FR3136710A1

FR3136710A1 - Réservoirs polymorphes et procédés de fabrication correspondants

Info

Publication number: FR3136710A1
Application number: FR2206029A
Authority: FR
Inventors: Jean-Pierre MATTEÏ
Original assignee: Nimrod Composites
Current assignee: Nimrod Composites
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2023-12-22
Anticipated expiration: 2042-06-20
Also published as: FR3136710B1; EP4540084A1; WO2023247449A1

Abstract

Réservoir (1) pour un appareil de transport tel qu’un véhicule automobile, un aéronef ou un bateau, comprenant un corps qui délimite une cavité (4) destinée à contenir un fluide, notamment un gaz, le corps comprenant des parois (5-7) formant une enveloppe (2) du réservoir (1) et un ou plusieurs renforts (3), chacun des renforts (3) reliant l’une à l’autre deux desdites parois (5, 6) disposées en vis-à-vis l’une par rapport à l’autre. Procédé de fabrication d’un tel réservoir (1). Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Réservoirs polymorphes et procédés de fabrication correspondants

L’invention se rapporte au domaine du stockage de fluide, notamment d’un fluide formant un carburant contenu dans un réservoir d’un appareil de transport tel qu’un véhicule automobile, un aéronef, un bateau, ou tout autre matériel mobile.

L’invention présente un intérêt particulier, nullement limitatif, dans le secteur des véhicules utilisant du gaz en tant que carburant.

État de la technique antérieure

Dans le secteur du transport, l’utilisation de gaz comme carburant permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Compte tenu du faible espace disponible pour stocker du carburant dans les appareils de transport contemporains et futurs, une solution consiste à utiliser non pas un unique réservoir aussi grand que possible mais plusieurs petits réservoirs.

L’utilisation de plusieurs réservoirs de dimension restreinte permet notamment de réduire les contraintes mécaniques exercées par le fluide stocké sur les réservoirs, et donc de réduire l’épaisseur de leur coque.

Il existe toutefois un besoin d’augmenter le volume utile de stockage de fluide compte tenu de l’espace effectivement disponible pour placer le ou les réservoirs.

L’invention vise à procurer une solution permettant de stocker un fluide sous pression en maximisant le volume utile de stockage tout en réduisant les risques résultant de la pression exercée par le fluide ainsi stocké.

A cet effet, l’invention a pour objet un réservoir pour un appareil de transport tel qu’un véhicule automobile, un aéronef ou un bateau, comprenant un corps qui délimite une cavité destinée à contenir un fluide, notamment un gaz, le corps comprenant des parois formant une enveloppe du réservoir. Selon l’invention, le corps comprend un ou plusieurs renforts, chacun des renforts reliant l’une à l’autre deux desdites parois disposées en vis-à-vis l’une par rapport à l’autre.

L’encombrement du réservoir, c’est-à-dire le volume total qu’il occupe dans l’espace, est principalement déterminé par la géométrie de son enveloppe et donc par la géométrie desdites parois, lesquelles désignent différentes parties de l’enveloppe qui peuvent constituer ensemble une pièce unique, monolithique. En particulier et de manière astucieuse, les renforts peuvent rester totalement contenus dans ce volume.

Selon l’agencement proposé, les renforts occupent un espace du réservoir qui pourrait constituer une partie supplémentaire de la cavité de stockage de fluide. Cependant, une telle disposition des renforts permet d’améliorer la résistance mécanique de l’enveloppe et de conférer les propriétés mécaniques requises au réservoir, dont l’enveloppe peut présenter une très grande diversité de géométries.

L’invention permet ainsi de réaliser un réservoir polymorphe, optimisant le volume de stockage de fluide formé par la cavité compte tenu de l’espace effectivement disponible dans le véhicule qu’il est destiné à équiper.

Ce volume de stockage peut ainsi être supérieur à celui qui serait constitué par un réservoir cylindrique conventionnel, ou par un assemblage de réservoirs conventionnels et permet d’éliminer les connections entre réservoirs ainsi que les risques associés à un tel assemblage.

En fonction de la forme de l’espace disponible pour le réservoir, ce dernier peut comprendre une géométrie relativement simple, par exemple une forme globalement parallélépipédique ou d’autres formes élémentaires, ou comprendre plusieurs parties dont certaines au moins présentent une géométrie relativement simple. Le réservoir peut aussi comprendre des parties de forme plus complexe, en définissant par exemple des parois ou surfaces convexes ou concaves et/ou des parois ou surfaces respectivement orientées selon différentes directions de l’espace.

Les renforts permettent de solidariser différentes parties de l’enveloppe, en l’occurrence les parois qu’ils relient, de manière à renforcer localement la résistance mécanique du réservoir.

L’invention permet ainsi d’améliorer à la fois la compacité, le volume de stockage et la résistance mécanique du réservoir.

