FR3094447A1 - Dispositif électronique pour récipient de gaz - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un dispositif électronique (1) pour récipient de gaz (100) comprenant un boitier rigide (2) comprenant des moyens de mesure (3) d’au moins une grandeur physique délivrant au moins un signal représentatif de ladite grandeur physique ; des moyens de traitement de signal (4) pour traiter le signal fourni par les moyens de mesure (3) ; et des moyens d’alimentation électrique (5) pour alimenter électriquement au moins les moyens de traitement de signal (4) et les moyens de mesure (3). Le boitier rigide (2) comprend une face de fixation (11) à un récipient de gaz (100), laquelle comprend une membrane souple courbée (7) formée d’au moins un matériau flexible et conformée pour présenter au moins un premier rayon de courbure (R1). Récipient de gaz (100), telle une bouteille de gaz, comprenant un tel dispositif électronique (1). Utilisation d’un tel récipient de gaz (100), en particulier une bouteille de gaz, pour stocker et/ou pour fournir un gaz ou mélange gazeux. Figure de l’abrégé : Fig. 3

Description

Dispositif électronique pour récipient de gaz
L’invention concerne un dispositif électronique pour récipient de gaz comprenant une face de fixation incluant une membrane souple courbée formée et un récipient de gaz équipé d’un tel dispositif électronique.
Il est usuel de stocker des gaz dans des récipients de gaz, typiquement des bouteilles ou bonbonnes de gaz, comprenant en général un corps cylindrique définissant un volume interne de stockage du gaz surmontée d’une partie de col comprenant un orifice, en communication fluidique avec le volume interne, permettant d’extraire le gaz du récipient ou, à l’inverse, d’y introduire du gaz pour remplir le récipient lorsqu’il est vide. Une vanne ou un robinet de distribution de gaz, pouvant comprendre un mécanisme de détente de gaz interne, est généralement fixé au col du récipient, c'est-à-dire dans l’orifice, afin de permettre de contrôler la fourniture du gaz, voire aussi sa pression. Un capotage de protection peut protéger la vanne ou robinet de distribution de gaz. Des exemples de tels récipients sont donnés par EP-A-3260760, EP-A-3002498, EP-A-2940370 et EP-A-3117136.
Certains récipients de gaz sont équipés d’un dispositif électronique permettant de fournir des informations à l’utilisateur sur le récipient considéré et son usage, par exemple des mesures de température, d’humidité, de contrainte, de vibration, de choc…, par exemple une jauge de contrainte mesurant les déformations du récipient sous l’effet de la pression du gaz qu’il renferme.
Un tel dispositif électronique est habituellement fixé au corps du récipient, qui est souvent de forme cylindrique, ou à la partie de col du récipient comme décrit par exemple par FR-A-3016424 ou US-A-2013/139897. Il comprend typiquement d’un boîtier rigide qui intègre différents composants permettant son fonctionnement, par exemple une (ou des) carte électronique, un (ou des) capteur, telle une jauge de contrainte, une (ou des) pile ou batterie, des moyens de communication à courte et/ou longue portée permettant de transmettre ou recevoir des données…
Un dispositif électronique pour récipient de gaz doit pouvoir s’adapter à tout type de récipients de gaz existants, en particulier aux bouteilles de gaz ; résister aux contraintes de manipulation et d’utilisation d’une bouteille de gaz (choc, vibration, température, exposition à des atmosphères humides…) dans la durée, c'est-à-dire typiquement jusqu’à 10 ans ; doit éventuellement pouvoir permettre une mesure physique d’une (ou plusieurs) grandeurs sur la bouteille (e.g. température, contrainte, vibrations, chocs, position...) ; doit pouvoir être installé par un opérateur non spécialisé…
Or, il n’existe pas aujourd’hui de dispositif électronique apte à réaliser une ou des mesures physiques sur un récipient de gaz, qui soit à la fois résistant aux chocs mais aussi qui s’adapte aisément sur différents types de récipients de gaz, notamment à corps cylindrique, telle une bouteille ou bonbonne de gaz, en particulier du fait de la complexité existante de fixation d’un tel dispositif électronique sur des récipients de gaz de différents diamètres, donc présentant des rayons de courbure différents que ce soit au niveau de leur corps cylindrique ou de leur partie de col.
