Brevet FR2088110A1 — publié le 19720107

L'invention concerne un anneau perfectionné, destiné à être incorporé à la paroi d'un corps creux résultant d'un enroulement de filaments imprégnés de résine synthétique pour ménager, sur l'un des pâles dudit corps creux, une ouverture. L'invention concerne, également, un corps creux présentant une ouverture munie, d'au moins, un tel élément annulaire. On fabrique, déjà industriellement, des corps creux de grandes et de moyennes dimensions par application et par enroulement, sur un mandrin approprié, de fibres et de filaments imprégnés de résine synthétique ; de telscorps creux présentant sur, au moins, l'une de leur partie axiale ou pôle, une ouverture destinée à etre fermée par un couvercle adéquat. Pour éviter des difficultés d'asse-mblage, par soudure ou collage, d'éléments de montage d'un couvercle sur le bord de telles ouvertures polaires, la demanderesse a déjà proposé un élément annulaire destiné à être inséré, en partie, dans les couches de fibres et de filaments de la paroi de corps creux, au cours de la réalisation desdites couches. Un tel élément ainsi incorporé à la paroi du corps creux évite bien les inconvénients classiques d'étanchéité dûs au collage diun élément de raccord sur le bord de l'ouverture d'une telle paroi mais la demanderesse a constaté que ces éléments de raccord étaient mal adaptés au ferme frettage qu'exigent des parois de corps creux lorsque ces derniers doivent contenir des fluides soumis à une pression relativement éleyée et que, dans un but d'économie, ces parois doivent etre aussi minces que possible. On ne peut, en effet, réaliser une paroi relativement mince et susceptible de supporter des efforts de pression assez élevés que par un croisement judicieux de divers faisceaux de filaments, ce croisement impliquant, au moins, une direction d'enroulement de faisceau relativement peu inclinée par rapport à Itaxe d'enroulement. Or, dans les éléments annulaires proposés, les parties destinées à etre insérées dans une telle paroi sont mal adaptées à de tels enroulements. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet un élément annulaire ou anneau destiné à être incorporé, en partie, à la paroi d'un corps creux comportant un enroulement de filaments imprégnés de résine synthétique sur un mandrin approprié pour constituer, sur l'un des pôles dudit corps creux, une ouverture susceptible d'être fermée par un couvercle. Un tel élément comporte, essentiellement, une bague présentant un axe de symétrie et prolongée radialement par une collerette ; ladite bague étant équipée, d'une façon connue, de moyens pour la fixation amovible d'un couvercle et d'un logement pour un joint diétan- chéité susceptible d'être serré entre ladite bague et ledit couvercle. Selon l'invention, la face externe de la collerette présente, au moins, un gradin annulaire à profil en forme de congé et coaxial à l'axe de symétrie de la bague. Un tel congé ménage sur la collerette deux plages annulaires sur lesquelles pourront être étalés les croisements de la nappe de filaments afin d'éviter des bourrelets ou surépaisseurs de la paroi dûs à des chevauchements trop importants de ces filaments. De plus, le profil du congé du gradin pourra être adapté à une pente, relativement faible, d'une géodésique d'enroulement de faisceaux de filaments pour assurer un frettage optimal de la paroi du corps creux. Dans une variante préférée de llinvention, la bague d'un tel élément annulaire présente, avantageusement, sur sa face opposée à celle qui correspond à la face à gradin de la collerette, un redant ou une gorge annulaire permettant l'emboitement de la troche ou d'une nervure de la bague d'un autre élément annulaire du même type. Cet assemblage de deux éléments annulaires permet de réaliser des parois composites très résistantes ; ces parois comprenant plusieurs couches de fibres et de filaments enserrant, par exemple, une couche de matière calorifuge. Dans une autre variante avantageuse de l'invention1 la bague d'un tel élément annulaire présente, sur sa face opposée à la face de la collerette destinée à recevoir les filaments de la paroi, une face d'appui d'un bord de couvercle et des moyens pour l'étanchéité de ce dernier. L'ouverture d'un tel élément annulaire peut se présenter sous une forme elliptique en vue de coopérer avec un couvercle de forme adéquate, engagé par cette ouverture elliptique dans le corps creux