Brevet FR2364828A1 — publié le 19780414

La présente invention se rapporte aux cuves et citernes spécialement utilisables pour le transport de liquides et en particulier pour le transport routier, comprenant un réservoir intérieur de liquide et une enveloppe extérieure, une matière de remplissage étant disposée antre les deux éléments. On connaît des citernes ou réservoirs pour le transport en vrac de liquides, qui comprennent une cellule formant élement intérieur et une enveloppe extérieure. Le brevet britannique NO 859.106 décrit une enveloppe extérieure en matière plastique renforcée par du verre, destinée à une remorque, avec une citerne isolée par rapport à cette dernière au moyen de balsa. Le principal inconvénient de cette disposition réside dans l'utilisation du bois de balsa qui possède une grande capacité d'absorption d'humidité et de médiocres propriétés de résistance aux efforts mécaniques. La construction est en outre coûteuse en matière et en main-d'oeuvre. Une autre citerne pour le transport-de liquides en vrac est décrite dans les brevets britanniques N 941.905-et 944.916,selon lesquels un réservoir intérieur en acier inoxydable est supporte par des croisillons placés à l'intérieur d'une enveloppe exte- rieure légère dont il est isolé. Dans le dernier brevet précité, on utilise de la matière plastique sous forme de mousse pour assurer la liaison entre le réservoir, l'enveloppe et le châssis de support et former un ensemble compact. La matière plastique sous forme de mousse assure une liaison, et une jonction rigide de support existe au sein du châssis, le réservoir intérieur est en acier et l'ensemble de la structure est i poids élevé. Un autre agencement de citerne routière pour le transport de liquides en vrac est décrit dans le brevet britannique NO 1.026.666, selon lequel des organes de mise en place convenables separent un réservoir intérieur, qui peut etre realise en acier inoxydable, en matière plastique ou en acier à garniture de verre, d'une enveloppe extérieure en aluminium ou en acier. Des compartiments ménagés å l'intérieur du réservoir sont isoles au moyen de matière plastique sous forme de mousse. Ici encore, cet appareil met en oeuvre de l'acier pour assurer sa résistance structurale, la mousse servant uniquement d'isolement. Une liaison directe est réalisée entre les éléments intérieur et extérieur. Le brevet britannique NO 1.089.851 decrit l'emploi de mousse à cellules fermées de polyuréthanne pour isoler thermiquement et supporter élastiquement un réservoir intérieur en acier, par rapport à une enveloppe extérieure en acier, dans un wagonciterne, les éléments en acier assurant encore la résistance principale. I1 y a avantage à maintenir la totalité du poids à une valeur minimale, surtout pour des applications dans le domaine des transports routiers, pour pouvoir transporter un poids de charge autorisé plus élevé sans excéder la charge légale par essieu. Il est cependant nécessaire de conférer à l'ensemble une résistance structurale suffisante, en particulier la résistance à l'éclatement, afin de satisfaire les exigences de sécurité requises. Le but de la présente invention est de créer un ensemble formant cuve ou citerne, capable de satisfaire et de dépasser les exigences actuelles de securité, qui soit de construction simple et qui possède de bonnes propriétés de résistance aux chocs, spécialement lors d'une détérioration accidentelle par impact ou par chute. A cet effet, l'invention permet de réaliser une citerne entièrement en matière plastique sans utilisation d'éléments de renforcement en acier ou en un autre métal. Conformément à l'invention, une citerne du type précédemment mentionné est caractérisée par fait qu'elle comprend un réser- voir intérieur en un matériau renforcé par des fibres, pratiquement enveloppe en totalité et supportée exclusivement par un matériau d'absorption des chocs en une mousse de matière plastique cellulaire rigide remplissant également une cavité entre le réservoir intérieur et une enveloppe extérieure rigide renforcée par de la fibre. Une caractôristique de l'invention réside dans l'utilisation du matériau cellulaire, en particulier une mousse de polyuréthanne pour supporter structuralement le réservoir intérieur sur la totalité de sa surface. La mousse est ainsi destinée principalement à assurer le support et non l'isolation. On constate, de façon surprenante, qu'avec une structure agencée de cette