Brevet FR2582570A1 — publié le 19861205

Procédé de fabrication d'une enceinte en un matériau composite et enceinte à haute pression réalisée selon ce procédé Les structures composites en fibres bobinées et poLymérisées permettent de réaliser des récipients très Légers qui résistent à des pressions très élevées. L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une enceinte en un matériau composite et L'enceinte en matériau composite . Elle permet de réaliser une enceinte étanche dans laquelle la vessie est démontable, la liaison entre la vessie et L'enceinte proprement dite étant effectuée sans coLlage. Le procédé de fabrication d'une enceinte en un matériau composite selon L'invention se caractérise en ce qu'on monte un premier et un second embouts sur un axe avec un écartement prédéterminé, chacun desdits embouts comportant une partie tubulaire et une partie évasée présentant une paroi interne et une paroi externe, un mandrin étant intercalé entre Les parois interne et externe des parties évasées desdits embouts, le diamètre du mandrin étant inférieur à celui de la partie évasée de chacun des embouts de manière à déterminer un bec, on bobine une enveloppe de fibres imprégnées sur Les embouts et sur le mandrin, on polymérise L'enveloppe pe de fibres. L'enceinte à haute pression réalisée selon le procédé de L'invention comporte : - un premier et un second embouts rigides, chacun com portant une partie tubulaire et une partie évasée présentant une paroi interne et une paroi externe, - un mandrin ayant un diamètre extérieur plus petit que le diamètre extérieur des parties évasées des embouts et intercalé entre Les faces internes de ces embouts, - une enveloppe d'un matériau composite polymérisé en tourant Les embouts et le mandrin, - au moins une vessie d'étanchéité disposée à l'inté- rieur de L'enceinte, - une rondelle de verrouillage montée sur la partie tubulaire de chacun desdits premier et second em bouts, - un écrou de compression vissé sur un filetage exté rieur de chaque embout et bloquant la rondelle de verrouillage, - des moyens d'étanchéité entre La vessie et l'encein- te. De préférence, La partie évasée de chacun des embouts présente un épaulement comportant une gorge annuLaire en retrait pour realiser un ancrage de L'enveloppe sur L'embout. Cet embout est de préférence métaL- Lique, mais pourrait être réalisé en tout autre matériau suffisamment résistant. D'autres caractéristiques et avantages de L'invention appara#tront encore à la lecture de la description qui suit d'exempLes de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. - Les figures 1 à 3 illustrent le procédé de réaLisation d'une enceinte en un matériau composite de L'invention, - La figure 4 représente un premier mode de réaLisation d'une enceinte à haute pression réalisee selon le procédé de L'invention, - ta figure 5 représente un deuxième mode de réalisation d'une enceinte à haute pression réalisée selon le procédé de L'invention, - la figure 6 représente un troisième mode de réalisation de L'invention comportant plusieurs ves Si es. Selon le procédé de L'invention, illustré sur Les figures 1 à 3, on place deux embouts 2 sur un axe 8. Comme on peut le voir sur Les figures 1 à 3 et également sur Les figures 4 et 5, chaque embout se compose d'une partie tubulaire 2a et d'une partie évasée 2b formée d'une seule pièce avec la partie tubulaire 2a. Cette dernière comporte un alésage central traversé par L'axe 8. Son diamètre extérieur est fileté sur au moins une partie de sa longueur. La partie évasée 2b présente une face interne 2c, qui sera dirigée vers L'intérieur de L'enceinte lorsque celle-ci sera terminée, et dont le diamètre va croissant à partir du diamètre interne de l'alésage de la partie tubulaire jusqu a une valeur maximale correspondant au diamètre extérieur de L'embout 2.La paroi externe de la partie évasée 2b se compose d'un épaulement 2d sensiblement perpendiculaire à L'axe de La partie tubulaire et dans lequel est pratiquée une gorge annulaire 2e en retrait par rapport à l'épaulement 2d. Enfin, la partie évasée 2b comporte une partie tronconique 2f qui effectue le raccordement entre L'épaulement 2d et La paroi ou face interne 2c. Comme on peut le voir particulièrement sur Les figures 4 et 5, la paroi tronconique 2f et la paroi interne 2c déterminent, vues en coupe, un profil en forme de coin d'angle relativement faible, de L'ordre de 10 à 20", que l'on appellera bec- dans la suite du texte Chacun des embouts 2 est réalisé en métal, par exemple en acier, mais peut Autre en tout matériau suffisamment résistant. Deux positionneurs 10 montés sur L'axe 8 et vissés sur Les filetages extérieurs des parties 2a de chacun des deux embouts sont fixés sur L'axe et.bloques en rotation par des vis 12. Un tube