Dans un mode de réalisation, les renforts sont venus de matière avec l’enveloppe.

Autrement dit, les renforts peuvent former un prolongement continu de matière avec l’enveloppe, en particulier avec les parois qu’ils relient.

De manière générale, chacun des renforts peut présenter une direction de liaison le long de laquelle il s’étend.

La direction de liaison de chacun des renforts peut être perpendiculaire ou oblique par rapport à l’une et/ou l’autre des premières parois qui sont reliées l’une à l’autre par ce renfort.

A titre d’exemple non limitatif, dans le cas d’un renfort reliant l’une à l’autre deux parois parallèles l’une à l’autre, la direction de liaison de ce renfort peut être perpendiculaire par rapport à chacun de ces parois. Dans le cas d’un renfort reliant l’une à l’autre deux parois obliques l’une par rapport à l’autre, la direction de liaison de ce renfort peut être perpendiculaire par rapport à l’une de ces parois et oblique par rapport à l’autre de ces parois.

Dans un mode de réalisation, chacun des renforts, ou l’un au moins parmi eux, forme une surface externe circonférentiellement fermée autour de la direction de liaison.

De préférence, l’intégralité de cette surface externe, ou au moins une partie d’entre elle, délimite la cavité.

Dans un mode de réalisation, chacun des renforts, ou l’un au moins parmi eux, forme une surface interne délimitant un espace creux.

De préférence, cet espace creux définit une ouverture qui traverse le réservoir selon la direction de liaison.

Autrement dit, un renfort donné peut être formé par une paroi qui forme un solide de révolution ou plus généralement par un solide fermé autour de la direction de liaison qu’il constitue.

A titre d’exemple non limitatif, un tel renfort peut présenter une géométrie globalement annulaire ou tronconique, qui peut être différente sur différents tronçons du renfort le long de la direction de liaison.

Un réservoir comprenant des renforts formant de tels espaces creux peut ainsi former une structure alvéolaire, l’enveloppe délimitant un volume comprenant la cavité de stockage de fluide traversée par des alvéoles formées par les espaces creux des renforts.

Un renfort pourvu d’un tel espace creux permet à la fois de remplir sa fonction de tenue mécanique, de réduire la masse du réservoir et, lorsque l’espace creux forme une ouverture traversant le réservoir, de constituer des espaces vides dans lesquels peuvent être logés des éléments annexes tels que des éléments de fixation du réservoir.

Dans un mode de réalisation, la direction de liaison d’un ou plusieurs desdits renforts est perpendiculaire ou oblique par rapport à la direction de liaison d’un ou plusieurs autres desdits renforts.

Notamment, de manière non limitative, certains renforts peuvent relier entre elles deux parois du réservoir qui s’étendent par exemple parallèlement à une première direction de référence tandis que d’autres renforts peuvent relier entre elles deux parois du réservoir qui s’étendent dans cet exemple parallèlement à une deuxième direction de référence oblique ou perpendiculaire par rapport à la première direction de référence.

Dans un mode de réalisation, chacun des renforts, ou l’un au moins parmi eux, comprend une première partie d’extrémité solidaire de l’une desdites parois qu’il relie, une deuxième partie d’extrémité solidaire de l’autre desdites parois qu’il relie et une partie centrale s’étendant entre la première partie d’extrémité et la deuxième partie d’extrémité.

A titre d’exemple non limitatif, la partie centrale peut avoir une géométrie tubulaire.

La première partie d’extrémité et/ou la deuxième partie d’extrémité peuvent présenter chacune une dimension croissante en allant de la partie centrale vers la première paroi à laquelle elle est respectivement reliée.

Une telle géométrie des parties d’extrémité permet de réduire les contraintes de cisaillement introduites par la pression interne du réservoir.

De préférence, les parois et/ou les renforts comprennent un matériau choisi parmi des thermoplastiques, tels que le polyéthylène, le polyamide, le polyuréthane, des thermodurcissables, et des résines biosourcées.

Entre autres avantages de ces matériaux, le thermoplastique notamment permet de conférer au corps du réservoir des propriétés de souplesses et de résistance.

L’invention a aussi pour objet un appareil de transport tel qu’un véhicule automobile, un aéronef ou un bateau, comprenant un ou plusieurs réservoirs tels que définis ci-dessus.

Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un réservoir tel que défini ci-dessus.

Ce procédé comprend de préférence une étape d’assemblage d’éléments de matière de manière à former un prolongement continu de matière entre l’enveloppe et le ou les renforts.

De manière non limitative, l’assemblage peut être réalisé par moulage, par exemple par rotation et/ou par extrusion et soufflage.

Dans un mode de réalisation, le corps du réservoir est fabriqué d’une seule pièce.