et permettre, ainsi, d'emmagasiner sous pression dans ce corps creux, un produit liquide ou gazeux. La face d'appui du bord d'un tel couvercle et le moyen d'étanchéité de ce dernier peuvent être combinés pour former un cordon, en relief dans le sens axial, afin d'appliquer à un corps creux à paroi en résine synthétique un mode connu de fermeture pour l'emmagasinage de produits sous pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de ia description qui va suivre en regard des dessins annexés lesquels, description et dessins ne sont donnés qulà titre d'exemple non limitatif. Sur ces dessins, - la figure 1 représente, en coupe axiale et en partie arrachée, une ouverture de corps creux équipée d'un élément annulaire conforme à l'invention. - la figure 2 représente, en perspective, la partie polaire équipée d'une ouverture du corps creux de la figure 1. - la figure 3 représente en coupe axiale, en partie arrachée, une variante de l'ouverture de la figure 1. - la figure 4 représente en coupe, à une plus grande échelle, une partie d'une variante de la paroi du corps creux de la figure 3. - la figure 5 représente , en coupe transversale, vue de l'intérieur, une variante du corps creux de la figure 2. - les figures 6 et 7 représentent, en coupe axiale, correspondant respectivement à deux plans de symétrie perpendiculaires entre eux du corps creux, l'ouverture polaire de ce dernier. Sur la figure i est représenté un anneau I constitué d'une bague 2 et d'une collerette 3 présentant une épaisseur plus petite que la hauteur de la bague 2 et s'étendant radialement à partir de la face latérale externe de la bague 2. On précisera que, dans cet ensemble, I'anneau t se présente sous la forme d'un corps engendré par la révolution de la section représentée sur cette figure 1, autour d'un axe géométrique X, X'. La collerette 3 comporte une face 4 disposée dans le prolongement de l'une des tranches de la bague 2 et présentant un profil concave légèrement galbé. Le bord extrême de la collerette 3 est incliné, à partir de la face concave 4, sous la forme d'un chanfrein 3a et la face convexe opposée 5 présente un gradin ménageant deux plages annulaires 5a, 5b raccordées, entre elles, par un congé 6. La tranche de la bague 2 correspondant à la face convexe 5 comporte une nervure 7 qui s'étend dans le sens axial et des trous borgnes taraudés d'écrous 8 inserrés dans ladite bague 2 sont ouverts sur cette face de la bague. On précisera que cet anneau peut être facilement réalisé par moulage d'un mélange de résine synthétique polymérisable et de fibres de verre. De plus, un tel anneau est destiné à équiper une ouverture aménagée sur l'un des pôles d'un corps creux, tel que la citerne représentée sur la-figure 2. Cette citerne est réalisée par application, sur un mandrin approprié, d'une couche 9 de résine synthétique polymérisable assurant l'étanchéité de la citerne puis d'une autre couche similaire 10 armée de fibres de verre. La face concave 4 de l'anneau I est, ensuite, appliquée sur la partie de la couche 10 qui correspond à l'un des pôles du mandrin puis à l'aide d'une machine adéquate, on réalise sur la couche 10, un enroulement d'une nappe de filaments également imprégnés de résine synthétique polymérisable ; cet enroulement constituent une couche 11 qui présente une bonne résistance mécanique et qui couvre la collerette 3 de l'anneau 1. Pour obtenir, dans un but d'économie, une épaisseur de la couche 11 aussi faible que possible mais adaptée à une résistance optimale de la paroi de citerne formée par ces couches 9 à 11, la nappe de filaments est croisée, au cours de son enroulement, sur les parties de la nappe déjà appliquées sur le mandrin. Une partie de ces croisements qui apparaissent, par exemple, en il m, lin (figure 2) sur la face externe de la citerne, sont disposés sur les plages 5a, 5b de la collerette de l'anneau 1 de sorte que cette dernière se trouve insérée entre la couche 10 et la couche 11 ainsi formée. Toutefois, on conçoit que ces deux plages 5a, 5b qui sont séparées par un gradin 6 permettent d'étaler, radialement, les chevauchements dûs à des croisements de la nappe de filaments et éviter, ainsi, un bourrelet. On peut, donc, prévoir des directions d'enroulement de la nappe de filaments qui forment un angle assez faible par rapport à l'axe X, X' de la citerne (figure 2) et obtenir un ferme frettage du fond de cette dernière en évitant une surépaisseur