de matière plastique 14 de faible épaisseur (environ 2 mm) est intercale entre Les parois internes 2c de chacun des embouts 2 et enserré entre ceux-ci. Comme on peut le voir plus nettement sur les figures 4 et 5, Le diamètre extérieur du tube 14 est inférieur de quelques miltimètres au diamètre extérieur des embouts. De cette manière, Les becs de chacun de ces embouts déterminent avec La surface extérieure du cylindre 14 un angLe rentrant. Le cylindre 14 sert de mandrin pour le bobinage des fibres de KevLar Sur la figure 1, on a représenté Les embouts et Le mandrin 14 avantbla mise en place de La couche bobinée. Sur la figure 2, une enveloppe de matériau composite 16 a été réalisée sur Les embouts et sur Le mandrin 14. Ce bobinage est réalisé au moyen d'un touret.De préférence, pour le corps de L'enceinte, on effectue deux passes à grand pas aLler-retour et une passe aLLer et retour à petit pas sur Le mandrin 14 et sur La partie tronconique 2f des embouts. Aux extrémités de L'enceinte, c'est-à-dire sur L'épaulement 2d et au niveau de La gorge annulaire 2e, Le bobinage est effectué uniquement avec un petit pas. L'imprégnation des fibres de résine poLymérisable est effectuée en même temps que leur bobinage, sur le même touret. CeLa permet d'obtenir une matière homogène dépourvue de bulles. On remarque que la couche bobinée dans L'angle rentrant forme par le bec de chacun des deux embouts 2 et la surface extérieure du mandrin 14 constitue un ancrage de cette couche. Aux deux extrémités, La couche bobinée pénètre dans La gorge annuLaire 2e de chacun des embouts. La fonction de cette gorge sera expliquée ultérieurement en référence à la figure 3. L'épaisseur du bobinage est réalisée de ma niera à venir recouvrir en couches alternées imprégnées de résine l'ensemble de la surface sur une épaisseur calculee pour résister, après polymérisation, à la pression d'essai désirée. Lorsque cette épaisseur est atteinte, on met en place Les pièces d'ancrage (voir figure 3). Ces pièces d'ancrage sont constituées par une rondelle 20 de verrouillage et un écrou 18 de blocage de La rondelle. La rondelle 20 comporte une gorge annulaire de forme identique et de même diamètre que la gorge annulaire 2e de L'embout. Cette rondelle est montee sur la partie tubulaire 2a puis L'écrou de serrage 18 est vissé sur le filetage extérieur de cette partie tubulaire. Sur la partie gauche de la figure 3, on a représenté la rondelle et L'écrou avant serrage.Sur la partie droite de cette figure, ils ont été représentés après serrage. Cette opération est effectuée avant L'étape de polymérisation, alors que le corps composite est encore malléable. Lorsqu'on serre Les écrous de compression 18 de la rondelle de verrouillage 20, le corps composite pénètre dans la gorge de la rondelle, dont il prend La forme. De cette manière, Les inserts ou embouts 2 sont mécaniquement verrouillés dans la masse composite dont ils font intimement et définitivement partie. La structure composite est ensuite polymérisée. Pour cela, L'enceinte est placée dans une étuve mise à une température convenable. Pendant toute la durée de la polymérisation, L'enceinte est entratnée en rotation au moyen de L'axe 8. Après L'étape de polymérisation, L'axe 8 et Les positionneurs 10 sont retirés et peuvent etre utilisés pour la confection d'une autre enceinte. On obtient une pièce sèche, dont la surface intérieure est parfaitement Lisse. La vessie 6 est introduite par L'une des ex trémités de L'enceinte. Une étanchéité est réalisée à chacune de ses extrémités entre la vessie et L'enceinte qui est ainsi prête à être raccordée au réseau d'utilisation par Les embouts 2. Si on désire réaliser une enceinte pourvue d'une seule ouverture, un des embouts 2 peut être obturé par tout moyen connu. De pLus, on peut réaLiser Les canalisations du réseau d'utilisation en tout matériau : comme des métaux, des matériaux com- posites, éventueLLement fabriqués par bobinage de La meme manière que L'enceinte. On a représenté sur Les figures 4 et 5 deux modes de réaLisation différents d'une étanchéité mecanique entre une vessie 6 et le corps de L'enceinte. On a représenté sur La figure 4 un premier mode de réaLisation d'une Liaison étanche entre La vessie 6 et une enceinte étanche réalisée conformément à L'invention. Sur la figure 4, la vessie comporte une collerette 6a. Cette colLerette est logée dans une gorge circulaire formée à L'extrémité de La partie tubu Laire de L'embout 2 et dans une gorge annuLaire formée en regard dans une canalisation de raccordement au réseau d'utilisation 22. Un écrou épauLé 24 bLoque Les canalisations 22 sur L'extrémité de La partie tubulaire 2a. On a représente sur La figure 5 un deuxième mode de réalisation d'une Liaison étanche de La vessie 6 à L'enceinte. La