Alternativement, le corps du réservoir peut être fabriqué par assemblage de plusieurs pièces préalablement fabriquées.

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, non limitative, qui suit.

La description détaillée qui suit fait référence aux dessins annexés sur lesquels :

est une vue schématique en perspective, partiellement écorchée, d’un réservoir conforme à un premier mode de réalisation de l’invention, le réservoir comprenant des renforts orientés selon une unique direction, formant un réseau de renforts mono-axial ;

est une vue schématique partielle en perspective d’un réservoir analogue à celui de la , montrant quatre renforts adjacents ;

est une vue schématique en perspective, partiellement écorchée, d’un réservoir conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention, le réservoir comprenant des renforts orientés selon deux directions orthogonales entre elles, formant un réseau de renforts bi-axial ;

est une vue schématique en perspective, partiellement écorchée, d’un réservoir conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention, le réservoir comprenant des renforts orientés selon trois directions orthogonales entre elles, formant un réseau de renforts tri-axial ;

est une vue schématique partielle en coupe d’éléments de fabrication d’un réservoir selon un premier mode de mise en œuvre de l’invention ;

est une vue schématique partielle en coupe d’éléments de fabrication d’un réservoir selon un deuxième mode de mise en œuvre de l’invention ;

est une vue schématique partielle en coupe d’éléments de fabrication d’un réservoir selon un troisième mode de mise en œuvre de l’invention.

Description détaillée de modes de réalisation

Les figures 1 à 4 comprennent un référentiel définissant trois directions D1, D2 et D3 orthogonales entre elles. Dans cet exemple, D1 est une direction longitudinale, D2 une direction verticale et D3 une direction transversale.

Il est représenté sur la un réservoir 1 conforme à un premier mode de réalisation de l’invention.

Dans cet exemple nullement limitatif, le réservoir 1 est destiné à équiper un véhicule automobile afin de lui fournir du carburant.

En référence à la , le réservoir 1 a une forme globalement aplatie, en l’occurrence une dimension selon la direction verticale D2, ou hauteur, relativement petite devant ses dimensions longitudinale et transversale, c’est-à-dire selon les directions D1 et D3 respectivement.

A titre indicatif, la hauteur selon D2 du réservoir 1 peut être d’environ 100 mm.

La dimension du réservoir 1 selon la direction transversale D3, ou largeur, varie le long de la direction D1. En partant de l’extrémité longitudinale située vers la gauche et le bas de la , la largeur croît jusqu’à une première coordonnée longitudinale, reste constante jusqu’à une deuxième coordonnée longitudinale puis décroît jusqu’à l’extrémité longitudinale opposée, située vers la droite et le haut de la .

Le réservoir 1 comprend dans cet exemple un corps formant une enveloppe 2, aussi appelée « coque », ainsi que des renforts 3.

L’enveloppe 2 délimite des contours extérieurs d’une cavité 4 destinée à contenir un fluide sous pression qui constitue dans cet exemple ledit carburant.

Dans cet exemple, la cavité 4 est destinée à contenir un fluide, gaz ou liquide, ayant une pression de l’ordre de 300 MPa.

L’enveloppe 2 est formée de différentes parois 5-7, aussi appelées « peaux », qui sont dans cet exemple réalisées d’une seule pièce (voir plus loin ci-dessous), de manière à former une coque monolithique.

En référence à la , l’enveloppe 2 comprend plus précisément une paroi inférieure 5, une paroi supérieure 6 et des parois latérales 7.

La paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 6 sont éloignées l’une de l’autre selon la direction D2 de manière à définir d’une part la hauteur du réservoir 1, qui correspond à la distance selon D2 entre une surface externe de la paroi inférieure 5 et une surface externe de la paroi supérieure 6 et, d’autre part, une hauteur de la cavité 4 qui correspond à la distance selon D2 entre une surface interne de la paroi inférieure 5 et une surface interne de la paroi supérieure 6.

Dans cet exemple, les parois 5 et 6 sont parallèles, en vis-à-vis l’une de l’autre, et les parois latérales 7 relient les parois 5 et 6 l’une à l’autre de manière à former des bords arrondis du réservoir 1.

Le réservoir 1 comprend par ailleurs un organe de remplissage 8 présentant dans cet exemple une géométrie tubulaire et étant solidaire de l’une des parois latérales 7.

L’organe 8 est configuré pour établir une communication fluidique entre la cavité 4 et l’extérieur du réservoir 1, en vue de son remplissage ou d’un prélèvement du fluide qu’il contient.

Les renforts 3 sont dans cet exemple configurés pour relier l’une à l’autre les parois 5 et 6, de sorte à renforcer la résistance mécanique de l’enveloppe 2 et donc du réservoir 1, compte tenu notamment des pressions et des dépressions qu’il subit lors de son utilisation.