manière, on obtient d'excellentes propriétés de résistance aux impacts, qui dépassent de beaucoup les propriétés des citernes connues comportant des structures en acier. Il est préférable que l'enveloppe extérieure soit en une matière plastique renforcée par des fibres de verre formée de façon à constituer une enveloppe unitaire compacte portant le réservoir ou les réservoirs intérieurs réalisés en une pièce en un matériau similaire. Si nécessaire, le réservoir intérieur peut être revêtu d'une tôle d'acier ou d'un autre métal, suivant la nature chimique du produit à transporter. I1 y a un avantage particulier à ce que l'enveloppe extérieure unique renferme deux ou plusieurs réservoirs, chaque réservoir étant individuellement supporté par le matériau d'absorption des chocs et ces réservoirs étant séparés sans qu'il existe d'autres éléments de liaison mutuelle. Il est préférable que la mousse utilisée comme matériau d'absorption des chocs présente deux densités différentes, suivant la zone interne du réservoir au niveau de laquelle la mousse est distribuée. Les densités les plus élevées sont avantageusement utilisées vers le fond du réservoir. Dans le transport de liquides corrosifs ou inflammables par route, les possibilités d'éclatement de-la citerne sont élevées lors d'un choc ou d'une chute. L'agencement selon l'invention surmonte les tendances d'une citerne en métal à éclater, grâce à l'utilisation d'une cellule-réservoir intérieure contenant le liquide et disposée à l'intérieur d'une en-reloppe, les deux éléments étant d'une construction monobloc; On peut disposer un certain nombre de cellules ou réservoirs intérieurs, de telle sorte que, môme si I'enveloppe extérieure est fracturée, une seule cellule-reservoir intérieure soit également perforée. La structure- de cellule est constituée par de la matière plastique renforcée par du verre qui, du fait de sa résistance, permet au réservoir d'être de forme rectangulaire; si nécessaire. Cette construction, ne comportant aucun joint ou point faible, permet également une latitude considérable dans la forme du réservoir. L'élément extérieur, qui forme le corps de la citerne, peut être conforme de manière à permettre de loger un certain nombre de cellules intérieures,-toutes les cellules intérieures étant séparées les unes des autres et totalement supportées par le matériau à base de mousse. Dans les dessins schématiques annexés sont représentés plusieurs modes de réalisation conformes à l'invention, et comportant des éléments intérieur et extérieur en matériau à base de matière plastique en mousse. Sur ces dessins La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale en élévation d'une remorque à deux cuves ou réservoirs. La fig. 2 est une vue en coupe transversale par la ligne A-A de la fig. 1. La fig. 3 est une vue longitudinale en élévation d'une remorque à cuves multiples. La fig. 4 est une vue en coupe horizontale de ces cuves. La fig. 5 est une vue longitudinale avec plus de détail d'une réalisation pratique d'une remorque à plusieurs cuves ou réservoirs pour le transport de l'essence, conforme à l'invention. La fig. 6 est une demi-vue arrière correspondant à la fig.5. La fig. 7 est une vue en plan de la remorque selon la fig.5. La fig. 8 est une vue d'un renforcement appliqué aux parois des cuves individuelles. La fig. 9 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la fig. 8. Comme représenté dans les fig. 1 à 4, l'ensemble formant semi-remorque à citerne comporte des roues 1 à la partie arrière, ltextrémité avant étant munie d'un accrochage articulé 2 avec un tracteur (non rèprésenté). La construction comporte une enveloppe extérieure 3 en matière plastique renforcée par des fibres de verre, adaptée à la forme requise pour la remorque. A l'intérieur de l'enveloppe 3 sont montées des cuves intérieures 4 espacées de l'enveloppe par un remplissage 5 constitué par la mousse de polyuréthanne. Les cuves sont séparées l'une de l'autre et entièrement supportées sur la totalité de leur surface par le remplissage 5.Les cuves 4 sont réalisées en une- matière plastique renforcée par des fibres de verre de finesse appropriée qui peut comprendre des nervures de renforcement. Les nervures peuvent être formées dans ltenveloppe exté- rieure 3 pour assurer une résistance supplémentaire ou bien, dans ltespace compris entre l'enveloppe 3 et les cuves 4, des nervures Qu membrures profilées 6 peuvent être prévues (Fig. 