Le problème est dès lors de proposer un tel dispositif électronique résistant aux chocs et qui puisse être fixé aisément sur un récipient de gaz existant, quel que soit son diamètre, c'est-à-dire quel que soit le ou les rayons de courbure du corps cylindrique ou de la partie de col dudit récipient, et qui soit donc utilisable sur des récipients de différentes dimensions.
La solution est alors un dispositif électronique pour récipient de gaz comprenant un boitier rigide comprenant, i.e. contenant :
  • des moyens de mesure d’au moins une grandeur physique délivrant au moins un signal représentatif de ladite grandeur physique,
  • des moyens de traitement de signal pour traiter le signal fourni par les moyens de mesure, et
  • des moyens d’alimentation électrique pour alimenter électriquement au moins les moyens de traitement de signal et les moyens de mesure,
et ledit boitier rigide comprenant par ailleurs une face de fixation à un récipient de gaz, aussi appelée « face arrière »,
caractérisé en ce que la face de fixation du boitier comprend une membrane souple courbée formée d’au moins un matériau flexible et conformée pour présenter au moins un premier rayon de courbure (R1).
Selon le mode de réalisation considéré, le dispositif électronique de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
  • la membrane souple est formée d’au moins un matériau flexible comme par exemple polyuréthane, silicone ou autres.
  • la membrane souple est conformée pour présenter un premier rayon de courbure (R1) et un second rayon de courbure (R2) selon deux axes perpendiculaires (AA, BB).
  • le premier rayon de courbure (R1) est compris entre 10 cm et 30 cm, de préférence de l’ordre de 20 cm.
  • le second rayon de courbure (R2) est compris entre 20 cm et 40 cm.
  • le premier rayon de courbure (R1) et le rayon de courbure (R2) sont identiques ou différents.
  • la membrane souple présente des rainures ou évidements, de préférence parallèles les unes aux autres et agencées selon le premier axe AA.
  • la membrane souple forme ou s’étend sur la majorité de la face de fixation du boitier, de préférence sur quasiment toute sa surface.
  • la membrane souple a une épaisseur comprise entre 1 mm et 10 mm.
  • le boitier rigide constitue une coque ou carcasse protectrice notamment contre les chocs, les poussières ou autres polluants, l’humidité, les intempéries ou autres agressions extérieures….
  • le boitier rigide est étanche.
  • les moyens de mesure comprennent au moins un capteur.
  • les moyens de mesure comprennent au moins un capteur de température, d’humidité, une jauge de contrainte, un microphone, un moyen de géolocalisation de type GPS ou autre, un accéléromètre, un capteur ultrason, un gyroscope...
  • les moyens de traitement de signal comprennent au moins un microprocesseur, de préférence un microcontrôleur.
  • les moyens de traitement de signal comprennent au moins une carte électronique.
  • ledit au moins un microprocesseur est agencé sur une carte électronique.
  • les moyens d’alimentation électrique comprennent au moins une pile ou batterie électrique, rechargeable ou à usage unique, i.e. non-rechargeable.
  • les moyens d’alimentation électrique peuvent être rechargés en récupérant de l’énergie, par exemple énergie solaire, électromagnétique, thermique…
  • les moyens d’alimentation électrique sont reliés électriquement aux moyens de traitement de signal et aux moyens de mesure pour les alimenter électriquement en courant électrique. Les moyens de mesure peuvent être alimentés directement par les moyens d’alimentation électrique ou indirectement via les moyens de traitement de signal, typiquement via une carte électronique.
  • le boitier rigide est formé d’au moins un matériau rigide choisi parmi les polymères, par exemple du polyuréthane, polyéthylène, ou autre polymère rigide.
