WO2023079031A1 - Contenant de fluide sous pression - Google Patents

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Corentin SIEGWALD
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    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0367—Localisation of heat exchange
    • F17C2227/0369—Localisation of heat exchange in or on a vessel

Definitions

  • the present invention is in the field of the storage of pressurized fluids. It relates more particularly to a pressurized fluid container.
  • caps made of flanges covering the entire width of the container. These flanges are fixed by screws. To withstand the forces exerted by the pressurized fluid, it is necessary to use a large number of screws, which increases the costs of the container. In addition, the flange often occupies a much larger diameter than the rest of the container, which increases the size of the container.
  • a first part is inserted inside one end of the container body and includes a seal.
  • a second part is inserted after the first part, and is fixed by a thread to the body of the container. By tightening the second part to the body of the container, it presses on the first part in order to ensure the tight closure of the container.
  • This solution is expensive, because it is made up of complex elements, and it reduces the thickness of the container in the vicinity of the stopper, and therefore its resistance to pressure.
  • An object of the present invention is to provide a container comprising an end piece limiting the size of the container, while maintaining satisfactory resistance to pressure.
  • Another object of the present invention is to provide a container comprising an end piece that is simple and inexpensive to manufacture, and easy to use.
  • Another object of the present invention is to provide a container that can easily take different shapes, and contain different fluids, and be adapted to different pressures.
  • a container is obtained for which the maintenance of an end piece covering the entire width of the interior of the container can be ensured for high pressure levels, without having to modify the thickness of the wall. of the container, with a minimum bulk of the container.
  • the container according to the invention is adapted to contain a pressurized fluid.
  • the fluid is preferably a gas, for example dihydrogen, oxygen or even nitrogen.
  • the pressure of the fluid is for example between 1.015 and 1500 bars.
  • the container comprises a body and at least one end piece 1.
  • the container can be a storage tank for a fluid, the end piece being for example a cap 1, as illustrated in FIGS. 1 to 3.
  • the container can also be part of a machine, for example a chamber forming part of a fluid compressor, the end piece being for example a cap 1.
  • the container can also be a pipe, containing a pressurized fluid and in which a pipe of the pipe is attached to a fitting.
  • the body can then be a pipe and the end piece a fitting, as shown in , or vice versa, the body can be a fitting and the end piece a pipe.
  • the end piece be constituted by the coupling and the body by the pipe.
  • the modifications to be made to a fitting or a standard pipe to make it an end piece according to the invention are more complex than the modifications to be made to make a body according to the invention.
  • the fitting is usually a more complex part to manufacture than the pipe, it is advantageous to keep the most complex manufacturing operations on the fitting.
  • the body may comprise a central part 2, having the shape of a cylinder, a first end of the body 3, connected to the central part 2 at the level of a first longitudinal end of the cylinder formed by the central part 2, and a second end of body, connected to the central part 2 at the level of the second longitudinal end of the cylinder formed by the central part 2.
  • the fluid is then mostly contained in the cylinder.
  • the cylinder is preferably a circular cylinder, which has the advantage of being easy to manufacture and better resisting the pressure of the fluid stored therein.
  • Other cylinders are however possible, for example with a square, oblong or rectangular section.
  • the body may not have a cylindrical central part. This is particularly the case when the container is a chamber, for example of a fluid compressor, and when the chamber is formed at least in part, for example by a concave surface present on the end piece and/or the body .
  • the end piece 1 is fixed to the first end of the body 3 via at least one pin 4.
  • the at least one pin 4 is located at the level of the side walls of the body and of the end piece 1.
  • side wall is meant here walls extending substantially in the same direction as the force induced by the pressure of the fluid tending to separate the end piece 1 from the body. the same direction, or in a slightly different direction, for example of the order of 1 to 5°.
  • the at least one pin 4 is located at the side wall of the first body end 3.
  • the side wall may be an extension of the walls of the cylinder. In other cases, it may be a slightly offset extension inward or outward from the cylinder.
  • the side wall can be flat or curved.
  • the container may include a single end piece 1, located at the first end of body 3. In other embodiments, the container may include two end pieces 1, located on either side else of the body.
  • the side wall of the body is crossed at least partly by a body opening 5, and the side wall of the end piece 1 is crossed at least partly by a part opening end 6.
  • the pin 4 comprises a first part 4a, housed in the body opening 5, and a second part 4b, housed in the end piece opening 6.
  • the pin 4 may comprise, in addition to its first and second parts 4a, 4b, two other parts emerging on either side of the openings 5, 6, provided with holding means such as a head and a nut, or even a nut each.
  • the pin 4 may have only one emerging part, located on the side of the end piece opening 6. In this case the pin may be inserted into the openings 5, 6, passing first through the end piece opening 6.
  • the pin 4 may have only one emerging part, located on the side of the body opening 5. In in this case the pin can be inserted into the openings 5, 6, passing first through the body opening 5.
  • the body 5 and end piece 6 openings are aligned in a direction perpendicular to the force induced by the pressure of the fluid tending to separate the end piece 1 from the body.
  • the direction of this force can for example coincide with the longitudinal axis of the cylinder formed if necessary by the central part 2 of the body of the container.
  • the alignment of the openings 5, 6 is preferably made along a straight line passing through the longitudinal axis of the cylinder.
  • the openings of the body 5 and of the end piece 6 are then preferably adjacent, the side walls of the end piece 1 and of the body being in contact with each other in the vicinity of their openings 5, 6.
