FR2946728A3 - Bouteille de gaz - Google Patents

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Abstract

Une bouteille de gaz (1) comprend un corps de bouteille (2) définissant intérieurement un espace de stockage de gaz (3) qui peut être fermé par une valve de fermeture, ainsi qu'un goulot tubulaire fileté (10) formé sur le corps de bouteille (2) de façon qu'il puisse recevoir cette valve de fermeture en communication avec l'espace de stockage de gaz (3). Le goulot (10) comprend une partie intérieure (11) filetée intérieurement et faisant saillie à l'intérieur de l'espace de stockage (3) dans le corps de bouteille (2).

Description

La présente invention concerne une bouteille de gaz destinée à être utilisée en tant que conteneur transportable pour stocker du gaz sous pression et munie d'une valve en permettant la fermeture.
La bouteille peut être entièrement constituée de métal ou peut être composée d'une garniture qui est renforcée par enroulement d'un matériau composite. Les gaz contenus dans les bouteilles sont classés en tant que gaz comprimés si leur température critique est inférieure à -50°C, comme l'hydrogène ou l'oxygène, en tant que gaz liquéfiés si leur température critique est supérieure à -50°C, comme le GPL, et comme gaz dissous, comme par exemple l'acétylène dans de l'acétone. Les bouteilles sont conçues pour de multiples utilisations et la norme concernant leur structure et leurs essais varie en fonction •de l'application. Parmi les principales applications des bouteilles de gaz, on peut mentionner le stockage de gaz liquéfiés ou comprimés pour des utilisations de transport, domestiques ou industrielles, le stockage de gaz comprimés ou liquéfiés à usage industriel, des réservoirs contenant de l'air comprimé, le stockage de mélanges respirables de plongée, le stockage de gaz médicaux, et les extincteurs d'incendie. Les bouteilles de gaz liquéfié connues pour des usages domestiques sont de forme cylindrique, sont constituées d'une tôle d'acier soudée et présentent une poignée sur leur partie supérieure pour en faciliter la saisie et protéger la valve de fermeture sur laquelle un réducteur de pression doit être monté avant le raccordement domestique en vue d'un accès du client. La bouteille de gaz liquéfié connue comporte un espace intérieur qui peut contenir 10 kg à 25 kg de gaz liquéfié remplissant partiellement cet espace intérieur, en laissant un espace résiduel qui compense la pression lorsque la température varie.
Les bouteilles de gaz connues pour véhicules alimentés au GPL sont également de forme cylindrique et sont constituées d'une tôle d'acier soudée et fixée horizontalement dans le compartiment à bagages du véhicule.
Les bouteilles de gaz connues pour véhicules dans lesquelles sont introduits des gaz comprimés, parmi lesquels le méthane, l'hydrogène et des mélanges, sont également de forme cylindrique et sont généralement constituées d'acier sans soudure et sont solidement fixées au véhicule. Les bouteilles de gaz connues pour le stockage de gaz comprimés fonctionnent à une pression de 200 bars ou plus, et doivent donc avoir une structure robuste. Elles présentent un corps cylindrique ayant un fond concave ou convexe et une ogive hémisphérique ou elliptique, et une valve de fermeture montée sur la partie cylindrique supérieure et protégée par un capuchon qui est vissé sur un collier fileté. Ce type de bouteille est généralement fait d'acier sans soudure.
Selon les besoins liés à la structure et à la pression, les bouteilles de gaz connues peuvent être fabriquées par des opérations de soudure de tôles d'acier, par emboutissage profond à froid d'une tôle d'acier, par formage à partir d'un tronçon de tube d'acier ou par un processus de formage à partir d'une billette d'acier. Pour fixer la valve de fermeture au corps de la bouteille, on sait mettre en place (par soudage ou formage à chaud ou à froid) un goulot tubulaire fileté qui s'étend axialement vers l'extérieur de l'ogive cylindrique supérieure et sur lequel peut être vissée la valve de fermeture. Les bouteilles de gaz de l'art antérieur, bien qu'elles soient satisfaisantes d'un point de vue fonctionnel, possèdent des dimensions hors tout importantes alors que seule une partie de la hauteur hors tout de la bouteille est utilisée pour le stockage de gaz. Cela implique que pendant le transport de même que pendant l'utilisation des bouteilles de gaz connues, la hauteur libre qui doit être garantie pour loger les bouteilles comprenne des espaces inutilisés aux fins de stockage du gaz.
En outre, la valve de fermeture qui constitue la partie la plus délicate de la bouteille de gaz et dont l'endommagement doit être évité, est à l'extrémité supérieure de la bouteille, à une position très exposée à des chocs accidentels.
