Brevet FR2137976A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne des récipients résistant à la pression et plus spécialement des récipients résistant à la pression capables de stocker des fluides dans des conditions de variations périodiques très importantes de la pression, sans 5 fuite importante, et des procédés de réalisation de tels récipients. D'une façon.générale, les récipients sous pression peuvent avoir n'importe quelle dimension ou forme. Ces récipients peuvent être lourds ou légers, destinés à un seul usage (à jeter), réutilisables, soumis à des pressions élevées (comme celles 10 utilisées ci-après et signifiant des pressions supérieures à 3,5 bars), de basses pressions (inférieures aux pressions élevées), utilisées pour stocker des fluides (gaz et/ou liquides) à des températures élevées ou très basses. Les domaines aéronautique, aérospatial et industriel ont 1 5 besoin depuis longtemps de récipients légers résistant à la pression capables (1) de stocker des fluides sous des pressions élevées (tant des liquides que des gaz), (2) de supporter des variations périodiques de la pression, (3) d'être imperméables aux liquides et gaz qu'ils contiennent et (4) de ne pas éclater lorsqu'ils 20 sont brusquement perforés de l'extérieur. On sait que l'oxygène et l'acétylène ont été stockés dans des récipients métalliques sous pression massifs qui sont lourds et peu stables (en posant des problèmes de sécurité) à cause d'une certaine complaisance et d'une certaine indifférence dans le domaine industriel. 25 Au contraire, les industries aéronautiques et aérospatiales ont toujours été extrêmement conscientes de l'importance du poids et des normes de sécurité. Ces industries s'efforcent continuellement de trouver de nouveaux composants qui remplissent les mêmes fonctions mais qui sont plus légers. En même temps, ces 30 industries tentent continuellement de repousser les limites de la technique à cause des nouvelles conditions de construction qui sont de plus en plus rigoureuses. On sait que des récipients résistant à la pression formés de filaments peuvent résister à de très fortes charges imposées 35 par des pressions en fonctionnement de plusieurs centaines de kilogrammes par centimètre carré et' à des rapports du poids au % ceux volume considérablement inférieurs à/des recipients métalliques. COPY' 72 17497 2 2137976 Toutefois, les structures réalisées en enroulant des filaments d'une manière classique, sont trop poreuses pour retenir les gaz et en fait, ne contiennent les liquides qu'à des pressions relativement faibles. Plusieurs modes opératoires courants pour 5 réduire les fuites consistent à utiliser des revêtement en caoutchouc et en matières thermoplastiques qui ne forment que des revêtements ou qui sont incorporés dans la paroi du récipient sous pression. Ces techniques ne réduisent pas suffisamment les fuites pour former un récipient sous pression "sans fuitecar 10 les matériaux utilisés présentent une certaine perméabilité inhérente aux fluides à stocker. On sait également que de nombreuses applications éventuelles ne peuvent être satisfaites qu'en utilisant des revêtements imperméables (métalliques). Etant donné que la limite de contrainte en fonctionnement des struc 15 tures formées par enroulement de filaments tels que des matières armées de fibres de verre est de tïois à dix fois supérieure à celle de la plupart des revêtements métalliques, il est évident qu'une construction classique dans laquelle le revêtement et la structure sont utilisés dans les limites élastiques serait 20 beaucoup plus lourde que celle nécessaire pour résister aux charges dues à une variation périodique de la pression. On a constaté que les conceptions classiques n'ont pas encore résolu ce problème. l'utilisation de l'endurance des revêtements métalliques au-delà de leur limite élastique a eu un succès limité avec 25 des récipients sous pression utilisés une seule fois. Cependant, ces récipients ne résistent pas à une utilisation continue dans laquelle ils sont soumis à une variation de pression. D'autres tentatives de stocker des fluides sous haute pression tels que des gaz sont décrites dans le brevet des 30 Etats-Unis d'Amérique ÎT° 3 508 677 ; toutefois, ce brevet ne décrit pas un récipient capable de subir une variation périodique de la pression. Il concerne un revêtement interne en résine plastique présentant un enduit de caoutchouc avec une enveloppe externe en torons de fibres de verre imprégnés d'une résine 35 plastique. Comme on le sait en pratique, les parties contenant les gaz, à savoir l'enduit de caoutchouc du revêtement résineux, « inombre sont perméables et/ou ne sont pas inertes à l'égard d'un grand/ 72 17497 3 2137976 de gaz et ne sont pas capables de former un système entièrement exempt de fuites. En conclusion, il serait logique de réaliser un récipient résistant à la pression ayant une structure comprenant un mince 5 revêtement métallique (étant donné qu'on sait que les revêtements métalliques sont imperméables aux fluides, c'est-à-dire aux gaz et aux liquides), et un enduit de caoutchouc ainsi qu'une enveloppe formée de filaments enroulés, ou bien un récipient comprenant un mince revêtement métallique et une enveloppe for-10 mée de filaments enroulés. Toutefois, ces récipients ne peuvent pas supporter une variation périodique de la pression, la contrainte à la limite élastique du revêtement métallique est comprise entre 