  • the pins 4 and openings 5, 6 can preferably be distributed over the entire circumference of the end piece 1 around the longitudinal axis of the cylinder. In this way, any movement of the end piece 1 relative to the body is impossible once the pins 4 are in place.
  • the outer shape of the first end of body 3 can extend the cylindrical outer shape of the central part 2.
  • the end piece 1 can then be at least partially disposed in the first end of body 3.
  • the container comprises a plurality of pins 4, for example four pins, uniformly distributed over the perimeter of the end piece 1.
  • the number of pins 4 will be easily determined by those skilled in the art, in particular according to the dimensions of the container , the pressure of the fluid stored therein, as well as the shape and dimensions of the pins 4. It is possible to arrange one or more rows of pins 4 on the perimeter of the side walls of the end piece and the body .
  • the pin 4 can be cylindrical in shape.
  • the section of the pin 4 can then be circular, as illustrated in and 2.
  • the cross-section can also be square, which can provide greater shear strength for similar cross-sectional dimensions.
  • the cross section of the pin 4 has a greater dimension in the direction of the force induced by the pressure of the fluid tending to separate the end piece 1 from the body, than in the direction transverse to this effort. It is for example a pin of oblong section, or even of rectangular section, which offers the same advantages compared to the oblong section, as those mentioned above for the square section compared to the circular section. This makes it possible to increase the resistance of the pins to the pressure inside the container, and therefore to store a fluid at very high pressure, for example 1200 bars.
  • the container may include a heat exchanger, able to cool or heat the fluid it contains.
  • the heat exchanger preferably comprises elements in which a heat transfer fluid circulates, distributed as far as possible inside the body of the container, for example all along the longitudinal axis and over the entire section of the cylinder formed by the central part 2, in order to carry out heat exchanges between the heat transfer fluid and the fluid stored in the container as efficiently as possible.
  • the maximum size of the part of the heat exchanger located in the central part measured on a section of the cylinder formed by the central part 2 of the container is for example between 50 and 100% of the surface of said section. Footprint is defined as the smallest convex surface completely covering a section of the heat exchanger.
  • the container has at least two holes 7 in which heat transfer fluid transfer means can be arranged, a hole 7a for entry into the container and a hole 7b for the exit.
  • the two holes 7 can for example be located on the same end piece 1, or in the case where the container has two end pieces 1, a hole 7 can for example be located on each end piece 1.
  • the end piece 1 preferably comprises an end wall, closing the body.
  • the holes 7 can then be located on this end wall.
  • the end piece 1 preferably comprises at least one seal 8, for example an O-ring 8, placed between the end piece 1 and the first end of the body 3 at the level of a means of longitudinal support.
  • the seal 8 can also for example be a four-lobe seal, the section of which has four lobes, or a flat seal.
  • the longitudinal support means comprises a shoulder of the body 9 and a shoulder of the end piece 10, and the O-ring 8 is housed between the shoulder of the body 9 and the shoulder of the end piece 10. Shapes other than shoulders can be implemented in order to obtain the longitudinal support means.
  • the longitudinal support means may for example comprise a conical surface of the body 11 and a conical surface of the end piece 12.
  • the container may include a means for compressing the seal 8, which is necessary in certain applications to ensure a good seal.
  • seal 8 is not compressed.
  • the container has a plurality of seals 8. The seals 8 may then all be compressed, or one or more of them may be compressed, as shown in , or none of them compressed.
  • the compression means of the O-ring 8 can for example be made by the particular shape of one or more pins 4.
  • a pin 4 may have a smaller section at the end of the end piece opening 6 located on the side of the inside of the container, than its section at the level of the end of the body opening 5 located on the side of the outside of the container.
  • the pin 4 can then comprise a clamping means, for example a screw, configured to exert a force for driving the pin 4 into the openings of the body 5 and of the end piece 6.
  • the opening of the end piece 6, respectively the body opening 5, can in this case not pass through the side wall of the end piece 1, so that the screw can catch in the part of the side wall of the end piece 1 , respectively of the body, remaining at the bottom of the end piece opening 6, respectively of the body opening 5.
  • the level of compression of the O-ring 8 can be adjusted with the level at which the clamping means is tightened .
  • the clamping means also prevent the pin 4 from being pushed out or into the container.
  • a pin 4 may have a smaller section at the end of the end piece opening 6 located on the side of the inside of the container, than its section at the level of the end of the body opening 5 located on the side of the outside of the container.
  • the pin 4 can then comprise a clamping means, for example a screw, configured to exert a driving force of the pin 4 in the openings of the body 5 and of the end piece 6.
  • the longitudinal support means then allows by its shape to obtain sufficient sealing when the clamping means is implemented.
  • the longitudinal support means may comprise a shoulder of the body 9 and a shoulder of the end piece 10, or else a conical surface of the body 11 and a conical surface of the end piece 12, as illustrated in , or any other form suitable for the invention.
  • the at least one pin 4 When the at least one pin 4 is cylindrical, means may be provided to prevent its movement along its axis, to ensure that it does not fall into or outside the container.
  • Several solutions are then possible, especially since there is no particular force in this direction against which the pin must resist, except depending on the position of the container, the own weight of the pin 4.
  • pins 4 of circular section one can provide a thread at their ends on which to screw nuts.
  • An example is shown in and 2, with discs fixed to the ends of the pins by screws inserted into threaded holes in the ends of the pins 4.