2), avec de la mousse de chaque côté de ces membrures. Les nervures peuvent être disposées de manière à supporter les efforts de compression et de traction et les membrures peuvent former des compartiments annexes de rangement pour tuyaux flexibles, extincteurs et autres accessoires. Du fait que les cuves sont réalisées en une matière plastique renforcée avec des fibres de verre, dite ci-après "GRP", la citerne, si elle est perforée par accident, peut être reparue sur place pour arrêter la perte du contenu. Un avantage supplémentaire de ce mode de réalisation réside dans sa conductibilité thermique très faible. Le type de matière plastique en mousse qui peut être utilisé est fonction du poids de ensemble de. la citerne lorsqu'elle est chargée, du type de liquide à transporter et des conditions routières selon lesquelles la citerne doit être utilisée. j La mousse peut être constituée par une mousse de matière plastique rigide pressentant une combinaison convenable de resistance à la compression et de densité, avec une faible friabilité et une faible absorption d'eau. La résistance à la compression, surtout vers le fond de la citerne, doit etre suffisante pour supporter la charge des cuves ou réservoirs quand ils sont pleins du produit à transporter et elle doit également contribuer à résister à toute détérioration due aux chocs.Des résistances à la compression préférées sont comprises entre 1,1 et 2,8 kg/cm environ, ce qui correspond à ltécart entre des mousses à faible densité et à haute densité. La densité de la mousse doit etre suffisante pour permettre le maintien des autres propriétés et elle doit par conséquent être comprise entre 30 et 80 kg/m environ. Un autre facteur ayant une influence sur la densité est la charge utile du véhi- cule et il est par conséquent avantageux de maintenir aussi faible que possible la densité de la mousse, de préférence, entre 32 et 56 kg/m environ. La faible friabilité de la matière plastique en mousse est souhaitable pour empêcher la désagrégation de la mousse pendant son utilisation. La matière plastique en mousse doit avoir un faible coefficient d'absorption d'eau,c'est-à-dire que, dans l'hypothèse d'une détérioration de l'enveloppe extérieure en GRP, l'absorp tion d'eau doit pouvoir etre réduite à une valeur minimale. Si l'absorption de l'eau était une caractéristique de la matière plastique en mousse qui est utilisée, cette absorption pourrait avoir une conséquence nuisible sur les propriétés et conduirait à une réduction des conditions de sécurité au cours du fonc tionnement. Par conséquent, il est souhaitable que l'absorption de l'eau soit inférieure à 1 kg,m2 environ de surface vive et, 2 de préférence inférieure à 0,24 kg/m environ. Les compartiments multiples 4 délimités à 1'intérieur de l'enveloppe n'utilisent pas les mêmes cloisons étanches, ne peu vent subir d'usure par frottement et ne peuvent fuir les uns dans les autres. Dans un mode de réalisation type, la mousse disposée au voisinage de la base en 5a est à haute densité (environ 80 kg/m ), celle de la zone intermédiaire 5b à densité intermédiaire (environ 48 kg/m3) et celle de la zone supérieure 5c à faible densité (environ 32 kg/m3) Dans les fig. 5 à 7 on a représenté un mode de réalisation pratique d'une remorque de transport routier pour l'essence de pétrole, la capacité totale étant de 30.000 litres répartie en six cuves ou réservoirs. 4/ de 5.000 litres. Chaque cuve en GRP est entourée et totalement supportée par de la mousse de polyuréthanne 5, la densité étant répartie comme précédemment décrit. L'ensemble des cuves est logé à l'intérieur d'une enveloppe extérieure 3 en GRP. La base de chaque cuve 4 comporte un tuyau d'écoulement 8 et une vanne de fond 8a prolongée par un raccord 9 situé au-dessous du corps de la citerne et protégé par un bottier 10 qui peut être renforcé. Des trappes supérieures 11 associées à chaque compartiment de la cuve sont disposées en retrait au-dessous d'une partie saillante 12 de l'enveloppe 3. Chaque cuve comprend en outre un tube plongeur 13. L'enveloppe extérieure 3 peut hêtre conçue de manière à comprendre des compartiments 14 pour accessoires ou un logement 15 pour tuyaux souples. La galerie supérieure 16 est munie d'une grille aluminisôe 16 et comporte des gouttières 18. Les cuves internes sont formées au moyen d'un- moule à sections multiples, de façon qu'un gel de finition soit appliqué à 18intérieur de la cuve, permettant