Brevet FR2305656A1 — publié le 19761022

Dans la fabrication antérieure de récipients pour matière sous pression tels que les récipients d'adoucisseur d'eau formés par enroulement de filaments de verre imprégnés de résine, la matière de doublage utilisée est une matière qui se lie chimiquement à l'enveloppe extérieure. La liaison chimique résiste à la contraction normale de la matière de doublage aux basses températures. Toutefois, la liaison chimique tend à se détériorer et le doublage s'écarte alors de l'enveloppe en se contractant de sorte qu'il oède en traction.- L'invention prévoit, en remplacement, un moyen perfectionné de liaison chimique quiWerrouille vécaniquement le doublage à ltenveloppe du récipient. Il existe actuellement un besoin de récipients sous pression résistant à la corrosion tels que les adoucisseurs d'eau, les extincteurs d'incendie, les bouteilles à oxygène etc..., pouvant contenir divers types de fluides sous de hautes pressions dans de larges domaines de températures élevées et basses. L'invention a pour objet un récipient sous pression comportant une paroi ou enveloppe structurale extérieure formée de filaments continus, enroulés ou disposés, imprégnés d'une résine thermodurcissable puis durcis et portant de préférence un doublage thermoplastique moulé par soufflage qui est muni, sur son corps, de butées coopérant avec les filaments pour verrouiller le doublage à l'enveloppe. Dans un mode d'exécution de l'invention, les butées du doublage sont des nervures espacées longitudinalement ou des anneaux prévus autour de sa partie cylindrique et qui peuvent entourer circonférentiellement ou hélicoidalement le doublage ou une partie seulement de celui-ci. Selon un autre mode d'exécution, les butées du doublage sont des rainures espacées longitudinalement, entourant totalement ou partiellement le corps du doublage. On a trouvé que le doublage doit être formé d'une matière qui a un coefficient de dilatation et de contraction thermique considérablement supérieur à celui de la matière de l'enveloppe, pat exemple de polyéthylèneO On place le doublage moulé muni de nervures ou de rainures dans une machine conçue pour distribuer du stratifil continu de verre imprégné d'une résine thermodurcissable, le long d'un parcours calculé prédéterminé. A mesure que la bande ou le stratifil qui s'enroule entre en contact avec le doublage moulé par soufflage, il épouse la forme du doublage et coule dans les rainures ou par dessus les anneaux.Quand ltenroulemc* des filaments sur le doublage est terminé et que l'on durcit le récipient, le doublage se verrouille mécaniquement à l'enveloppe et les nervures ou rainures l'empechent de se contracter relativement à l'enveloppe lorsqu'il est exposé à de basses températures. les dessins illustrent une construction préférentielle de l'invention qui illustre les avantages et caractEristiques ci-dessus ainsi que d'autres qui apparaitront dans la description du mode d'exécution préférentiel. Sur les dessins - la figure I est une coupe du récipient de l'invention, une partie du doublage étant en élévation et illustre la structure à nervures annulaires ; - la figure 2 est une coupe agrandie d'une nervure du doublage et de l'enroulement qui l'entoure, illustrant un angle vif de la nervure du côté tourné dans le sens où le doublage aurait tendance à se contracter - la figure 3 est une coupe du récipient de l'invention, montrant en élévation des nervures placées hélicoïdalement sur le doublage - la figure 4 est une autre coupe, avec des parties en élévation, montrant des nervures circonférentielles partielles du doublage, décalées entre elles - la figure 5 est une coupe du récipient de l'invention avec des parties en coupe, illustrant l'utilisation de rainures annulaires au lieu de nervures dans le doublage ; et - la figure 6 est une coupe détaillée illustrant un verrouillage de doublage en forme de coin. Les dessins montrent un récipient d'adoucisseur d'eau I comprenant une enveloppe extérieure 2 et un doublage intérieur 3. L'enveloppe extérieure 2 est composée de couches de filaments de verre et d'une résine thermodurcissable durcie telle qu'un polyester ou un époxyde, la structure composite étant enroulée hélicoidalement autour du doublage intérieur 3 qui peut être en polyéthylène moulé par soufflage. À 1'extrérité d'orifice fileté du récipient, l'enveloppe 2 et le doublage 3 se dirigent vers l'intérieur en for jant une tete solidaire 4 à l'intérieur de laquelle est fixé le raccord d'orifice 5 fileté intérieurement, destiné à recevoir un