FR3076594A1 - Bouteille et dispositif de stockage de fluide sous pression - Google Patents

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Abstract

Bouteille de stockage de fluide sous pression, comprenant une enveloppe (2) étanche définissant un volume de stockage de gaz, la bouteille (1) comprenant un dispositif d'indication des chocs subis par la bouteille (1), caractérisée en ce que le dispositif d'indication des chocs subis par la bouteille (1) comprend un circuit électrique (4) réalisé par une encre conductrice déposée sur au moins une partie de la bouteille (1

Description

L’invention concerne une bouteille et un dispositif de stockage de fluide. L’invention concerne plus particulièrement une bouteille de stockage de fluide sous pression, comprenant une enveloppe étanche définissant un volume de stockage de gaz, la bouteille comprenant un dispositif d’indication des chocs subis par la bouteille.
Les bouteilles de gaz sous pression (notamment composites et stockant des gaz inflammables tels que de l’hydrogène) sont confrontées à plusieurs contraintes de sécurité.
Dans le cas d’un transport, les bouteilles sous pression composites soumises à un feu subissent une détérioration irréversible de leur structure. En aucun cas, elles ne doivent éclater. Une solution connue consiste à activer un fusible (« TRD ») qui libère le gaz via la fonte d’un eutectique. Dans le cas d’un feu localisé et/ou de réservoirs de grandes dimensions, il y a un risque que le fusible ne soit pas exposé à l’augmentation de température ce qui ne garantit pas une sécurité totale.
Lors de la vie d’une bouteille en matériau composite, elle peut subir de nombreux dommages, certains mineurs et certains majeurs. De tels endommagements ne sont pas forcément visibles mais peuvent causer une perte de performance mécanique importante.
Les méthodes de détection connues ne sont pas encore satisfaisantes et sont coûteuses. Des améliorations en termes de détecteurs et de traitement du signal sont encore nécessaires. II n’existe ainsi pas de système satisfaisant pour le suivi de l’endommagement des bouteilles.
Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, la bouteille selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que le dispositif d’indication des chocs subis par la bouteille comprend un circuit électrique réalisé par une encre conductrice déposée sur au moins une partie de la bouteille.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la bouteille comprend au moins une bande de protection disposée autour de l’enveloppe, le circuit électrique étant formé sur au moins une partie d’une face de la bande de protection, - la bande de protection comprend au moins l’un parmi : une bande de matériau composite, une bande de résine époxy, une bande de matériau thermoplastique, une bande de thermoplastique ou de résine contenant des fibres de carbone et/ou de verre, - la bande de protection munie d’un circuit électrique est située à la périphérie de la bouteille, c’est-dire que le circuit électrique est apparent sur la surface extérieure de la bouteille, - la bande de protection munie d’un circuit électrique est située dans l’épaisseur de la bouteille, c’est-dire que le circuit électrique n’est pas apparent sur la surface extérieure de la bouteille, - la bouteille comporte plusieurs bandes de protection munies d’un circuit électrique qui sont situées à des niveaux distincts dans l’épaisseur de la bouteille, - le circuit électrique est une jauge de déformation, - la bouteille comprend plusieurs circuits électriques ayant la forme de jauges de déformation et orientées selon des directions distinctes, - l’enveloppe étanche est en matériau plastique ou métallique, - la bouteille comprend sur la surface extérieure de l’enveloppe au moins une couche de renfort mécanique composite, L’invention concerne également un dispositif de stockage de fluide sous pression et de contrôle de l’intégrité du stockage comprenant au moins une bouteille conforme à l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous et un organe électrique de mesure relié audit circuit et configuré pour mesurer une grandeur électrique ou mécanique dudit circuit.