  • Other solutions are still possible, and within the reach of those skilled in the art.
  • the pins 4 may be spring pins, that is to say that their section may decrease when a force is exerted above.
  • These may be hollow pins with a slot, of the “mécanindus” type (registered trademark). Indeed, if because of manufacturing tolerances one or more pins 4 have a smaller section than the others, or are located in larger openings 5, 6, or the openings of body 5 and end piece 6 are not precisely opposite each other, it is possible that a pin 4 is the only one to undergo the force exerted by the pressurized fluid stored in the container.
  • this pin 4 undergoes a greater force than expected and may break, which transfers the force to a following pin 4, which may then also break, and so on.
  • the use of spring pins makes it possible to prevent the other pins 4 from breaking by allowing their section to contract, until the pins 4 of the first group participate in the force for maintaining the end piece 1 In this way, it is possible to avoid that, due to manufacturing tolerances, the force exerted by the pressurized gas is not exerted on all the pins, but on only one or more of them.
  • the intrinsic elasticity of the pins 4 may be sufficient to compensate for tolerance deviations, which may be reduced to sufficiently small values.
  • the container may include means for positioning the end piece. It may be for example a groove located on the body of the container, and cooperating with a rib located on the end piece 1. When installing the end piece 1 on the container, this allows ensure alignment between body 5 and pin 6 openings.

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Abstract

La présente invention concerne un contenant de fluide sous pression comportant un corps et au moins une pièce d'extrémité (1), ledit corps comprenant une partie centrale (2) ayant une forme de cylindre et reliée à ses extrémités longitudinales à deux extrémités de corps, ledit au moins une pièce d'extrémité étant fixé à une première extrémité de corps (3) par au moins une goupille (4), ladite goupille (4) comprenant : - au moins une première partie (4a) logée dans une ouverture de corps (5) traversant au moins en partie une paroi latérale de ladite première extrémité de corps, et - au moins une deuxième partie (4b) logée dans une ouverture de pièce d'extrémité (6) traversant au moins en partie une paroi latérale de ladite pièce d'extrémité (1). La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un contenant selon l'invention.

Description

Contenant de fluide sous pression
La présente invention se situe dans le domaine du stockage des fluides sous pression. Elle concerne plus particulièrement un contenant de fluide sous pression.
Les gaz sous pression sont habituellement stockés dans des contenants en partie cylindriques fermés par des bouchons. Afin de limiter la force exercée sur le bouchon, les contenants ont souvent un rétrécissement à proximité du bouchon, le bouchon n’ayant alors pas à couvrir toute la largeur du contenant. Le problème de ce rétrécissement est qu’il augmente le coût de fabrication du contenant. De plus, le rétrécissement rend impossible l’insertion d’un échangeur de chaleur dans le contenant par son ouverture fermée par le bouchon, ou limite fortement les dimensions d’un tel échangeur et donc son efficacité.
Afin de résoudre ce problème, il existe des bouchons faits de brides couvrant la largeur entière du contenant. Ces brides sont fixées par des vis. Pour supporter les forces exercées par le fluide sous pression, il est nécessaire d’utiliser un grand nombre de vis, ce qui augmente les coûts du contenant. De plus la bride occupe souvent un diamètre bien plus important que le reste du contenant, ce qui augmente l’encombrement du contenant.
Il existe encore des bouchons composés de deux parties. Une première partie est insérée à l’intérieur d’une extrémité du corps du contenant et comprend un joint d’étanchéité. Une deuxième partie est insérée après la première partie, et est fixée par un filetage au corps du contenant. En serrant la deuxième partie au corps du contenant, celle-ci appuie sur la première partie afin d’assurer la fermeture étanche du contenant. Cette solution est coûteuse, car composée d’éléments complexes, et elle réduit l’épaisseur du contenant au voisinage du bouchon, et donc sa résistance à la pression.
Un objet de la présente invention est de proposer un contenant comportant une pièce d’extrémité limitant l’encombrement du contenant, tout en maintenant une résistance satisfaisante à la pression.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un contenant comportant une pièce d’extrémité simple et peu cher à fabriquer, et facile à utiliser.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un contenant pouvant facilement prendre différentes formes, et contenir différents fluides, et être adapté à différentes pressions.
La présente invention a pour objet de répondre au moins en partie aux objets précités en proposant un contenant comportant une pièce d’extrémité maintenu en place par des goupilles transversales. A cet effet, elle propose un contenant de fluide sous pression comportant un corps et au moins une pièce d’extrémité fixé audit corps par au moins une goupille, ladite goupille comprenant :
  • au moins une première partie logée dans une ouverture de corps traversant au moins en partie une paroi latérale dudit corps, et
  • au moins une deuxième partie logée dans une ouverture de pièce d’extrémité traversant au moins en partie une paroi latérale de ladite pièce d’extrémité.
Grâce à ces dispositions, le maintien d’une pièce d’extrémité recouvrant toute la largeur de l’intérieur du contenant peut être assuré pour une large gamme de pressions, incluant des niveaux de pression élevés, sans avoir à modifier l’épaisseur de la paroi du contenant, avec un encombrement minimum du contenant.