chapeau non représenté qui ferme le récipient 1. ;'extrémité opposée du récipient est fermée autour du raccord d'orifice borgne 6 qui fait corps avec le corps du récipient. Comme le montre la figure 1 le doublage 3 est muni des nervures annulaires 7 espacées longitudinalement le long du corps du doublage 3. Une nervure de ce genre 7 est indiquée sur la coupe agrandie de la figure 2 et le côté 8 de chaque nervure 7 présente, comme le montre plus particulièrement la figure 2, vers l'extrémité d'orifice du récipient 1, une adaptation à angle vif relativement aux filaments de verre qui forment l'en- veloppe 2, de manière à surmonter toute tendance du doublage à se contracter en direction du raccordi d'orifice 5 ce qui serait la tendance normale du doublage 3 lorsqu'il est soumis à une basse température. La figure 3 montre une partie du récipient 1 muni d'une enveloppe 2 et d'un doublage 3 correspondant à celui de la figure 1 irais dans ce mode d'exécution, le doublage 3 est muni, sur tout son corps, des nervures dirigées hélicoidalement 9. Sur la figure 4, le doublage 3 est représenté muni des nervures 10 qui ne font que partiellement le tour du doublage 3 et sont espacées et décalées longitudinalement entre elles. La figure 5 illustre l'utilisation de rainures annulaires Il placées circonférentiellement autour du corps du doublage 3 et espacées longitudinalement. Les rainures annulaires ii, de me*ne que les nervures 9, peuvent aussi être placées héli coidalement autour du corps du doublage 3 ou bien être décalées et entourer seulement partiellement le corps du doublage 3, de façon similaire aux nervures 10 Êe la figure 4. Sur la vue détaillée de la figure 6, le doublage 3 est muni de nervures espacées en forme de coins telles que 13. Quand on enroule par dessus le doublage 3 et les nervures 13, les filaments de verre imprégnés de résine qui forment l'enveloppe 2 du récipient, ils recouvrent de façon complémentaire les nervures en coin 13. La paroi 14 de chaque nervure 13 est en coopération de verrouillage avec l'enveloppe 2 et cela surmonte toute tendance du doublage à se contracter en direction de la douille filetée 5. Des nervures 13 peuvent être dirigées circonférentiellement ou encore hélicoïdalement autour du doublage ou bien être décalées et ne faire que partiellement le tour du corps du doublage 3, ou bien des rainures en forme de coins peuvent être prévues dans le doublage au lieu des.nervu- res 13 ce qui forme les butées de verrouillage entre le doublage et l'enveloppe. Comme dans le cas des neruvres 7 des figures 1 et 2, le cté 12 de chaque rainure 11, du cSté de l'orifice, présente un angle vif de manière à surmonter toute tendance du doublage 3 à se contracter en direction du raccord fileté 5 du récipient. De même, les nervures 9 de la figure 3 et les nervures 10 de la figure 4 ont des angles vifs sur les cotés tournés vers le raccord 5 du récipient 1. Dans tous les modes d'exécution qui illustrent l'invention, le doublage 3 est formé d'une matière qui a un coefficient de dilatation et de contraction thermique supérieur à celui des assemblages de résine durcie et de verre qui forment l'enveloppe 2. Il esiapparu que le polyéthylène était une matière de doublage satisfaisante et le doublage 3 peut être muni des nervures ou rainures par le procédé bien connu de moulage par soufflage. Dans ce procédé, on place le polyéthylène dans un moule non représenté, à l'état plastique puis on le souffle vers l'extérieur de façon qu'il épouse la surface intérieure du moule et forme les nervures ou rainures désirées sur le doublage 3. L'invention trouve une application particulière dans liutilisation des moyens mécaniques de verrouillage ou butées prévus sur des nervures ou rainures du doublage 3, dans les récipients itadoucisseur d'eau formés-par enroulement de filaments imprégnés de résine. Un récipient d'adoucisseur d'eau peut atteindre une température descendant Jusqu'à environ 1,70C et dans un cycle de régénération, le récipient peut être à une pression relative nulle. Quand la régénération est terminée, le récipient est automatiquement soumis à la pression de l'eau d'alimentation qui entre.Le doublage 3 selon l'invention est verrouillé néacniquement ou maintenu relativement a' ltenve- loppe extérieure et ne se déplace pas pendant la régénération à pression nulle pour se dilater à nouveau vers l'enveloppe lorsqu'on rétablit la pression. Les butées empêchent la détérioration finale du doublage, qui se produit dans le cas de doublages liés chimiquement à 11 enveloppe du récipient. Selon