En référence à la qui montre une partie d’un réservoir 1 semblable à celui de la , chacun des renforts 3 présente une forme globalement allongée le long d’une direction D4, appelée « direction de liaison ». Dans cet exemple, la direction de liaison D4 de chacun des renforts 3 est sensiblement parallèle à la direction verticale D1 et donc sensiblement perpendiculaire aux parois 5 et 6.

Il va maintenant être décrit la géométrie d’un renfort 3 en référence au deuxième renfort 3 en partant de la droite de la .

Le renfort 3 comprend une partie centrale 11, une partie d’extrémité inférieure 12 reliée à la paroi 5 et une partie d’extrémité supérieure 13 reliée à la paroi 6.

La partie centrale 11 a une géométrie cylindrique et présente un axe de symétrie qui correspond à la direction D4.

La partie d’extrémité inférieure 12 présente une géométrie évasée, en l’occurrence une dimension croissante depuis l’extrémité de la partie centrale 11 à laquelle elle est reliée vers la paroi 5. De manière analogue, la partie d’extrémité supérieure 13 présente également une géométrie évasée en ayant une dimension croissante depuis l’extrémité de la partie centrale 11 à laquelle elle est reliée vers la paroi 6.

Dans cet exemple, la partie centrale 11 et les parties d’extrémité 12 et 13 définissent radialement à l’intérieur par rapport à la direction D4 un espace creux 14 qui traverse le réservoir 1 selon la direction D4 (visible sur la ).

La paroi constituée par ces différentes parties 11, 12 et 13 du renfort 3 s’étend ainsi circonférentiellement autour de la direction de liaison D4 en définissant une surface interne et une surface externe.

La surface interne du renfort 3 délimite ledit espace creux 14. Dans cet exemple, cette surface interne du renfort 3 est reliée à, ou débouche sur, la surface externe des parois 5 et 6.

La surface externe du renfort 3 est une surface circonférentiellement fermée autour de la direction D4 et l’intégralité de cette surface externe délimite la cavité 4 du réservoir 1. Autrement dit, la cavité 4 s’étend tout autour du renfort 3.

Dans cet exemple, le renfort 3 forme ainsi un puits qui traverse la cavité 4.

Les autres renforts 3 représentés sur la , de même que chacun des renforts 3 du réservoir 1 de la sont similaires au renfort 3 qui vient d’être décrit.

En référence à la , les renforts 3 sont répartis sur toute la longueur et la largeur du réservoir 1, en étant espacés deux-à-deux d’une distance sensiblement constante selon la direction D1 et selon la direction D3.

Bien entendu, la géométrie, la position et le nombre de renforts 3 peut être modifiée sans sortir du cadre de l’invention, en fonction de la répartition des efforts dans le réservoir 2 lors de son utilisation, qui dépend en particulier de la géométrie de l’enveloppe 2.

Dans cet exemple, l’enveloppe 2 et les renforts 3 comprennent un matériau thermoplastique.

Chacun des renforts 3 de la est par ailleurs venu de matière avec l’enveloppe 2, plus précisément avec les parois 5 et 6, de sorte à former un prolongement continu de matière.

De manière optionnelle, l’enveloppe 2 et/ou les renforts 3 peuvent aussi comprendre des charges ou fibres techniques afin d’augmenter la tenue aux efforts de pression engendrés par le fluide. De manière non limitative, la matrice thermoplastique peut être renforcée par des charges minérales ou fibreuses, par des filaments de verre, de carbone, d’aramide, de basalte, ou encore par des fibres végétales, de manière à réaliser une contexture fibreuse. De telles charges ou fibres peuvent être intégrées dans la matrice thermoplastique par exemple par tissage, tressage, roto-moulage, soufflage ou encore par injection.

Les renforts 3 et/ou l’enveloppe 2 peuvent comprendre un additif afin d’améliorer l’adhésion avec la base retenue et/ou être dopés d’adjuvants, par exemple sous forme de nanoparticules, afin de renforcer les propriétés d’étanchéité, la tenue mécanique et/ou la résistance à la pression du réservoir 1.

En variante, l’enveloppe 2 et/ou les renforts 3 peuvent être fabriqués par dépôt, par exemple par roto-moulage, de plusieurs couches de matériaux thermoplastiques différents qui, agglomérées les unes aux autres, assurent de meilleures propriétés d’étanchéité ou mécaniques.

Des procédés de fabrication d’un tel réservoir 1 sont décrits plus loin ci-dessous à titre d’exemple.

La montre un réservoir 1 selon un deuxième mode de réalisation qui est décrit ci-dessous uniquement selon ses différences par rapport à celui de la . La description qui précède s’applique par analogie à ce deuxième mode de réalisation.

Dans cet exemple, le réservoir 1 a une dimension selon la direction D2 relativement plus grande que la hauteur du réservoir de la .

