WO2023218143A1 - Bouteille de stockage de gaz et procédé de fabrication d'une telle bouteille - Google Patents

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gas storage
internal
shells
storage bottle
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Emmanuelle PERDIX
Alexis HERVATIN
Herve Guerry
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Pack4Energy
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    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/07—Applications for household use
    • F17C2270/0745—Gas bottles

Definitions

  • the technical field of the invention can also extend, more broadly, to that of the manufacture of tanks for compressors, fire extinguishers, diving bottles, aircraft tanks, tanks for expansion, bottles intended to contain food liquids under pressure, tanks intended to contain fermented liquids such as beer, or gas shock absorbers.
  • a metal gas storage bottle made of welded steel sheets which form a shell delimiting an internal volume intended to contain a gas under pressure or a liquefied gas, such as butane, propane or compressed air.
  • This bottle can also contain a mixture of several gases or a liquid and a gas.
  • This gas storage bottle comprises a neck having an opening capable of receiving a distributor device, for example gas, including in particular a regulator or a gas regulator allowing gas to be delivered at a defined pressure.
  • a distributor device for example gas, including in particular a regulator or a gas regulator allowing gas to be delivered at a defined pressure.
  • Such a device may also include safety degassing means in the event of pressure exceeding a limit value in the gas storage bottle.
  • the pressurized gases contained in the bottle can have a low absolute pressure, of the order of a few bars, but can also have pressures of the order of several tens of bars.
  • the metal gas storage bottle can withstand an absolute pressure of the gas in the bottle which can reach seventy bars, or 7 Megapascals (7x10 (exp 6) Pa or 7 MPa), or which can reach one hundred bars, i.e. 10 Megapascals (10x10 (exp 6) Pa or 10 MPa), or even one hundred and fifty bars (150b), i.e. 15 Megapascals (15x10 (exp 6) Pa or 15 MPa).
  • This resistance is particularly important in the case of accidents such as fires, in which the gas cylinders must not burst.
  • gas cylinders are tested to measure their resistance to the pressure of a gas they contain. For example, at thirty bars, a domestic butane or propane gas cylinder filled with a gas at a test pressure of thirty bars, or 3 Megapascals (3x10 (exp 6) Pa or 3 MPa), must not undergo any deformation. This test is carried out on all bottles in circulation every ten years. Domestic butane or propane gas cylinders must resist bursting for a contained gas pressure of at least seventy bars, or 7 Megapascals (7x10 (exp 6) Pa or 7 MPa). This test is a destructive test and is carried out on a sampling of the bottles produced. Metal bottles usually split between 80 and 100 bars, or between 8 and 10 Megapascals (8 and 10x10 (exp 6) Pa or 8 and 10 MPa).
  • Such a steel gas storage bottle has a reduced manufacturing cost, making it economical because it is reusable a large number of times.
  • the manufacture of gas storage bottles of different capacities is simple to implement and requires little investment.
  • This type of metal gas storage bottle has many disadvantages, firstly their weight which is high. Indeed, for example in the case of a gas storage bottle used for one purpose domestic, an empty bottle intended to contain butane alone already weighs thirteen (13) kilograms, for a weight once filled with gas of twenty-four (24) kilograms.
  • these bottles are usually returnable, and can be reused a large number of times.
  • the paint or varnish covering the bottle is damaged, which harms the aesthetics of the bottle and makes the product visually unattractive for users. during its subsequent reuse.
  • information in particular normative or certifications written on the paint and varnish can be erased, and it is necessary to carry out an operation on the gas bottle to remove said paint or varnish, to then deposit a new layer paint or varnish and reprint said information.
  • a gas storage bottle made of composite material can withstand a gas pressure in the bottle which can reach seventy bars, or 7 Megapascals (7x10 (exp 6) Pa or 7 MPa), or which can reach one hundred bars, i.e. 10 Megapascals (10x10 (exp 6) Pa or 10 MPa), or even one hundred and fifty bars (150b), i.e. 15 Megapascals (15x10 (exp 6) Pa or 15 MPa).
  • bottles made of composite material usually split between 90 and 150 bars, or between 9 and 15 Megapascals (9 and 15x10 (exp 6) Pa or 9 and 15 MPa).
  • Document FR2716951 teaches a protective envelope for a bottle made of composite material intended in particular to contain a liquefied gas, such as butane, propane or compressed air, as well as gas at low pressure, approximately 0.5 to 6 MPa.
  • a liquefied gas such as butane, propane or compressed air
  • This protective cover for bottles made of composite material that it offers comprises an element forming a lower part forming a stable base when placed on a flat floor, the support zone of this base being arranged below the bottom of the bottle to be protected, an element comprising an interior surface corresponding to the exterior shape of the bottle to be protected, this surface having at least one opening allowing a tap fixed on the bottle to be protected to pass, and one/two elements forming a bottom and/or a removable cover closing the volume delimited by the interior surface and intended to enclose the bottle to be protected, the end of the upper part of this envelope being located above the bottle tap.
  • This envelope is formed of impact-resistant plastic elements.
  • the bottle is protected on all sides, and handling of the bottle is made easier.
  • the information written on the gas bottle can also advantageously be written on this protective envelope.
  • Document FR2023731 considered to be the closest state of the art teaches a gas storage bottle comprising an internal envelope and an external envelope covering at least partially said internal envelope, said gas storage bottle being designed to resist at a nominal pressure, the external envelope comprising
  • a gas storage bottle comprising an envelope at least partially surrounding a bottle made of composite material has a higher cost than the costs of a metal gas storage bottle, and the manufacturing process is less flexible and requires significant investments.
  • the envelopes thus produced have dimensions with tolerances of the order of one millimeter.
  • the production of a gas cylinder in composite material or metal due to the manufacturing processes used, has dimensions with tolerances of the order of several millimeters. It follows that the assembly of the envelope around the gas cylinder made of composite material or metal has a high scrap rate. Automation of this assembly is therefore not possible.
  • the objective of the invention is therefore to propose a gas storage bottle alternative to those of the prior art, which meets the same objectives, in particular in terms of resistance to a pressure of a gas in the bottle which can reach seven Megapascals (7 MPa), ten Megapascals (10 MPa), or even fifteen Megapascals (15 MPa), while not presenting the disadvantages cited above.
  • Another objective of the invention is to propose a gas storage bottle, and more generally a range of gas storage bottles of different capacities, each bottle being robust, simple and economical to manufacture, and the manufacture of which is simply automatable.
  • Another objective of the invention is to propose a method of manufacturing a gas storage bottle, and more generally a range of gas storage bottles of different capacities, allowing during its implementation to manufacture such a gas storage bottle and more generally a range of gas storage bottles of different capacities.
  • the invention relates to a gas storage bottle, comprising an internal envelope and an external envelope covering at least partially said internal envelope, said gas storage bottle being designed to withstand a nominal pressure, l 'external envelope comprising two half-shells each covering a distinct part of the internal envelope with the exception of a peripheral central part of the internal envelope, the external envelope further comprising means for assembling the half-shells one with the other in the form of a belt overmolded against and on said peripheral central part of the internal envelope, this injected belt partially covering the half-shells.
  • said internal envelope has a thickness enabling it, depending on its design and the material from which it is made, to withstand a pressure lower than said nominal pressure
  • said external envelope has a thickness such that , depending on its design and the material from which it is made, its resistance combined with that of said internal envelope allows the pressure resistance of all of the two envelopes to reach at least said resistance to the nominal pressure of the gas storage bottle.
  • the external envelope is made of thermoplastic material.
  • the half-shells and the belt of the external envelope are made of injected thermoplastic material.
  • At least the half-shells of the external envelope comprise transverse means for taking up the play of the internal envelope and for sealing between each half-shell and the internal envelope.
  • At least one of the half-shells of the external envelope comprises means for longitudinally taking up the play of the internal envelope.
  • the external envelope is constituted by overmolding the internal envelope with a thermoplastic material.
  • the internal envelope is made of metal.
  • the internal envelope is made of composite material.
  • the gas storage bottle resists a nominal pressure of 7 MPa
  • the internal envelope resists a maximum internal pressure of 4 MPa corresponding to 57% of the nominal pressure of 7 MPa supported by the gas storage bottle.
  • the gas storage bottle resists a nominal pressure of 10 MPa
  • the internal envelope resists a maximum internal pressure of 5.7 MPa corresponding to 57% of the nominal pressure of 10 MPa supported by the gas storage bottle.
  • the gas storage bottle resists a nominal pressure of 15 MPa
  • the internal envelope resists a pressure maximum internal pressure of 8.5 MPa corresponding to 57% of the nominal pressure of 15 MPa supported by the gas storage cylinder.