partie annulaire 2a comporte un alésage 29 fileté intérieurement. Au fond de cet alésage, on trouve une gorge circulaire 2h dans laquelle est Logé un bourrelet 6b forme à chacune des extrémités de La vessie 6. Le bourrelet 6b est comprimé par une rondelle de forme 26 comportant une gorge annuLaire com plèmentaire de La gorge 2h. Cette rondelle 26 est calée en rotation. Elle est maintenue serrée par un écrou 29. Une canalisation de raccordement à un réseau d'utilisa- tion 22 est introduite dans L'aLésage 2g. Un joint d'étanchéité torique 28 assure une étanchéité entre cette canalisation et L'extrémité de la partie tubulaire 2g. La vessie est placee par une des extrémités puis légèrement gonflée de manière à prendre sa pLace en faisant évacuer l'air piégé entre la vessie et l'enceinte par une inspiration suffisante. La section droite du mandrin tubulaire peut etre de forme quelconque. Ainsi, L'invention comporte Les avantages suivants : la liaison étanche de la vessie à L'enceinte est obtenue mécaniquement sans collage. Ainsi, la ves sie peut être re#irée'#t remplacée par une autre en cak de vieillissement. La fiabilité de L'étanchéité de L'enceinte est assurée. Ces avantages sont obtenus en conservant une résistance égale ou supérieure à celle de L'acier avec une densité inférieure à 2. La fabrication peut être automatisée en série et permet de fabriquer économiquement des enceintes de formes et de dimensions variées comportant un ou plusieurs inserts ou embouts d'extrémité de Liai son. On peut y disposer une ou plusieurs vessies de manière à créer un échange de pression entre des fluides différents tels que L'huiLe et l'eau, par exemple, ou réalii ser un accumulateur oléopneumatique huile/azote, comme représenté sur la figure 6. Sur cette figure, on reconnait l'ensemble de l'enceinte comprenant Les embouts 2, le mandrin 14 et la couche de matériau composite 16. Cette enceinte réalisée selon le procédé de L'invention comporte, intérieurement, deux vessies 106, étanches L'une vis-à-vis de L'autre. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une enceinte en un matériau composite, caractérisé en ce qu'on monte un premier et un second embouts (2) sur un axe (8) avec un écartement prédéterminé, chacun desdits embouts (2) comportant une partie tubulaire (2a) et une partie évasée (2b) présentant une paroi interne et une paroi externe, un mandrin (14) étant intercale entre Les parois interne et externe des parties évasées (2b) desdits embouts, le diamètre du mandrin (14) étant inférieur à celui de la partie évasée de chacun des embouts (2) de manière à déterminer un bec, on bobine une enveloppe de fibres imprégnées sur Les embouts (2) et sur Le mandrin (14), et on polymérise ltenveloppe de fibres. 2. Enceinte à haute pression réalisée selon le procédé de La revendication 1, caractérisée en ce qu'eLle comporte : - un premier et un second embouts rigides (2), chacun comportant une partie tubulaire (2a) et une partie évasée (2b) présentant une paroi interne et-une paroi externe, - un mandrin (14) ayant un diamètre extérieur plus pe tit que le diamètre extérieur des parties évasées (2b) des embouts (2) et intercalé entre Les faces internes de ces embouts, - une enveloppe d'un matériau composite polymérisé (16) entourant Les embouts et Le mandrin (14), - au moins une vessie d'étanchéité (6) disposée à l'in- térieur de L'enceinte, - une rondelle de verrouillage (20) montée sur la par tie tubulaire (2a) de chacun desdits premier et se cond embouts, - un écrou de compression (18) vissé sur un filetage extérieur de chaque embout et bloquant la rondelle de verrouillage, - des moyens d'étanchéité entre la vessie (6) et l'en- ceinte. 3. Enceinte selon la revendication 2, carac térisée en ce que la partie évasée (2b) de chacun des embouts (2) présente un épauLement (2e) comportant une gorge annulaire en retrait pour réaliser un ancrage de L'enveloppe sur L'embout. 4. Enceinte selon L'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que L'embout (2) est métallique. 5. Enceinte selon L'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la vessie (6) comporte une collerette formée à chacune de ses extrémités, ces collerettes étant pincées entre une extrémité de L'embout (2) et une canalisation, un écrou bloquant la canalisation sur ledit embout. 6. Enceinte selon L'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que L'embout (2) comporte une partie filetée intérieurement et prolongée par un logement circulaire, un bourrelet d'ancrage formé à chacune des extrémités de La vessie (6) étant pla- cé dans ledit logement, une rondelle de verrouillage, bloquée en rotation par rapport à L'embout (2) et serrée par un écrou de compression vissé dans ladite partie filetée intérieurement de L'embout (2).