0,1 et 1 % et la contrainte à la limite élastique de l'enveloppe formée de filaments est comprise entre 0,5 et 15 3,5 $>. Pour utiliser un tel récipient, la limite élastique du revêtement métallique^ doit être dépassée pendant qu'il est mis^ sous pression. Lors du relâchement de la pression, il se produit un gauchissement localisé dans la partie du dôme du revêtement métallique qui est la cause d'une défaillance due 20 au déséquilibre entre les limites élastiques des matériaux respectifs. En outre, la liaison entre l'enveloppe formée de filaments et le revêtement métallique cède également sous l'effet de la contrainte imposée pendant la variation périodique de la pression, ce qui contribue à la défaillance du récipient 25 sous pression. On a constaté que ce gauchissement localisé du revêtement métallique se produit principalement à la jonction où les brides métalliques épaisses ou les raccords sont fixés au mince revêtement métallique. Une solution évidente consisterait à donner plus d'épaisseur au revêtement métallique en 30 supprimant ainsi le gauchissement localisé. Cependant, cela nécessiterait un revêtement beaucoup plias épais qui ne permettrait pas le dépassement de la limite élastique pendant la variation périodique de la pression et supprimerait ainsi sensiblement la-nécessité d'utiliser une enveloppe formée de fila-35 ments enroulés. La structure résultante serait simplement un récipient en métal épais résistant à la pression qui ne répon- 72 17497 4 2137976 résistant à la pression. On se rend évidemment compte que la technique antérieure n'a pas permis de résoudre le problème posé par la réalisation d'un récipient léger résistant à la pression qui soit imperméable au fluide emmagasiné et capable 5 de résister à une variation répétée de la pression. La présente invention concerne des récipients résistant à la pression et plus spécialement un nouveau récipient léger résistant à la pression capable de contenir des fluides, c'est-à-dire des gaz et des liquides, tout en étant soumis à une 10 variation périodique de la pression. La présente invention concerne également un nouveau procédé de fabrication de tels récipients résistant à la pression. La présente invention a pour objet un récipient léger résistant à la pression formé de filaments enroulés comportant 15 un mince revêtement métallique interne capable de contenir des fluides et qui est soumis à -une variation périodique de la pression pendant laquelle' la limite élastique du revêtement métallique est continuellement dépassée. La présente invention a encore pour objet un procédé de 20 fabrication de tels récipients résistant à la pression. Selon l'une de ses caractéristiques, la présente invention concerne la fixation d'une couche de répartition de la charge au dôme du récipient pour qu'elle constitue une armature en formant une matière composite. 25 Selon une autre caractéristique de la présente inven tion, une telle couche de répartition de la charge réduit considérablement la zone localisée soumise à une forte contrainte du dôme du récipient sous pression à la jonction entre la ou les brides métalliques et le revêtement métallique. 30 La présente invention concerne également, un renforcement du revêtement métallique du dôme pour éviter de fortes contraintes locales et un élément de cisaillement et de glissement entre la couche de répartition de la charge et l'enveloppe formée de filaments en permettant ainsi à l'enveloppe de constituer l'élé-35 ment principal de support de charge à la fois pendant l'application et la réduction de la pression. La présente invention se-propose'encore d'éliminer1 la 72 17497 5 2137976 couche de repartition de la charge tout en réalisant le récipient résistant à la pression. La présente invention concerne d'une façon générale un récipient résistant à la pression qui comporte un mince revête-5 ment métallique et qui est imperméable aux fluides, c'est-à-dire aux liquides et aux gaz, que l'on désire stocker dans ledit récipient. Le revêtement métallique comporte des raccords métalliques épais formant des "bouchons disposés aux pôles et solidaires dudit revêtement métallique dans les parties en forme 10 de dôme. D'une façon générale, le rëvêtement présente une partie centrale cylindrique au voisinage de chaque dôme. L'un au moins desdits raccords présente un orifice permettant d'accéder à l'intérieur du récipient. L'épaisseur du revêtement métallique est telle que si on le soumettait à une pression en introduisant 15 un fluide à une pression comprise entre 3,5 et 10,5 bars, selon l'épaisseur de la paroi métallique par rapport au diamètre du revêtement, il éclaterait immédiatement. Une couche d'armature et de répartition de la charge en une matière telle qu'une étoffe de fibrès de verre imprégnées de résine peut être placée 20 sur les parties en forme de dôme du revêtement métallique et collée à ces dernières. Ainsi, la partie en forme de dôme peut être considérée comme étant une structure composite comprenant une matière subissant une faible déformation à la limite élastique (le revêtement métallique) et une autre matière subissant 25 une déformation importante à la limite élastique (l'étoffe imprégnée de résine). Ceci donne un matériau composite dans lequel une zone qui est susceptible de subir une déformation localisée, par exemple à la jonction entre le revêtement et la bride, est renforcée de manière à répartir la contrainte 30 sur la plus