de ce fond. Enfin, l'ouverture ainsi réalisée sur ce fond de la citerne peut être fermée par un couvercle 12 adapté à l'anneau 1, grâce à des boulons 13 engagés dans des trous de ce couvercle et vissés dans les écrous 8 ; un joint classique de forme torique 14 étant disposé contre la nervure 7 et étant serré entre les faces transversales du couvercle 12 et celles de la bague 2. Par ailleurs, il est possible d'associer un anneau, analogue à l'anneau perfectionné décrit plus haut, à un autre anneau du même type, comportant une collerette à une seule plage. Sur la figure 3, on retrouve un anneau 11 analogue à l'anneau 1 de la figure 1 ; toutefois, la partie interne de la tranche de la bague 2 correspondant à la face concave 4, comporte un redant 15. Un autre anneau 16, disposé sous cet anneau 11, comporte une bague 17 et une collerette 18 s'étendant radialement à partir de la face latérale externe de la bague 17 ; cette collerette comporte une face concave 19 et une face convexe 20 limitées par un chanfrein d'extrêmité isba. De plus, la tranche libre de la bague 17 est aménagée pour être emboitée dans le redant 15 de la bague 2 de l'anneau Il ; les faces latérales internes de ces deux bagues 2 et 17 étant, ainsi, disposées dans le prolongement l'une de l'autre, sous la forme d'une surface continue. Enfin, on précisera que l'anneau 16 est, également, réalisé par moulage d'un compound de résine synthétique et de fibre de verre. Les deux anneaux 11 et 16 peuvent être insérés dans une paroi composite de citerne réalisée sur un mandrin, d'une façon similaire à celle décrite plus haut, pour ménager une ouverture dans une partie polaire d'une telle paroi. Pour cela, on réalise des couches 9a, îOa identiques aux couches 9 et 10 décrites plus haut, on applique sur ces couches l'anneau 16 puis on réalise une couche de matière calorifuge 21 dont l'épaisseur est adaptée à l'écart que doit ménager, entre les collerettes 18 et 3 des deux anneaux 16 et 11, lgemboitement de llextrêmité de la tranche de la bague 17 dans le redant 15 de la bague 2, on applique sur cette couche 21 la face concave 4 de l'anneau 11 puis . on réalise, par enroulement de filaments7 une nappe 1 la identique à la nappe il décrite plus haut. On précisera que les faces du redant 15 sont simplement appliquées sur celles de la bague 17, mais on peut assurer l'assemblage des deux anneaux 11 et 16 par collage ou boulonnage. Les deux anneaux 11 et 16 se trouvent, alors, insérés dans une paroi composite relativement épaisse qui présente, néanmoins, une excellente resistance aux efforts mécaniques. On pourrait, d'ailleurs, renforcer la résistance d'une telle paroi en réalisant (figure 4) sur des couches 9a, iota, un enroulement de filaments enserrant la collerette 18 de l'anneau 16 pour former une couche 11 b sur laquelle serait appliquée la couche 21 de matière calorifuge. On pourrait, également, appliquer sur cette couche 21 une couche 10 b de résine synthétique polymérisable armée de fibres de verre puis réaliser sur cette dernière la couche lia à base de filaments. Par ailleurs, un tel anneau peut être facilement adapté aux conditions d'utilisation de la citerne qu'il équipe, en particulier à des conditions d'emmagasinage sous pression d'un fluide. En effet, sur les figures 5 à 7, on peut voir une citerne présentant une section transversale elliptique et une ouverture polaire. Cette citerne peut être réalisée, sur un mandrin, par la mise en oeuvre d'opérations identiques à celles mentionnées plus haut et sa paroi comporte: . une couche d'étanchéité 9c et une couche résistante lOc respectivement analogues aux couches 9 et 10 décrites plus haut, . une couche lic analogue à la couche 11 à base de filaments, décrite plus haut. De plus, un anneau 22, similaire à l'anneau i décrit plus haut, est inséré comme il a été expliqué ci-dessus, entre les couches lOc et lic. Cet anneau 22 présente une face pratiquement plane 23 qui est complètement couverte par les couches 9c, lQc et une face convexe 24 sur laquelle est appliquée, en partie, la couche Ilc. En outre, cet anneau comporte une ouverture de forme elliptique qui présente deux plans de symétrie, perpendiculaires entre eux et respectivement confondus avec les deux plans de symétrie AA', BB' de la citerne. Le bord de la face 23 adjacent à cette ouverture est aménagé sous la forme d'une nervure annulaire 25 couverte par les couches-9c et lOc ; cette