La partie supérieure de l’enveloppe 2 comprend plusieurs parois supérieures 61-65 en vis-à-vis de la paroi inférieure 5 ainsi que deux parois transversales 71.

Les parois supérieures 61, 63 et 65 sont parallèles à la paroi inférieure 5 tandis que les parois supérieures 62 et 64 sont inclinées par rapport aux parois 61, 63 et 65 de manière à créer en renflement du réservoir 1 au niveau de sa partie longitudinale centrale.

En particulier, la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 63 est supérieure à la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et les parois supérieures 61 et 65. La distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 62 évolue de manière monotone selon D1 de manière à réaliser une transition entre les parois supérieures 61 et 63. De même, la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 64 évolue de manière monotone selon D1 de manière à réaliser une transition entre les parois supérieures 63 et 65.

A titre indicatif, la hauteur maximale du réservoir 1, c’est-à-dire la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 63, peut être d’environ 150 mm.

Concernant lesdites parois transversales 71, dont une seule est visible sur la , celles-ci sont parallèles aux directions D1 et D2 et sont éloignées l’une de l’autre selon la direction D3 de manière à définir une largeur constante du réservoir 1.

Les renforts 3 comprennent d’une part des renforts 31 analogues à ceux du réservoir de la , c’est-à-dire des renforts 31 reliant l’une à l’autre la paroi inférieure 5 et la partie supérieure de l’enveloppe 2. Ainsi, certains renforts 31, appelés « premiers renforts », relient l’une à l’autre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 61, ou la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 63, ou la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 65. D’autres renforts 31, appelés « deuxièmes renforts », relient l’une à l’autre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 62, ou la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 64. Compte tenu de l’orientation respective des parois 5 et 61-65, les premiers renforts 31 présentent une direction de liaison perpendiculaire aux parois 5, 61, 63 et 65 auxquelles elles sont respectivement reliées, tandis que les deuxièmes renforts 31 présentent une direction de liaison perpendiculaire à la paroi inférieure 5 et oblique par rapport aux parois supérieures 62 et 64 auxquelles elles sont respectivement reliées.

Les renforts 3 comprennent d’autre part des renforts 32 qui relient l’une à l’autre les parois transversales 71 et qui présentent en l’occurrence une direction de liaison perpendiculaire par rapport à ces parois 71 et par rapport à la direction de liaison des renforts 31.

Les renforts 3 du réservoir 1 de la s’étendent ainsi en s’entrecroisant selon deux directions différentes de l’espace, en l’occurrence D2 et D3, formant un réseau bi-axial de renforts 3.

La montre un réservoir 1 selon un troisième mode de réalisation qui est décrit ci-dessous uniquement selon ses différences par rapport à celui de la . La description qui précède s’applique par analogie à ce troisième mode de réalisation.

La partie supérieure de l’enveloppe 2 comprend deux parois supérieures 66 et 67 en vis-à-vis de la paroi inférieure 5, deux parois longitudinales inférieures 72 et deux parois longitudinales supérieures 73.

Les parois supérieures 66 et 67 sont parallèles à la paroi inférieure 5.

La distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 66 est supérieure à la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 67, formant un réservoir étagé.

A titre indicatif, la hauteur maximale du réservoir 1, c’est-à-dire la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 66, peut être d’environ 150 mm.

Les parois longitudinales inférieures 72, dont une seule est visible sur la , sont sensiblement parallèles aux directions D2 et D3 et sont éloignées l’une de l’autre selon la direction D1 de manière à définir une longueur du réservoir 1.

L’une des parois longitudinales supérieures 73 assurent la liaison entre l’une des parois longitudinales inférieures 72 et la paroi supérieure 66, tandis que l’autre paroi longitudinale supérieure 73 (non visible sur la ) assure la liaison entre la paroi supérieure 66 et la paroi supérieure 67.

Les parois longitudinales supérieures 73 sont en vis-à-vis l’une de l’autre et s’étendent selon un plan légèrement oblique par rapport au plan D2-D3.

Les renforts 3 comprennent d’une part des renforts 31 analogues aux renforts 31 du réservoir de la , c’est-à-dire des renforts 31 reliant l’une à l’autre la paroi inférieure 5 et la partie supérieure de l’enveloppe 2. Ainsi, certains renforts 31 relient l’une à l’autre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 66 et d’autres renforts 31 relient l’une à l’autre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 67.

Les renforts 3 comprennent d’autre part des renforts 32 analogues aux renforts 32 du réservoir de la , reliant l’une à l’autre les parois transversales 71 de l’enveloppe 2.

Dans ce mode de réalisation, les renforts 3 comprennent aussi des renforts 33 dont certains relient l’une à l’autre les deux parois longitudinales inférieures 72 et d’autres relient l’une à l’autre les deux parois longitudinales supérieures 73.