grande partie de la surface du dôme.. Un élément intermédiaire de cisaillement et de glissement, par exemple en élastomère,est collé à la couche d'armature. Le revêtement métallique ainsi que la couche et 1'élément in-. termédiaire fixés aux dômes sont alors recouverts de plusieurs 35 nappes de filaments enroulés constituant l'enveloppe, ces nappes étant collées les unes aux autres et à la partie cylindrique du revêtement métallique ainsi qu'aux éléments intermédiaires 72 17497 6 2137976 des dômes. On peut utiliser un nombre quelconque de nappes de filaments. Il s'est avéré avantageux de prévoir des plans de glissement entre une ou plusieurs des nappes formant l'enveloppe à la jonction entre le dôme et la partie cylindrique du ré-5 cipient. Ces plans de glissement sont limités à la jonction entre un dôme et le cylindre. Ainsi, un tel récipient sous pression peut être soumis à une variation périodique de la pression,même si la limite élastique du revêtement est dépassée. la couche d'armature répartit la contrainte localisée à la jonction entre 10 le revêtement métallique et les bouchons en empêchant ainsi un gauchissement localisé, et l'élément intermédiaire transfère à l'enveloppe une partie importante de la charge imposée par la mise sous pression. Ceci permet à l'enveloppe d'exercer une force de retenue ou compressive aux parties métalliques en forme de 15 dôme. Le procédé de fabrication d'un tel récipient nécessite l'application de techniques spéciales pour la réalisation du récipient résistant à la pression comprenant une structure composite. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention 20 ressortiront de la description qui va suivre^ faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, des formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 est une coupe transversale d'une forme de 25 réalisation d'un récipient résistant à la pression ; la figure 2 est une coupe transversale partielle à grande échelle de la figure 1 ; la figure 3 est une coupe transversale partielle à grande échelle de la figure 1 après la mise sous pression du récipient ; 30 la figure 4 est une coupe transversale d'une autre forme de réalisation du récipient résistant à la pression ; la figure 5 est une coupe transversale d'un récipient résistant à la pression qui n'est pas conforme à la présente invention et qui montre les défaillances de la technique antérieure 35 la figure 6 est une coupe transversale partielle à grande échelle de la figure 5 î et la figure 7 est une coupe transversale partielle à grande 72 17497 7 2137976 échelle d'une autre forme de réalisation de l'invention. Pour mieux comprendre l'invention, on va définir les expressions suivantes qui sont utilisées dans le présent mémoire 1. "déformation plastique" est le pourcentage de défor-5 mation que subit une matière sous l'action d'une force, cette matière, lorsque l'effort a cessé d'agir, ne reprenant pas sa dimension initiale ; la "déformation plastique" ne se produit que dans le régime de déformation plastique ou lorsque la matière dépasse sa limite élastique ; et 10 2. "limite de déformation élastique" est le pourcentage niaTimal d'allongement que peut subir une matière sous l'action d'une force, cette matière reprenant, lorsque l'effort a cessé d'agir, sa forme initiale ; la "déformation élastique" ne se produit que dans le régime de déformation élastique dans lequel 15 la matière n'atteint pas sa limite élastique ; si la "limite de déformation élastique" est dépassée, la matière entre alors dans le régime de déformation plastique. La présente invention concerne un récipient léger résistant à la pression d'un fluide qui peut être utilisé en 20 étant soumis à des pression élevées et faibles variant périodiquement et qui est imperméable au. fluide emmagasiné. Il est évident pour les spécialistes que de tels récipients peuvent être également utilisés dans des conditions moins rigoureuses. Ces récipients sous pression ont généralement une "longévité 25 périodique" (une période correspondant à une mise sous pression et à un relâchement de la pression) comprise entre 100 et 100 000 périodes. la longévité périodique peut varier en fonction des pressions appliquées qui sont généralement comprises entre 0 et 105 bars, de préférence entre 0 et 700 bars. Il est 30 également évident que le revêtement du récipient doit être inerte à l'égard du fluide contenu, ceci étant simplement une question de choix de la matière appropriée. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le récipient résistant à la pression peut avoir une forme 35 généralement cylindrique comme celle représentée sur la figure 1 ou une forme sphérique comme celle représentée sur la figure 4. Le récipient 1 présente un revêtement métallique interne 3 ayant 72 17497 8 %mn une partie cylindrique 4 et des parties 5 en forme de dôme. Des bouchons à bride 2 sont solidaires des dômes 5 aux endroits correspondant aux pôles et présentent des embouts 29 en saillie vers l'extérieur. L'un au moins des bouchons 2 et son embout sont 5 percés d'un orifice 30 pour permettre d'accéder à l'intérieur du: revêtement 3. On peut prévoir un moyen (tel qu.'un filetage non représenté) dans l'orifice 30 pour le fixer à un autre dispositif (non représenté). L'autre bouchon 2 et son embout 29 peuvent être massifs comme représenté en 31 ou peuvent éventuellement 10 présenter un orifice comme représenté en 30. Le revêtement métallique