  • il comprend en outre des moyens de communication configurés pour transmettre ou recevoir des données.
  • les moyens de communication sont configurés transmettre ou recevoir des données à courte (c'est-à-dire sur quelques centaines de mètres) ou longue portée (c'est-à-dire sur plusieurs km).
  • les moyens de communication comprennent au moins une antenne émettrice/réceptrice.
  • les moyens de communication sont reliés électriquement aux moyens de traitement de signal, typiquement à une carte électronique.
  • les moyens d’alimentation électrique sont reliés électriquement aux moyens de communication et les alimentent en courant électrique.
  • la face de fixation du boitier comprend par ailleurs des moyens adhésifs conçus ou adaptés pour fixer le boiter par collage sur un récipient de gaz.
  • les moyens adhésifs comprennent un (ou plusieurs) ruban adhésif, de préférence à double face collante, permettant de coller le dispositif sur la surface de la bouteille .
L’invention concerne aussi un récipient de gaz sur lequel est fixé un dispositif électronique selon l’invention, en particulier une bouteille de gaz à corps cylindrique surmonté d’une partie de col.
De préférence, le dispositif électronique selon l’invention est fixé au niveau du corps cylindrique ou de la partie de col d’une bouteille de gaz, en particulier une bouteille de gaz équipée d’une vanne ou robinet de distribution de gaz fixé au niveau du col de la bouteille.
Avantageusement, un capotage de protection est agencé autour de la vanne ou du robinet de distribution de gaz.
En outre, l’invention concerne aussi une utilisation d’un récipient de gaz 100, en particulier une bouteille de gaz, selon l’invention pour stocker et/ou pour fournir un gaz ou mélange gazeux
L’invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante, faite à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :
[FIG. 1] schématise un mode de réalisation de l’architecture interne d’un dispositif électronique pour récipient de gaz selon l’invention ;
[FIG. 2] schématise une bouteille de gaz équipée du dispositif électronique de [FIG. 1], et
[FIG. 3] schématise la face de fixation avec membrane souple d’un dispositif électronique pour récipient de gaz selon l’invention.
schématise un mode de réalisation de l’architecture interne d’un dispositif électronique 1 pour récipient de gaz 100 selon l’invention.
Ce dispositif électronique 1 pour récipient de gaz 100 comprend un boitier rigide 2 résistant aux chocs, par exemple en polymère, et préférentiellement étanche, dans lequel sont agencés des moyens de mesure 3 d’au moins une grandeur physique délivrant au moins un signal représentatif de ladite grandeur physique, des moyens de traitement de signal 4 pour traiter le signal fourni par les moyens de mesure 3, et des moyens d’alimentation électrique 5 pour alimenter électriquement au moins les moyens de traitement de signal 4 et/ou d’autres composants, via un circuit électrique 50.
Les moyens de mesure 3 peuvent comprendre un (ou plusieurs) capteur, par exemple une jauge de contrainte, un thermocouple ou autre.
Les moyens de traitement de signal 4 comprennent une carte électronique 40 à microprocesseur 41. La carte électronique 40 peut aussi comprendre d’autres composants, comme une ou des mémoires, des moyens de mesure additionnels optionnels 33 agencés sur la carte électronique 40… Les moyens de mesure 3 peuvent être quant à eux agencés hors carte électronique 40.
La schématise un récipient de gaz 100, ici une bouteille de gaz, équipé d’un dispositif électronique 1 selon l’invention. Cette bouteille de gaz 100 comprend un corps cylindrique 101 définissant un volume ou compartiment interne 102 dans lequel est stocké le gaz sous pression, i.e. un gaz formé d’un constituant unique (i.e. gaz pur) ou d’un mélange de plusieurs constituants (i.e. mélange gazeux). Le corps cylindrique 101 comprend une partie haute, appelée partie de col, avec un col 103 portant un orifice de sortie de gaz (non visible), ledit col 103 étant séparé du corps cylindrique 101 par un épaulement 104, c'est-à-dire une partie se resserrant progressivement. On parle aussi de bouteille en ogive.