  • the external envelope comprises internal and/or external ribs.
  • the internal envelope is made of thermoplastic material loaded with reinforcing fibers, in particular a polyamide loaded with at least 30% glass fiber.
  • the internal envelope comprises a neck opening out of the external envelope, the half-shells and the overmolded belt of the external envelope forming a tight covering of the internal envelope, excluding said opening neck outside the outer envelope.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a gas storage bottle designed to withstand a nominal pressure, said method comprising the following steps:
  • an internal envelope is produced having a thickness allowing it, depending on its design and the material from which it is made, to withstand a pressure less than or equal to the nominal pressure that the gas storage bottle supports,
  • the half-shells are overmolded with a thermoplastic material with means for assembling the half-shells with each other, in the form of an injected belt partially covering the half-shells, the outer envelope comprising said belt, said belt also overmolding said central peripheral part of the internal envelope.
  • the internal envelope has a thickness allowing it, depending on its design and the material from which it is made, to withstand a pressure lower than the nominal pressure that the gas storage bottle supports , we form an external envelope comprising the half- shells and the means for assembling the half-shells with each other, said external envelope having a thickness such that, depending on its design and the material from which it is made, its resistance combined with that of said internal envelope allows the pressure resistance of all of the two envelopes to reach at least said resistance to the nominal pressure of the gas storage bottle.
  • the means for assembling the half-shells with each other are overmolded after covering the internal envelope by the half-shells by inserting the internal envelope covered with said half-shells. shells in a plastic injection mold, and by injecting a plastic material coming into contact and covering the peripheral central part of the internal envelope, said injected plastic material coming to at least partially cover the two half-shells to assemble them together. one with the other.
  • FIG.1 is a schematic perspective view of a gas storage bottle according to the invention.
  • FIG.2 is a schematic sectional view of the gas storage bottle of Figure 1;
  • FIG.3 is a schematic perspective view seen from below of an upper half-shell of the external envelope of the gas storage bottle of Figure 1, partially revealing the interior of said half -shell ;
  • FIG.4 is a detailed perspective view from another angle of view of a section of the upper half-shell of Figure 3;
  • FIG.5 is a schematic detailed perspective view seen from above of the interior of a lower or upper half-shell of the external envelope of the gas storage bottle of Figure 1.
  • the invention relates to a gas storage bottle 1, in particular designed for domestic use, in order to contain a butane or propane type gas.
  • This gas storage bottle 1 comprises an internal envelope 2 and an external envelope 3, the external envelope 3 covering at least partially the internal envelope 2.
  • the external envelope 3 can completely cover the internal envelope 2, up to one end cap, as shown in the figures.
  • the gas storage bottle 1 is considered placed vertically on the ground, as illustrated in Figure 2.
  • the top of the gas storage bottle 1 is at the top of Figure 1
  • the Bottom of gas storage bottle 1 is at the bottom of the figure.
  • the internal envelope 2 has a generally cylindrical shape, it delimits an internal volume V.INT in which at least one gas can be stored under pressure.
  • the internal envelope 2 is carried by a longitudinal axis AA' which coincides with an axis of revolution of the cylindrical shape of the internal envelope 2, in a vertical direction.
  • the internal envelope 2 has a neck 20 in the upper part, on which a tap or means for evacuating the gas contained in the gas storage bottle 1 can be mounted.
  • the internal envelope 2 also has a bottom 21 in the lower part.
  • the internal envelope 2 further comprises a central peripheral part 22.
  • the internal envelope 2 can be made of metal, in particular welded steel sheets which form a shell.
  • the internal envelope 2 can alternatively be made of composite material. It can be carried out by using a thermosetting resin matrix and a filler in the form of long threads, for example glass, aramid or carbon, or plates of fabric obtained by weaving, for example fiber. glass, aramid or carbon. Metal parts can be included or added to the die, such as a neck or a threaded plate.
  • the dimensions of the internal envelope 2 can vary between maximum dimensions and minimum dimensions depending on the value of the clearance present. So, The internal envelope 2 can have a so-called minimal configuration where the dimensions are minimum and a so-called maximum configuration where the dimensions are maximum.
  • the outer envelope 3 comprises two half-shells 30, 31, more precisely an upper half-shell 30 and a lower half-shell 31.
  • the lower half-shell 31 has a base 310 and continues upwards with a wall 311 ending in a peripheral edge 312 delimiting an opening. This lower half-shell 31 is suitable for receiving the lower part of the internal envelope 2.
  • the upper half-shell 30 has a structure for protecting a tap 300 and continues downwards with a wall 301 ending in a peripheral edge 302 delimiting an opening. This upper half-shell 30 is suitable for receiving the upper part of the internal envelope 2.
  • the peripheral edges 302, 312 of the half-shells 30, 31 are dimensioned so as to have an internal diameter equal to the diameter of the internal envelope 2 at a so-called minimum configuration.
  • the half-shells 30, 31 are mounted at least adjusted and otherwise tight around the internal envelope 2 to form transverse means for taking up the play of the internal envelope 2 and for sealing between each half-shell and the internal envelope 2.
  • the half-shells 30, 31 are made of a deformable material, which allows the peripheral edges 302, 312 to deform to match the contour and dimensions of the internal envelope 2 in the event of tight assembly.
  • This deformation can be elastic or plastic.
  • These half-shells 30, 31 may include internal ribs 32 extending radially in a bundle from a high central ring 33 inside the top of the upper half-shell 30, and from a low central ring 34 to the interior at the bottom of the lower half-shell 31, as illustrated in Figure 3 and Figure 5.
  • the upper central ring 33 delimits an orifice 330 through which the neck 20 of the internal envelope 2 opens out of the upper half-shell 30 and therefore of the external envelope 3.
  • This orifice 330 includes a lip or a gadroon interior cooperating by clamping around the neck 20 of the internal envelope 2 to form sealing means between the neck 20 and the upper half-shell 30, as illustrated in Figure 2.
  • the lower central ring 34 comprises a plurality of fingers 35 extending from the lower central ring 34 upwards in a corolla. These fingers 35 are elastically deformable and form longitudinal means for taking up the play of the internal envelope 2. Indeed, when the lower half-shell 31 is mounted on the internal envelope 2, these fingers 35 can deform to compensate for the dimensional variations of said internal envelope 2. These fingers 35 are configured to be at least adjusted if the internal envelope 2 is in so-called minimal configuration and otherwise compressed by the internal envelope 2. These fingers 35 are particularly useful in the context of a process for manufacturing such a gas storage bottle 1, and in particular with a desire to automate manufacturing.
  • peripheral edges 302, 312 of the half-shells 30, 31 further comprise non-opening slots 36 arranged regularly on an exterior face of said edges 302, 312.
  • the outer casing 3 also includes a belt 37 produced by overmolding a plastic material directly against and on the inner casing 2.
  • a belt 37 produced by overmolding a plastic material directly against and on the inner casing 2.
  • the plastic material of the belt 37 injected by overmolding fills the non-opening slots 36 of said peripheral edges 302, 312, the belt 37 thus forming means for assembling the half-shells 30, 31 with one another.
  • the plastic material of the belt 37 injected by overmolding also comes into contact and covers the central peripheral part 22 of the internal envelope 2 left uncovered by the two half-shells 30, 31.
  • the belt 37 thus overmolded due to the shrinkage coefficient of the plastic material which composes it, can compress the central peripheral part 22 of the internal envelope 2, and can exert a restoring force on the two half-shells 30, 31 towards each other.
  • the restoring force exerted can be adjusted by function of the shrinkage coefficient of the plastic material injected during overmolding.
  • An external envelope 3 is thus formed comprising the two half-shells 30, 31 and said belt 37.
  • gas storage bottles 1 of different capacities by varying the height of the internal envelope 2, by covering it with the same type of upper 30 and lower 31 half-shells, the peripheral central part 22 left free then being overmolded by the belt 37.
  • the injection mold for overmolding said belt 37 can advantageously include interchangeable cylindrical elements depending on the capacity of the internal envelope 2 to be overmolded.
  • the transverse and longitudinal clearances of the internal envelope 2 are compensated by the transverse means for taking up the clearance of the internal envelope 2 and sealing between each half-shell and the internal envelope 2 and by the longitudinal compensation means of the clearance of the internal envelope 2.
  • the gas storage bottle 1 comprises upper 30 and lower 31 half-shells which can adapt to manufacturing variations of the internal envelope 2, and the belt 37 overmolded on the the internal envelope 2 ensures, on the one hand, a connection of the half-shells, and on the other hand, maintenance and contact with the central peripheral part 22 of the internal envelope 2, whatever the possible dimensional variations of manufacturing of said peripheral central part 22 of the internal envelope 2.