Selon d’autres particularités : - l’organe électrique de mesure est configuré pour mesurer une tension ou une résistance électrique, - l’organe électrique de mesure est solidaire de la au moins une bouteille. L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en coupe, schématique et partielle, d’un dispositif de stockage selon un premier exemple de réalisation possible de l’invention, - la figure 2 représente une vue de dessus, schématique et partielle, d’un ensemble de circuits électriques susceptibles d’être utilisé(s) par l’invention, - la figure 3 représente une vue en coupe, schématique et partielle, d’un dispositif de stockage selon un second exemple de réalisation possible de l’invention.
La bouteille 1 de stockage de fluide sous pression illustrée à la figure 1 comprend une enveloppe 2 étanche (liner) définissant un volume de stockage de gaz. Cette enveloppe 2 peut être plastique ou métallique.
Selon l’invention la bouteille 1 comprend un circuit électrique 4 réalisé par une encre conductrice déposée sur au moins une partie de la bouteille 1. Ce circuit 4 électrique est prévu pour indiquer l’intégrité/l’état mécanique de la bouteille 1.
Comme illustré à la figure 1, une première couche 5 et éventuellement une seconde couche 7 de renfort composite peuvent être disposées sur la surface extérieur de l’enveloppe 2.
Par exemple, la première couche 5 de renfort comprend une structure composite (fibres de carbone avec résine). La seconde couche 7 de renfort comprend par exemple une structure composite (fibres de verre avec résine).
De préférence, le ou les circuits 4 sont formés sur la face d’au moins une bande 3 de protection disposée autour de l’enveloppe 2.
Par exemple la première couche 5 et/ou la seconde couche 7 de renfort comprennent ou sont constituées de telles bandes 3 de protection.
La bande 3 de protection peut comprendre au moins l’un parmi : une bande de matériau composite, une bande de résine époxy, une bande de matériau thermoplastique, une bande de thermoplastique ou de résine contenant des fibres de carbone et/ou de verre.
Ainsi, de préférence une encre conductrice est déposée sur une au moins des bandes 3 utilisés pour la fabrication de la structure de renfort de la bouteille 1 ou sur l’enveloppe 2.
Ces bandes peuvent être du type commercialisées sous les dénominations « towpreg » ou « prepreg » par exemple.
Après transformation de l’encre (par séchage ou cuisson par exemple) on obtient un circuit électrique sur la bande 4 qui peut être utilisé pour transmettre un signal. Les encres utilisées peuvent être sont constituées par exemple de particules conductrices ou de nanoparticules (graphène par exemple). Les encres peuvent être du type de celles utilisées sur les circuits imprimés.
Le dispositif 6 électrique de lecture ou de mesure de ce circuit 4 (source d’énergie électrique, organe de traitement du signal) peut être situé dans ou au niveau d’une embase 8 de la bouteille 1 et/ou au niveau d’un robinet 9 de la bouteille 1.
Alternativement, cet organe 6 de mesure peut être distinct de la bouteille 1 (situé au niveau d’un centre de conditionnement par exemple).
Ainsi, la couche revêtue du circuit 4 peut être en surface extérieure de la bouteille 1 (dernières couches à renfort carbone ou couches à renfort verre) ou être plus en profondeur et participer à la tenue mécanique. II est également possible d’imprimer un ou des circuits électriques sur plusieurs couches 5, 7 pour suivre celles qui participent le plus à la tenue mécanique de la structure.
Le ou les circuits électriques 4 peuvent être des jauges de déformation sur un ou plusieurs plis successifs des bandes 3. Ceci permet de suivre les déformations de la bouteille 1 et en déduire la pression interne ou la présence d’une déformation permanente due à un choc (ainsi que sa localisation). L’enregistrement de ces données au cours du temps permet de suivre le vieillissement de la bouteille 1. II est également possible de disposer un ou des circuits 4 (jauges de déformation) sur la surface de l’enveloppe 2 pour détecter un affaissement (« collapse »).
En cas de défaut détecté, il est possible par exemple de déclencher une alerte lorsque la bouteille 1 n’est plus bonne au service, interdire le remplissage en fermant automatiquement le robinet 9, ou même déclencher la purge de la bouteille 1.