Par conséquent, le but de la présente invention est de fournir une bouteille de gaz du type spécifié ci-dessus, dont les caractéristiques sont telles que le volume de gaz pouvant être stocké est augmenté pour une hauteur hors tout donnée (longitudinale) de la bouteille.
Un autre but de la présente invention est de fournir une bouteille de gaz ayant un siège de valve de fermeture mieux protégé par comparaison aux solutions de l'art antérieur. Ces buts, et d'autres encore, sont atteints par une bouteille de gaz comprenant un corps de bouteille définissant intérieurement un espace de stockage de gaz qui peut être fermé par une valve de fermeture, dans laquelle ledit corps de la bouteille comprend une paroi tubulaire qui s'étend le long d'un axe longitudinal, une paroi inférieure qui définit l'espace de stockage de gaz du côté bas de la bouteille, et une paroi supérieure qui ferme l'espace de stockage de gaz du côté haut qui est opposé au côté bas, ainsi qu'un goulot tubulaire fileté formé sur le corps de la bouteille de façon à pouvoir recevoir ladite valve de fermeture en communication avec ledit espace de stockage de gaz, caractérisé en ce que ledit goulot comprend une partie inférieure filetée intérieurement qui fait saillie à l'intérieur de l'espace de stockage de gaz dans le corps de la bouteille.
Grâce à la configuration du goulot fileté qui fait saillie au moins partiellement à l'intérieur du corps de la bouteille, il est également possible d'exploiter, pour le stockage du gaz, au moins une partie de la hauteur de la bouteille qui est de toute façon nécessaire pour visser la valve de fermeture.
Conformément à un aspect de l'invention, le goulot est formé dans la paroi supérieure du corps de la bouteille afin que l'espace de stockage de gaz forme une partie d'espace annulaire s'étendant autour de la partie intérieure du goulot et définie par ladite partie intérieure et ladite paroi supérieure. Pour mieux comprendre la présente invention et en apprécier les avantages, on décrit ci-après certains exemples de modes de réalisation non limitatifs en référence aux figures annexées, dans lesquelles : la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une bouteille de gaz de l'art antérieur ; la figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale de la bouteille de gaz de la figure 1, munie d'une valve de fermeture ; la figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une bouteille de gaz d'un mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale de la bouteille de gaz de la figure 3, munie 25 d'une valve de fermeture ; la figure 5 est une représentation schématisée de l'utilisation des dimensions hors tout de la bouteille aux fins de stockage du gaz. En référence aux figures, une bouteille de gaz 30 (désignée ci-après "bouteille") est globalement indiquée par la référence numérique 1. La bouteille 1 comprend un corps de bouteille 2 définissant intérieurement un espace de stockage de gaz 3 qui peut être fermé par une valve de fermeture 4. Le corps de bouteille 2 comprend une paroi 35 tubulaire 5, qui est de préférence sensiblement cylindrique et s'étend le long d'un axe longitudinal L de la bouteille 1, une paroi de fond 6, ayant par exemple la forme d'un capuchon sphérique ou elliptique qui se raccorde à une extrémité inférieure de la paroi tubulaire 5 et délimite l'espace de stockage de gaz 3 du côté bas 7 de la bouteille 1, ainsi qu'une paroi supérieure 8 ayant par exemple la forme d'une ogive qui se raccorde à une extrémité supérieure de la paroi tubulaire 5 et délimite l'espace de stockage de gaz 3 du côté haut 9 de la bouteille 1, à l'opposé du côté bas 7. La bouteille 1 comprend en outre un goulot tubulaire fileté 10 formé sur le corps de bouteille 2 afin qu'il puisse recevoir (par vissage) la valve de fermeture 4 précitée en communication avec l'espace de stockage de gaz 3. Conformément à un aspect de l'invention, le goulot 10 comprend une paroi intérieure 11 filetée intérieurement et faisant saillie à l'intérieur de l'espace de stockage de gaz 3 dans le corps de bouteille 2. Grâce à la configuration du goulot fileté 10 qui fait saillie au moins partiellement à l'intérieur du corps de bouteille 2, il est également possible d'exploiter, pour le stockage du gaz, au moins une partie P de la hauteur de la bouteille qui est de toute façon nécessaire pour le vissage de la valve de fermeture 4. Conformément à un aspect de l'invention, le goulot 10 est formé dans la paroi supérieure 8 du corps de la bouteille 2 afin que l'espace de stockage de gaz 3 forme une partie définissant un espace annulaire 12 s'étendant autour de la partie intérieure il du goulot 10 et définie par la partie intérieure 11 elle-même et par cette paroi supérieure 8. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, la partie intérieure 11 du goulot 10 est formée de manière solidaire du corps de bouteille 2. En variante, la partie intérieure 11 du goulot 10, ou l'ensemble du goulot 10, est réalisée de façon séparée du corps de bouteille 2 puis est raccordée à celui-ci, par exemple par vissage ou par soudage. Conformément à un autre mode de réalisation, dans la zone de raccordement ou de transition entre le goulot 10 et la paroi 5, 6, 8 (le goulot pourrait être formé dans l'une quelconque des trois parties de paroi, à savoir les parties inférieure, tubulaire et supérieure du corps de bouteille 2) est formée une gorge annulaire 12 qui est arrondie et s'étend tout autour de la partie intérieure 11 du goulot 10. Conformément à un autre mode de réalisation, le corps de bouteille 2 comprend une surface extérieure 13 qui, à proximité du goulot 10, est sensiblement dépourvue de concavités, c'est-à-dire en d'autres termes, que cette surface extérieure 13 est, à proximité du goulot 10, continûment convexe et/ou plane. De façon avantageuse, cette surface extérieure 13 est dépourvue de concavités sur toute son étendue. Plus particulièrement, la surface extérieure 13 du corps de bouteille 2 a une première zone annulaire 14 sensiblement plane formée autour et de manière immédiatement adjacente à un trou traversant 15 du goulot 10, ainsi qu'une deuxième zone annulaire 16 sensiblement convexe et formée autour de la première zone annulaire 14 qui est plane et coaxiale par rapport à celle-ci. De manière avantageuse, la première zone annulaire plane 14 constitue un plan de support défini sur lequel peut être vissée la valve de fermeture 4 et la deuxième zone annulaire convexe 16 se raccorde au plan de support de valve sans inversion de la courbure, cela favorisant une répartition plus régulière des contraintes dans la paroi de la bouteille 1. De plus, pour éviter l'apparition de fissures au niveau du goulot 10 (qui forme une zone de discontinuité structurelle jouant un rôle déterminant dans la résistance structurelle statique et à la fatigue), une extrémité libre 21 de celui-ci, faisant saillie à l'intérieur de la bouteille 1, peut être arrondie et lissée (figures 3 et 4). Dans les bouteilles de gaz de l'art antérieur, cette extrémité libre 21' peut former une surface de support de valve de fermeture qui se raye pendant le vissage (figures 1 et 2). La présente invention peut avantageusement être appliquée à tous les types de bouteilles décrits dans l'introduction de la présente description et plus particulièrement, à des bouteilles de gaz métalliques, de préférence en acier, fabriquées par formage à froid (par exemple par "emboutissage profond" d'une tôle) ou par formage à chaud, à partir d'une billette d'acier (par exemple par "formation de coupelle" et "perçage à chaud"), ou par formage à chaud à partir d'un tube d'acier en fermant les extrémités de celui-ci (par exemple par "rotation à chaud"), ou par soudage à partir d'une ou plusieurs tôles d'acier, et à des garnitures de bouteilles renforcées par des matériaux composites.
Le goulot 10 lui-même peut être fabriqué et/ou raccordé au corps de bouteille 2 par formage à chaud, soudage ou vissage avec ou sans usinage mécanique. La bouteille de gaz 1 de la présente invention offre plusieurs avantages.
Outre les avantages (déjà mentionnés plus haut) liés à l'augmentation du volume de l'espace de stockage de gaz 3 pour une hauteur hors tout donnée de la bouteille 1, la bouteille de gaz 1 de l'invention remédie de manière inattendue à certains autres problèmes des bouteilles de gaz connues. Comme cela ressort d'une comparaison des figures 2 et 4, le filetage interne 17 du goulot 10 doit toujours avoir une longueur plus importante que la longueur 18 filetée correspondante de la valve de fermeture 4 afin de permettre un vissage complet sur la totalité de la longueur filetée 18 de la valve 4. Cela conduit, dans les bouteilles de gaz de l'art antérieur (figure 2) à une surface interne 19' du goulot qui est exposée à la pression de gaz, et par conséquent, à des contraintes particulièrement élevées et irrégulières sur le goulot 10.
La bouteille de gaz de la présente invention (figure 4) comprend, outre la surface 19 de vissage intérieure cylindrique ou tronconique du goulot 10, qui est exposée à la pression du gaz, une surface extérieure 20 supplémentaire, également exposée à la pression du gaz, grâce à quoi les contraintes dues à la pression du gaz à l'extrémité libre du goulot 10 (non associée à la valve 4) se compense au moins partiellement (comme le montrent les flèches). De plus, la pression du gaz qui agit sur la surface extérieure 19 du goulot 10 au niveau de la longueur filetée 18 de la valve 4 est opposée à la fois au goulot lui-même et à la longueur 18 filetée de la valve qui est vissée dans celui-ci. Enfin, et notamment, grâce à l'absence de concavités sur la surface extérieure 13 de la bouteille à proximité du goulot 10, et en raison du fait que le goulot lui-même s'étend vers l'intérieur de la bouteille 1, le siège de la valve est particulièrement bien protégé dans le cas de chocs contre la bouteille.