  • the external envelope 3 is thus as close as possible to the internal envelope 2, whatever the actual dimensions of the internal envelope 2, longitudinally or laterally.
  • the automation of the manufacturing process of a gas storage bottle is simplified.
  • the outer envelope 3 can completely cover the internal envelope 2, with the exception of the neck 20 at the level of which the lip of the orifice 330 seals said neck 20.
  • This makes it possible to protect the internal envelope 2 external attacks, such as corrosion, if it is made of metal, and in a waterproof manner.
  • the belt 37 by overmolding the upper half-shell 30 and the lower half-shell 31 and in combination with said half-shells 30, 31, makes it possible to form a waterproof envelope which covers the internal envelope 2, at the with the exception of the neck 20 of the internal envelope 2 opening out of the external envelope 3.
  • the external envelope 3 can also be perforated, in particular at the level of the half-shells 30, 31, to reveal the internal envelope 2 and to lighten the gas storage bottle 1, the external envelope 3 then no longer tightly covers the internal envelope 2, with the exception of the neck 20 opening out of the external envelope 3.
  • the gas storage bottle 1 is designed to withstand a nominal pressure exerted by the at least one gas contained in the gas storage bottle 1.
  • This at least one gas can be for example butane or propane.
  • This at least one gas may comprise a liquid part and a gaseous part.
  • the internal envelope 2 has a thickness enabling it, depending on its design and the material of which it is made, to resist a pressure exerted by at least one gas under pressure stored in the internal volume V.INT.
  • this internal envelope 2 can withstand a pressure less than or equal to the nominal pressure to which the gas storage bottle 1 can withstand.
  • the gas storage bottle 1 can therefore withstand a pressure equal to or greater than the nominal pressure to which the internal casing 2 can withstand.
  • the external envelope 3 of the gas storage bottle 1 may have a thickness such that, depending on its design and the material from which it is made done, the pressure resistance of the combination of the internal 2 and external 3 envelopes reaches at least said resistance to the nominal pressure of the gas storage bottle 1.
  • the external envelope 3, the half-shells 30, 31 and the belt 37 are made of a thermoplastic material. More particularly, the outer envelope 3, the half-shells 30, 31 and the belt 37 can be made of the same thermoplastic material.
  • the upper half-shell 30 is assembled on its upper part and the lower half-shell 31 on its lower part.
  • the whole is then placed in an injection mold.
  • the injection mold is then closed, and a thermoplastic material is then injected, which partially covers the half-shells 30, 31 to assemble them with each other by forming the belt 37, said belt 37 also overmolding said part central peripheral 22 of the internal envelope 2.
  • the injection mold of the belt 37 can come to bear against part of the edges 302, 312 of the half-shells 30, 31, and more particularly against a peripheral flange 303, 313 respectively of each of said edges 302, 312.
  • the overmolding mold can come to rest on plastic parts, the half-shells 30, 31, which have more precise dimensions than the internal envelope 2. This simplifies overmolding and reduces the risk of creating burrs during the injection of the thermoplastic material.
  • thermoplastic material Once the thermoplastic material has been injected and cooled, the assembly formed by the internal envelope 2 and the external envelope 3 is extracted from the mold.
  • This assembly can have a resistance to a pressure of a gas stored in the internal volume V.INT identical or even greater than the resistance of the gas storage bottle 1 comprising these two envelopes 2, 3.
  • An additional overmolding assembly operation can also be carried out to additionally secure the half-shells 30, 31 of the external envelope 3 more firmly together.
  • This joining can be carried out by screws, bolts, or by gluing. or welding, or any other means allowing the half-shells 30, 31 to be joined together in a complementary and satisfactory manner.
  • the internal volume V.INT of the internal envelope 2 can be filled with a fluid under pressure, or even a fluid with a compression ratio of less than 1% for an exerted pressure of 50 MPa.
  • thermoplastic material is selected from a list of materials having a shrinkage rate of between 0.5% and 2%.
  • thermoplastic material used to make the external envelope 3 is a thermoplastic, in particular a polyamide.
  • this polyamide is loaded with at least 30% glass fiber.
  • thermoplastic material used to make the external envelope 3 may include additives making it possible to color said thermoplastic material.
  • thermoplastic material used to make the external envelope 3 may include additives making it possible to protect the plastic material from damage caused by ultraviolet light contained for example in sunlight.
  • the external envelope 3, and more particularly each half-shell 30, 31, may include internal ribs 32, as indicated previously and illustrated in the figures, but also external ribs, on their face opposite the internal volume V .INT, in particular peripherals or bundles.
  • These internal and/or external ribs make it possible to increase the resistance to deformation of the gas storage bottle 1 under the effect of a pressure of at least one gas contained in the internal volume V.INT.
  • These ribs make it possible to reduce the quantity of material necessary and therefore the weight of the external envelope 3.
  • the shape and arrangement of the ribs can be as illustrated in the figures, but these ribs can have any other shape and arrangement alternative suitable for improving the pressure resistance of the gas storage bottle 1.
  • Such a gas storage bottle 1 is thus lighter than existing bottles, for the same capacity and resistance to the same pressure.
  • a range of several gas storage bottles of different capacities can thus be designed simply and inexpensively, due to the very structure of said gas storage bottles 1.
  • the gas storage bottle 1 resists a nominal pressure of 7 MPa
  • the internal casing 2 resists a maximum internal pressure of 4 MPa corresponding to 57% of the nominal pressure. of 7 MPa supported by the gas storage bottle 1.
  • the internal envelope 2 has for example a thickness of 8 tenths of a millimeter and the external envelope 3 has a thickness of 3 to 4 millimeters.
  • the gas storage bottle 1 resists a nominal pressure of 10 MPa
  • the internal casing 2 resists a maximum internal pressure of 5.7 MPa corresponding to 57% of the pressure. nominal of 10 MPa supported by the gas storage bottle 1.
  • the gas storage bottle 1 resists a nominal pressure of 15 MPa
  • the internal envelope 2 resists a maximum internal pressure of 8.5 MPa corresponding to 57% of the nominal pressure of 15 MPa supported by the gas storage bottle 1.
  • the internal envelope 2 then has a thickness of 2 millimeters and the external envelope 3 then has a thickness of 6 millimeters.
  • a gas storage bottle 1 according to the invention described above can be produced by implementing one of the methods described above, i

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Abstract

Bouteille de stockage de gaz (1 ) conçue pour résister à une pression nominale, comportant une enveloppe interne (2) et une enveloppe externe (3) recouvrant au moins partiellement ladite enveloppe interne (2), l'enveloppe externe (3) comportant deux demi-coques (30, 31 ) recouvrant chacune une partie distincte de l'enveloppe interne (2) à l'exception d'une partie centrale périphérique (22) de l'enveloppe interne (2), l'enveloppe externe (3) comportant en outre une ceinture (37) surmoulée contre et sur ladite partie centrale périphérique (22) de l'enveloppe interne (2), et permettant l'assemblage des demi-coques (30, 31 ). Procédé de fabrication d'une bouteille de stockage de gaz (1 ) conçue pour résister à une pression nominale, comportant les étapes suivantes : on réalise une enveloppe interne (2), on recouvre l'enveloppe interne (2) de deux demi-coques (30, 31 ) d'une enveloppe externe (3), à l'exception d'une partie centrale périphérique (22), on surmoule d'une ceinture (37) les demi-coques (30, 31 ) et ladite partie centrale périphérique (22).

Description

Description
Titre de l'invention : Bouteille de stockage de gaz et procédé de fabrication d’une telle bouteille
[0001 ] Le domaine technique concerne celui de la fabrication de bouteilles de gaz, plus particulièrement celui des bouteilles de stockage de gaz destinées à contenir du butane ou du propane pour une utilisation domestique.
[0002] Le domaine technique concerne aussi celui des bouteilles de gaz, plus particulièrement celui des bouteilles de stockage de gaz destinées à contenir du butane ou du propane pour une utilisation domestique.
[0003] Le domaine technique de l’invention peut également s’étendre, de manière plus large, à celui de la fabrication de cuves pour compresseurs, d’extincteurs, de bouteilles de plongée, de réservoirs d’avion, des vases d’expansion, des bouteilles destinées à contenir des liquides alimentaires sous pression, des cuves destinées à contenir des liquides fermentés tels que de la bière, ou des amortisseurs à gaz.
