Brevet FR2578308A1 — publié le 19860905

"Citerne frettée, notamment destinée au transport des fluides sous pression" Le domaine de la présente invention est celui des citernes, notamment destinées au transport des fluides sous pression par route Un problème essentiel du transport de fluides sous pression par route, tout particulièrement lorsqu'il s'agit de produits toxiques, inflammables, ou, d'une manière générale, dangereux, est de combiner les normes de sécurité nécessaires avec les impératifs du transport routier. En effet, s'il est possible de véhiculer des structures très importantes par route dans le cadre des "Convois Exceptionnels", ceci ne peut se raire que très occasionnellement du fait de la gêne causée aux autres usagers, et de la lourdeur des démarches administratives qui en constitue la corrolaire. Un transport régulier par route limite le poids total en charge s 32 tonnes par véhicule. Il est évident que, pour des raisons économiques, il est souhaitale de pouvoir transporter le maximum de charge par véhicule. Or la charge transportée dite utile est égale au poids total en charge autorisé, moins la tare. Il est donc important de réduire la tare dans la mesure du possible. La tare est principalement constituée d'un tracteur, d'un train roulant, et d'une citerne. Or celle-ci doit satisfaire des impératifs de sécurité d'autant plus contraignants que la charge transportée est sous pression élevée. Pour celà, elle doit être d'une solidité mécanique importante ce qui implique un poids élevé. Or, plus le poids de la tare est élevé, plus la quantité de charge pouvant être transportée est réduite. Les citernes destinées au transport de fluides sous pression sont, en général, constituées principalement d'une virole cylindrique en acier, d'une épai.-.seur variant en fonction de ses dimensions propres d'une part, et de la pression du produit pendant le transport, d'autre part. Les deux extrémités de cette virole sont généralement obturées par des fonds1 souvent de forme hémisphérique, réalisés en acier d'une épaisseur au moins égale â 80% de l'épaisseur de la virole. Afin de mieux illustrer l'importance du problème posé par la tare, un exemple réel se chiffre de la façon suivante - pression requise : 163,5 bars - pression d'épreuve : 245,25 bars - volume transportable : 13 000 litres - poids à vide citerne+véhicule (tare;: 22 300 Kg - poids total en charge autorisé : 32 000 Kg - charge utile restant disponible : 9.700 Kg. Il apparaît que dans le cas cité ci-dessus, le poids de la tare est plus de deux fois supérieur à celui de la charge utile. L'objet de la présente invention est de réduire le poids de la citerne, qui constitue une proportion importante de la tare, afin d'augmenter la charge utile transportable par un véhicule, sans nuire au respect des conditions de sécurité. A cette fin, et selon l'invention, une citerne destinée à contenir des fluides sous pression du genre comportant un corps cylindrique et deux fonds d'extrémités sensiblement hémisphériques, est caractérisée en ce que ledit corps comporte au moins une virole cylindrique extérieure et une couche en matériau composite disposée à l'intérieur de ladite virole. On sait en effet qu'une enceinte en matériau composite est susceptible d'offrir à poids égal une résistance à la pression supérieure à celle de l'acier. Cependant, l'usage d'un matériau composite seul n'est guère envisageable dans l'état actuel de la technique, du fait de son manque de résistance superficielle aux chocs inévitables lors de transports routiers, et du fait que l'altération de a surface pourrait rapidement provoquer l'apparition d'tin point faible local, ce qui va à l'encontre des impératifs de sécurité. La combinaison d' une enceinte en matériau composite avec une virole extérieure de protection mécanique permet donc de remédier à cet inconvénient, et d'alléger la citerne. Selon un autre aspect de l'invention, une citerne comporte une virole cylindrique intérieure autour de laquelle la couche ce matériau composte joue le rôle de frette. Ceci permet d' obtenir une structure présentant un rapport rés1stance/poids particulièrement avantageux. De préférence, une citerne selon l'invention comporte deux pièces annulaires dites brides de jonction assurant la jonction du corps de la citerne avec les deux fonds. De préférence, une bride de jonction présente une saillie radiale de renfort s'étendant sur la totalité de sa périphérie, ladite saillie radiale présentant une feuillure radiale sur une partie de sa dimension axiale, ladite feuillure venant épouser l'intérieur et la