Selon d’autres caractéristiques :
  • ladite ouverture de corps et ladite ouverture de pièce d’extrémité peuvent être alignées dans une direction perpendiculaire à l’effort induit par la pression du fluide tendant à séparer la pièce d’extrémité du corps, ce qui permet un maintien optimal de la pièce d’extrémité soumis à cet effort,
  • ledit contenant peut comporter au moins quatre goupilles ; ce qui est un mode de réalisation simple et robuste de l’invention, et permet de répartir les efforts sur la circonférence du contenant,
  • la section transversale de ladite au moins une goupille peut avoir une dimension plus importante dans la direction de l’effort induit par la pression du fluide tendant à séparer la pièce d’extrémité du corps que dans la direction transversale audit effort, ce qui permet au contenant d’être utilisé pour des valeurs de pression plus élevées, sans avoir besoin d’augmenter l’épaisseur des parois du contenant au niveau de la pièce d’extrémité,
  • la pièce d’extrémité peut comprendre un joint de préférence torique logé entre un épaulement du corps et un épaulement de la pièce d’extrémité, et une desdites au moins une goupille comporte une section plus petite au niveau de l’extrémité de l’ouverture de pièce d’extrémité située du côté de l’intérieur du contenant, que sa section au niveau de l’extrémité de l’ouverture de corps située du côté de l’extérieur du contenant, et ladite au moins une desdites goupille comporte un moyen de serrage, tel qu’une vis, configuré pour exercer un effort d’enfoncement de ladite goupille dans les ouvertures de corps et de pièce d’extrémité, ce qui permet d’assurer une bonne étanchéité du contenant pour certaines applications, avec un moyen simple et robuste d’obtenir un moyen de compression du joint,
  • ledit corps peut comprendre une partie centrale ayant une forme de cylindre et reliée à ses extrémités longitudinales à deux extrémités de corps, ladite goupille pouvant fixer ledit au moins une pièce d’extrémité au niveau d’une première extrémité de corps, ladite ouverture de corps pouvant traverser la paroi latérale dudit corps au niveau de ladite première extrémité de corps, ce qui est un type de contenant particulièrement efficace pour stocker du fluide sous pression, la forme extérieure de ladite première extrémité de corps peut prolonger le cylindre formé par ladite partie centrale, et au moins une partie de la pièce d’extrémité peut être disposé à l’intérieur de ladite première extrémité de corps, ce qui permet d’éviter tout élargissement du contenant au niveau de la pièce d’extrémité, et rend le contenant particulièrement facile et peu cher à fabriquer, ledit contenant peut comporter en outre un échangeur de chaleur dont une partie principale est située dans la partie centrale, l’encombrement maximal de ladite partie principale mesuré sur une section du cylindre formé par la partie centrale du contenant pouvant être par exemple compris entre 50 et 100% de la surface de ladite section, ce qui permet de réchauffer ou refroidir efficacement un fluide contenu dans le contenant,
  • le cylindre formé par ladite partie centrale peut être un cylindre circulaire, ce qui est un mode de réalisation simple et robuste de l’invention et permet d’optimiser la répartition des contraintes.
La présente invention concerne aussi un procédé de fabrication d’un contenant selon l’invention et comportant les étapes suivantes :
  • fabrication du corps comportant une partie centrale cylindrique et deux extrémités de corps,
  • perçage d’au moins une ouverture de corps dans la paroi de ladite première extrémité de corps et d’au moins une ouverture de pièce d’extrémité dans la paroi de ladite pièce d’extrémité,
  • disposition de la pièce d’extrémité dans ou autour de ladite première extrémité de corps,
  • disposition de ladite au moins une goupille de façon à ce qu’elle traverse au moins partiellement ladite au moins une ouverture de corps et ladite au moins une ouverture de pièce d’extrémité.
Grâce à ces dispositions, on obtient un contenant pour lequel le maintien d’une pièce d’extrémité recouvrant toute la largeur de l’intérieur du contenant peut être assuré pour des niveaux de pression élevés, sans avoir à modifier l’épaisseur de la paroi du contenant, avec un encombrement minimum du contenant.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui fait suite, en référence aux figures annexées dans lesquelles :
La est une vue en coupe d’une extrémité d’un contenant selon un premier mode de réalisation l’invention.
La est une vue en perspective du contenant de la .
La est une vue en coupe d’une extrémité d’un contenant selon un deuxième mode de réalisation l’invention.
La est une vue en coupe d’une extrémité d’un contenant selon un troisième mode de réalisation l’invention.
Le contenant selon l’invention, dont un mode de réalisation est illustré aux et 2, est apte à contenir un fluide sous pression. Le fluide est de préférence un gaz, par exemple du dihydrogène, de l’oxygène ou encore de l’azote. La pression du fluide est par exemple comprise entre 1,015 et 1500 bars.
Le contenant comporte un corps et au moins une pièce d’extrémité 1.
Le contenant peut être un réservoir de stockage d’un fluide, la pièce d’extrémité étant par exemple un bouchon 1, comme illustré aux figs. 1 à 3.
Le contenant peut également être une partie d’une machine, par exemple une chambre faisant partie d’un compresseur de fluide, la pièce d’extrémité étant par exemple un bouchon 1.
Le contenant peut également être une conduite, contenant un fluide sous pression et dans laquelle un tuyau de la conduite est fixé à un raccord. Le corps peut alors être un tuyau et la pièce d’extrémité un raccord, comme illustré en , ou inversement, le corps peut être un raccord et la pièce d’extrémité un tuyau. Dans certains modes de réalisation, il est préférable que la pièce d’extrémité soit constituée par le raccord et le corps par le tuyau. En effet les modifications à faire sur un raccord ou un tuyau standard pour en faire une pièce d’extrémité selon l’invention sont plus complexes que les modifications à faire pour réaliser un corps selon l’invention. Or le raccord étant habituellement une pièce plus complexe à fabriquer que le tuyau, il est avantageux de garder sur le raccord les opérations de fabrication les plus complexes.