L’orifice porté par le col 103 permettant d’introduire ou d’extraire du gaz du volume interne 102 de la bouteille 101. Un robinet de distribution de gaz 105, de préférence intégrant des moyens de détente (i.e. clapet, siège de clapet..) est fixé au col 103, par exemple dans l’orifice, et est en communication fluidique, via un passage de gaz interne (non visible), avec le volume interne 102 de la bouteille 101 de sorte de pouvoir acheminer le gaz jusqu’à un raccord de sortie 107 servant à fournir le gaz à un utilisateur ou à un appareil. Un capotage de protection 106 permet de protéger le robinet de distribution de gaz 105 contre les détériorations (e.g. chocs, chutes…) et les salissures (e.g. poussières, intempéries…).
Dans le mode de réalisation de la , le dispositif électronique 1 selon l’invention est collé sur le corps cylindrique 101 de la bouteille de gaz 100. Toutefois, il pourrait aussi être fixé par collage au niveau du col 103 ou de l’épaulement 104, voire même du fond 108 lorsqu’il est par exemple bombé vers l’intérieur du volume interne 102.
Afin d’assurer une bonne fixation, typiquement un bon collage, du dispositif électronique 1 selon l’invention sur le corps cylindrique 101 du récipient de gaz 100, celui-ci comprend, sur sa face de fixation 11, aussi appelée face arrière, une membrane 7 souple courbée, laquelle est formée de matériau flexible, par exemple du polyuréthane (PU) shore 40, et présente par ailleurs un premier rayon de courbure (R1), et préférentiellement un deuxième rayon de courbure (R2), comme illustré sur la , de manière à pouvoir s'adapter à tout type de bouteille 100.
Par ailleurs, des moyens adhésifs 12, tel un ruban adhésif de préférence du type à double face adhésive, permettent de fixer le dispositif 1 par collage sur la surface externe de la bouteille 100.
Le dispositif électronique 1 selon l’invention s’adapte, grâce à sa membrane souple à tous les rayons de courbure de l’ogive des bouteilles de gaz, peut s’intégrer aux bouteilles de gaz existantes, peut être installé rapidement par simple collage et/ou par un opérateur non spécialisé, peut intégrer un capteur non intrusif au contact de la surface de la bouteille (e.g. thermocouple, jauge de contrainte, capteur de vibration, microphone ...), résiste aux contraintes de manipulation de la bouteille (chocs, vibrations, variations de température, et peut intégrer des moyens de communication sans fil et ce, en éloignant suffisamment l’antenne de la masse métallique de la bouteille pour ne pas perturber les émissions et/ou les réceptions de données ou autres.
Comme on le voit sur la , le boitier 2 du dispositif électronique 1 selon l’invention comprend une paroi périphérique 10 délimitant un espace intérieur recevant les différents composants électroniques et autres, comme décrit en relation avec la [Fig. 1], et s’étendant entre une paroi avant (non visible) et une paroi arrière ou paroi de fixation 11. Le boitier 2 a ici une forme générale parallélépipédique de section carrée mais, bien entendu, d’autres formes sont envisageables, par exemple il pourrait être de section rectangulaire, polygonale, circulaire ou autre. Avantageusement, le boîtier 2 a une forme de dôme pour ne pas présenter d’angle saillant et améliorer la résistance aux chocs.
Plus précisément, la face de fixation 11 ou face arrière du boitier 2 du dispositif électronique 1 selon l’invention porte la membrane souple courbée 7 qui est conformée pour venir épouser le profil externe du récipient de gaz 100, sur lequel est collé le boitier 2, comme illustré en .
Pour ce faire, la membrane souple courbée 7 est conformée pour présenter au moins un premier rayon de courbure R1 et de préférence deux rayons de courbure, à savoir un premier rayon de courbure R1 et un second rayon de courbure R2 selon deux axes perpendiculaires (AA, BB), comme illustré en , c'est-à-dire un axe BB horizontal et un axe AA vertical, lorsque le boitier 2 est collé sur le côté cylindrique d’une bouteille 100 debout sur le sol comme montré en [Fig. 2].