[0004] Il est connu de réaliser une bouteille de stockage de gaz en métal en tôles d’acier soudées qui forment une coque délimitant un volume interne destiné à contenir un gaz sous pression ou un gaz liquéfié, comme du butane, du propane ou de l'air comprimé. Cette bouteille peut contenir également un mélange de plusieurs gaz ou un liquide et un gaz. Cette bouteille de stockage de gaz comporte un col présentant une ouverture pouvant recevoir un dispositif distributeur par exemple de gaz, incluant notamment un régulateur ou un détendeur de gaz permettant une délivrance du gaz à une pression définie. Un tel dispositif peut comporter également des moyens de dégazage de sécurité en cas de pression dépassant une valeur limite dans la bouteille de stockage de gaz.
[0005] Les gaz sous pression contenus dans la bouteille peuvent présenter une faible pression absolue, de l’ordre de quelques bars, mais peuvent également présenter des pressions de l’ordre de plusieurs dizaines de bars.
[0006] Ainsi, la bouteille de stockage de gaz en métal peut résister à une pression absolue du gaz dans la bouteille qui peut atteindre soixante-dix bars, soit 7 Mégapascals (7x10(exp 6) Pa ou 7 MPa), ou qui peut atteindre cent bars, soit 10 Mégapascals (10x10(exp 6) Pa ou 10 MPa), voire cent cinquante bars (150b), soit 15 Mégapascals (15x10(exp 6) Pa ou 15 MPa).
[0007] Cette résistance est particulièrement importante dans le cas d’accidents tels que des incendies, dans lesquels les bouteilles de gaz ne doivent pas éclater.
[0008] Cette résistance à la pression élevée permet alors que des moyens de dégazage de sécurité soient actionnés ou activés.
[0009] Ainsi, en France, les bouteilles de gaz sont testées pour mesurer leur résistance à la pression d’un gaz qu’elles contiennent. Par exemple, à trente bars, une bouteille de gaz domestique butane ou propane remplie d’un gaz à une pression de test à trente bars, soit 3 Mégapascals (3x10(exp 6) Pa ou 3 MPa), ne doit subir aucune déformation. Ce test est réalisé sur toutes les bouteilles en circulation tous les dix ans. Les bouteilles de gaz domestique butane ou propane doivent résister à un éclatement pour une pression de gaz contenu d’au moins soixante-dix bars, soit 7 Mégapascals (7x10(exp 6) Pa ou 7 MPa). Ce test est un test destructif et est réalisé sur un échantillonnage des bouteilles produites. Les bouteilles en métal se fendent habituellement entre 80 et 100 bars, soit entre 8 et 10 Mégapascals (8 et 10x10(exp 6) Pa ou 8 et 10 MPa).
[0010] Les codes de construction et d'essais des bouteilles de butane et propane en acier soudé, ainsi que leurs caractéristiques dimensionnelles, sont présents dans les normes. Ces normes peuvent différer de manière importante entre elles, notamment du fait du passage d’un pays à un autre.
[0011] Afin de protéger de la corrosion externe la paroi sous pression de telles bouteilles de gaz, ces bouteilles reçoivent sur leur couche extérieure un vernis ou une peinture.
[0012] Une telle bouteille de stockage de gaz en acier présente un coût de fabrication réduit, la rendant économique car réutilisable un grand nombre de fois. La fabrication de bouteilles de stockage de gaz de différentes contenances est simple à mettre en œuvre, et nécessite peu d’investissements.
[0013] Ce type de bouteille de stockage de gaz en métal présente de nombreux inconvénients, en premier lieu leur poids qui est élevé. En effet, par exemple dans le cas d’une bouteille de stockage de gaz utilisée pour un usage domestique, une bouteille vide destinée à contenir du butane pèse à elle seule déjà treize (13) kilogrammes, pour un poids une fois remplie de gaz de vingt- quatre (24) kilogrammes.
[0014] De plus, leur manipulation est rendue complexe par leur forme cylindrique qui présente peu de prises.
[0015] En outre, la forme de ces bouteilles cylindriques ne facilite pas leur stockage, car elles peuvent rouler, leur rangement en position verticale, ni leur empilement les unes sur les autres.
[0016] Il est alors nécessaire de prévoir des moyens de rangement complémentaires, ce qui réduit le nombre de bouteilles pouvant être rangées dans un espace donné.
[0017] Enfin, ces bouteilles sont habituellement consignées, et peuvent être réutilisées un grand nombre de fois. Cependant, lors de chocs advenus lors de l’utilisation de la bouteille de stockage de gaz, la peinture ou le vernis recouvrant la bouteille est endommagé, ce qui nuit à l’esthétisme de la bouteille et rend le produit peu attrayant visuellement pour les utilisateurs lors de ses réutilisations ultérieures. En outre, des informations notamment normatives ou de certifications inscrites sur la peinture et le vernis peuvent s’effacer, et il est nécessaire d’effectuer sur la bouteille de gaz une opération de retrait de ladite peinture ou vernis, pour déposer ensuite une nouvelle couche de peinture ou de vernis et réimprimer lesdites informations.
[0018] Il est connu pour remédier à certains de ces inconvénients de réaliser une bouteille de stockage de gaz cylindrique non pas en tôles de métal soudées, mais en matériau composite mis en œuvre notamment par enroulement filamentaire. Le matériau composite est formé d’une matrice en résine thermodurcissable et d’une charge sous la forme de longs fils par exemple de verre, d’aramide ou de carbone ou de plaques de tissus obtenues par tissage par exemple de fibre de verre, d’aramide ou de carbone. Un tel type de bouteille composite est alors plus léger tout en étant capable de résister à la pression du gaz contenu dans la bouteille.
[0019] Une bouteille de stockage de gaz en matériau composite peut résister à une pression d’un gaz dans la bouteille qui peut atteindre soixante-dix bars, soit 7 Mégapascals (7x10(exp 6) Pa ou 7 MPa), ou qui peut atteindre cent bars, soit 10 Mégapascals (10x10(exp 6) Pa ou 10 MPa), voire cent cinquante bars (150b), soit 15 Mégapascals (15x10(exp 6) Pa ou 15 MPa).
[0020] En fait, les bouteilles en matériau composite se fendent habituellement entre 90 et 150 bars, soit entre 9 et 15 Mégapascals (9 et 15x10(exp 6) Pa ou 9 et 15 MPa).
[0021 ] Cependant, ce type de bouteille composite, bien que présentant une résistance à l’éclatement supérieure à celle d’une bouteille en métal, est plus fragile, et résiste mal aux chocs extérieurs qui pourraient endommager la paroi de la bouteille et limiter la pression maximale de gaz contenu à laquelle elle pourrait résister. De plus, les problèmes de manipulation de la bouteille cylindrique sont toujours présents. Il convient de noter cependant que la fabrication de bouteilles de stockage de gaz de différentes contenances est simple à mettre en œuvre par enroulement filamentaire, et nécessite aussi peu d’investissements.
[0022] Le document FR2716951 enseigne une enveloppe de protection pour bouteille en matériau composite destinée notamment à contenir un gaz liquéfié, comme du butane, du propane ou de l'air comprimé, ainsi que du gaz à basse pression, environ 0,5 à 6 MPa. Cette enveloppe de protection pour bouteille en matériau composite qu'elle propose comporte un élément formant une partie inférieure formant une embase stable lorsqu'elle est posée sur un sol plan, la zone d'appui de cette embase étant disposée en dessous du fond de la bouteille à protéger, un élément comportant une surface intérieure correspondant à la forme extérieure de la bouteille à protéger, cette surface présentant au moins une ouverture laissant passer un robinet fixé sur la bouteille à protéger, et un/deux éléments formant un fond et/ou un couvercle amovible fermant le volume délimité par la surface intérieure et destiné à renfermer la bouteille à protéger, l'extrémité de la partie supérieure de cette enveloppe étant située au- dessus du robinet de la bouteille.
[0023] Cette enveloppe est formée d’éléments en matière plastique résistants aux chocs. Ainsi, la bouteille est protégée de tous côtés, et la manipulation de la bouteille est facilitée. De plus, il est possible de colorer les éléments constitutifs de l’enveloppe ou d’améliorer leur forme pour les rendre plus esthétiques et ainsi rendre la bouteille plus attrayante pour les utilisateurs. Les informations inscrites sur la bouteille de gaz peuvent également avantageusement être inscrites sur cette enveloppe de protection.
[0024] Le document FR2023731 considéré comme l’état de la technique la plus proche enseigne un bouteille de stockage de gaz comportant une enveloppe interne et une enveloppe externe recouvrant au moins partiellement ladite enveloppe interne, ladite bouteille de stockage de gaz étant conçue pour résister à une pression nominale, l’enveloppe externe comportant
- deux demi-coques recouvrant chacune une partie distincte de l’enveloppe interne à l’exception d’une partie centrale périphérique de l’enveloppe interne, des moyens d’assemblage des demi-coques l’une avec l’autre.
