FR3016424A1 - Bouteille destinee a contenir un gaz sous haute pression munie d'un detecteur de pression, ensemble et utilisation de l'ensemble - Google Patents

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Abstract

Bouteille (1) destinée à contenir un gaz sous haute pression, en particulier pour équiper un avion, ladite bouteille comprenant : - un réservoir (2) présentant un fond (4), un corps (6) sensiblement tubulaire et un goulot (8) définissant un orifice de sortie (9), et - une jauge de déformation (10) disposée sur le réservoir (2), ladite jauge de déformation mesurant la déformation du réservoir.

Description

Bouteille destinée à contenir un qaz sous haute pression munie d'un détecteur de pression, ensemble et utilisation de l'ensemble Domaine de l'invention L'invention concerne une bouteille destinée à contenir un gaz sous haute pression et munie d'un détecteur de pression. La bouteille est en particulier destinée à équiper un avion, en particulier pour alimenter un ou plusieurs masques d'aviation. Contexte de l'invention De manière usuelle, la bouteille comprend un réservoir présentant un fond, un corps sensiblement tubulaire et un goulot définissant un orifice de sortie. Le gaz est destiné à être stocké sous forme gazeuse à une pression de l'ordre de 120 à 250 bars et est de préférence constituée par de l'oxygène. La bouteille est en particulier destinée à être stockée dans un coffrage au- dessus des passagers, chaque bouteille alimentant une ou plusieurs rangées de sièges de passagers (2 à 15 passagers). La bouteille peut également être destinée à des membres d'équipage. Il est souvent nécessaire de s'assurer que la bouteille contient une quantité suffisante de gaz. Or, des bouteilles de ce type sont généralement scellées hermétiquement afin de garantir un niveau de pression minimum pendant plus de 10 ans ce qui complique l'opération, d'autant plus que la bouteille à vérifier, installée dans un avion, n'est pas toujours aisément accessible. Exposé de l'invention Pour remédier aux problèmes précités, conformément à l'invention, ladite bouteille comprend en outre une jauge de déformation disposée sur le réservoir, ladite jauge de déformation mesurant la déformation du réservoir. On dénomme jauge de déformation un élément électrique dont la résistance électrique varie en fonction de sa déformation. Un tel élément est 30 également dénommé extensomètre ou jauge de contrainte.
Ainsi, après avoir relié la déformation de la jauge de déformation à la pression dans le réservoir, la détermination de la pression dans la bouteille peut être aisément réalisée lors de vérifications périodiques ou en temps réel, y compris lorsque la bouteille est difficilement accessible.
Dans divers modes de réalisation de la bouteille selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : la jauge de déformation est disposée sur le fond ; la jauge de déformation est disposée sur le corps ; la jauge de déformation est disposée sur le goulot ; le fond, le corps et le goulot du réservoir sont fixés (les uns aux autres) par des cordons de soudure (ou de brasage) et la jauge de déformation est disposée à l'écart desdits cordons de soudure ; - le réservoir présente une surface intérieure et une surface extérieure, et la jauge de déformation est disposée sur la surface extérieure du réservoir; le réservoir est constitué par une paroi métallique rigide unique ; un obturateur ferme hermétiquement l'orifice de sortie ; la jauge de déformation est déposée par couche mince ; la bouteille comprend en outre un capteur de température ; le capteur de température est un indicateur visuel thermosensible ; - la jauge de déformation et le capteur de température sont regroupés dans un module unique ; - la jauge de déformation est disposée dans une zone convexe ; - la jauge de déformation est disposée dans une zone concave ; - le réservoir présente une épaisseur réduite dans une zone amincie et la jauge de déformation est disposée dans la zone amincie ; - le réservoir présente une symétrie de révolution autour d'un axe de symétrie, sauf dans la zone amincie, ladite zone amincie n'étant pas symétrique autour de l'axe de symétrie ; - le réservoir présente une symétrie de révolution autour d'un axe de symétrie, y compris dans la zone amincie, ladite zone amincie présentant une symétrique de révolution autour de l'axe de symétrie. L'invention concerne en outre un ensemble comprenant une bouteille et un gaz à une pression de service hermétiquement maintenu dans le réservoir. De préférence, le réservoir se rompt dans la zone amincie lorsque la pression du gaz dans le réservoir atteint une pression de sécurité comprise entre 1,3 fois et 2 fois la pression de service. Enfin, l'invention concerne une utilisation de l'ensemble dans laquelle on détermine la quantité de gaz restant dans le réservoir à partir des informations fournies par la jauge de déformation. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée suivante, se référant aux dessins annexés dans lesquels : - FIG. 1 illustre une bouteille selon un premier mode de réalisation conforme à l'invention, - FIG. 2 illustre une bouteille selon un deuxième mode de réalisation conforme à l'invention, - FIG. 3 illustre une bouteille selon un troisième mode de réalisation conforme à l'invention. Description détaillée de l'invention Les figures 1 à 3 illustrent une bouteille 1 comprenant un réservoir 2 présentant un volume intérieur 3. Dans les modes de réalisation illustrés, le volume intérieur 3 renferme de l'oxygène à une pression de service de l'ordre de 200 bars (de préférence entre 120 et 250 bars) à l'état gazeuse. Le volume intérieur est avantageusement compris entre 0,1 et 3 litres, de préférence inférieur à 2 litres et son contenu est destiné à alimenter un groupe de passagers d'un avion au cas où ils viendraient à manquer d'oxygène.