Le corps peut comporter une partie centrale 2, ayant une forme de cylindre, une première extrémité de corps 3, reliée à la partie centrale 2 au niveau d’une première extrémité longitudinale du cylindre formé par la partie centrale 2, et une deuxième extrémité de corps, reliée à la partie centrale 2 au niveau de la deuxième extrémité longitudinale du cylindre formé par la partie centrale 2. Le fluide est alors contenu en majorité dans le cylindre. Ces dispositions sont particulièrement adaptées lorsque le contenant est un réservoir de fluide.
Le cylindre est de préférence un cylindre circulaire, qui permet l’avantage d’être facile à fabriquer et de mieux résister à la pression du fluide qui y est stocké. D’autres cylindres sont toutefois envisageables, par exemple à section carrée, oblongue ou rectangulaire.
Alternativement, le corps peut ne pas comporter de partie centrale cylindrique. C’est notamment le cas lorsque le contenant est une chambre, par exemple d’un compresseur de fluide, et lorsque la chambre est formée au moins en partie par exemple par une surface concave présente sur la pièce d’extrémité et/ou le corps.
La pièce d’extrémité 1 est fixé à la première extrémité de corps 3 par l’intermédiaire d’au moins une goupille 4. L’au moins une goupille 4 est située au niveau des parois latérales du corps et de la pièce d’extrémité 1. Par « paroi latérale », on entend ici des parois s’étendant substantiellement dans la même direction que l’effort induit par la pression du fluide tendant à séparer la pièce d’extrémité 1 du corps.. Il peut s’agir de la même direction, ou d’une direction légèrement différente, par exemple de l’ordre de 1 à 5°.
Si le corps comporte une partie centrale 2 cylindrique et première extrémité de corps 3, l’au moins une goupille 4 est située au niveau de la paroi latérale de la première extrémité de corps 3. Dans le cas où la première extrémité de corps 3 prolonge le cylindre, la paroi latérale peut être un prolongement des parois du cylindre. Dans d’autres cas, il peut s’agir d’un prolongement légèrement décalé vers l’intérieur ou l’extérieur du cylindre.
La paroi latérale peut être plane, ou courbe.
Dans certains modes de réalisation, le contenant peut comporter une pièce d’extrémité 1 unique, situé à la première extrémité de corps 3. Dans d’autres modes de réalisation, le contenant peut comporter deux pièces d’extrémité 1, situés de part et d’autre du corps.
Afin d’y faire passer la goupille 4, la paroi latérale du corps est traversée au moins en partie par une ouverture de corps 5, et la paroi latérale de la pièce d’extrémité 1 est traversée au moins en partie par une ouverture de pièce d’extrémité 6.
La goupille 4 comporte une première partie 4a, logée dans l’ouverture de corps 5, et une deuxième partie 4b, logée dans l’ouverture de pièce d’extrémité 6.
Plusieurs configurations sont possibles.
Si l’ouverture de corps 5 traverse entièrement la paroi latérale du corps et l’ouverture de pièce d’extrémité 6 traverse entièrement la paroi latérale de la pièce d’extrémité 1, la goupille 4 peut comporter, en plus de ses première et deuxième parties 4a, 4b, deux autres parties débouchant de part et d’autres des ouvertures 5, 6, munies de moyens de maintien tel qu’une tête et un écrou, ou encore d’un écrou chacune.
Si l’ouverture de corps 5 ne traverse que partiellement la paroi latérale du corps, la goupille 4 peut ne comporter qu’une partie débouchante, se trouvant du côté de l’ouverture de pièce d’extrémité 6. Dans ce cas la goupille peut être insérée dans les ouvertures 5, 6, en passant d’abord par l’ouverture de pièce d’extrémité 6.
Si l’ouverture de pièce d’extrémité 6 ne traverse que partiellement la paroi latérale de la pièce d’extrémité 1, la goupille 4 peut ne comporter qu’une partie débouchante, se trouvant du côté de l’ouverture de corps 5. Dans ce cas la goupille peut être insérée dans les ouvertures 5, 6, en passant d’abord par l’ouverture de corps 5.
De préférence, pour chaque goupille 4, les ouvertures de corps 5 et de pièce d’extrémité 6 sont alignées dans une direction perpendiculaire à l’effort induit par la pression du fluide tendant à séparer la pièce d’extrémité 1 du corps. La direction de cet effort peut par exemple coïncider avec l’axe longitudinal du cylindre formé le cas échéant par la partie centrale 2 du corps du contenant. Dans le cas où le cylindre est un cylindre circulaire, l’alignement des ouvertures 5, 6 est de préférence réalisé selon une droite passant par l’axe longitudinal du cylindre. Ainsi la goupille 4 est disposée de façon optimale pour empêcher un mouvement de la pièce d’extrémité 1 par rapport au corps du contenant, selon la direction de l’effort induit par la pression du fluide tendant à séparer la pièce d’extrémité 1 du corps. Les ouvertures de corps 5 et de pièce d’extrémité 6 sont alors de préférence adjacentes, les parois latérales de la pièce d’extrémité 1 et du corps étant au contact l’une de l’autre au voisinage de leurs ouvertures 5, 6. Les goupilles 4 et ouvertures 5, 6 peuvent être de préférence réparties sur toute la circonférence de la pièce d’extrémité 1 autour de l’axe longitudinal du cylindre. De cette manière, tout mouvement de la pièce d’extrémité 1 par rapport au corps est impossible une fois les goupilles 4 mises en place.