[0025] Dans le cas d’une bouteille de stockage de gaz utilisée pour un usage domestique, une bouteille vide en matériau composite destinée à contenir du butane pèse, avec une enveloppe la ceinturant, entre cinq (5) et huit (8) kilogrammes.
[0026] De plus, les éléments de l’enveloppe doivent être fabriqués puis assemblés sur la bouteille en matériau composite, ce qui multiplie les manipulations. C’est d’autant plus vrai que pour la fabrication de bouteilles de stockage de gaz de différentes contenances, il est nécessaire de prévoir des moules différents pour injecter les enveloppes des bouteilles de différentes contenances.
[0027] Tout cela fait qu’une bouteille de stockage de gaz comportant une enveloppe entourant au moins partiellement une bouteille en matériau composite présente un coût plus élevé que les coûts d’une bouteille de stockage de gaz en métal, et le procédé de fabrication est moins flexible et nécessite des investissements importants.
[0028] En outre, les enveloppes ainsi réalisées présentent des dimensions aux tolérances de l’ordre d’un millimètre. Au contraire, il est connu que la réalisation d’une bouteille de gaz en matériau composite ou en métal, du fait des procédés de fabrication mis en œuvre, présente des dimensions aux tolérances de l’ordre de plusieurs millimètres. Il en découle que l’assemblage de l’enveloppe autour de la bouteille de gaz en matériau composite ou en métal présente un taux de rebut important. Une automatisation de cet assemblage n’est donc pas envisageable.
[0029] L’objectif de l’invention est donc de proposer une bouteille de stockage de gaz alternative à celles de l’art antérieur, qui réponde aux mêmes objectifs, notamment en termes de résistance à une pression d’un gaz dans la bouteille qui peut atteindre sept Mégapascals (7 MPa), dix Mégapascals (10 MPa), voire quinze Mégapascals (15 MPa), tout en ne présentant pas les inconvénients cités ci-dessus. Un autre objectif de l’invention est de proposer une bouteille de stockage de gaz, et de manière plus globale une gamme de bouteilles de stockage de gaz de différentes contenances, chaque bouteille étant robuste, simple et économique à fabriquer, et dont la fabrication est simplement automatisable.
[0030] Un autre objectif de l’invention est de proposer un procédé de fabrication d’une bouteille de stockage de gaz, et de manière plus globale une gamme de bouteilles de stockage de gaz de différentes contenances, permettant lors de sa mise en œuvre de fabriquer une telle bouteille de stockage de gaz et de manière plus globale une gamme de bouteilles de stockage de gaz de différentes contenances.
[0031] A cet effet, l’invention concerne une bouteille de stockage de gaz, comportant une enveloppe interne et une enveloppe externe recouvrant au moins partiellement ladite enveloppe interne, ladite bouteille de stockage de gaz étant conçue pour résister à une pression nominale, l’enveloppe externe comportant deux demi-coques recouvrant chacune une partie distincte de l’enveloppe interne à l’exception d’une partie centrale périphérique de l’enveloppe interne, l’enveloppe externe comportant en outre des moyens d’assemblage des demi- coques l’une avec l’autre sous la forme d’une ceinture surmoulée contre et sur ladite partie centrale périphérique de l’enveloppe interne, cette ceinture injectée recouvrant partiellement les demi-coques.
[0032] Selon une autre caractéristique, ladite enveloppe interne présente une épaisseur lui permettant, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, de résister à une pression inférieure à ladite pression nominale, et ladite enveloppe externe présente une épaisseur telle que, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, sa résistance combinée à celle de ladite enveloppe interne permette que la résistance à la pression de l’ensemble des deux enveloppes atteigne au moins ladite résistance à la pression nominale de la bouteille de stockage de gaz.
[0033] Selon une autre caractéristique, l’enveloppe externe est en matériau thermoplastique.
[0034] Selon une autre caractéristique, les demi-coques et la ceinture de l’enveloppe externe sont en matériau thermoplastique injecté.
[0035] Selon une autre caractéristique, au moins les demi-coques de l’enveloppe externe comportent des moyens transversaux de rattrapage du jeu de l’enveloppe interne et d’étanchéité entre chaque demi-coque et l’enveloppe interne.
[0036] Selon une autre caractéristique, au moins l’une des demi-coques de l’enveloppe externe comporte des moyens de rattrapage longitudinaux du jeu de l’enveloppe interne.
[0037] Selon une autre caractéristique, l’enveloppe externe est constituée par un surmoulage de l’enveloppe interne avec un matériau thermoplastique.
[0038] Selon une autre caractéristique, l’enveloppe interne est en métal.
[0039] Selon une autre caractéristique alternative, l’enveloppe interne est en matériau composite.
[0040] Selon une autre caractéristique, la bouteille de stockage de gaz résiste à une pression nominale de 7 MPa, et l’enveloppe interne résiste à une pression intérieure maximale de 4 MPa correspondant à 57% de la pression nominale de 7 MPa supportée par la bouteille de stockage de gaz.
[0041] Selon une autre caractéristique, la bouteille de stockage de gaz résiste à une pression nominale de 10 MPa, et l’enveloppe interne résiste à une pression intérieure maximale de 5,7 MPa correspondant à 57% de la pression nominale de 10 MPa supportée par la bouteille de stockage de gaz.
[0042] Selon une autre caractéristique, la bouteille de stockage de gaz résiste à une pression nominale de 15 MPa, et l’enveloppe interne résiste à une pression intérieure maximale de 8,5 MPa correspondant à 57% de la pression nominale de 15 MPa supportée par la bouteille de stockage de gaz.
[0043] Selon une autre caractéristique, l’enveloppe externe comporte des nervures internes et/ou externes.
[0044] Selon une autre caractéristique, l’enveloppe interne est réalisée en matière thermoplastique chargée en fibres de renfort, notamment un Polyamide chargé avec au moins 30% de fibre de verre.
[0045] Selon une autre caractéristique, l’enveloppe interne comporte un col débouchant hors de l’enveloppe externe, les demi-coques et la ceinture surmoulée de l’enveloppe externe formant un recouvrement étanche de l’enveloppe interne, hors ledit col débouchant hors de l’enveloppe externe.
[0046] L’enveloppe interne est alors protégée de l’humidité ambiante et de la corrosion.
[0047] L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une bouteille de stockage de gaz conçue pour résister à une pression nominale, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- on réalise une enveloppe interne présentant une épaisseur lui permettant, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, de résister à une pression inférieure ou égale à la pression nominale que supporte la bouteille de stockage de gaz,
- on recouvre deux parties distinctes de l’enveloppe interne de deux demi-coques d’une enveloppe externe, à l’exception d’une partie centrale périphérique de l’enveloppe interne,
- on surmoule avec un matériau thermoplastique les demi-coques avec des moyens d’assemblage des demi-coques l’une avec l’autre, sous la forme d’une ceinture injectée recouvrant partiellement les demi-coques, l’enveloppe externe comportant ladite ceinture, ladite ceinture surmoulant aussi ladite partie centrale périphérique de l’enveloppe interne.
[0048] Selon une autre caractéristique, si l’enveloppe interne présente une épaisseur lui permettant, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, de résister à une pression inférieure à la pression nominale que supporte la bouteille de stockage de gaz, on forme une enveloppe externe comportant les demi- coques et les moyens d’assemblage des demi-coques l’une avec l’autre, ladite enveloppe externe présentant une épaisseur telle que, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, sa résistance combinée à celle de ladite enveloppe interne permette que la résistance à la pression de l’ensemble des deux enveloppes atteigne au moins ladite résistance à la pression nominale de la bouteille de stockage de gaz.
[0049] Selon une autre caractéristique, on réalise le surmoulage des moyens d’assemblage des demi-coques l’une avec l’autre après recouvrement de l’enveloppe interne par les demi-coques en insérant l’enveloppe interne recouverte desdites demi-coques dans un moule d’injection plastique, et en injectant un matériau plastique venant en contact et venant recouvrir la partie centrale périphérique de l’enveloppe interne, ledit matériau plastique injecté venant recouvrir au moins partiellement les deux demi-coques pour les assembler l’une avec l’autre.