tranche de l'extrémité de la virole extérieure pour permettre la jonction de ladite bride de jonction avec cette virole. De préférence, la bride de jonction est réalisée en métal forgé, et les deux fonds de la citerne sont soudés par leurs tranches radiales aux deux pièces annulaires. Ceci permet de remédier aux problèmes de fabrication d'une citerne telle que décrite précédemment, bien que d'autres modes de réalisation soient envisageables. Selon un mode préférentiel de réalisation, une citerne selon l'invention est caractérisée en ce que ladite virole extérieure est constituée de deux demi-viroles hémi-cylindriques sensiblement symétriques par rapport à un plan axial de la virole, parties reliées entre elles par des moyens de serrage pouvant se démonter. Ceci permet la vérification et/ou l'entretien de la frette par simple démontage de la demi-virole extérieure supérieure. Avantageusement, la demi-virole supérieure comporte sur ses bords axiaux une lèvre de protection longitudinale apte à recouvrir la jonction entre les deux demi-viroles. Ceci permet d'éviter l'écoulement d'eau entre la frette et la virole extérieure inférieure, ce qui amènerait celle-ci à s'oxyder rapidement. Afin de satisfaire les caractéristiques d'isolation thermique requises pour le transport de certains matériaux, et selon un mode de réalisation de l'invention particulièrement adapté à ces exigences, une couche de matériau thermiquement isolant sépare la frette de la virole extérieure. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la virole extérieure est fixe et d'un seul tenant. Bien que ce mode de réaliSation ne présente pas les avantages de celui décrit précédemment, il simplifie la construction de manière évidente, ce qui permet de réduire le coût de fabrication. Enfin, il est avantageux de prévoir que tous les orifices destinés à permettre le remplissage et/ou la vidange de la citerne sont ménagés dans les fonds. Ceci évite d'affaiblir mécaniquement la partie frettée de la citerne. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, présentant à titre d'exemple des modes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure I est une vue latérale en élévation d'une citerne selon l'invention, partiellement arrachée la figure 2 est une coupe transversale selon Il-I I d'une citerne selon l'invention la figure 3 est un détail de la partie arrachée de la figure 1; la figure 4 est un détail de la figure 2; la figure 5 représente une variante d'exécution de l'invention, en correspondance avec la figure 3; la figure 6 représente une variante d'exécution de l'invention, en correspondance avec la figure 3. Plus en détail, une citerne 10 colle représentée aux figures 1, 2 et 3 constitue un mode préférentiel de réalisation de l'invention. La citerne 10 est constituée d'une virole extérieure cylindrique il à l'intérieur de laquelle se trouve une couche 14 de matériau composites. Ce matériau est constitué d'une armature fibreuse et d'un liant polymérisable, du polyester par exemple. L'armature peut être de la fibre de verre, de carbone, ou autre. Avantageusement, cette armature se présente sous la forme d'une bande ou d'une nappe de fils ou de bandes enroulée de façon hélicoidale en biais par rapport à l'axe de la citerne. La couche 14 de matériau composite, dans le mode de réalisation représenté, entoure une deuxième virole intérieure 15, cylindrique également et coaxiale à la virole extérieure 11. Ainsi, la bande d'armature est enroulée autour de cette virole intérieure, et la couche 14 ainsi réalisée en constitue la frette. Plus précisément, la virole extérieure Il est constituée de deux parties hémi-cylindriques 11A et 11D superposées. Ces deux parties se rejoignent selon un plan sensiblement horizontal passant par 1 axe commun des viroles cylindriques il et 15. Les viroles 11 et 15, ainsi que la frette 14 s'appuient à leurs deux extrémités ouvertes sur deux pièces annulaires 12, dites brides de jonction dont la forme axiale est apte à recevoir les éléments ci-dessus désignés. Plus précisément, les deux brides de jonction 12, identiques entre elles, présentent une saillie radiale sensiblement symétrique axialement. Cett saillie présente une feuillure 18 sur sa périphérie, et sur la moitié de sa profondeur axiale, feuillure qui détermine une diminution de l'épaisseur radiale de la saillie. L'épaisseur radiale de la feuillure est exactement celle de la virole 11 qui vient l'épouser, la surface extérieure de la virole il venant ainsi prolonger exactement la surface la plus extérieure de la saillie radiale. Un couvre joint annulaire 