Le réservoir 2 comprend essentiellement trois parties, à savoir un fond 4, un corps 6 et un goulot 8. Le fond 4, généralement sphérique est de forme entièrement convexe dans les modes de réalisation illustrés. Le corps 6 est sensiblement tubulaire, légèrement recourbé à ses extrémités dans les modes de réalisation illustrés pour se raccorder dans la continuité du fond 4. Le goulot 8 se raccorde dans la continuité du corps 6 et se rétrécit progressivement jusqu'à un orifice de sortie 9. La surface extérieure du goulot 8 est de préférence filetée à son extrémité afin de faciliter son remplissage et/ou son raccordement à une canalisation. Dans les modes de réalisation illustrés, le fond 4 est fixé hermétiquement au corps 6 par un premier cordon 5 de soudure ou de brasure et le goulot 8 est fixé hermétiquement au corps 6 par un deuxième cordon 7 de 10 soudure ou de brasure. Le réservoir 2 et donc chacune des parties le constituant, à savoir le fond 4, le corps 6 et le goulot 8 présentent une symétrie de révolution autour d'un axe de symétrie S. Le volume intérieur 3 du réservoir 2 est hermétiquement obturé par 15 un opercule 12 disposé en regard de l'orifice de sortie 9. De préférence, l'opercule est métallique. Il peut être soudé ou brasé à l'extrémité du goulot 8. De manière alternative, l'orifice de sortie 9 peut être scellé par un bouchon vissé sur le goulot, un joint métallique étant plastiquement écrasé entre le bouchon et le goulot pour garantir l'obturation hermétique du volume intérieur 3 20 du réservoir 2. Contrairement à un joint en thermoplastique ou caoutchouc qui est poreux et provoque une fuite permanente sensible à haute pression, un joint métallique permet de maintenir durablement l'étanchéité du réservoir 2 à la pression de service. A l'usage, un connecteur est vissé sur le goulot, le connecteur 25 intégrant un perforateur apte à se déplacer de manière étanche dans le connecteur entre une position armée en regard de l'opercule et une position active dans laquelle il perfore l'opercule sous l'action d'un ressort. Le réservoir 2 présente une surface intérieure 2a délimitant le volume intérieur 3 et une surface extérieure 2b opposée à la surface intérieure 30 2a. Entre la surface intérieure 2a et la surface extérieure 2b, le réservoir présente une épaisseur de paroi E sensiblement constante. Dans les modes de réalisations illustrés, le réservoir 2 est constitué par une paroi unique, métallique et l'épaisseur E du réservoir 2 est de préférence de l'ordre de 2 millimètres, avantageusement comprise entre 1 et 4 millimètres. La bouteille 1 comprend en outre un élément fournissant une résistance électrique fonction de sa déformation et dénommée dans la suite 5 jauge de déformation 10. La jauge de déformation 10 est fixée sur la surface extérieure 2b du réservoir 2. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, la jauge de déformation 10 est disposée dans une première zone 14 située dans le fond 4, et plus précisément sur l'axe de symétrie S. La jauge de déformation 10 est 10 disposée sur la surface extérieure 2b qui est convexe à cet endroit, l'augmentation de pression dans le réservoir 2 se traduit donc par une extension de la jauge de déformation 10. La paroi du réservoir 2 est amincie dans la première zone 14. De préférence, l'amincissement est formé par un creux du côté de la surface 15 intérieure 2a, en regard de la jauge de déformation et le creux est réalisé par usinage. Dans la première zone 14, le réservoir 2 présente une épaisseur réduite e. De préférence, l'épaisseur réduite e est comprise entre les deux tiers et le cinquième de l'épaisseur de paroi E, avantageusement de l'ordre de la 20 moitié de l'épaisseur de paroi E. Ainsi, dans la première zone 14, le réservoir 2 forme une membrane dont la déformation, vers l'extérieur, est fonction de la pression de l'oxygène dans le volume intérieur 3 du réservoir et est mesurée par la jauge de déformation 10. Pour de plus amples informations sur le fonctionnement d'une 25 jauge de déformation, ses caractéristiques et la manière de l'utiliser, on peut se reporter au document W002/068920A1. La jauge de contrainte est appliquée de préférence par collage sur la surface extérieure 2b du réservoir 2. De préférence, la membrane fait également office de portion de rupture, à savoir que lorsque la pression dans le réservoir 3 augmente au-delà 30 d'une pression de sécurité, le réservoir 2 risque de se rompre brutalement et de créer des dommages. Pour éviter cela, lorsque la pression dans le réservoir 2 atteint ladite pression de sécurité, le réservoir 2 se rompt dans la première zone 14, libérant ainsi progressivement l'oxygène contenu dans le volume intérieur 3. De préférence, l'épaisseur réduite e du réservoir 2 dans la première zone 14 est déterminée pour créer une rupture entre 1,3 et 2 fois la pression de service. La bouteille 1 présente en outre un capteur de température. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, le capteur de température est formé par un indicateur visuel thermosensible 20 disposé sur la surface extérieur 2b du réservoir 2. Dans les modes de réalisation illustrés, l'indicateur visuel thermosensible 20 change de couleur en fonction de la température. L'indicateur visuel thermosensible 20 constitue donc une alerte efficace concernant la température dans le réservoir 2. D'autre part, l'indicateur visuel thermosensible 20 se présente avantageusement sous forme d'une bande s'étendant tout autour du réservoir. De préférence, l'indicateur visuel thermosensible 20 est constitué par un dépôt de peinture dont la couleur varie avec la température. La résistance de la jauge de déformation 10 est fonction de la déformation du réservoir 2. Après avoir relié la déformation de la jauge de déformation 10 à la pression dans le réservoir 2 par étalonnage, on détermine la pression dans le réservoir 2 et donc la quantité de gaz dans le réservoir 2, compte tenu du volume interne 3 du réservoir 2. Le mode de réalisation illustré à la figure 2 se distingue essentiellement du mode de réalisation illustré à la figure 1 en ce que la jauge de déformation 10 est disposée dans une deuxième zone 16 située dans le corps 6, à l'écart du premier cordon de soudure 5 et du deuxième cordon de soudure 7, de préférence sensiblement au milieu des deux. La jauge de déformation 10 est disposée sur la surface extérieure 2b du réservoir 2 qui est sensiblement cylindrique à cet endroit. D'autre part, le mode de réalisation illustré à la figure 2 se distingue essentiellement du mode de réalisation illustré à la figure 1 en ce que dans la deuxième zone 16, le réservoir 2 n'est pas aminci, autrement dit il présente l'épaisseur de paroi E.
Par ailleurs, la jauge de contrainte 10 est appliquée par dépôt de couche mince sur la surface extérieure 2b du réservoir 2 et une thermistance 22 est déposée également par dépôt de couche mince sur la surface extérieure 2b du réservoir 2. La jauge de déformation 10 et le capteur de température 22 sont ainsi regroupés dans un module unique 25 de détection réalisé en une seule opération de dépôt de couche mince. La thermistance 22 forme un capteur de température se substituant à l'indicateur visuel thermosensible 20. Le mode de réalisation illustré à la figure 3 se distingue essentiellement du mode de réalisation illustré à la figure 1 en ce que la jauge de déformation 10 est disposée dans une troisième zone 18 située dans le goulot 8, à l'écart du deuxième cordon de soudure 7. La jauge de déformation 10 est disposée sur la surface extérieure 2b du réservoir 2. A cet endroit la surface extérieure 2b est concave suivant la direction de l'axe de symétrie S et convexe suivant une direction circulaire s'étendant autour de l'axe de symétrie.
La déformation de la jauge de déformation 10 en fonction de l'augmentation de pression dans le réservoir 2 dépendra donc de son orientation. D'autre part, la jauge de contrainte 10 et la thermistance 22 sont fixés sur un support commun 24 qui est collé sur la surface extérieure 2b du réservoir 2. La jauge de contrainte 10, la thermistance 22 et le support 24 20 forment le module unique 25 de détection. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits à titre illustratif, non limitatif. Ainsi, dans le premier mode de réalisation illustré, le fond 4 pourrait présenter une partie en creux, dénommée usuellement piqure, au fond duquel se trouverait la première zone, de sorte que 25 la jauge de contrainte 10 serait disposée sur une partie concave de la surface extérieure 2b. La longueur de la jauge de déformation serait alors réduite lorsque la pression dans le réservoir augmenterait. Par ailleurs, la bouteille pourrait servir notamment à gonfler le harnais d'un masque de pilote. Dans ce cas, le réservoir contiendrait alors de 30 préférence, en alternative, du dioxyde de carbone ou un gaz neutre. D'autre part, conformément à l'invention, plusieurs jauges de déformation pourraient être utilisées.