Les renforts 3 du réservoir 1 de la s’étendent ainsi en s’entrecroisant selon trois directions différentes de l’espace, en l’occurrence D1, D2 et D3, formant un réseau tri-axial de renforts 3.

L’invention permet ainsi de créer des réservoirs polymorphes pouvant comprendre un réseau de renforts multi-axiaux / multi-directionnels.

Il va maintenant être décrit des exemples non limitatifs de procédés de fabrication de réservoirs conformes à l’invention.

Des renforts 3 du type puits, par exemple ceux du réservoir 1 de la , peuvent être fabriqués de la manière décrite ci-dessous en référence à la qui montre un outillage et des éléments de matière destinés à former l’un des renforts 3 ainsi que les parois 5 et 6 de l’enveloppe 2.

Lesdits éléments de matière comprennent d’une part une pièce 101 comprenant une partie centrale 102 et deux parties d’extrémités 103 et 104 et, d’autre part, des éléments de paroi 105 et 106.

La pièce 101 est dans cet exemple préfabriquée par usinage, injection, roto-moulage ou encore extrusion-soufflage.

L’outillage comprend un moule pourvu de coquilles extérieures 111 et 112, des têtes de puits 113 et 114, un axe de centrage 115 et une tige de maintien 116.

Les coquilles extérieures 111 et 112 sont disposées en vis-à-vis l’une de l’autre et refermées l’une sur l’autre de manière à délimiter un volume intérieur délimité par des surfaces des coquilles 111 et 112 sur lesquelles lesdits éléments de paroi 105 et 106 sont disposées à l’aide d’un procédé de roto-moulage, de soufflage ou d’un procédé analogue.

Les parties d’extrémité 103 et 104 de la pièce 101 ont une forme générale progressivement élargie à mesure que l’on se rapproche des éléments de paroi 105 et 106 respectifs de manière à permettre leur raccordement sensiblement tangentiel à ces éléments de paroi 105 et 106. La pièce 101 s’étend ainsi sur toute la distance séparant les éléments de paroi 105 et 106.

Les éléments de paroi 105 et 106 sont disposés de manière à recouvrir les extrémités de la pièce 101 pour assurer un ancrage efficace. Cette solution est notamment préférée pour des matériaux de forte viscosité où la matière a des difficultés à être injectée même à chaud.

Dans cet exemple, l’axe de centrage 115 a une forme cylindrique et peut être plein ou creux. Il est disposé de manière ajustée à l’intérieur de la pièce 101 de manière à s’étendre au niveau de la partie centrale 102. L’axe de centrage 115 est emmanché à ses extrémités respectives dans les têtes de puits 113 et 114, lesquelles sont elles-mêmes centrées et maintenues entre les deux coquilles 111 et 112 du moule qui comprennent à cet effet des ouvertures ou passages correspondants. L’axe de centrage 115 constitue ainsi une entretoise entre les têtes de puits 113 et 114.

Dans cet exemple, l’axe de centrage 115 contribue à maintenir les têtes de puits 113 et 114 en appui contre des surfaces opposées des coquilles du moule, les têtes de puits comportant un épaulement en appui contre ces surfaces. L’axe de centrage 115 est destiné à maintenir la pièce 101 entre les coquilles 111 et 112 du moule préalablement à la mise en forme et à la cristallisation de la matière des éléments de paroi 105 et 106. Cet axe 115 peut être percé radialement pour améliorer les échanges thermiques pendant le procédé de mise en forme, qui peut être un procédé de roto-moulage, d’extrusion-soufflage ou analogue.

Chacune des têtes de puits 113 et 114 a une forme s’élargissant progressivement entre l’axe de centrage 115 et la coquille correspondante 111, 112 du moule à laquelle elle est reliée. Ces têtes de puits prolongent la forme intérieure des coquilles du moule sur laquelle la matière des éléments de paroi 105 et 106 va se déposer durant le procédé de mise en forme.

Dans cet exemple, les têtes de puits 113 et 114 forment des noyaux le long desquels la matière va se déposer, et ces têtes de puits maintiennent la pièce 101 en position, centrée sur l’axe A1 le long duquel elle s’étend. En variante, les têtes de puits 113 et 114 peuvent servir essentiellement à maintenir la pièce 101 en position, centrée sur l’axe A1, en constituant des zones d’appui pour la pièce 101 dans les parties d’extrémité 103 et 104.

La tige de maintien 116 est prévue pour traverser suivant l’axe A1 de la pièce 101 les coquilles 111 et 112, les têtes de puits 113 et 114, l’axe de centrage 115, ainsi que la pièce 101. Cette tige de maintien 116 comprend des moyens de serrage à ces extrémités, tels que des écrous vissés sur des parties filetées, permettant de maintenir assemblés les éléments entre eux avec un serrage approprié. Ce montage à l’aide d’une tige de maintien 116 évite tout fléchissement de la pièce 101 pendant la phase de ramollissement, permettant le mariage avec le matériau des éléments de paroi 105 et 106.