peut être en un matériau choisi parmi les aciers inoxydables des types 304, 321 et 347, l'aluminium, les alliages d'aluminium, le nickel, les alliages de nickel, le titane, les alliages de titane, le platine, sans y être limité. Ces métaux 15 utilisés pour réaliser le revêtement métallique peuvent être caractérisés en outre par un module élevé- d'élasticité, généralement dejjOO 000 kg/cm^ ou plus et par une faible limite de déformation élastique généralement comprise entre 0,05 et 1 $ environ. Etant donné que ces métaux sont utilisés pour un revêtement 20 de récipient résistant à la pression qui est soumis à des efforts périodiques, la fatigue périodique réduit sa longévité. Le rapport du revêtement est obtenu en divisant le diamètre cylindrique du revêtement par l'épaisseur de la paroi métallique. Ce rapport peut varier entre 200 et 500 selon l'applica-25 tion du récipient. En se référant à la figure 2, la jonction entre le dôme 5 et la partie cylindrique 4 est représentée en 5A. Une couche d'armature 6 de répartition de la charge est collée par un adhésif au dôme 5 et recouvre la jonction 7 entre le dôme et le 30 bouchon, mais ne dépasse pas la jonction 5A entre le dôme et la partie cylindrique. La couche d'armature 6 est en une matière comprenant des filaments au fibres de verre, de métal, de carbone, de graphite, de bore, de matières/synthétiques sous forme de mèche ou d'étoffe, sans y être limitée. La mèche ou l'étoffe 35 est imprégnée de matière résineuse comprenant des époxydes, des polyamides, des polyimides, des polyesters, des polyoléfines, des silicones,.des polyuréthannes et des combinaisons de ces composés, sans y être limitée. L'épaisseur de la couche 6 peut 72 17497 9 2137976 être comprise entre 0,3 et 12,7 mm ou bien elle peut être éventuellement plus petite ou plus grande. On a constaté qu'il est souhaitable que la couche d'armature 6 présente une limite de déformation élastique plus élevée 5 que le revêtement métallique. Cette limite de déformation élastique est comprise entre environ 0,5 et 3,5 la gamme préférée étant comprise entre environ 1 et 3 ?°- lorsque le revêtement métallique 3 est en acier inoxydable ayant une limite de déformation élastique de 0,2 il est alors souhaitable que la couche 10 d'armature 6 ait une limite de déformation élastique d'environ 1,5#. Grâce à leur nature propre, il est possible de donner une limite de déformation élastique prédéterminée à des matières composites ou stratifiées, la présente invention envisage de soumettre le revêtement métallique 3 à une pression interne 1 5 qui provoque un dépassement de sa limite de déformation élastique par traction. lorsque l'application de cette pression est supprimée, le revêtement ne reprend pas sa dimension initiale étant donné qu'il a dépassé sa limite élastique. Si le revêtement métallique est entouré d'une enveloppe formée de filaments enroulés 20 tels que des fibres de verre imprégnées de résine, le gauchissement du revêtement se produit à la jonction 7A entre le dôme et le bouchon, comme on le voit sur les figures 5 et 6. Il est évident que le gauchissement localisé se produit dans une zone 7A où le revêtement métallique présente une forte diminution 25 d'épaisseur, cette zone correspondant à l'endroit le plus faible ou de plus forte concentration des efforts. la couche d'armature 6 a pour effet de réduire sensiblement la concentration des efforts en 7A et de répartir la charge sur la majeure partie du dôme 5. Ainsi, la couche d'armature 6 et le dôme 5 constituent 30 un matériau composite ayant un effet de synergie dans un récipient à paroi métallique mince résistant à la pression. Un élément intermédiaire de cisaillement et de glissement 8 est placé près de la couche d'armature 6 et peut être éventuellement collé à cette dernière. Dans une forme de réalisa-35 tion préférée de l'invention, l'élément intermédiaire 8 peut être en un polymère élastomère ou caoutchouteux préparé à partir j de matières comprenant le caoutchouc chlorobutyle, le caoutchouc 72 17497 10 2137976 butadiène-styrène, le néoprène, un caoutchouc aux silicones, le chlorure de polyvinyle, l'alcool polyvinylique, sans y être limité, l'élément intermédiaire 8 peut être caractérisé par ■une limite de déformation élastique supérieure à 10 fo et par le 5 fait qu'il présente un faible module d'élasticité inférieur à n 2 21 000 kg/cm et de préférence compris entre 35 et 350 kg/cm . Pour des applications à très basse température, l'élément intermédiaire de cisaillement et de glissement peut être en une matière à faible coefficient de frottement telle que le "ïeflon" 10 (polytétrafluoroéthylène), le "Teflon PEP" (copolymère de tétrafluoroéthylène et d'hexachloropropylène), sans y être limité, l'épaisseur de l'élément intermédiaire est fonction de la matière utilisée et de la dimension et de l'application du récipient sous pression. 