Brevet FR2529293A1 — publié le 19831230

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un récipient à forte isolation, du genre à réservoir intérieur relié par collage d'un col allongé à un réservoir extérieur, cette opération étant effectuée d'abord par collage d'une première extrémité du col sur un débouché du réservoir intérieur, puis par collage de l'autre extrémité dudit col sur un débouché d'une pièce formant partie haute du réservoir extérieur, puis par sou- dage d'une pièce complémentaire formant partie basse de ce réservoir extérieur Dans le cas de réservoirs cryogéniques légers et peu coûteux, on est souvent amené à utiliser des métaux tels que l'aluminium, et, afin d'obtenir des per- formances thermiques convenables, il-est impératif de re- lier le réservoir extérieur au réservoir intérieur par un col très isolant qui ne peut être réalisé qu'en matière plastique On connaît les difficultés de liaison entre de telles matières plastiques avec l'aluminium et pour as- surer une jonction robuste, on est amené à procéder à des opérations de sertissage du débouché des réservoirs inté- rieur et extérieur dans des gorges prévues à cet effet mé- nagées dans les deux extrémités du col en matière plastique Pour former de telles gorges, le col en matière plastique doit être usiné, ce qui augmente considérablement le prix d'un tel assemblage Si ces méthodes de liaison permettant de réaliser un joint collé présentent de bonnes qualités d'étanchéité, par contre, en partie haute, c'est-à-dire à l'endroit du débouché du réservoir extérieur, on doit pré- voir une bague de renfort du sertissage supérieur, ce qui accroît encore le prix Si l'on veut simplifier les moda- lités d'assemblage-en évitant le sertissage entre le dé- bouché des réservoirs et le col, ce qui permettrait d'uti- liser des cols tubulaires lisses sans gorges de sertissage, il se présente alors deux inconvénients majeurs, car l'é- tanchéité destinée à assurer la liaison du col au niveau du rése"voir intérieur est fragile, même si cette fragilité était compensée au niveau du réservoir extérieur par un renfort annulaire. La présente invention a pour objet un réservoir de ce type, peu onéreux, et fiable, aussi bien du point de vue de la résistance mécanique que du point de vue de l'é- tanchéité, en mettant en oeuvre un col lisse sans qu'il soit nécessaire de procéder à un usinage mécanique Un au- tre objet de l'invention est un tel réservoir qui résiste particulièrement bien aux chocs et vibrations subis pendant le transport, grâce à une répartition convenable des con- traintes mécaniques. Selon l'invention, on utilise un col lisse brut de moulage et on fait en sorte que la colle vienne emplir un espace interstitiel entre une première extrémité de col et un débouché tronconique divergeant vers l'extérieur du réservoir intérieur placé en appui sur son fond d'une part, un espace interstitiel entre un débouché tronconique convergeant vers l'extérieur d'un débouché d'une pièce formant partie haute du réservoir extérieur placé en appui inversé sur ledit débouché Grâce à cette double modalité de réalisation, la colle vient combler en totalité une cavité annulaire conique ménagée entre les deux pièces as- semblées, ce qui assure une bonne étanchéité. En prévoyant un faible jeu entre chaque extrémité de col et le débouché auquel il doit être lié, on forme ainsi un joint de haute résistance mécanique et l'épaisseur radiale variable de la jonction permet cependant une dé- formation très faible, mais suffisante entre le col et chaque débouché, évitant ainsi des contraintes de rupture au niveau des collages d'une part, et d'autre part amortis- sant les chocs grâce-à des colles dont le module d'élasti- cité est relativement faible. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, en ré- férence aux dessins annexés dans lesquels les figures 1 à 3 sont des vues en coupe verticale des trois étapes principales de la fabrication d'un réservoir à forte iso- lation thermique selon l'invention. En se référant aux dessins annexés, on a préparé un réservoir intérieur 1 avec un fond 2, une paroi laté- rale cylindrique 3 et un couvercle 4 présentant une pre- mière partie tronconique convergente 5 suivie d'une seconde partie divergente 6 formant l'embouchure 7 et se terminant par un bord évasé vers l'extérieur 8. On a préparé également un col sous forme d'un tronçon tubulaire à paroi lisse de verre époxy 10 que l'on a enduit à sa partie inférieure d'un bourrelet de colle 11 et conformément à la figure 2, on vient engager la partie inférieure 10 ' du col 10 dans le débouché 7 du réservoir 1, le tout étant dimensionné de façon que le bourrelet de colle Il vienne emplir complètement la cavité intersti- tielle entre le débouché 7 et la partie 10 du col 10, la mise en forme définitive peut-être assurée par une pièce de pression 15 présentant un moyeu de coulissement 16 le long et à l'extérieur du col 10 et un épaulement d'appui 17 destiné à répartir et comprimer la colle dans le déga- gement interstitiel, après quoi l'on procède alors à l'opé- ration de durcissement de la colle. Une fois cette opération terminée, on dispose (figure 3) sur une table 20 une pièce en tôle emboutie 21 destinée à former la partie supérieure d'un réservoir ex- terne 22 et, à cet effet, cette pièce emboutie 21 présente une partie cylindrique 23, un couvercle 24 comprenant une partie tronconique convergente 25 suivie d'un débouché 26 également tronconique convergeant vers l'extérieur du dé- bouché, mais à plus faible angle de convergence, se termi- nant par un rebord s'évasant vers l'extérieur 27 La pièce emboutie 21 repose sur la table 20 par appui du bord 27 du débouché 26, c'est-à-dire en fait, avec l'extrémité su- périeure du réservoir extérieur tournée vers le bas Cette pièce emboutie 21 est maintenue en position correcte par trois étais-support 30 de hauteur réglable Une fois cette pièce 21 en position ainsi assurée, le réservoir 1 équipé de son col 10 enduit d'un bourrelet de colle 31 à son ex- trémité libre est mis en position définitive par rapport à la pièce supérieure du réservoir externe 21, c'est-à-dire que l'on retourne cet ensemble réservoir intérieur 1 - col 10, de façon à engager le col 10 dans le débouché 26 de la pièce 21, le positionnement correct étant assuré par un mandrin 40 solidaire de la table 20. Dans cette position, comme dans celle qui avait été décrite précédemment, le bourrelet de colle 31 est alors durci par exemple par polymérisation, ce qui assure la formation d'un ensemble intermédiaire solidarisé par collage tel qu'il est représenté en traits-pleins à la fi- gure 3, après quoi, on peut souder ou coller une pièce complémentaire 50 du réservoir extérieur le long du bord supérieur 35 de la paroi 23, ce corps complémentaire 50 comporte une partie cylindrique 51 et un fond 52 Bien entendu, auparavant, on a placé, le cas échéant, autour du réservoir intérieur et autour du col, les couches multi- ples de matériaux isolants et réflecteurs destinés à obte- nir, le cas échéant, avec un vide ultérieurement établi dans l'espace interstitiel entre réservoir intérieur et réservoir extérieur, une isolation thermique de très haute qualité. Une fois le réservoir ainsi élaboré, il suffit de le retirer du mandrin 40. De préférence, l'angle de conicité divergent& entre le col et la partie divergeant vers l'extérieur 6 du débouché 7 du réservoir intérieur 1 est compris entre 30 et 150 et, avantageusement, entre 30 et 10 pour des hau- teurs axiales de collage qui sont normales (pour des hau- teurs axiales de collage relativement courtes, l'angled peut être compris entre 10 et 150) De même,l'angle g de conicité convergente entre le col et la partie tronco- nique convergeant vers l'extérieur du débouché 26 du ré- servoir extérieur 24 est compris dans une gamme angulaire telle que celle précisée plus-haut en rapport avec l'an- s gle c C La hauteur axiale selon l'axe des débouchés, c'est à-dire selon l'axe du col des parties divergente 6 et con- vergente 26 est comprise entre 10 et 30 mm, tandis que la longueur axiale au niveau du rebord d'extrémité des débou- chés 8 et 27 est comprise entre 2 et 6 mm et le jeu radial minimal entre col 10 et débouché 6 ou 26 est compris entre 0 et 0,5 mm. L'invention s'applique à tous les réservoirs des- tinés à être dotés d'une forte isolation thermique, appli- cable aussi bien aux températures très basses qu'aux tem- pératures très élevées par rapport à la température ambi- ante. Les modalités de collage décrites peuvent s'ap- pliquer à des