l'invention, le doublage est retenu seulement par des moyens mécaniques et la structure de butées peut s'appliquer à tout type de matière de doublage présentant suffisamment de nervures ou rainures pour supporter la traction den- roulement sans autres moyens de soutien et à condition que la matière de doublage ait un coefficient de dilatation et de contraction thermique supérieur à celui de l'enveloppe extérieure. Le nombre et l'emplacement particulier des nervures ou rainures dépendent de la déformation à laquelle la matière du doublage peut être soumise sans danger. Quand on utilise le polyéthylène, l'espacement des nervures ou rainures est d'environ 114 mm. Cela est basé sur une persistance minimale permise de contraction de 0,64 mm par neruvre ou rainure. Le coefficient de contraction thermique à la basse température nominale permise est de 0,0055 mm/mm. Si un récipient sous pression tel qu'un adoucisseur d'eau inini d'un doublage thermoplastique qui 'est pas maintenu mécaniquement sur l'enveloppe extérieur est maintenu à basse température pendant qu'il subit des cycles de pression entre une pression élevée et le niveau atmosphérique, le doublage est poussé dans un sens et dans l'autre par suite de la pression intérieure et de la contraction thermique, jusqu'à ce qutil finisse par céder en traction. Une fois que le doublage est fissuré, le récipient ne peut plus contenir de fluide sous pression. L,lnvention permet de maintenir mécaniquement un récipient sous pression muni dtun doublage thermoplastique moulé par soufflage de façon qu'il puisse subir des cycles de pression à basse température sans détérioration du doublage. Dans la construction du récipient sous pression de l'invention, on commence par fabriquer le doublage en moulant par soufflage une matière thermoplastique appropriée dans un moule pour former des rainures ou nervures à la surface extérieure du doublage. Puis on enroule par dessus le doublage un stratifil continu de verre imprégné de résine, les spires épousant la forme des rainures ou nervures de sorte que lorsqu'on durcit le récipient, les rainures et nervures verrouillent mécaniquement le doublage à l'enveloppe du récipient et le doublage est ainsi empeché de s'écarter par contraction de l'enveloppe extérieure lorsqu'il est exposé à de basses températures et pendant qu'il est à une pression nulle. REVEKDICAUIONS 1) Récipient sous pression comprenant une enveloppe extérieure en filaments imprégnés de résine thermodurcissable et un doublage de matière plastique d'une seule pièce résistant à la corrosion qui recouvre toute la surface intérieure de l'enveloppe, récipient caractérisé par le fait que le doublage a un coefficient de dilatation et de contraction thermique notablement supérieur à celui de l'enveloppe et présente solidairement, à la surface extérieure de son corps, de multiples butées dirigées annulairement, espacées longitudinalement et encastrées en assemblage intime dans les filaments imprégnés de résine de l'enveloppe, de manière à verrouiller mécaniquement le doublage à l'enveloppe et à restreindre le mouvement du doublage relativement à l'enveloppe quand le récipient est en service. 2) Récipient selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les butées sont des nervures annulaires espacées longitudinalement, faisant saillie à la surface extérieure du doublage. 3) Récipient selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les butées sont des nervures dirigées en hélice -autour du doublage, sur toute sa longueur. 4) Récipient selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les butées sont des rainures espacées longitudinalement, prévues dans la surface extérieure du doublage. 5)Récijent selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les butées sont des nervures espacées, que les nervures d'un c8té du doublage font partiellement le tour de la surface circonférentielle du doublage et que les nervures du c8té opposé font le tour de la surface circonférentielle opposée et sont décalées longitudinalement par rapport aux premières. 6) Récipient selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le doublage est formé de polyéthylène moulé par soufflage, que les filaments imprégnés de résine sont enroulés autour du doublage, que le récipient présente un orifice à une extrémité et que des angles vifs sont prévus sur les cotés de chaque butée, en direction de l'orifice. 7) Récipient selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les butées de la surface extérieure du doublage sont en forme de coins.