15 La partie restant à découvert du revêtement métallique 3 et de l'élément intermédiaire 8 est enduite d'un adhésif résineux 20, puis est recouverte de plusieurs nappes 11 formées de. filaments enroulés imprégnés de résine. Ces nappes 11 sont collées les unes aux autres pour former une enveloppe 10. En 20 outre, l'enveloppe 10 est collée au revêtement 3 et à l'élément intermédiaire 8. L'enveloppe offre la plus grande partie de la résistance mécanique du récipient. On peut utiliser un nombre quelconque de nappes 11, selon les besoins. En variante, la présente invention envisage de remplacer les nappes 10 de fila-25 ments par une étoffe de fibres ou de filaments imprégnés de résine ou d'utiliser éventuellement une combinaison de nappes de filaments et de couches d'étoffes imprégnées de résine. On a constaté qu'il était souhaitable de prévoir des plans de glissement ou un faible coefficient de frottement 12 entre une ou 30 plusieurs des nappes préalablement choisies 11 de l'enveloppe dans la région de la jonction 5A entre le dôme et la partie cylindrique pour éviter l'application d'une contrainte excessive aux nappes internes et externes par une dilatation et une contraction répétées du récipient sous l'effet d'une variation périodi-35 que-de la pression. Ces plans de glissement 12 sont limités à la région 5A de la jonction entre le dôme et la partie cylindrique. L'élément intermédiaire 8 permet à l'enveloppe 10 de se 72 17497 ii 2137976 dilater lorsque le récipient 1 est mis sous pression tout en maintenant l'intégrité des liaisons de la structure globale. La figure 3 montre une partie du récipient 1 lorsque ce dernier est sous pression. L'élément intermédiaire 8 est soumis à l'ef-5 fort de cisaillement maximal ; l'enveloppe 10 est à l'état déployé, sa,partie externe étant soumise à une tension comme indiqué par la double flèche 35. Toutefois, l'enveloppe 10 exerce une force interne compressive ou de retenue sur la partie 5 du revêtement du dôme et la couche d'armature 6 par 1'intermédiaire de 1'élé-10 ment 8. Ainsi, une force de retenue suffisante est exercée sur le revêtement du dôme en 5A pour qu'il ne se produise pas de rupture ou de gauchissement même si la limite élastique du revêtement 5 est dépassée. Les nappes de filaments 11 (ou 1'étoffe)peuvent être en 15 des matières choisies parmi des filaments ou fibres de verre de métal, de carbone, de graphite, de bore, de matières synthétiques, sous forme de mèches ou d'étoffe, sans y être limitées. Il est souhaitable que les nappes 11 de l'enveloppe soient imprégnées d'une matière résineuse identique ou analogue à celle 20 utilisée pour la couche d'armature 6 de façon que toutes deux présentent des caractéristiques physiques, par exemple des limites de déformation élastique, sensiblement identiques ou compatibles. Toutefois, ceci peut éventuellement varier selon la conception générale du récipient. 25 Dans une autre forme de réalisation de l'invention, on peut supprimer la couche d'armature 6. En se référant à la figure 7, qui est une coupe partielle d'un récipient résistant à la pression, le bouchon à bride 52 placé à un pôle est aminci progressivement et d'une manière très précise par usinage pour 30 le raccorder exactement avec la partie 55 du dôme de manière qu'il ne se produise pas de concentration d'effort ou de points faibles. Ainsi, une couche de répartiton de la charge renforçant la partie 55 du dôme est inutile. L'élément intermédiaire de cisaillement et de glissement 58 est collé à la partie 55 du 35 dôme et à l'enveloppe 50. Cette dernière peut être réalisée de la même manière qu'on l'a décrit plus haut. Afin que l'une ou l'autre des formes de réalisation 72 17497 12 2137976 décrites dans le présent mémoire se comporte. correctement, l'élément intermédiaire 8 (58) doit être interrompu entre les parties en forme de dôme 5 (55) situées aux pôles. On peut utiliser une grande diversité de matières 5 comme résines d'imprégnation des filaments et/ou de l'étoffe formant la couche d*armature et des filaments et/ou des étoffes formant les nappes de l'enveloppe, ces matières comprenant des époxydes, des polyamides, des polyimides, des polyesters, des polyoléfines, des silicones, des polyuréthannes et des combinai-10 sons de ces matières, sans y être limitées. Les adhésifs utilisés pour coller les parties respectives du récipient peuvent être constitués par les résines mélangées pour former des adhésifs. Ainsi, après avoir décrit la construction physique du récipient proprement dit, on va se référer maintenant au procédé 15 de fabrication d'un tel récipient. Dans un procédé préféré de fabrication d'un récipient résistant à la pression présentant un mince revêtement métallique, le revêtement métallique est réalisé en assemblant trois parties préfabriquées, à savoir les deux parties en forme de dôme et 20 une partie cylindrique. Les étapes suivantes sont données à titre illustratif du procédé de fabrication du récipient résistant à la pression : (a) Les bouchons à bride placés aux pôles sont fixés aux dômes par exemple par soudage ou autre moyen convenable 25 (b) Les parties en forme de dôme sont ensuite fixées à la partie centrale de nouveau par soudage ou autre moyen convenable afin de former un revêtement métallique mince d'une seule pièce. Les techniques de fabrication permettant de réaliser des revêtements 30 ou réservoirs métalliques minces sont bien connues en pratique. (c) Le revêtement métallique est ensuite soumis à un nettoyage complet ainsi qu'à une opération susceptible de donner une surface externe lisse semi-polie. 