ainsi d'assurer la protection des couches de GRP vis-à-vis du produit à transporter dans la cuve. On assemble le moule de la cellule interne, on le traite à la cire et on applique un alcool polyvinylique en vue du demou- lage de la pièce de GRP. On revêt ensuite le moule d'un gel à base d'une résine compatible avec le produit à transporter. On laisse réticuler le revêtement de gel et l'on applique le GRP sur ce dernier. La constitution est la suivante : 450 g/m Matériau à brins déchiquetés 850 g/m Boudinage de tissu 450 g/m Matériau à brins déchiquetés 850 g/m Boudinage de tissu 450 g/m2 Matériau à brins déchiquetés Rapport d'imprégnation de la résine = 2,5:1. On peut augmenter l'importance des stratifications autour du col de la cellule, si le besoin s'en fait sentir, ou en tout autre point. Si la cellule doit être ce forme rectangulaire, on peut ajouter un renforcement à forme géométrique à la dernière couche, comme représenté sur les fig. 8 et 9, dans lesquelles les nervures de renforcement 19 sont formées par une mousse de polyuréthanne 20 entre les couches 21 et 22. Lorsque le stratifié de GRP est partiellement réticulé, on effectue une post-réticulation dans une enceinte à 800C pendant 120 minutes, afin d'éliminer tout le styrène libre. On peut alors retirer le moule sur lequel la cellule a été constituée, par une ouverture convenable.-On découpe alors les orifices destinés aux tuyaux d'écoulement dans la base de la cellule. L'enveloppe porteuse extérieure est réalisée à partir d'un moule femelle en deux parties. On assemble la partie inférieure et la partie supérieure, on traite à la cire et on applique un alcool polyvinylique-pour le démoulage de la pièce de GRP. On revêt ensuite le moule de gel en une résine convenable et on laisse réticuler le revêtement de gel des deux demi-moules avant de le former avec du GRP. La constitution est la suivante 450 g/m Matériau à brins déchiquetés 850 g/m Boudinage de tissu 450 g/m2 Matériau à brins déchiquetés 850 g/m Boudinage de tissu 450 g/m2 Matériau à brins déchiquetés Rapport d'imprégnation de la résine = 2,5:1. On peut renforcer la base du moulage inférieur par un arrangement de nervures en GRP croisées qui ont été préfabriquées a' partir de bandes de GRP à section droite en "L", de 300mmx2mm chacune. Ces tronçons sont disposés dans la base du moulage est inférieur, tandis que la résine/encore fluide,de manière à occuper les positions désirées. Ces nervures servent également à supporter les tuyaux d'écoulement. Les sous-ensembles du train de roulement du chassis sont disposés dans la base du moulage inférieur et sont liés par des couches de GRP. En même temps, la plaque destinée à supporter la charge et l'axe principal est fixée dans sa position. A ce moment, c'est-à-dire pendant que la résine est encore flùide, il est possible de realiser le montage du bati inferieur sur la plaque portant l'axe principal. On adapte les tuyaux d'écoulement t produit, les vannes de fond et les plaques de fermeture et on obture la section à nervures croisées, qui supporte les tuyaux d'écoulement, de manière à interdire toute pénétration de la mousse. On peut alors mettre en place et fixer les conduits destinés à alimenter les dispositifs auxiliaires du véhicule et on peut découper dans le moulage toutes les ouvertures destinées à former des orifices de sortie ou d'entretien. On remplit ensuite de mousse rigide les sections qui sont prévues à la base du moulage, jusqu'à une hauteur de 300 mm environ. A ce moment on peut introduire et présenter les cellules intérieures dans la moitié inférieure de la cellule extérieure. La valve de fond associée aux tuyaux d'écoulement peut alors être mise en place et fixée tout en maintenant une cellule intérieure au niveau de son emplacement, on procède à la répartition de l'espace vide environnant et on applique une injection de mousse sous ladite cellule intérieure. Cette injection de mousse forme une base sur laquelle peut reposer la cellule considérée et les cellules restantes sont installées dans leurs positions respectives. Lorsque toutes les cellules sont en place, les vides restants peuvent etre remplis jusqu'au niveau du bord du moule inférieur. L'injection s'effectue à la pression atmosphérique, évitant ainsi toute possibilité de mauvais remplissage des vides. Lorsque la mousse a effectué sa réticulation, on peut connecter des tresses de cuivre pour conduire les charges électro-statiques. On