Dans un mode de réalisation particulier illustré aux et 2, la forme extérieure de la première extrémité de corps 3 peut prolonger la forme extérieure cylindrique de la partie centrale 2. La pièce d’extrémité 1 peut alors être au moins partiellement disposé dans la première extrémité de corps 3. Ainsi l’encombrement du contenant est limité, et le contenant selon l’invention est particulièrement simple à fabriquer.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, illustré en , le contenant comporte une pluralité de goupilles 4, par exemple quatre goupilles, réparties uniformément sur le périmètre de la pièce d’extrémité 1. Le nombre de goupilles 4 sera déterminé aisément par l’homme du métier, notamment en fonction des dimensions du contenant, de la pression du fluide qui y est stocké, ainsi que de la forme et des dimensions des goupilles 4. Il est possible de disposer une ou plusieurs rangées de goupilles 4 sur le périmètre des parois latérales de la pièce d’extrémité et du corps.
La goupille 4 peut être de forme cylindrique. La section de la goupille 4 peut alors être circulaire, comme illustré en et 2. La section peut également être carrée, ce qui permet d’offrir une plus grande résistance au cisaillement pour des dimensions de section similaires.
Dans un mode de réalisation particulier, la section transversale de la goupille 4 a une dimension plus importante dans la direction de l’effort induit par la pression du fluide tendant à séparer la pièce d’extrémité 1 du corps, que dans la direction transversale à cet effort. Il s’agit par exemple d’une goupille de section oblongue, ou encore de section rectangulaire, qui offre les mêmes avantages par rapport à la section oblongue, que ceux cités précédemment pour la section carrée par rapport à la section circulaire. Ceci permet d’augmenter la résistance des goupilles à la pression à l’intérieur du contenant, et donc de stocker un fluide à très haute pression, par exemple 1200 bars.
Le contenant peut comporter un échangeur de chaleur, apte à refroidir ou réchauffer le fluide qu’il contient. L’échangeur de chaleur comporte de préférence des éléments dans lesquels circule un fluide caloporteur, répartis autant que possible à l’intérieur du corps du contenant, par exemple tout le long de l’axe longitudinal et sur toute la section du cylindre formé par la partie centrale 2, afin de réaliser le plus efficacement possible des échanges de chaleur entre le fluide caloporteur et le fluide stocké dans le contenant. L’encombrement maximal de la partie de l’échangeur de chaleur située dans la partie centrale mesuré sur une section du cylindre formé par la partie centrale 2 du contenant, est par exemple compris entre 50 et 100% de la surface de ladite section. L’encombrement est défini comme étant la plus petite surface convexe couvrant entièrement une section de l’échangeur de chaleur. Le contenant comporte au moins deux trous 7 dans lesquels peuvent être disposés des moyens de transfert de fluide caloporteur, un trou 7a pour l’entrée dans le contenant et un trou 7b pour la sortie. Les deux trous 7 peuvent par exemple être situés sur une même pièce d’extrémité 1, ou dans le cas où le contenant comporte deux pièces d’extrémité 1, un trou 7 peut par exemple être situé sur chaque pièce d’extrémité 1.
La pièce d’extrémité 1 comporte de préférence une paroi d’extrémité, fermant le corps. Les trous 7 peuvent alors être situés sur cette paroi d’extrémité.
Afin d’assurer l’étanchéité du contenant, la pièce d’extrémité 1 comprend de préférence au moins un joint 8, par exemple un joint torique 8, disposé entre la pièce d’extrémité 1 et la première extrémité de corps 3 au niveau d’un moyen d’appui longitudinal. Le joint 8 peut également par exemple être un joint quadrilobe, dont la section présente quatre lobes, ou un joint plat.
Dans un mode de réalisation particulier illustré en , le moyen d’appui longitudinal comporte un épaulement du corps 9 et un épaulement de la pièce d’extrémité 10, et le joint torique 8 est logé entre l’épaulement du corps 9 et l’épaulement de la pièce d’extrémité 10. D’autres formes que des épaulements peuvent être mises en œuvre afin d’obtenir le moyen d’appui longitudinal. Le moyen d’appui longitudinal peut par exemple comporter une surface conique du corps 11 et une surface conique de la pièce d’extrémité 12.
Le contenant peut comporter un moyen de compression du joint 8, ce qui est nécessaire dans certaines applications pour assurer une bonne étanchéité. Dans d’autres modes de réalisation, le joint 8 n’est pas comprimé. Dans encore d’autres modes de réalisation, le contenant comporte une pluralité de joints 8. Les joints 8 peuvent alors être tous comprimés, ou un ou plusieurs d’entre eux peuvent être comprimés, comme illustré en , ou aucun d’entre eux comprimé.
