wall of the tank until that the seat 15 or 17 of the reinforcements comes to adjust in abutment on the edges of the well 12 to the profile in an arc. Excellent sealing of the tank is ensured by welding the seat 15 or 17 of the reinforcements in the wells 12 of the tank. In the embodiment chosen, the seat 15 or 17 of the reinforcement does not entirely fill the well 12 of the wall 2 of the tank in

laissant libre une partie 18 ou 19 du puits 12. leaving free part 18 or 19 of well 12.

Le tableau récapitulatif suivant donne une fourchette en mm des dimensions approximatives du réservoir selon l'invention: Longueur du réservoir 700-900 Largeur du réservoir 300-600 Hauteur du réservoir 150-450 Profondeur des puits 10-30 Diamètre débouchant des puits 10-20 Rayon de courbure du profil en courbe 100-250 tangent au plan de joint des côtés latéraux Rayon de courbure du profil en courbe 100-200 tangent au plan de joint des côtés longitudinaux Rayon de courbure du profil en courbe 50-150 tangent au côté plan, sur les côtés latéraux et longitudinaux Epaisseur des parois 3-5,5 La pression de rupture d'un réservoir ainsi réalisé avec des renforts tubulaires ou pleins est de 12.106 Pa pour une masse totale de l'ordre de 45 kg, un volume utile The following summary table gives a range in mm of the approximate dimensions of the reservoir according to the invention: Length of the reservoir 700-900 Width of the reservoir 300-600 Height of the reservoir 150-450 Depth of the wells 10-30 Diameter emerging from the wells 10-20 Radius of curvature of the curved profile 100-250 tangent to the joint plane of the lateral sides Radius of curvature of the curved profile 100-200 tangent to the joint plane of the longitudinal sides Radius of curvature of the curved profile 50-150 tangent to the plane side , on the lateral and longitudinal sides Wall thickness 3-5.5 The rupture pressure of a tank thus produced with tubular or full reinforcements is 12.106 Pa for a total mass of the order of 45 kg, a useful volume

de 95 litres et un rapport volume utile/volume encombrement de 0,78. of 95 liters and a useful volume / bulk volume ratio of 0.78.

Les modes de réalisation de l'invention décrits précédemment et représentés sur les figures ne sont nullement limitatifs et peuvent donner lieu à des The embodiments of the invention described above and shown in the figures are in no way limiting and may give rise to

variantes. Par exemple, la tige 10 des renforts 3 pourrait avoir un diamètre variable et être amincie vers le plan de joint 6. variants. For example, the rod 10 of the reinforcements 3 could have a variable diameter and be thinned towards the joint plane 6.

Claims

CLAIMS i - Reservoir (1) intended to contain pressurized fluid and capable of being housed in a compartment of substantially parallelepiped shape, characterized in that it comprises at least two opposite vaulted walls (2, 3) comprising at least one well (12) whose edges are curved towards the inside of the tank in a profile substantially in an arc of a circle and a reinforcement (9) comprising a seat (15, 17) at each of its ends flared according to the same profile in an arc of a circle than that of the well (12) to fit into the corresponding well of each of the two opposite walls (2, 3) of the reservoir and maintain the spacing of these two walls. 2 Tank according to claim 1, characterized in that the reinforcement (9) consists of a solid bar (13) connecting the seats (15) between them.

3 - Tank according to claim 1, characterized in that the reinforcement (9) consists of a hollow tube

(16) connecting the seats (17) together.

4 - Tank according to claim 2 or 3, characterized in that the two opposite walls (2, 3) having wells (12) have a profile in the form of an arch. - Tank according to claim 2, 3 or 4, characterized in that at least one of the other walls (4-7)

of the tank is bulging.

6 - Tank according to claim 5, characterized in that the inside of the tank is in the form

arch.

7 - Tank according to one of claims

previous, characterized in that the seat (15, 17) of the

reinforcements (9) is applied to a portion of the well (9) in which it is inserted.

8 - Tank according to any one of

previous claims, characterized in that

comprises a set of wells (12) arranged in two parallel rows in which reinforcements (12) are engaged.