Enfin, pour minimiser l'influence de la température sur la mesure de la résistance de la jauge de déformation, on peut utiliser une configuration en double pont, à savoir utiliser une première jauge de déformation, dite jauge active, soumise à la déformation du réservoir et aux variations de température, et une deuxième jauge, dite jauge passive, soumise uniquement aux variations de température. Schématiquement, la déformation est mesurée par différence entre la résistance de la jauge active et la résistance de la jauge passive. La température pourrait par ailleurs être obtenue par addition de la résistance de la jauge active et la résistance de la jauge passive.

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS1. Bouteille (1) destinée à contenir un gaz sous haute pression, en particulier pour équiper un avion, ladite bouteille comprenant : - un réservoir (2) présentant un fond (4), un corps (6) sensiblement tubulaire et un goulot (8) définissant un orifice de sortie (9), et - une jauge de déformation (10) disposée sur le réservoir (2), ladite jauge de déformation (10) mesurant la déformation du réservoir (2).
  2. 2. Bouteille selon la revendication 1 dans laquelle la jauge de déformation (10) est disposée sur le fond (4).
  3. 3. Bouteille selon la revendication 1 dans laquelle la jauge de déformation (10) est disposée sur le corps (6).
  4. 4. Bouteille selon la revendication 1 dans laquelle la jauge de déformation (10) est disposée sur le goulot (8).
  5. 5. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le fond (4), le corps (6) et le goulot (8) du réservoir (2) sont fixés par des cordons de soudure (ou de brasage) (5, 7) et la jauge de déformation (10) est disposée à l'écart desdits cordons de soudure (5, 7).
  6. 6. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle : - le réservoir (2) présente une surface intérieure (2a) et une surface extérieure (2b), et - la jauge de déformation (10) est disposée sur la surface extérieure (2b) du réservoir.
  7. 7. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le réservoir (2) est constitué par une paroi métallique rigide unique.
  8. 8. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle un obturateur (12) ferme hermétiquement l'orifice de sortie (9).
  9. 9. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la jauge de déformation (10) est déposée par couche mince.
  10. 10. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un capteur de température (20, 22).
  11. 11. Bouteille selon la revendication précédente dans laquelle le capteur de température est un indicateur visuel thermosensible (20).
  12. 12. Bouteille selon l'une quelconque des revendications 10 et 11 dans laquelle la jauge de déformation (10) et le capteur de température (22) sont regroupés dans un module unique (25).
  13. 13. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la jauge de déformation est disposée dans une zone convexe (18).
  14. 14. Bouteille selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 dans laquelle la jauge de déformation est disposée dans une zone concave.
  15. 15. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le réservoir (2) présente une épaisseur réduite (e) 15 dans une zone amincie (14, 18) et la jauge de déformation (10) est disposée dans la zone amincie (16, 18).
  16. 16. Bouteille selon la revendication précédente dans laquelle le réservoir (2) présente une symétrie de révolution autour d'un axe de symétrie (S), sauf dans la zone amincie (16), ladite zone amincie (16) n'étant pas 20 symétrique autour de l'axe de symétrie (S).
  17. 17. Bouteille selon la revendication 15 dans laquelle le réservoir (2) présente une symétrie de révolution autour d'un axe de symétrie (S), y compris dans la zone amincie (18), ladite zone amincie (18) présentant une symétrique de révolution autour de l'axe de symétrie (S). 25
  18. 18. Ensemble comprenant une bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes et un gaz à une pression de service hermétiquement maintenu dans le réservoir (2).
  19. 19. Ensemble comprenant une bouteille selon l'une quelconque des revendications 15 à 17 et un gaz à une pression de service hermétiquement 30 maintenu dans le réservoir (2), dans lequel le réservoir (2) se rompt dans la zone amincie (16, 18) lorsque la pression du gaz dans le réservoir atteint une pression de sécurité comprise entre 1,3 fois et 2 fois la pression de service.
  20. 20. Utilisation d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications 18 et 19 dans laquelle on détermine la quantité de gaz restant dans le réservoir à partir des informations fournies par la jauge de déformation (10).5
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