Ce procédé non limitatif comprend ainsi les étapes suivantes :
– mise en place et maintien entre les deux têtes de puits 113 et 114 de l’axe de centrage 115 à l’intérieur de la pièce 101, cet axe de centrage 115 étant emmanché sur les têtes de puits 113 et 114 ;
– mise en place et maintien des coquilles 111 et 112 du moule avant fermeture de ces coquilles l’une sur l’autre, de l’ensemble formé par l’axe de centrage 115, la pièce 101 et les têtes de puits 113 et 114 ;
– mise en place de la tige de maintien 116 traversant les coquilles 111 et 112, les têtes de puits 113 et 114, l’axe de centrage 115 et la pièce 101 via des passages correspondants ménagés dans chacun de ces éléments ;
– mise en forme définitive de la matière à l’intérieur du moule, afin de réaliser le corps du réservoir.

Après cristallisation ou réticulation de la matière thermoplastique, le moule est démonté, la tige de maintien 116 est retirée, les coquilles 111 et 112 du moule sont ouvertes, les têtes de puits 113 et 114 sont retirées, ainsi que l’axe de centrage 115. Restent alors l’enveloppe 2 formée par les éléments de paroi 105 et 106 ainsi que le renfort formé par la pièce 101 venue de matière avec les éléments de paroi 105 et 106, la matière des parties d’extrémité 103 et 104 formant un prolongement continu avec la matière des éléments de paroi 105 et 106.

Bien entendu, le procédé décrit ci-dessus peut être mis en œuvre pour réaliser simultanément plusieurs renforts 3.

De nombreuses variantes peuvent être apportées à ce procédé de fabrication, par exemple celle qui est décrite ci-dessous en référence à la par distinction avec celle de la . La description qui précède s’applique par analogie.

Dans l’exemple de la , les coquilles extérieures 111 et 112 du moule et les têtes de puits 113 et 114 sont configurées de sorte que les têtes de puits 113 et 114 soient enserrées entre l’axe de centrage 115 et, respectivement, les coquilles extérieures 111 et 112.

Les éléments de matière destinés à former l’enveloppe et le renfort comprennent d’une part une pièce 121 tubulaire préfabriquée et, d’autre part, des éléments de paroi 105 et 106 qui comportent des parties 122 et 123 destinées à former lesdites parties d’extrémités du renfort.

Les parties d’extrémité 122 et 123 ont une forme générale progressivement restreinte à mesure que l’on se rapproche des extrémités respectives de la pièce 121 de manière à permettre leur raccordement sensiblement tangentiel à cette pièce 121.

Cette variante de fabrication peut par exemple être utilisée pour fabriquée un renfort relativement long ou plusieurs renforts de longueur variable en jouant sur la longueur de la pièce 121.

De manière connue en soi, la longueur admissible du renfort dépend du matériau utilisé et des conditions de mise en œuvre. Par exemple, dans le cadre du roto-moulage, les paramètres d’ajustement incluent la vitesse de rotation, la fluidité du matériau ou encore le point de ramollissement de ce matériau. Typiquement, l’utilisation d’un thermoplastique du type polyéthylène HD 1000 convient pour fabriquer un renfort de 50 mm de la manière décrite ci-dessus.

La illustre un outillage et des éléments de matière utilisés de manière analogue à ce qui vient d’être décrit en référence à la , pour la fabrication de renforts reliant l’une à l’autre des parois en vis-à-vis inclinées l’une par rapport à l’autre. La description qui précède s’applique par analogie à l’exemple de la .

Selon l’invention, le corps du réservoir 1, incluant l’enveloppe 2 et les renforts 3, peut donc être fabriqué à l’aide d’un procédé de mise en forme du type roto-moulage ou soufflage, ou de toute autre technique de moulage ou de coulée, de sorte à créer un assemblage par adhésion d’éléments de matière formant d’une part des parois de l’enveloppe et d’autre part les renforts. Pour ce faire, lorsque les renforts forment des puits, l’outillage peut comprendre des organes de maintien des éléments de matière destinés à former les renforts, ces organes étant logés dans les pièces formant ces puits pendant le moulage. Lorsque les renforts ne sont pas creux mais pleins, ils peuvent être positionnés axialement dans le moule par des emboîtements sur des pivots disposés dans le moule.

Les procédés décrits ci-dessus conviennent à la fabrication de réservoirs 1 comprenant des renforts 3 qui présentent des directions de liaison sensiblement parallèles entre elles, ou légèrement obliques les unes par rapport aux autres, formant un réseau mono-axial tel qu’illustré sur la .