35 (d) Le revêtement est soumis à un essai de pression avec des gaz et des liquides, à la fois à l'intérieur « \ et à l'extérieur d'une chambre à vide. 72 17497 13 2137976 (e) La surface externe du revêtement est recouverte d'un agent d'étanchéité et d'ancrage choisi parmi des polyamides, des polyimides, des polyesters, des poly-oléfines, des silicones, des polyuréthannes et des 5 époxydes modifiés, puis l'agent d'étanchéité est mûri dans une étuve à environ 160°C pendant environ une heure et demie. (f) La surface externe est recouverte d'un adhésif résineux qui est au stade A dans une étuve à environ 66°C 10 pendant environ 1 à 2 heures pour chasser les matières volatiles, tout en empêchant qu'il se produise line réticulation de la résine. (g) Les parties en forme de dôme sont recouvertes d'un enduit résineux et les couches d'armature imprégnées 15 de la même résine sont placées sur les parties en forme de dôme (toute la surface externe du revêtement peut être éventuellement enduite de résine à ce moment). (h) Les couches d'armature des parties en forme de dôme du revêtement sont réticulées au stade B à environ 20 57 °C pendant environ 16 heures en utilisant des rampes de lampes à rayons infrarouges. (i) Les couches d'armature des dômes sont recouvertes d'un enduit résineux adhésif et l'élément intermédiaire de cisaillement et de.glissement en matière élastomère 25 est placé sur lesdites couches d'armature. (j) Toute la surface externe du revêtement et de l'élément intermédiaire est enduite d'une résine et entourée d'un premier enroulement d'une mèche de filaments imprégnée de résine. La mèche est enroulée à la 30 fois dans le sens longitudinal et dans le sens circon- férentiel. En variante, la première couverture peut être en étoffe imprégnée de résine et les couvertures suivantes peuvent être également formées d'étoffes imprégnées de résine. Ces techniques sont "bien connues 35 des spécialistes et sont décrites par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 3 508 677 précité. 72 17497 14 2137976 (k) La structure est placée entièrement dans une étuve, est réticulée au stade B, puis mûrie à une température comprise entre 143° et 163°C environ pendant une durée d'environ 15 à 18 heures. 5 (l) Pour de grands récipients, lorsque le revêtement est trop faible pour supporter des enroulements lourds, le récipient est mis tout d'abord sous pression, puis les autres couches imprégnées de résine sont placées sur la structure. Le nombre et l'épaisseur des couches 10 sont déterminés par la structure finale désirée. (m) Les éléments formant les plans de glissement ou de frottement sont placés sur la structure entre les couches désirées pendant l'enroulement des filaments. (Bans certains cas, il est souhaitable d'effectuer 1 5 la réticulation au stade B et le mûrissage progres sivement au fur et à mesure que les nappes ou couches de l'enveloppe sont ajoutées, ce qui nécessite de soumettre la structure dans une étuve à une température comprise entre 143° et 163°C pendant environ 15 à 20 18 heures pour atteindre le résultat voulu). (o) Lorsque le récipient est achevé, il est finalement réticulé au stade B et mûri dans une étuve à 157°C environ pendant 18 heures environ. 72 17497 15 2137976 Pour certaines formes de réalisation de ltinvention, l'élément intermédiaire en polymère élastomère ou caoutchouteux utilisé dans 14étape (i) peut être remplacé par un élément intermédiaire de cisaillement et de glissement à faible coefficient de frotte-5 ment, par exemple en "Teflon". Cependant, il n'est pas nécessaire de coller l'élément intermédiaire en "Teflon" à la couche d'armature. Etant donné que ce procédé fondamental permet de réaliser des récipients résistant à la pression de nombreuses dimensions 10 différentes, il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées à ce procédé sans sortir du cadre de la pré-Sente invention. Les exemples suivants sont donnés à titre illustratif, mais non limitatif de llinvention. 15 Exemple 1 On réalise un récipient résistant à la pression ayant un diamètre externe final d'environ 114 cm, une longueur d'environ 229 cm, un diamètre interne d'environ 104 cm, un volume d'environ 1,61 m et pesant environ 998 kg en utilisant au départ un revêtement mé-20 tallique d'une épaisseur d'environ 3,2 mm. Après nettoyage et en-duisage du revêtement avec un agent d'étanchéité et d'accrochage tel que celui connu sous la désignation "BR-1009-49"» qui est un produit vendu par American Cyanamid Company, on fait cuire l'agent d'accrochage sur le revêtement dans une étuve maintenue à 163°C 25 environ pendant une heure et demie environ. On recouvre les dômes du revêtement d'une résine connue sous la désignation. "LEPM qui comprend un mélange des ingrédients suivants : Parties en poids Désignation 100 Résine époxy - Shell Oil Company 30 "EPON 828» 80- "Nadic Methyl Anhydride" 1 Benzyldiméthylamine La résine "LEE" est utilisée pendant toute la fabrication de ce récipient à la fois comme résine d'imprégnation et comme adhésif. 35 On imprègne de résine la couche d'étoffe d'armature et la place sur chaque partie en forme de dôme • La couche a une longueur d'environ 39 cm et une épaisseur d'environ 6,4 mm. On réticule ensuite 72 17497 16 . 