En d’autres termes, la membrane souple n’est pas plane mais incurvée selon un ou plusieurs rayons de courbure.
Par exemple, le premier rayon de courbure (R1) est compris entre 10 cm et 30 cm, de préférence de l’ordre de 20 cm, et le second rayon de courbure (R2) est compris entre 20 cm et 40 cm.
D’une façon générale, pour chaque axe AA, BB, la courbure de la membrane 7 est choisie pour être supérieure à celle maximale des ogives de bouteilles de gaz 100 sur lesquelles le boitier 2 doit être collé.
De préférence, la membrane souple courbée 7 comprend aussi des rainures 8, aussi appelées fentes ou gorges, ou plus généralement des évidements, arrangées en parallèle, au moins selon l’axe AA, permettant une meilleure adaptation à tout type de bouteille de gaz, c'est-à-dire quel que soit le diamètre, donc la courbure externe, du corps cylindrique de la bouteille 100. Ces rainures 8 facilitent la déformation élastique de la membrane 7 suivant au moins un rayon de courbure R1, R2 en fonction du profil externe de l’ogive de la bouteille 100 sur laquelle le boitier est collé.
La membrane souple 7 s’étend sur la majorité de la face de fixation 11 du boitier 2, de préférence sur toute ou quasiment toute sa surface.
Par ailleurs, la membrane souple a une épaisseur comprise entre 1 mm et 10 mm. A titre d’exemple, elle peut être de section carrée de 2 cm de côté.
Avantageusement, la membrane souple 7 comprend en son centre une zone surélevée 9 en dessous de laquelle est aménagé un capteur, par exemple une jauge de contrainte ou un thermocouple venant au contact du corps de la bouteille 100, après collage du boitier 2, afin d’y réaliser des mesures, notamment de contraintes, i.e. déformations de la paroi de la bouteille 100.
Afin de réaliser un collage rapide et efficace du boitier 2 sur le récipient 100, on peut utiliser des moyens adhésifs 12 par exemple de type un ruban adhésif à double face adhésive, qui sont disposés sur tout ou partie de la surface de la membrane souple 7, comme illustré en .
Toutefois, dans le cas où la membrane souple 7 comprend une zone surélevée 9 en dessous de laquelle est aménagé un capteur, par exemple une jauge de contrainte ou un thermocouple, on veille à ce que les moyens adhésifs 12, en particulier lorsqu’il s’agit d’un ruban adhésif, ne recouvre pas ce centre surélevé pour ne pas nuire aux mesures opérées par le capteur. Dans ce cas, le ruban adhésif constituant les moyens adhésifs 12 n’est déposé par exemple que sur le pourtour de la membrane souple 7, c'est-à-dire qu’il comprend une région centrale évidée 13 comme illustré en , dans laquelle la zone surélevée 9 de la membrane 7 peut venir se loger.
La zone surélevée 9 avec le capteur est quant à elle préférentiellement collée directement sur la surface externe du récipient 100 de gaz, par exemple sur le corps cylindrique ou ogive, avec une autre colle spécifique de manière à assurer de bonnes mesures, par exemple de contraintes ou de température.
De même, afin de mieux accueillir un tel ruban adhésif, la membrane 7 peut aussi comprendre des logements superficiels (non schématisés), par exemple des zones légèrement creusées ou en retrait, dans lesquels vient se positionner le ruban adhésif.
Par ailleurs, le boitier rigide 2 est avantageusement moulé avec la membrane souple 7 pour permettre une meilleure résistance aux chocs. Bien entendu, la membrane souple 7 pour aussi être solidarisée au boitier rigide 2 par tout autre moyen adéquat, tel que collage, emboitement, encastrement, vissage, etc… L’important est que le boîtier 2 forme avec la membrane 7 un bloc solidaire résistant notamment à l’arrachement.