Dans le mode de réalisation du corps comportant une partie centrale cylindrique 2 et une première extrémité de corps 3, le moyen de compression du joint torique 8 peut par exemple être réalisé par la forme particulière d’une ou plusieurs goupilles 4. Ainsi une goupille 4 peut comporter une section plus petite au niveau de l’extrémité de l’ouverture de pièce d’extrémité 6 située du côté de l’intérieur du contenant, que sa section au niveau de l’extrémité de l’ouverture de corps 5 située du côté de l’extérieur du contenant. La goupille 4 peut alors comporter un moyen de serrage, par exemple une vis, configuré pour exercer un effort d’enfoncement de la goupille 4 dans les ouvertures de corps 5 et de pièce d’extrémité 6. L’ouverture de pièce d’extrémité 6, respectivement l’ouverture de corps 5, peut dans ce cas ne pas traverser la paroi latérale de la pièce d’extrémité 1, de sorte que la vis peut se prendre dans la partie de la paroi latérale de la pièce d’extrémité 1, respectivement du corps, restante au fond de l’ouverture de pièce d’extrémité 6, respectivement de l’ouverture de corps 5. Ainsi le niveau de compression du joint torique 8 peut être réglé avec le niveau auquel est serré le moyen de serrage. Le moyen de serrage permet également d’éviter que la goupille 4 ne soit expulsée hors ou dans le contenant.
Dans un autre mode de réalisation, l’étanchéité est assurée sans joint 8. Comme dans le mode de réalisation précédent, une goupille 4 peut comporter une section plus petite au niveau de l’extrémité de l’ouverture de pièce d’extrémité 6 située du côté de l’intérieur du contenant, que sa section au niveau de l’extrémité de l’ouverture de corps 5 située du côté de l’extérieur du contenant. La goupille 4 peut alors comporter un moyen de serrage, par exemple une vis, configuré pour exercer un effort d’enfoncement de la goupille 4 dans les ouvertures de corps 5 et de pièce d’extrémité 6. Le moyen d’appui longitudinal permet alors de par sa forme d’obtenir une étanchéité suffisante lorsque le moyen de serrage est mis en œuvre. Le moyen d’appui longitudinal peut comporter un épaulement du corps 9 et un épaulement de la pièce d’extrémité 10, ou encore une surface conique du corps 11 et une surface conique de la pièce d’extrémité 12, comme illustré en , ou toute autre forme convenant à l’invention.
Lorsque l’au moins une goupille 4 est cylindrique, on peut prévoir un moyen d’empêcher son mouvement le long de son axe, pour garantir qu’elle ne tombe pas dans ou à l’extérieur du contenant. Plusieurs solutions sont alors possibles, d’autant qu’il n’existe dans cette direction pas d’effort particulier contre lequel la goupille doit résister, si ce n’est selon la position du contenant le propre poids de la goupille 4. En cas de goupilles 4 à section circulaire, on peut prévoir un filetage à leurs extrémités sur lesquels visser des écrous. Dans tous les cas, on peut disposer des barres transversales ou des plaques fixées aux extrémités de la goupille 4 et empêchant tout mouvement longitudinal de la goupille 4 en venant le cas échéant en butée sur les parois latérales du corps et/ou de la pièce d’extrémité 1. Un exemple est illustré aux et 2, avec des disques fixés aux extrémités des goupilles par des vis insérées dans des trous filetés des extrémités des goupilles 4. D’autres solutions sont encore possibles, et à la portée de l’homme du métier.
Dans certaines configurations de contenant, et dans le cas où le contenant comporte une pluralité de goupilles 4, on peut prévoir que les goupilles 4 sont des goupilles élastiques, c’est-à-dire que leur section peut diminuer lorsqu’un effort est exercé dessus. Il peut s’agir de goupilles creuses à fente, de type « mécanindus » (marque déposée). En effet, si à cause des tolérances de fabrication une ou plusieurs goupilles 4 ont une section plus petite que les autres, ou sont situées dans des ouverture 5, 6, plus grandes, ou les ouvertures de corps 5 et de pièce d’extrémité 6 ne sont pas précisément en face l’une de l’autre, il est possible qu’une goupille 4 soit la seule à subir l’effort exercé par le fluide sous pression stocké dans le contenant. Dans ce cas cette goupille 4 subit un effort plus important que prévu et peut casser, ce qui reporte l’effort sur une goupille 4 suivante, qui peut alors casser aussi, et ainsi de suite. L’utilisation de goupilles élastiques permet d’éviter que les autres goupilles 4 ne cassent en permettant que leur section se contracte, jusqu’à ce que les goupilles 4 du premier groupe participent à l’effort de maintien de la pièce d’extrémité 1. De cette manière, on peut éviter qu’à cause de tolérances de fabrication, l’effort exercé par le gaz sous pression ne soit pas exercé sur toutes les goupilles, mais sur seulement une ou plusieurs d’entre elles.
Dans d’autres configurations de contenants, l’élasticité intrinsèque des goupilles 4 peut être suffisante pour compenser les écarts de tolérance, lesquels peuvent être réduits à des valeurs suffisamment petites.
Le contenant peut comprendre un moyen de positionnement de la pièce d’extrémité. Il peut s’agir par exemple d’une rainure située sur le corps du contenant, et coopérant avec une nervure située sur la pièce d’extrémité 1. Lors de l’installation de la pièce d’extrémité 1 sur le contenant, ceci permet d’assurer l’alignement entre les ouvertures de corps 5 et de goupille 6.
Exemple de réalisation :
  • le corps comporte un cylindre formé par une partie centrale 2, ledit cylindre étant un cylindre circulaire de diamètre compris entre 180 et 220 mm, et d’une longueur d’un mètre,
  • la pièce d’extrémité 1 comporte quatre goupilles cylindriques circulaires de diamètre compris entre 40 et 60 mm,
  • le fluide dans le contenant est à une pression comprise entre 400 et 500 bars.