2137976 le récipient au stade B à 57°C pendant 16 heures environ. On recouvre ensuite de résine toute la surface externe et on place un élément intermédiaire de cisaillement et de glissement en caoutchouc "Buna-N" sur chaque couche d'armature des'dômes, l'élément 5 intermédiaire a une épaisseur d'environ 2,7 mm près de l'embout et s'amincit jusqu'à 0,38 mm, la longueur de l'élément intermédiaire étant d'environ 51 cm. On enduit ensuite le récipient de résine et l'entoure d'une série de onze nappes longitudinales et circon-férentielles de^aèches de fibres de verre imprégnées de résine. On 10 soumet le récipient à une pression manométrique d'environ 2,47 bars, puis le réticule au stade B et le fait mûrir dans une étuve à environ 163°0 pendant environ 12 heures. On enroule autour du récipient une seconde série de seize nappes longitudinales et circonfé-rentiellesde mèches de fibres de verre imprégnées de résine. On 15 place des éléments de glissement en "Teflon EEP" près des jonctions entre les dômes et la partie cylindrique. On enroule autour du récipient une troisième série de vingt-sept nappes longitudinales et circonférentielles dejmèches de fibres de verre imprégnées de résine. On réticule ensuite le récipient au stade B à environ 66°C 20 pendant 8 heures, puis le fait mûrir à environ 143°C pendant environ 15 heures. On place un second jeu d'éléments de glissement, puis on enroule autour du. récipient une quatrième série de vingt-sept nappes longitudinales et circonférentielles de mèches de fibres de verre imprégnées de résine. Ensuite, on réticule le réci-25 pient au stade B à environ 66°0 pendant environ 8 hëures pour rendre la résine compacte. On place un. troisième jeu d'éléments de glissement sur le récipient, puis l'entoure d'une cinquième série de vingt-sept nappes longitudinales et circonférentielles de mèches de fibres de verre imprégnées de résine. Ensuite, on réticule le 30 récipient au stade B à environ 66°C pendant environ 8 heures et le fait mûrir dans une étuve à environ 157°C pendant environ 18 heures pour la dernière fois. Le rapport du diamètre interne du récipient à l'épaisseur du revêtement est d'environ 328:1. On remplit le récipient tout d'abord avec de l'eau, puis avec du fréon 35 à une pression manométrique de 527» 1 kg/cm que l'on ramène ensui-2 te à 0 kg/cm • On soumet le récipient à plus de 1100 périodes de 2 2 variation de la pression manométrique : 0 kg/cm - 315 kg/cm - 72 17497 ' n 2137976 2 0 kg/cm , sans qu'aucun signe de fuite ne se manifeste. Le rapport du volume au poids de ce récipient est de 737»4 cm par kg. Exemple 2 On réalise un récipient résistant à la pression ayant un dia- 5 mètre externe final d1environ 17»8 cm, une longueur d'environ 31,8 cm, un diamètre interne d'environ 16,3 cm, un volume d'environ 3 4»916 dm et pesant environ 3,18 kg en utilisant au départ un revêtement métallique d'une épaisseur d'environ 0,56 mm. Après nettoyage et enduisage du revêtement avec un agent d'étanchéité et 10 d'accrochage connu sous la désignation "BR-1009-49" qui est un produit de American Cyanamid, on fait cuire l'agent d'accrochage sur le revêtement dans une étuve maintenue à environ 160°G pendant environ une heure et demie. On enduit les dômes du revêtement d'une résine connue sous la désignation "LRF", qui comprend un mélange 15 des ingrédients suivants : . Parties en poids Désignation résine époxy - "EPOÏT 828" de 100 Shell Oil Company 80 "Nadic Methyl Anhydride" 20 1 Benzyldiméthylamine La résine "LRF" est utilisée dans toute la fabrication de ce récipient à la fois comme résine d'imprégnation et comme adhésif. On place la couche d'armature et l'élément de cisaillement et de glissement sur les dômes du revêtement métallique de la même ma-25 nière que dans l'exemple 1. On entoure ensuite la structure de quatorze nappes longitudinales et circonférentielles en plaçant deux couches de cisaillement sur la., jonction entre les parties en forme de dôme et la partie cylindrique du revêtement pendant l'enroulement, de nouveau de la même manière que dans l'exemple 1. 30 On réticule le récipient résultant au stade B et le fait ensuite mûrir dans une étuve à environ 157°C pendant environ 12 à 18 heures. Le rapport du diamètre interne du récipient à l'épaisseur du revêtement est d'environ 272:1. On remplit le récipient d'eau à P 2 une pression de 280 kg/cm que l'on ramène ensuite à 0 kg/cm . On 35 soumet le récipient à plus de 310 périodes de variation de pression sans qu'aucun signe de fuite ne se manifeste. Le rapport du volume au poids de ce récipient est de 43. 72 17497 ,0 ; 2137976 On a constaté que dans les formes de réalisation préférées de l'invention, le revêtement métallique 3 ne contribue généralement pas à plus de 10 # de la résistance mécanique du récipient, tandis que l'enveloppe 10 contribue à 90 $ de là résistance néces-5 saire et, dans beaucoup de cas,à plus de 95 à 98 ^ de la résistance mécanique du récipient. Ainsi, on a décrit un mode de fabrication de récipients légers résistant à la pression présentant un revêtement métallique, qui peuvent être soumis à une variation périodique de la pres-10 sion. Il est évident qu'un tel récipient résistant à la pression offre des avantages distincts de sécurité et de réduction de poids comme on l'a décrit plus haut dans les industries aéronautiques, aérospatiales et autres industries à terre. En outre, ces récipients résistant à la pression révèlent de nouvelles perspectives 15 te chxiolo gique s. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux formes de réalisation décrites sans sortir du cadre et de l'esprit de l'invention. 72 17497 19 2137976 REVENDICATIONS 1. Récipient résistant à la pression destiné à contenir des fluides, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement métallique ayant des parties en forme de dôme , des "bouchons métalliques fixés 5 auxdites parties en forme de dôme en formant une jonction entre eux, une enveloppe formée de filaments imprégnés de résine entourant. sensiblement le revêtement et collée à ce dernier, un élément pour empêcher une rupture à la jonction entre le revêtement et les "bouchons et un organe destiné à maintenir la liaison entre l'enve- 10 loppe et le revêtement. 