Le boîtier rigide 2 est préférentiellement en plastique renforcé et suffisamment épais pour résister aux chocs liés à la manipulation de la bouteille de gaz 100. Bien entendu, le boîtier rigide 2 pourrait être réalisé en un autre matériau, par exemple en métal.
On préfère cependant réaliser le boîtier 2 en un plastique laissant passer les ondes électromagnétiques pour permettre une communication sans fil, à courte et/ou à longue portée, entre le dispositif 1 de l’invention et par exemple un serveur distant ou autre.
Dans ce cas, le boitier 2 intègre aussi des moyens de communication 6 configurés pour transmettre ou recevoir des données. Par exemple, ces moyens de communication 6 peuvent comprendre une antenne émettrice/réceptrice de communication sans fil.
Comme illustré en Fig. 1, les moyens de communication 6 coopèrent, via une liaison électrique 60, avec les moyens de traitement de signal 4, en particulier le microcontrôleur 41 porté par la carte électronique 40, et sont alimentés en courant par les moyens d’alimentation électrique 5.
De préférence, le volume interne du boîtier 2 est suffisamment grand pour contenir l’électronique, en particulier la carte 40, et maintenir l’antenne aussi éloignée que possible de la paroi métallique de la bouteille 100 sur lequel le dispositif 1 est collé, pour ne pas perturber ou le moins possible les échanges de données via l’antenne, et, à l’inverse, le volume du boitier 2 est choisi suffisamment petit pour permettre son intégration au niveau par exemple dans les régions du col 103 ou de l’épaulement 104 d’une bouteille de gaz 100, y compris lorsqu’un capotage 106 de protection est agencé autour du robinet 105 et s’étend jusque dans ces régions.
Un récipient de gaz 100, en particulier une bouteille de gaz, peut être utilisé pour stocker et/ou pour fournir un gaz ou mélange gazeux à un site utilisateur, c'est-à-dire à une personne ou à un appareil ou une machine par exemple.

Claims (10)

  1. Dispositif électronique (1) pour récipient de gaz (100) comprenant un boitier rigide (2) comprenant :
    • des moyens de mesure (3) d’au moins une grandeur physique délivrant au moins un signal représentatif de ladite grandeur physique,
    • des moyens de traitement de signal (4) pour traiter le signal fourni par les moyens de mesure (3), et
    • des moyens d’alimentation électrique (5) pour alimenter électriquement au moins les moyens de traitement de signal (4) et les moyens de mesure (3),
    et ledit boitier rigide (2) comprenant par ailleurs une face de fixation (11) à un récipient de gaz (100),
    caractérisé en ce que la face de fixation (11) du boitier (2) comprend une membrane souple courbée (7) formée d’au moins un matériau flexible et conformée pour présenter au moins un premier rayon de courbure (R1).
  2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la membrane souple (7) est formée d’au moins un matériau flexible.
  3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane souple (7) est conformée pour présenter un premier rayon de courbure (R1) et un second rayon de courbure (R2) selon deux axes perpendiculaires (AA, BB).
  4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mesure (3) comprennent au moins un capteur.
  5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de traitement de signal (4) comprennent au moins un microprocesseur (41), de préférence un microcontrôleur.
  6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d’alimentation électrique (5) comprennent au moins une pile ou batterie électrique.
  7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boitier rigide (2) comprend en outre des moyens de communication (6) configurés pour transmettre ou recevoir des données.
  8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face de fixation (11) du boitier (2) comprend par ailleurs des moyens adhésifs conçus ou adaptés pour fixer le boiter (2) par collage, de préférence les moyens adhésifs comprennent un ruban adhésif.
  9. Récipient de gaz (100), en particulier une bouteille de gaz, comprenant un dispositif électronique (1) selon l'une des revendications précédentes.
  10. Utilisation d’un récipient de gaz (100), en particulier une bouteille de gaz, selon la revendication 9 pour stocker et/ou pour fournir un gaz ou mélange gazeux.
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