partie de l'anneau étant similaire à la bague 2 de l'anneau 1. L'ouverture réalisée dans la couche 1 îc par l'enroulement d'une nappe de filaments présente une forme circulaire coaxiale à l'axe de la citerne de sorte que deux secteurs 26 de la nappe lic masquent les parties de l'ouverture de l'anneau 22 qui correspondent aux extrêmités du grand axe de cet anneau alors que deux secteurs 27 de l'anneau correspondant aux extrêmités du petit axe de ce dernier ne sont pas couverts par cette couche lic. On notera que le petit axe de l'anneau 22 est sensiblement plus petit que le rayon de l'ouverture circulaire de la couche lic ; de la sorte, un couvercle 28 comportant un bord qui présente une forme elliptique et des dimensions adaptées à celles de la nervure 25, peut être engagé, par l'ouverture de la couche lic, dans la citerne ; le petit axe du couvercle 28 étant disposé parallèlement au grand axe de l'anneau. Ce couvercle peut être appliqué sur la nervure 25 à l'aide d'un système classique de serrage comportant un bras diamétral 29 muni d'un boulon et un écrou solidaire d'un volant de manoeuvre 30;ce bras étant disposé suivant le petit axe de llouver- ture de l'anneau. On comprend que ce dispositif de couvercle constitue un moyen classique de fermeture, du type communément nommé autoclave, pour emmagasiner sous pression, dans la citerne, un fluide. On notera que la pression de ce fluide applique fermement les bords du couvercle 28 sur la nervure 25 couverte par la couche d'étanchéité 9c de la citerne ; cette nervure constitue, ainsi, un appui pour le couvercle et un moyen d'étanchéité de la fermeture ainsi réalisée. Evidemment, ce principe de fermeture sous pression pourrait être appliqué à une citerne à paroi composite, telle que celle décrite plus haut et comprenant deux anneaux. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de I'art. REVENDICATIONS 1. Un élément annulaire destiné à être inséré, en partie, à la paroi d'un corps creux résultant d'application de fibres et d'enroulement de filaments imprégnés de résine synthétique sur un mandrin pour former, sur l'un des pôles dudit corps creux, une ouverture susceptible d'être fermée par un couvercle ; ledit élément comportant - une bague équipée de moyens de fixation amovible d'un couvercle et d'vn logement pour un joint d'étanchéité, - une collerette s'étendant, radialement à partir de ladite bague, et étant caractérisé en ce que la collerette comporte, au moins, une plage présentant un profil approprié à l'étalement des croisements des filaments de la paroi du corps creux. 2. Un élément annulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la collerette comporte, au moins, un gradin annulaire en forme de congé coaxial à la bague et ménageant, au moins, deux plages de croisements de filaments. 3. Un élément annulaire selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la bague comporte un moyen d'emboitement, notamment par gorge et nervure, sur la bague d'un autre élément annulaire du même type. 4. Un élément annulaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bague présente, sur sa face opposée à la plage de la collerette, une face d'appui d'un bord de couvercle et des moyens d'étanchéité de ce dernier ; ledit couvercle étant prévu pour être monté à l'intérieur du corps creux. 5. Un corps creux constitué de couches de fibres et de filaments imprégnés de résine synthétique et présentant sur l'un de ses pôles, une ouverture équipée d'un anneau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la collerette est insérée entre une couche de fibres et une couche de filaments et présente, au moins, une plage appropriée à l'étalement des croisements desdits filaments. 6. Un corps creux selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ouverture est équipée de deux bagues assemblées l'une à l'autre par un moyen d'emboitement, du type gorge et nervure, lesdites bagues étant solidaires de collerettes insérées dans des couches de la paroi du corps creux en ménageant, entre elles, un écart correspondant à une couche de matière calorifuge. 7. Un corps creux selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bague présente une forme elliptique et comporte, sur sa face interne, une nervure couverte par, au moins, une couche interne de la paroi du corps creux ; ladite nervure constituant une face d'appui et un moyen d'étanchéité pour le bord d'un couvercle engagé dans ledit corps creux.