Le suivi de l’état de la bouteille 1 peut être réalisé en continu ou ponctuellement à certaines étapes de la vie de la bouteille (inspection avant remplissage ou maintenance périodique par exemple).
En cas de feu, la résine de la couche 5, 7 contenant le circuit 4 imprimé est endommagée. Le signal électrique de sa mesure est alors perdu.
La perte/modification du signal électrique du circuit 4 peut être un critère permettant de déclencher la vidange de la bouteille 1.
La figure 2 illustre l’agencement de trois jauges de déformation 4 permettant d’obtenir une mesure déplacement (extension) dans plusieurs directions distinctes. Chaque jauge (circuit 4) peut être imprimée sur un pli respectif d’une bande enroulée sur la bouteille 1.
Dans toutes ces applications, les bandes 3 peuvent être bobinées (enroulées) autour de la bouteille 1. Les circuits 4 peuvent être reliés électriquement des connecteurs reliés à l’organe 6 de mesure pour recueillir le signal et l’interpréter.
Cette structure peut être appliquée à une bouteille unitaire ou un ensemble de bouteilles intégrées dans un cadre ou un camion par exemple.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, une unique couche 5 de renforcement comprenant ou constituée de bandes 3 munies de circuits 4 est disposée sur la surface extérieur de l’enveloppe 2.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Bouteille de stockage de fluide sous pression, comprenant une enveloppe (2) étanche définissant un volume de stockage de gaz, la bouteille (1) comprenant un dispositif d’indication des chocs subis par la bouteille (1), caractérisée en ce que le dispositif d’indication des chocs subis par la bouteille (1) comprend un circuit électrique (4) réalisé par une encre conductrice déposée sur au moins une partie de la bouteille (1).
  2. 2. Bouteille selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bouteille (1) comprend au moins une bande (3) de protection disposée autour de l’enveloppe (2) le circuit (4) électrique étant formé sur au moins une partie d’une face de la bande (3) de protection.
  3. 3. Bouteille selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bande (3) de protection comprend au moins l’un parmi : une bande de matériau composite, une bande de résine époxy, une bande de matériau thermoplastique, une bande de thermoplastique ou de résine contenant des fibres de carbone et/ou de verre.
  4. 4. Bouteille selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisée en ce que la bande (3) de protection munie d’un circuit électrique est située à la périphérie de la bouteille (1), c’est-dire que le circuit électrique est apparent sur la surface extérieure de la bouteille (1).
  5. 5. Bouteille selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la bande (3) de protection munie d’un circuit électrique est située dans l’épaisseur de la bouteille (1 ), c’est-dire que le circuit électrique n’est pas apparent sur la surface extérieure de la bouteille (1).
  6. 6. Bouteille selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu’il comporte plusieurs bandes (3) de protection munies d’un circuit électrique (4) qui sont situées à des niveaux distincts dans l’épaisseur de la bouteille (1).
  7. 7. Bouteille selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le circuit électrique (4) est une jauge de déformation.
  8. 8. Bouteille selon la revendication 7, caractérisée en ce que la bouteille comprend plusieurs circuits électriques (4) ayant la forme de jauges de déformation et orientées selon des directions distinctes.
  9. 9. Bouteille selon l’une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que l’enveloppe (2) étanche est en matériau plastique ou métallique.
  10. 10. Bouteille selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu’elle comprend sur la surface extérieure de l’enveloppe (2) au moins une couche (5, 7) de renfort mécanique composite.
  11. 11 .Dispositif de stockage de fluide sous pression et de contrôle de l’intégrité du stockage comprenant au moins une bouteille (1) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 10 et un organe (6) électrique de mesure relié audit circuit (4) et configuré pour mesurer une grandeur électrique ou mécanique dudit circuit (4).
  12. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l’organe (6) électrique de mesure est configuré pour mesurer une tension ou une résistance électrique.
  13. 13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que l’organe (6) électrique de mesure est solidaire de la au moins une bouteille (1).
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