16 entoure totalement la jonction entre la virole 11 et la saillie radiale de la bride 12, protégeant ainsi cette jonction et contribuant également au maintien de la virole en contact intime avec la bride 12. Ce couvre-joint est prévu coulissant axialement, afin de pouvoir libérer la virole 11 lorsque l'on en sépare les parties lla et liB. De part et d'autre de la saillie radiale, la bride 12 présente, dans sa coupe axiale, deux récessions arrondies concaves se terminant par deux surfaces de jonction localisées axialement à l'opposé l'une de l'autre, appelées tranches radiales. Ces deux tranches radiales présentent respectivement, l'une une épaisseur radiale égale à l'épaisseur du fond 13, l'autre, située du même côté de la saillie que la feuillure 18, une épaisseur radiale égale à-ltépaisseur de la paroi de la virole interne 15. Ces deux tranches radiales sont soudées, l'une au fond 13, l'autre à la virole intérieure 15. L'une des deux récessions arrondies, située axialement du côté de la feuillure 18, constitue une surface radiale d'appui apte à venir épouser la frette 14. Des berceaux d'appui 27, au nombre de six dans le mode de réalisation décrit à titre d'exemple; sont repartis le long de la demi-virole inférieure 11B. Comme le montre la ure 2, ces berceaux ont globalement une forme de croissant et s'étendent sur un arc de cercle d'au moins 120 en saillie transversale de la demi-virole ld. Le contour inrerieur, donc extérieur de ces berceaux est de forme adaptée à prendre appui sur les différents éléments de support de la citerne comme le train roulant 28, la béquille 29, la plaque d'attelage 30. Ces berceaux s'étendent axialement sur une profondeur suffisante pour que 7 a virole I ne se déforme pas sous l'effet du poids de le. citerne pleine. Ces berceaux sont solidarisés à la demi-virole 11B par des moyens appropriés, tels que soudure ou rivetage. Comme représenté en détail à la figure 4, des éléments de serrage 19 sont disposés de place en place le long de la jonction entre les demi-viroles 11A et 11B. Ces éléments sont constitués de montants 20 de forme sensiblement triangulaire, ces montants étant disposés en saillie perpendiculairement aux paroi des demi-viroles, et perpendiculairement à la jonction entre celles-ci. Chaque élément 19 comporte quatre montants 20, deux paires de montants parallèles entre eux de la demi-virole supérieure étant disposés symétriquement par rapport au plan de joint des deux montants de la demi-virole inférieure. Ps montants sont reliés entre eux dans chaque paire par des zones d'appui 21 parallèles au plan de joint, deux zones d'appui 21 s'affrontant ainsi de part et d'autre dudit plan de joint. Ces zones -d'appui 21 sont percés d'orifices 22 permettant le passage d'une tige filetée 23 qui les relie, cette tige filetée permettant de serrer les zones d'appui; le serrage tendant à les rapprocher, à l'aide d'écrous 24, et avantageusement de rondelles 25 enfilés aux deux extrémités de la tige filetée. Ainsi, le serrage et le desserrage des demi-viroles 11A et 11B peut être effectué à volonté. Da demi-virole supérieure 11A comporte deux lèvres 26 s'écartant légèrement de la périphérie de la section de la virole et venant recouvrir par l'extérieur les bords supérieurs de la demi-virole inférieure 11B. Les deux lèvres 26 s'étendent axialement sur toute la longueur de chacune des deux jonctions, de part et d'autre de la citerne. Ces lèvres permettent d'éviter, lorsque la citerne est exposée aux intempéries, que l'eau ne ruisselle entre la frette et la demi-virole inférieure 11B, ce qui aurait pour effet de dégrader celle-ci par corrosion. La figure 5 représente une variante d'exécution de l'invention dans laquelle l'épaisseur de la frette 14 est légèrement inférieure à la différence entre le diamètre extérieur de la virole intérieure 15 et le diamètre intérieur de la virole extérieure Il. Ainsi, un espace 31 reste libre entre l'intérieur de la virole Il et la frette. Dans ce cas, on remarquera que la virole extérieure ne contribue en rien à présenter une résistance à la pression du fluide, la virole intérieure 15 et la frette 14 assumant la totalité de cette fonction. Le rôle de la virole externe 11 est dans ce cas d'assure une protection mécanique de l'ensemble aux chocs. intemeries etc.... L'espace 31 est rempli de matériau présentant de propriétés thermiquement isolantes, comme de la mousse de polyuréthane par exemple. Le remplissage de cet espace confère à la citerne des propriétés isothermiques qui peuvent être avantageuses pour le transport de fluides à des températures