[0050] D’autre buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se référant aux dessins ci-joints illustrant des exemples de réalisation et dans lesquels :
[0051 ] [Fig.1 ] est une vue schématique en perspective d’une bouteille de stockage de gaz selon l’invention ;
[0052] [Fig.2] est une vue schématique en coupe de la bouteille de stockage de gaz de la figure 1 ;
[0053] [Fig.3] est une vue schématique en perspective vu de dessous d’une demi- coque supérieure de l’enveloppe externe de la bouteille de stockage de gaz de la figure 1 , laissant apparaitre partiellement l’intérieur de ladite demi-coque ;
[0054] [Fig.4] est une vue de détail en perspective selon un autre angle de vue d’une coupe de la demi-coque supérieure de la figure 3 ;
[0055] [Fig.5] est une vue schématique de détail en perspective vu de dessus de l’intérieur d’une demi-coque inférieure ou supérieure de l’enveloppe externe de la bouteille de stockage de gaz de la figure 1 .
[0056] Par pression interne, on désigne dans tout le document une pression interne absolue, exprimée en Mégapascal ou, sous sa forme abrégée, en MPa. [0057] L’invention concerne une bouteille de stockage de gaz 1 , notamment conçue pour une utilisation domestique, afin de contenir un gaz de type butane ou propane.
[0058] Cette bouteille de stockage de gaz 1 comporte une enveloppe interne 2 et une enveloppe externe 3, l’enveloppe externe 3 recouvrant au moins partiellement l’enveloppe interne 2. L’enveloppe externe 3 peut recouvrir totalement l’enveloppe interne 2, à un embout d’extrémité près, comme illustré sur les figures. La bouteille de stockage de gaz 1 est considérée posée verticalement sur le sol, comme illustré sur la figure 2. Ainsi, en référence à la figure 2, le haut de la bouteille de stockage de gaz 1 est en haut de la figure 1 , le bas de la bouteille de stockage de gaz 1 est en bas de la figure.
[0059] L’enveloppe interne 2 présente une forme globalement cylindrique, elle délimite un volume interne V.INT dans lequel au moins un gaz peut être stocké sous pression. L’enveloppe interne 2 est portée par un axe longitudinal AA’ qui est confondu avec un axe de révolution de la forme cylindrique de l’enveloppe interne 2, selon une direction verticale. L’enveloppe interne 2 comporte un col 20 en partie haute, sur lequel peut venir se monter un robinet ou des moyens d’évacuation du gaz contenu dans la bouteille de stockage de gaz 1 . L’enveloppe interne 2 comporte également un fond 21 en partie basse. L’enveloppe interne 2 comporte en outre une partie centrale périphérique 22.
[0060] L’enveloppe interne 2 peut être en métal, notamment en tôles d’acier soudées qui forment une coque.
[0061] L’enveloppe interne 2 peut être réalisée de manière alternative en matériau composite. Elle peut être réalisée par une mise en œuvre d’une matrice en résine thermodurcissable et d’une charge sous la forme de longs fils par exemple de verre, d’aramide ou de carbone ou de plaques de tissus obtenues par tissage par exemple de fibre de verre, d’aramide ou de carbone. Des pièces métalliques peuvent être incluses ou rapportées dans la matrice, telles qu’un col ou une plaque filetée.
[0062] Du fait du procédé de fabrication, pour un type de bouteille de stockage de gaz 1 à réaliser, les dimensions de l’enveloppe interne 2 peuvent varier entre des cotes maximales et des cotes minimales selon la valeur du jeu présent. Ainsi, il l’enveloppe interne 2 peut présenter une configuration dite minimale où les cotes sont minimales et une configuration dite maximale où les cotes sont maximales.
[0063] L’enveloppe externe 3 comporte deux demi-coques 30, 31 , plus précisément une demi-coque supérieure 30 et une demi-coque inférieure 31 .
[0064] La demi-coque inférieure 31 présente une base 310 et se poursuit vers le haut par une paroi 311 se terminant par un bord périphérique 312 délimitant une ouverture. Cette demi-coque inférieure 31 est propre à recevoir la partie basse de l’enveloppe interne 2.
[0065] La demi-coque supérieure 30 présente une structure de protection d’un robinet 300 et se poursuit vers le bas par une paroi 301 se terminant par un bord périphérique 302 délimitant une ouverture. Cette demi-coque supérieure 30 est propre à recevoir la partie haute de l’enveloppe interne 2.
[0066] Les bords périphériques 302, 312 des demi-coques 30, 31 sont dimensionnés de manière à présenter un diamètre intérieur égal au diamètre de l’enveloppe interne 2 à une configuration dite minimale. Ainsi, les demi-coques 30, 31 sont montées au moins ajustées et sinon serrées autour de l’enveloppe interne 2 pour former des moyens transversaux de rattrapage du jeu de l’enveloppe interne 2 et d’étanchéité entre chaque demi-coque et l’enveloppe interne 2.
[0067] Les demi-coques 30, 31 sont fabriquées en un matériau déformable, ce qui permet aux bords périphériques 302, 312 de se déformer pour épouser le contour et les dimensions de l’enveloppe interne 2 en cas de montage serré. Cette déformation peut être élastique ou plastique.
[0068] Ces deux demi-coques 30, 31 recouvrent ainsi chacune une partie distincte de l’enveloppe interne 2, à l’exception de la partie centrale périphérique 22 de l’enveloppe interne 2.
[0069] Ces demi-coques 30, 31 peuvent comporter des nervures internes 32 s’étendant radialement en faisceau depuis un anneau central haut 33 à l’intérieur en haut de la demi-coque supérieure 30, et depuis un anneau central bas 34 à l’intérieur en bas de la demi-coque inférieure 31 , comme illustré sur la figure 3 et la figure 5. L’anneau central haut 33 délimite un orifice 330 à travers duquel le col 20 de l’enveloppe interne 2 débouche hors de la demi-coque supérieure 30 et donc de l’enveloppe externe 3. Cet orifice 330 comporte une lèvre ou un godron intérieur coopérant par serrage autour du col 20 de l’enveloppe interne 2 pour former des moyens d’étanchéité entre le col 20 et la demi-coque supérieure 30, comme illustré sur la figure 2.
[0070] L’anneau central bas 34 comporte une pluralité de doigts 35 s’étendant depuis l’anneau central bas 34 vers le haut en corolle. Ces doigts 35 sont élastiquement déformables et forment des moyens de rattrapage longitudinaux du jeu de l’enveloppe interne 2. En effet, lorsque la demi-coque inférieure 31 est montée sur l’enveloppe interne 2, ces doigts 35 peuvent se déformer pour compenser les variations dimensionnelles de ladite enveloppe interne 2. Ces doigts 35 sont configurés pour être au moins ajustés si l’enveloppe interne 2 est en configuration dite minimale et sinon comprimés par l’enveloppe interne 2. Ces doigts 35 sont particulièrement utiles dans le cadre d’un procédé de fabrication d’une telle bouteille de stockage de gaz 1 , et notamment dans une volonté d’automatisation de la fabrication.
[0071] Les bords périphériques 302, 312 des demi-coques 30, 31 comportent en outre des lumières non débouchantes 36 disposées régulièrement sur une face extérieure desdits bords 302, 312.
[0072] L’enveloppe externe 3 comporte également une ceinture 37 réalisée par surmoulage d’une matière plastique directement contre et sur l’enveloppe interne 2. Lorsque l’enveloppe interne 2 est logée dans les deux demi-coques 30, 31 , on vient surmouler partiellement les demi-coques 30, 31 , et plus particulièrement les bords périphériques 302, 312 des demi-coques 30, 31 , pour former cette ceinture 37. La matière plastique de la ceinture 37 injectée par surmoulage vient remplir les lumières non débouchantes 36 desdits bords périphériques 302, 312, la ceinture 37 formant ainsi des moyens d’assemblage des demi-coques 30, 31 l’une avec l’autre. La matière plastique de la ceinture 37 injectée par surmoulage vient également en contact et vient recouvrir la partie centrale périphérique 22 de l’enveloppe interne 2 laissée découverte par les deux demi-coques 30, 31 .
[0073] La ceinture 37 ainsi surmoulée, du fait du coefficient de retrait de la matière plastique qui la compose, peut venir comprimer la partie centrale périphérique 22 de l’enveloppe interne 2, et peut exercer une force de rappel des deux demi- coques 30, 31 l’une vers l’autre. La force de rappel exercée peut être ajustée en fonction du coefficient de retrait de la matière plastique injectée lors du surmoulage.
[0074] On forme ainsi une enveloppe externe 3 comportant les deux demi-coques 30, 31 et ladite ceinture 37.
[0075] La réalisation d’une telle bouteille de stockage de gaz 1 comportant ainsi une enveloppe interne 2 et une enveloppe externe 3, ladite enveloppe externe 3 comportant deux demi-coques 30, 31 et ladite ceinture 37, est particulièrement avantageuse.