réalise ensuite la section supérieure de la cellule extérieure selon la même répartition des couches que pour la section inférieure. Lorsque cette section de moulage a effectué sa réticu lation, elle peut etre liée à la section inférieure. On peut établir un joint de bordure à l'aide d'une résine époxy. Ce joint à recouvrement est réalisé en un matériau à brins déchi quetés et en résine, jusqu'à une zone située juste au-dessous de la surface du moulage principal. On effectue ensuite l'injection de la mousse dans le moulage supérieur, cette injection étant réalisée à travers les perçages précédemment ménagés. Lorsque la mousse et le joint à recouvrement ont effectué leur réticulation, les sections du moule peuvent etre enlevées, libérant ainsi une citerne complète, sauf en ce qui concerne le train de roulement et les dispositifs auxiliaires, tels que les accessoires situés à la partie supé- rieure de la citerne. D'autres modifications peuvent etre apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarteur de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Citerne pour liquides, comprenant un ou plusieurs réservoirs intérieurs destinés à contenir le liquide et une enveloppe extérieure, un matériau de remplissage ôtant disposé entre ces éléments, cette citerne étant caractérisée en ce que le ou les réservoirs intérieurs (4) sont constitues par une matière plastique renforcée par des fibres et sont chacun entourés et supportés sensiblement en totalité par une matière plastique en mousse cellulaire rigide (5), cette matière remplissant une cavité entre le ou chacun des réservoirs intérieurs (4) et une enveloppe extérieure (3) en matière plastique renforcée par des fibres. 2.- Citerne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le ou les réservoirs intérieurs (4) et l'enveloppe exté- rieure (3) n'ont aucune liaison mutuelle autre que celle stef- fectuant par l'intermédiaire de la matière plastique en mousse (5). 3.- Citerne suivant ltune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le ou les réservoirs intérieurs et l'enveloppe extérieure sont chacun d'une seule pièce. 4.- Citerne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matière plastique en mousse présente une densité plus importante vers le fond. 5.- Citerne suivant llune quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée en ce que la matière plastique en mousse est formée in situ. 6.- Citerne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir intérieur comprend un renforcement constitué par un treillage de fibres synthétiques ou de métal ou par un nervurage en faisant partie tégrante. 7.- Citerne suivant l'une quelconque des-revendications précédentes, caractérisée en ce que l'enveloppe extérieure porte des roues de transport routier à l'une de ses extrémités et un dispositif d'accouplement destiné à une cinquième roue au niveau de^son son autre extrémité, cette enveloppe formant la carcasse exté- rieure d'une remorque. 8.- Citerne suivant la revendication 7, caractérisée en ce que l'enveloppe extérieure porte un train de roulement routier et des dispositifs de soutirage pour les réservoirs intél rieurs. 9.- Citerne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ltenveloppe extérieure est formée de manière à comporter une région de base comprenant des nervures de renforcement ou des organes de support de charge en faisant partie intégrante. 10.- Procédé de fabrication d'une citerne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on dispose un ou plusieurs réservoirs intérieurs au-dessus de la base d'un demi-corps inférieur d'enveloppe extérieure, on injecte une première matière plastique en mousse dans l'es- pace au-dessous des réservoirs intérieurs, on laisse la matière durcir de telle sorte que les réservoirs intérieurs sont supportés par la base, on injecte une seconde matière plastique en mousse dans l'espace restant entre les réservoirs intérieurs et les parois latérales du demi-corps, on relie un demi-corps supérieur d'enveloppe extérieure au demi-corps inférieur de manière à former une enveloppe d'un seul tenant, et on injecte une troisième matière plastique en mousse dans les cavités restant entre l'enveloppe et les réservoirs intérieurs. 11.- Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la première matière plastique en mousse présente une densité élevée, la seconde -prôsentant une densité intermédiaire et la troisième présentant une densité faible.