Pour fabriquer un réservoir 1 dotés de renforts 3 entrecroisés formant un réseau multi-axial de renforts, tels que ceux illustrés sur les figures 3 et 4, le moule extérieur peut comprendre différentes parties présentant chacune les pivots nécessaires au maintien des supports de puits. Alternativement, le moule peut comprendre des clés représentatives de chacune des faces présentant les pivots de maintien des puits, lesquelles clés peuvent ensuite être enfermées dans un moule extérieur.

L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et aux variantes décrits ci-dessus. De manière générale, l’invention permet de réaliser des réservoirs polymorphes, aptes à se conformer à des volumes disponibles, ce qui permet d’augmenter la capacité d’emport de fluide et donc l’autonomie des véhicules qu’ils équipent. L’invention permet ainsi de réaliser des réservoirs ayant une géométrie relativement complexe, ou au contraire une géométrie relativement simple voire conventionnelle, par exemple un réservoir à enveloppe cylindrique pouvant être destinée au secteur aéronautique afin de stocker une grande quantité de carburant.

La géométrie et la structure des renforts 3 peuvent être différentes de celles décrites ci-dessus. Par exemple, les parties d’extrémité des renforts peuvent avoir une forme de révolution concave ou autre. La partie centrale des renforts ou l’ensemble de leurs parties peut présenter une section carrée, hexagonale ou autre. Par ailleurs, les renforts peuvent être pleins ou comprendre un matériau de remplissage, contrairement aux renforts du type puits qui sont décrits ci-dessus.

L’orientation respective des renforts peut aussi présenter de nombreuses variantes, que ce soit par rapport à une ou plusieurs parois de l’enveloppe auxquelles ils sont reliés ou par rapport à d’autres renforts.

En termes de matériau, l’enveloppe 2 et/ou les renforts 3 peuvent comprendre un autre type de thermoplastique ou un autre type de matériau, par exemple un matériau thermodurcissable ou encore une résine.

Bien entendu, un réservoir conforme à l’invention peut être utilisé dans un appareil de transport autre qu’un véhicule automobile, par exemple dans un aéronef ou dans un engin ferroviaire ou naval.

Claims

Réservoir (1) pour un appareil de transport tel qu’un véhicule automobile, un aéronef ou un bateau, comprenant un corps qui délimite une cavité (4) destinée à contenir un fluide, notamment un gaz, le corps comprenant des parois (5-7) formant une enveloppe (2) du réservoir (1), caractérisé en ce que le corps comprend un ou plusieurs renforts (3), chacun des renforts (3) reliant l’une à l’autre deux desdites parois (5, 6) disposées en vis-à-vis l’une par rapport à l’autre.
Réservoir (1) selon la revendication 1, dans lequel les renforts (3) sont venus de matière avec l’enveloppe (2).
Réservoir (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacun des renforts (3) présente une direction de liaison (D4) le long de laquelle il s’étend, la direction de liaison (D4) étant de préférence perpendiculaire ou oblique par rapport à l’une et/ou l’autre des parois (5, 6) qui sont reliées l’une à l’autre par ce renfort (3).
Réservoir (1) selon la revendication 3, dans lequel chacun des renforts (3) forme une surface externe circonférentiellement fermée autour de la direction de liaison (D4), l’intégralité de cette surface externe délimitant de préférence la cavité (4).
Réservoir (1) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel chacun des renforts (3) forme une surface interne délimitant un espace creux (14), cet espace creux (14) définissant de préférence une ouverture qui traverse le réservoir (1) selon la direction de liaison (D4).
Réservoir (1) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la direction de liaison (D4) d’un ou plusieurs desdits renforts (3) est perpendiculaire ou oblique par rapport à la direction de liaison (D3) d’un ou plusieurs autres desdits renforts (3).
Réservoir (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chacun des renforts (3) comprend une première partie d’extrémité (12) solidaire de l’une desdites parois (5) qu’il relie, une deuxième partie d’extrémité (13) solidaire de l’autre desdites parois (6) qu’il relie et une partie centrale (11) s’étendant entre la première partie d’extrémité (12) et la deuxième partie d’extrémité (13), la première partie d’extrémité (12) et/ou la deuxième partie d’extrémité (13) présentant de préférence chacune une dimension croissante en allant de la partie centrale (11) vers la première paroi (5, 6) à laquelle elle est respectivement reliée.
Appareil de transport tel qu’un véhicule automobile, un aéronef ou un bateau, comprenant un ou plusieurs réservoirs (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
Procédé de fabrication d’un réservoir (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une étape d’assemblage, par exemple par moulage, d’éléments de matière de manière à former un prolongement continu de matière entre l’enveloppe (2) et le ou les renforts (3).
Procédé selon la revendication 9, dans lequel le corps du réservoir (1) est fabriqué d’une seule pièce.