[0076] En effet, il est possible de réaliser des bouteilles de stockage de gaz 1 de différentes contenances, en faisant varier la hauteur de l’enveloppe interne 2, en la recouvrant du même type de demi-coques supérieure 30 et inférieure 31 , la partie centrale périphérique 22 laissée libre étant alors surmoulée par la ceinture 37. Ainsi, en ajustant la largeur de la ceinture 37, on peut fabriquer des bouteilles de stockage de gaz 1 de différentes contenances. Le moule d’injection pour surmouler ladite ceinture 37 peut avantageusement comporter des éléments cylindriques interchangeables en fonction de la contenance de l’enveloppe interne 2 à surmouler. Et les jeux transversaux et longitudinaux de l’enveloppe interne 2 sont compensés par les moyens transversaux de rattrapage du jeu de l’enveloppe interne 2 et d’étanchéité entre chaque demi-coque et l’enveloppe interne 2 et par les moyens de rattrapage longitudinaux du jeu de l’enveloppe interne 2. Ainsi, la bouteille de stockage de gaz 1 comporte des demi-coques supérieure 30 et inférieure 31 pouvant s’adapter aux variations de fabrication de l’enveloppe interne 2, et la ceinture 37 surmoulée sur l’enveloppe interne 2 assure d’une part une solidarisation des demi-coques, et d’autre part un maintien et un contact avec la partie centrale périphérique 22 de l’enveloppe interne 2, quelles que soient les éventuelles variations dimensionnelles de fabrication de ladite partie centrale périphérique 22 de l’enveloppe interne 2. L’enveloppe externe 3 est ainsi au plus près de l’enveloppe interne 2, quelles que soient les dimensions réelles de l’enveloppe interne 2, longitudinalement ou latéralement.
[0077] L’automatisation du procédé de fabrication d’une bouteille de stockage de gaz s’en voit simplifiée. [0078] L’enveloppe externe 3 peut recouvrir complètement l’enveloppe interne 2, à l’exception du col 20 au niveau duquel la lèvre de l’orifice 330 serre de manière étanche ledit col 20. Cela permet de protéger l’enveloppe interne 2 des agressions extérieures, comme par exemple de la corrosion, si celle-ci est en métal, et ce de manière étanche. En fait, la ceinture 37, en surmoulant la demi- coque supérieure 30 et la demi-coque inférieure 31 et en combinaison avec lesdites demi-coques 30, 31 , permet de former une enveloppe étanche qui recouvre l’enveloppe interne 2, à l’exception du col 20 de l’enveloppe interne 2 débouchant hors de l’enveloppe externe 3.
[0079] Bien entendu, l’enveloppe externe 3 peut aussi être ajourée, notamment au niveau des demi-coques 30, 31 , pour laisser apparaitre l’enveloppe interne 2 et pour alléger la bouteille de stockage de gaz 1 , l’enveloppe externe 3 ne recouvrant alors plus de manière étanche l’enveloppe interne 2, à l’exception du col 20 débouchant hors de l’enveloppe externe 3.
[0080] La bouteille de stockage de gaz 1 est conçue pour résister à une pression nominale exercée par le au moins un gaz contenu dans la bouteille de stockage de gaz 1 . Ce au moins un gaz peut être par exemple du butane ou du propane. Ce au moins un gaz peut comporter une partie liquide et une partie gazeuse.
[0081] L’enveloppe interne 2 présente une épaisseur lui permettant, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, de résister à une pression exercée par le au moins un gaz sous pression stocké dans le volume interne V.INT.
[0082] En fait, cette enveloppe interne 2 peut résister à une pression inférieure ou égale à la pression nominale à laquelle la bouteille de stockage de gaz 1 peut résister. La bouteille de stockage de gaz 1 peut donc résister à une pression égale ou supérieure à la pression nominale à laquelle l’enveloppe interne 2 peut résister.
[0083] Cela est dû au fait que la résistance à une pression interne de l’enveloppe interne 2 est inférieure ou égale à la résistance à une pression interne de la bouteille de stockage de gaz 1 .
[0084] L’enveloppe externe 3 de la bouteille de stockage de gaz 1 peut présenter une épaisseur telle que, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, la résistance à la pression de la combinaison des enveloppes interne 2 et externe 3 atteigne au moins ladite résistance à la pression nominale de la bouteille de stockage de gaz 1 .
[0085] En fait, l’enveloppe externe 3, les demi-coques 30, 31 et la ceinture 37 sont en un matériau thermoplastique. Plus particulièrement, l’enveloppe externe 3, les demi-coques 30, 31 et la ceinture 37 peuvent être en un même matériau thermoplastique.
[0086] Pour ce faire, on fabrique dans un premier temps l’enveloppe interne 2.
[0087] Une fois l’enveloppe interne 2 fabriquée, on assemble sur sa partie haute la demi-coque supérieure 30 et sur sa partie basse la demi-coque inférieure 31 . L’ensemble est alors placé dans un moule d’injection. Le moule d’injection est alors refermé, et un matériau thermoplastique est alors injecté, qui recouvre partiellement les demi-coques 30, 31 pour les assembler l’une avec l’autre en formant la ceinture 37, ladite ceinture 37 surmoulant aussi ladite partie centrale périphérique 22 de l’enveloppe interne 2. Le moule d’injection de la ceinture 37 peut venir en appui contre une partie des bords 302, 312 des demi-coques 30, 31 , et plus particulièrement contre une collerette 303, 313 périphérique respectivement de chacun desdits bords 302, 312. Ainsi, le moule de surmoulage peut venir en appui sur des pièces plastiques, les demi-coques 30, 31 , qui présentent des dimensions plus précises que l’enveloppe interne 2. Cela simplifie le surmoulage et réduit le risque de créer des bavures lors de l’injection du matériau thermoplastique.
[0088] Une fois le matériau thermoplastique injecté et refroidi, l’ensemble formé de l’enveloppe interne 2 et de l’enveloppe externe 3 est extrait du moule.
[0089] On obtient alors une bouteille de stockage de gaz 1 .
[0090] Cet ensemble peut avoir une résistance à une pression d’un gaz stocké dans le volume interne V.INT identique voire supérieure à la résistance de la bouteille de stockage de gaz 1 comportant ces deux enveloppes 2, 3.
[0091] Une opération d’assemblage surmoulage supplémentaire peut aussi être réalisée pour solidariser de manière complémentaire plus solidement ensemble les demi-coques 30, 31 de l’enveloppe externe 3. Cette solidarisation peut être réalisée par des vis, des boulons, par collage ou soudage, ou tout autre moyen permettant de solidariser de manière complémentaire et de manière satisfaisante les demi-coques 30, 31 ensemble.
[0092] Pour éviter tout affaissement de l’enveloppe interne 2 pendant une opération d’injection ou de surmoulage d’une matière plastique, on peut remplir le volume interne V.INT de l’enveloppe interne 2 d’un fluide sous pression, voire un fluide présentant un taux de compression inférieur à 1% pour une pression exercée de 50 MPa.
[0093] Avantageusement, le matériau thermoplastique est sélectionné dans une liste de matériau présentant un taux de retrait compris entre 0.5% et 2%.
[0094] Avantageusement encore, le matériau thermoplastique utilisé pour réaliser l’enveloppe externe 3 est un thermoplastique, notamment un Polyamide.
[0095] Avantageusement encore, ce Polyamide est chargé avec au moins 30% de fibre de verre.
[0096] Avantageusement encore, le matériau thermoplastique utilisé pour réaliser l’enveloppe externe 3 peut comporter des additifs permettant de colorer ledit matériau thermoplastique.
[0097] Avantageusement encore, le matériau thermoplastique utilisé pour réaliser l’enveloppe externe 3 peut comporter des additifs permettant de protéger le matériau plastique des dégradations provoquées par la lumière ultra violette contenue par exemple dans la lumière solaire.
[0098] L’enveloppe externe 3, et plus particulièrement chaque demi-coque 30, 31 , peut comporter des nervures internes 32, comme indiqué précédemment et illustré sur les figures, mais aussi des nervures externes, sur leur face opposée au volume interne V.INT, notamment périphériques ou en faisceau. Ces nervures internes et/ou externes permettent d’augmenter la résistance à la déformation de la bouteille de stockage de gaz 1 sous l’effet d’une pression d’au moins un gaz contenu dans le volume interne V.INT. Ces nervures permettent de réduire la quantité de matière nécessaire et donc le poids de l’enveloppe externe 3.