Le contenant selon l’invention peut être fabriqué selon un procédé comportant les étapes suivantes :
  • fabrication d’un corps comportant une partie centrale 2 cylindrique et deux extrémités de corps 3, et d’une pièce d’extrémité 1,
  • perçage d’au moins une ouverture de corps 5 dans la paroi de ladite première extrémité de corps 3 et d’au moins une ouverture de pièce d’extrémité 6 dans la paroi de ladite pièce d’extrémité 1,
  • disposition de la pièce d’extrémité 1 dans ou autour de ladite première extrémité de corps 3,
  • disposition de ladite au moins une goupille 4 de façon à ce qu’elle traverse ladite au moins une ouverture de corps 5 et ladite au moins une ouverture de pièce d’extrémité 6.
Bien que la description ci-dessus se base sur des modes de réalisation particuliers, elle n’est nullement limitative de la portée de l’invention, et des modifications peuvent être apportées, notamment par substitution d’équivalents techniques ou par combinaison différente de tout ou partie des caractéristiques développées ci-dessus.

Claims (12)

  1. Contenant de fluide sous pression comportant un corps et au moins une pièce d’extrémité (1) fixée audit corps (3) par au moins une goupille (4), ladite goupille (4) comprenant :
    • au moins une première partie (4a) logée dans une ouverture de corps (5) traversant au moins en partie une paroi latérale dudit corps, et
    • au moins une deuxième partie (4b) logée dans une ouverture de pièce d’extrémité (6) traversant au moins en partie une paroi latérale de ladite pièce d’extrémité (1),
    ledit contenant comprenant en outre un moyen d’appui longitudinal, une desdites au moins une goupille (4) comportant une section plus petite au niveau de l’extrémité de l’ouverture de pièce d’extrémité (6) située du côté de l’intérieur du contenant, que sa section au niveau de l’extrémité de l’ouverture de corps (5) située du côté de l’extérieur du contenant, et ladite au moins une desdites goupille (4) comporte un moyen de serrage, tel qu’une vis, configuré pour exercer un effort d’enfoncement de ladite goupille (4) dans les ouvertures de corps (5) et de pièce d’extrémité (6).
  2. Contenant selon la revendication précédente, dans lequel ledit moyen d’appui longitudinal comprend un épaulement du corps (9) et un épaulement de la pièce d’extrémité (10), la pièce d’extrémité (1) comprenant de préférence un joint (8) par exemple torique logé entre ledit épaulement du corps (9) et ledit épaulement de la pièce d’extrémité (10).
  3. Contenant selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen d’appui longitudinal comprend une surface conique du corps (11) et une surface conique de la pièce d’extrémité (12).
  4. Contenant selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite ouverture de corps (5) et ladite ouverture de pièce d’extrémité (6) sont alignées dans une direction perpendiculaire à l’effort induit par la pression du fluide tendant à séparer la pièce d’extrémité (1) du corps.
  5. Contenant selon l’une des revendications précédentes comportant au moins quatre goupilles (4).
  6. Contenant selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la section transversale de ladite au moins une goupille (4) a une dimension plus importante dans la direction de l’effort induit par la pression du fluide tendant à séparer la pièce d’extrémité (1) du corps que dans la direction transversale audit effort.
  7. Contenant selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce d’extrémité (1) est un bouchon.
  8. Contenant selon l’une des revendications précédentes, ledit corps comprenant une partie centrale (2) ayant une forme de cylindre et reliée à ses extrémités longitudinales à deux extrémités de corps, ladite goupille fixant ladite au moins une pièce d’extrémité au niveau d’une première extrémité de corps (3), ladite ouverture de corps (5) traversant la paroi latérale dudit corps au niveau de ladite première extrémité de corps (3).
  9. Contenant selon la revendication précédente, dans lequel la forme extérieure de ladite première extrémité de corps (3) prolonge le cylindre formé par ladite partie centrale (2), et au moins une partie de la pièce d’extrémité (1) est disposée à l’intérieur de ladite première extrémité de corps (3).
  10. Contenant selon l’une des revendications 8 à 9 comportant en outre un échangeur de chaleur dont une partie principale est située dans la partie centrale (2), l’encombrement maximal de ladite partie principale mesuré sur une section du cylindre formé par la partie centrale (2) du contenant étant par exemple compris entre 50 et 100% de la surface de ladite section.
  11. Contenant selon l’une des revendications 8 à 10, dans lequel le cylindre formé par ladite partie centrale (2) est un cylindre circulaire.
  12. Procédé de fabrication d’un contenant selon l’une des revendications 8 à 11 comportant les étapes suivantes :
    • fabrication du corps comportant une partie centrale (2) cylindrique et deux extrémités de corps,
    • perçage d’au moins une ouverture de corps (5) dans la paroi de ladite première extrémité de corps (3) et d’au moins une ouverture de pièce d’extrémité (6) dans la paroi de ladite pièce d’extrémité (1),
    • disposition de la pièce d’extrémité (1) dans ou autour de ladite première extrémité de corps (3),
    • disposition de ladite au moins une goupille (4) de façon à ce qu’elle traverse au moins partiellement ladite au moins une ouverture de corps (5) et ladite au moins une ouverture de pièce d’extrémité (6).
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