nettement différentes de celle ambiante. La figure 6 représente une autre variante d'exécution, qui présente notamment l'avantage d'une simplicité de construction supérieure aux variantes décrites précédemment. Dans cette variante d'exçcution, une seule virole 11, réalisée en une seule pièce, est soudée aux brides de jonction 12 prenant appui dans les feuillures 18. Cette virole extérieure présente l'épaisseur voulue pour, étant revêtue par l'intérieur d'une couche de renfort 14 en matériau composite sur toute sa surface développée, et sur une épaisseur complètant la hauteur radiale des brides de jonction 12, permettre à la paroi du corps de la citerne d'offrir la résistance mécanique désirée à la pression interne. D'autres modes de réalisation peuvent être envisagés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Citerne destinée à contenir des fluides sous pression du genre comportant un corps cylindrique et deux fonds (13) d'extrémités sensiblement hémisphériques, caractérisée en ce que ledit corps comporte au moins une virole cylindrique extérieure (11) et une couche (14) en matériau composite disposée à l'intérieur de ladite virole. 2) Citerne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une virole cylindrique intérieure (15) est disposée concentriquement à l'intérieur de la couche (14). 3) Citerne selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite virole intérieure (15) est entourée jointivement par ladite couche qui forme ainsi une frette (14) autour de ladite virole. 4) Citerne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que deux pièces annulaires dites brides de jonction (18) assurent la jonction du corps de la citerne avec les deux fonds (13). 5) Bride de jonction (12) selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle présente une saillie radiale de renfort s'étendant sur la totalité de sa périphérie, ladite saillie radiale présentant une feuilure (18) radiale sur une partie de sa dimension axiale, ladite feuillure venant épouser l'intérieur et la tranche de l'extrémité de la virole extérieure (11) pour permettre la jonction de ladite bride de jonction (12) avec cette virole. 6) Bride de jonction selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle est sensiblement symétrique axialement par rapport à un plan radial, en ce que la face radiale de la saillie située du côté de la feuillure présente un profil concave venant épouser la frette (14), et en ce que la tranche radiale venant terminer ladite face radiale est soudée à la tranche radiale de ladite virole intérieure (15), lesdites tranches radiales étant d'épaisseurs identique. 7) Bride de jonction selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en métal forgé. 8) Citerne selon l'une quelconque des revendications édentes, caractérisée en ce que l'épaisseur totale de la paroi du corps de la citerne est égale à l'épaisseur radiale maximum des brides de jonction (12) prise axialement au milieu de la saillie radiale. 9) Citerne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée an zouce que les deux fonds (13) sont soudés pai leurs tranches radiales aux deux pièces annulaires (12). 10) Citerne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite virole extérieure (11) est constituée de deux demi-viroles (11A, 11B) hémi-cylindriques sensiblement symétriques par rapport & un plan axial de la virole, parties reliées entre elles par des moyens de serrage (19) pouvant se démonter. 11) Citerne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les demi-viroles (11A, 11B) sont reliées selon un plan horizontal, l'une (11B) étant dite inférieure et supportant l'autre (11A) dite supérieure, ladite virole inférieure (11B) comportant des berceaux de renfort (27) s'étendant radialement selon un angle d'au moins 120 degrés, lesdits berceaux servant de points d'appui de la citerne sur des supports fixes ou mobiles. 12) Citerne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la demi-virole supérieure (11A) comporte sur ses bords axiaux une lèvre de protection (26) longitudinale apte à recouvrir la jonction entre les deux demi-viroles. 13) Citerne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une couche (31) de matériau thermiquement isolant sépare la frette i14) de la virole extérieure (11). 14) Citerne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la virole extérieure (11) est fixe et d'un seul tenant. 15) Citerne selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que tous les orifices destinés à permettre le remplissage et/ou la vidange de la citerne sont ménagés dans les fonds (13).