Il apparaîtra que, conformément à la bouteille de gaz de la présente invention, les spécialistes de la technique, afin de répondre à des besoins contingents particuliers, auront la possibilité de créer des modifications et des variantes supplémentaires entrant toutes dans le cadre de l'invention tel qu'il est défini par les revendications annexées.

Claims (17)

  1. REVENDICATIONS1. Bouteille de gaz (1) comprenant un corps de bouteille (2) définissant intérieurement un espace de stockage de gaz (3) qui peut être fermé par une valve de fermeture (4), dans laquelle ledit corps de bouteille (2) comprend : - une paroi tubulaire (5) délimitant ledit espace de stockage de gaz (3) ; - une paroi de fond (6) reliée à l'extrémité inférieure de la paroi tubulaire (5) et délimitant l'espace de stockage de gaz (3) du côté bas (7) de la bouteille (1) ; - une paroi supérieure (8) reliée à une extrémité supérieure de la paroi tubulaire (5) et délimitant l'espace de stockage de gaz (3) du côté haut (9) de la bouteille (1) qui est opposé au côté bas (7), dans lequel ladite bouteille (1) comprend en outre un goulot tubulaire fileté (10) formé sur le corps de bouteille (2) de façon qu'il puisse recevoir ladite valve de fermeture (4) en communication avec ledit espace de stockage de gaz (3), caractérisé en ce que le goulot (10) comprend une partie intérieure (11) filetée intérieurement et faisant saillie à l'intérieur de l'espace de stockage de gaz (3) dans le corps de bouteille (2).
  2. 2. Bouteille de gaz (1) selon la revendication 1, dans laquelle ladite paroi tubulaire (5) est sensiblement cylindrique et s'étend suivant un axe longitudinal (L) de la bouteille (1), et ladite paroi de fond (6) présente la forme d'un capuchon, et ladite paroi supérieure (8) présente une forme d'ogive.
  3. 3. Bouteille de gaz (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le goulot (10) est formé dans la paroi supérieure (8) du corps de bouteille (2).
  4. 4. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des 35 revendications précédentes, dans laquelle ledit espace de stockage de gaz (3) forme une partie définissant un espaceannulaire (12) autour de la partie intérieure (11) du goulot (10).
  5. 5. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la partie intérieure (11) du goulot (10) est formée de manière solidaire du corps de bouteille (2).
  6. 6. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la partie intérieure (11) du goulot (10) est réalisée séparément du corps de bouteille (2) puis est raccordée à celui-ci.
  7. 7. Bouteille de gaz selon la revendication 6, dans laquelle la partie intérieure (11) du goulot (10) est soudée ou vissée sur le corps de bouteille (2).
  8. 8. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le corps de bouteille (2) comprend une surface interne (22) définissant l'espace de stockage de gaz (3) et formant, dans la zone de transition entre le goulot (10) et la paroi (5 ; 6 ; 8) du corps de bouteille (2), une gorge annulaire (12) arrondie et s'étendant tout autour de la partie intérieure (11) du goulot (10).
  9. 9. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le corps de bouteille (2) comprend une surface extérieure (13) sensiblement exempte de concavités à proximité du goulot (10).
  10. 10. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le corps de bouteille (2) comprend une surface extérieure (13) dépourvue de concavités sur la totalité de son étendue.
  11. 11. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le corps de bouteille (2) comprend une surface extérieure (13) qui est continûment convexe ou plane à proximité du goulot (10).
  12. 12. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans laquelle ladite surfaceextérieure (13) présente une première zone annulaire sensiblement plane (14) formée autour et de manière immédiatement adjacente à un trou traversant (15) du goulot (10), et une deuxième zone annulaire convexe (16) formée autour de la première zone annulaire (14) et coaxialement par rapport, à celle-ci, dans laquelle ladite première zone annulaire plane (14) procure un plan de support pour la valve de fermeture (4).
  13. 13. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle une extrémité libre (21) du goulot (10) faisant saillie vers l'intérieur de la bouteille (1) est arrondie et lissée.
  14. 14. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit goulot (10) est formé sur le corps de bouteille (2) par formage à chaud.
  15. 15. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit goulot (10) est relié au corps de bouteille (2) par soudage.
  16. 16. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit goulot (10) est relié au corps de bouteille (2) par vissage.
  17. 17. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite partie intérieure filetée intérieurement (11) forme une surface de vissage tronconique (19).
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