[0099] La forme et l’agencement des nervures peuvent être comme illustré sur les figures, mais ces nervures peuvent présenter tout autre forme et agencement alternatif propres à améliorer la résistance à la pression de la bouteille de stockage de gaz 1 .
[0100] Une telle bouteille de stockage de gaz 1 est ainsi plus légère que les bouteilles existantes, pour une même contenance et une résistance à une même pression. Une gamme de plusieurs bouteilles de stockage de gaz de contenances différentes peut ainsi être conçue simplement et à peu de frais, du fait de la structure même desdites bouteilles de stockage de gaz 1 .
[0101] A titre d’exemple non limitatif, la bouteille de stockage de gaz 1 résiste à une pression nominale de 7 MPa, et l’enveloppe interne 2 résiste à une pression intérieure maximale de 4 MPa correspondant à 57% de la pression nominale de 7 MPa supportée par la bouteille de stockage de gaz 1 .
[0102] Pour ce faire, l’enveloppe interne 2 présente par exemple une épaisseur de 8 dixièmes de millimètres et l’enveloppe externe 3 présente une épaisseur de 3 à 4 millimètres.
[0103] Selon un autre exemple non limitatif, la bouteille de stockage de gaz 1 résiste à une pression nominale de 10 MPa, et l’enveloppe interne 2 résiste à une pression intérieure maximale de 5,7 MPa correspondant à 57% de la pression nominale de 10 MPa supportée par la bouteille de stockage de gaz 1 .
[0104] Selon encore un autre exemple non limitatif, la bouteille de stockage de gaz 1 résiste à une pression nominale de 15 MPa, et l’enveloppe interne 2 résiste à une pression intérieure maximale de 8,5 MPa correspondant à 57% de la pression nominale de 15 MPa supportée par la bouteille de stockage de gaz 1 .
[0105] L’enveloppe interne 2 présente alors une épaisseur de 2 millimètres et l’enveloppe externe 3 présente alors une épaisseur de 6 millimètres.
[0106] Les procédés décrits ci-avant permettent de réaliser une bouteille de stockage de gaz 1 présentant tout ou partie des caractéristiques de la bouteille de stockage de gaz 1 selon l’invention décrite ci-avant.
[0107] Une bouteille de stockage de gaz 1 selon l’invention décrite ci-avant peut être réalisée en mettant en œuvre un des procédés décrits ci-avant, i

Claims

Revendications
[Revendication 1] Bouteille de stockage de gaz (1 ) comportant une enveloppe interne (2) et une enveloppe externe (3) recouvrant au moins partiellement ladite enveloppe interne (2), ladite bouteille de stockage de gaz (1 ) étant conçue pour résister à une pression nominale, l’enveloppe externe
(3) comportant
- deux demi-coques (30, 31 ) recouvrant chacune une partie distincte de l’enveloppe interne (2) à l’exception d’une partie centrale périphérique (22) de l’enveloppe interne (2),
- des moyens d’assemblage des demi-coques (30, 31 ) l’une avec l’autre, caractérisée par le fait que lesdits moyens d’assemblage des demi-coques (30, 31 ) l’une avec l’autre sont sous la forme d’une ceinture (37) surmoulée contre et sur ladite partie centrale périphérique (22) de l’enveloppe interne (2), cette ceinture (37) injectée recouvrant partiellement les demi-coques (30, 31 ).
[Revendication 2] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon la revendication 1 , caractérisée par le fait que ladite enveloppe interne (2) présente une épaisseur lui permettant, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, de résister à une pression inférieure à ladite pression nominale, et par le fait que ladite enveloppe externe (3) présente une épaisseur telle que, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, sa résistance combinée à celle de ladite enveloppe interne (2) permette que la résistance à la pression de l’ensemble des deux enveloppes (2, 3) atteigne au moins ladite résistance à la pression nominale de la bouteille de stockage de gaz (1 ).
[Revendication 3] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que les demi-coques (30, 31 ) et la ceinture (37) de l’enveloppe externe (3) sont en un même matériau thermoplastique.
[Revendication 4] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les demi-coques (30, 31 ) de l’enveloppe externe (3) comportent des moyens transversaux de rattrapage du jeu de l’enveloppe interne (2) et d’étanchéité entre chaque demi-coque et l’enveloppe interne (2).
[Revendication 5] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les demi-coques (30, 31 ) de l’enveloppe externe (3) comportent des moyens longitudinaux de rattrapage du jeu de l’enveloppe interne (2).
[Revendication 6] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l’enveloppe interne (2) est en métal.
[Revendication 7] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l’enveloppe interne (2) est en matériau composite.
[Revendication 8] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la bouteille de stockage de gaz (1 ) résiste à une pression nominale de 7 MPa, et l’enveloppe interne (2) résiste à une pression intérieure maximale de 4 MPa correspondant à 57% de la pression nominale de 7 MPa supportée par la bouteille de stockage de gaz (1 )-
[Revendication 9] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la bouteille de stockage de gaz (1 ) résiste à une pression nominale de 10 MPa, et l’enveloppe interne (2) résiste à une pression intérieure maximale de 5,7 MPa correspondant à 57% de la pression nominale de 10 MPa supportée par la bouteille de stockage de gaz (1 ).
[Revendication 10] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la bouteille de stockage de gaz (1 ) résiste à une pression nominale de 15 MPa, et l’enveloppe interne (2) résiste à une pression intérieure maximale de 8,5 MPa correspondant à 57% de la pression nominale de 15 MPa supportée par la bouteille de stockage de gaz (1 ).
[Revendication 11] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que les demi-coques (30, 31 ) de l’enveloppe externe (3) comportent des nervures internes (32) et/ou externes.
[Revendication 12] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 11 , caractérisée par le fait que l’enveloppe interne (2) est réalisée en matière thermoplastique chargée de fibres de renfort, notamment un Polyamide chargé avec au moins 30% de fibre de verre.
[Revendication 13] Bouteille de stockage de gaz (1 ) selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisée par le fait que l’enveloppe interne (2) comporte un col (20) débouchant hors de l’enveloppe externe (3), les demi- coques (30, 31 ) et la ceinture (37) surmoulée de l’enveloppe externe (3) formant un recouvrement étanche de l’enveloppe interne (2), hors le col (20) débouchant hors de l’enveloppe externe (3).
[Revendication 14] Procédé de fabrication d’une bouteille de stockage de gaz (1 ) conçue pour résister à une pression nominale, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- on réalise une enveloppe interne (2) présentant une épaisseur lui permettant, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, de résister à une pression inférieure ou égale à ladite pression nominale que supporte la bouteille de stockage de gaz (1 ),
- on recouvre deux parties distinctes de l’enveloppe interne (2) de deux demi- coques (30, 31 ) d’une enveloppe externe (3), à l’exception d’une partie centrale périphérique (22) de l’enveloppe interne (2),
- on surmoule avec un matériau thermoplastique les demi-coques (30, 31 ) avec des moyens d’assemblage des demi-coques (30, 31 ) l’une avec l’autre, sous la forme d’une ceinture (37) injectée recouvrant partiellement les demi- coques (30, 31 ), l’enveloppe externe (3) comportant ladite ceinture (37), ladite ceinture (37) surmoulant aussi ladite partie centrale périphérique (22) de l’enveloppe interne (2).
[Revendication 15] Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait que si l’enveloppe interne (2) présente une épaisseur lui permettant, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, de résister à une pression inférieure à la pression nominale que supporte la bouteille de stockage de gaz (1 ), on forme une enveloppe externe (3) comportant les demi-coques (30, 31 ) et les moyens d’assemblage des demi-coques (30, 31 ) l’une avec l’autre, ladite enveloppe externe (3) présentant une épaisseur telle que, en fonction de sa conception et du matériau dont elle est faite, sa résistance combinée à celle de ladite enveloppe interne (2) permette que la résistance à la pression de l’ensemble des deux enveloppes (2, 3) atteigne au moins ladite résistance à la pression nominale de la bouteille de stockage de gaz (1 ).
[Revendication 16] Procédé selon la revendication 15, caractérisé par le fait que l’on réalise le surmoulage des moyens d’assemblage des demi-coques (30, 31 ) l’une avec l’autre après recouvrement de l’enveloppe interne (2) par les demi-coques (30, 31 ), en insérant l’enveloppe interne (2) recouverte desdites demi-coques (30, 31 ) dans un moule d’injection plastique, et en injectant un matériau plastique venant en contact et venant recouvrir la partie centrale périphérique (22) de l’enveloppe interne (2), ledit matériau plastique injecté venant recouvrir au moins partiellement les deux demi-coques (30, 31 ) pour les assembler l’une avec l’autre.
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