2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de répartition de la charge collée à chaque dôme et au voisinage de la jonction entre le revêtement et un bouchon. 15 3« Récipient selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement est destiné à répartir une pression engendrée intérieurement sur une grande partie du dôme. 4. Récipient selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite couche comprend une étoffe imprégnée de résine. 20 5. Récipient selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étoffe est formée de filaments de verre, de métal, de carbone, de graphite ou de bore. 6. Récipient selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de maintien comprend un élément intermédiaire de cisaille- 25 ment et de glissement au voisinage de chaque couche. 7. Récipient selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément intermédiaire est collé à ladite couche. 8. Récipient selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément intermédiaire est en une matière choisie dans un groupe 30 comprenant des élastomères et des polymères caoutchouteux. 9. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de maintien comprend un élément intermédiaire de cisaillement et de glissement qui ne recouvre que chaque partie en forme de dôme . 35 10. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe comprend des nappes longitudinales et circonférentielles de mèches de filaments enroulées. 72 17497 20 2137976 11. Récipient selon la revendication 10, caractérisé en ce que la mèche est formée de filaments de verre, de métal, de carbone, de graphite ou de bore. 12. Récipient résistant à la pression destiné à contenir des 5 fluides,caractérisé en ce qu'il comprend un revêtement métallique ayant des parties en forme de dôme , des bouchons métalliques fixés auxdites parties en forme de dôme et présentant une jonction entre eux formant une zone de concentration localisée des contraintes, un élément destiné à réduire sensiblement la zone de concentration 10 localisée des contraintes en répartissant son effet sur une partie importante de la surface du dôme, une enveloppe formée de filaments imprégnés de résine entourant'sensiblement le revêtement métallique et collée à ce dernier, un moyen destiné à assurer la liaison entre 1'* enveloppe et le revêtement et un élément destiné à transit férer le support de l'enveloppe pour renforcer le revêtement. 13. Récipient résistant à la pression destiné à contenir des fluides, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement métallique ayant des parties en forme de dôme, des bouchons assujettis auxdites parties en forme de dôme, des couches de répartition de la 20 charge fixées à chaque partie en forme de dôme et recouvrant une surface importante de cette dernière, un élément de cisaillement à faible coefficient de frottement au voisinage des /couches et recouvrant sensiblement une partie dq ces dernières, et une enveloppe formée de filaments imprégnés de résine entourant sensible-25 ment le revêtement et l'élément de cisaillement, l'enveloppe étant collée au moins au revêtement métallique. 14. Récipient selon la revendication 13» caractérisé en ce que ladite couche est formée d'une étoffe imprégnée de résine. 15. Récipient selon la revendication 14» caractérisé en ce 30 que l'étoffe est formée de filaments de verre, de métal, de carbone, de graphite ou de bore. 16. Récipient selon la revendication 13» caractérisé en ce que l'élément de cisaillement comprend un élément intermédiaire de cisaillement et de glissement collé à chaque couche. 35 17. Récipient selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'élément intermédiaire est en une matière choisie dans un groupe comprenant des élastomères et des polymères caoutchouteux. 72 17497 21 2137976 18. Récipient selon la revendication 13, caractérisé en ce que 1*enveloppe est formée de nappes longitudinales et circonférentielles de mèches de filaments enroulées. 19» Récipient selon la revendication 18, caractérisé en ce 5 que les mèches sont formées de filaments de verre, de métal, de carbone, de graphite ou de "bore. 20. Procédé de fabrication d'un récipient résistant à la pression destiné à contenir des fluides, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à préparer un revêtement métallique ayant des par- 10 ties en forme de dôme, à placer un élément intermédiaire de cisaillement et de glissement sur une partie importante de chaque dôme du revêtement métallique, à recouvrir le revêtement et l'élément intermédiaire d'une résine, à entourer l'élément intermédiaire et le revêtement recouvert de résine de plusieurs nappes de filaments 15 imprégnée de résine pour former une enveloppe et à faire mûrir ladite résine. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il consiste à coller une couche de renforcement ou d'armature à chaque partie en forme de dôme avant d'y placer l'élément intermédiai- 20 re. 22. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que les nappes sont formées de mèches enroulées longitudinales et circonférentielles de filaments de verre. 23. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que 25 la phase de préparation consiste à enduire le revêtement d'un agent d'étanchéité et d'accrochage.