réservoirs en aluminium ou en acier inoxy- dable, alors que le col de la liaison entre réservoirs peut être réalisé en résine, notamment en résine époxy, en acier inoxydable, ou autres matériaux de faible conducti- bilité thermique (matériaux plastiques chargés ou non). REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un récipient à forte isolation thermique du genre à réservoir intérieur relié par collage d'un col allongé à un réservoir exté- rieur, cette opération étant effectuée d'abord par collage d'une première extrémité ( 10 ') du col ( 10) sur un débouché ( 6) du réservoir intérieur ( 1), puis par collage de l'au- tre extrémité dudit col ( 1) sur un débouché ( 26) d'une pièce formant partie haute ( 21) du réservoir extérieur ( 22) puis par soudage d'une pièce complémentaire ( 50) formant partie basse de ce réservoir extérieur ( 22), caractérisé en ce qu'on utilise un col lisse ( 10) et en ce que la colle vienne emplir un espace interstitiel entre ladite première extré- mité de col ( 10 ') et un débouché tronconique ( 6) divergeant vers l'extérieur du réservoir intérieur ( 1) placé en appui sur son fond ( 2), ensuite un espace interstitiel entre un débouché tronconique convergeant vers l'extérieur ( 26) d'un débouché d'une pièce ( 21) formant partie haute du ré- servoir extérieur ( 22) placé en appui inversé ( 27) sur le- dit-débouché C 6). 2 Procédé de fabrication selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'on assure la mise en place définitive de la colle dans l'espace interstitiel par une pièce de guidage ( 15 17) coulissant le long et à l'exté- rieur du col ( 10). 3 Procédé de fabrication selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la tronconicité divergeante vers l'extérieur du débouché ( 6) du réservoir intérieur ( 1) et la tronconicité convergeante vers l'extérieur ( 26) du débouché du réservoir extérieur ( 22) est comprise entre 3 et 15 et de préférence entre 3 et 10 . 4 Procédé de fabrication selon la revendica- tion 1 ou 3, caractérisé en ce que le jeu radial minimal entre le col ( 10) et les débouchés ( 6) ( 26) des réservoirs intérieur ( 1) et extérieur ( 22) est compris entre O et 0,5 mm. Procédé de fabrication selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que la hauteur axiale mesurée selon l'axe des débouchés ( 6) ( 26) entre col ( 10) et dé- bouché ( 6) ( 26) est comprise entre 10 et 30 mm. 6 Récipient à forte isolation thermique du genre à réservoir intérieur ( 1) relié par collage d'un col allongé ( 10) à un réservoir extérieur ( 22), caracté- risé en ce qu'une première extrémité ( 10 ') du col ( 10) est reliée par la colle placée dans l'espace interstitiel entre ladite extrémité de col (lo') et un débouché tronco- nique divergeant vers l'extérieur ( 6) du réservoir inté- rieur ( 1) d'une part, et d'autre part entre l'autre extré- mité dudit col ( 10) par la colle placée dans l'espace in- terstitiel entre ladite autre extrémité et un débouché tronconique convergeant ( 26) vers l'extérieur du réservoir extérieur ( 22). 7 Récipient à forte isolation thermique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle de con- vergence entre le col ( 10) et les débouchés tronconiques ( 6) divergents du réservoir intérieur ( 1) et tronconique convergents du réservoir extérieur ( 22) est comprise entre et 15 et de préférence entre 30 et 100. 8 Récipient à forte isolation thermique selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le jeu- radial minimal entre col et débouché des réservoirs inté- rieur ( 6) et extérieur ( 26) est comprise entre O et 0,5 mm. 9 Récipient à forte isolation thermique selon les revendications 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que la hauteur axiale des débouchés depuis le jeu minimal entre col ( 10) et débouchés ( 6) ( 26) est comprise entre 10 et mm. Récipient à forte isolation thermique se- lon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les réservoirs ( 1) ( 22) sont réalisés en alumi- nium, ou en acier inoxydable. 11 Récipient à forte isolation thermique se- lon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caracté- risé en ce que le col de liaison ( 10) entre réservoirs est réalisé en résine de verre époxyde, en acier inoxyda- ble ou autres matériaux de faible conductibilité thermique.