Brevet FR2605085A1 — publié le 19880415

La présente invention a pour objet un-dispositif pour la protection interne des récipients sous pression notar- ment les bouteilles de gaz comprimé et plus particulièrement les bouteilles de mélanges de gaz comprimé utilisées en plongée autonome. Les bouteilles de gaz comprimé sont couramment gonflées à une pression de 200 bars. Leur résistance mécanique est très supérieure puisqu'elles doivent être testées à 2,2 fois la pression de service. Les matériaux utilisés compte tenu de la pression, de la technique de fabrication monobloc et du prix sont limités. Ce sont des alliages d'acier particuliers ou des alliages d'aluminium qui sont retenus. Par fluotournage sur une machine à repousser à chaud, le tube'est totalement fermé à une extrémité sans soudure et l'autre extrémité est à son tour trains formée en goulot.Après traitement mécanique, le goulot est fileté pour être à même de recevoir la robinetterie. Ces bouteilles sont soumises à des conditions de fonctionnement très difficiles. Les variations de pression sont très importantes ainsi que la gamme des températures qui vont de celles du stockage qui peuvent être négatives, à des expositionsen plein soleil les amenant à 600 C voir plus. On comprend les contraintes dues aux dilatations différentielles suivant les différents axes de la bouteille car si la déformation due à la pression interne est équirépartie,il n'en est pas de même de la dilatation qui sera plus importante dans la direction de la plus grande dimension. Les gaz comprimés ne sont pas corrosifs par leur nature chimique mais plus par les particules qu'ils véhiculent. Lors de la compression par exemple, l'humidité initiale subsiste et malgré les pièges prévus à cet effet, de l'eau et même des traces dthuiles provenant du lubrifiant utilisé pour le piston de la chambre de compression, se retrouvent dans la bouteille finale. La pénétration d'eau est d'autant plus sensible q-e sur les chantiers les bouteilles vides après démontage des raccords ont souvent les robinets ouverts et restent ainsi durant de longues périodes. Ceci est aggravé dans le cas de chantiers sous marins où l'air est chargé en sel. Ces différents éléments favorisent donc la corrosion notamment la corrosion sous tension qui se manifeste par des piqûres qui se tranforment en chancres véritables boules de rouille et qui conduisent à des points de faiblesse totalement incompatibles avec l'utilisation.Cette corrosion est d'autant plus marquée pour les bouteilles qu'elles contiennent pour la plupart de l'air ou des mélanges contenant de l'oxygène qui permet la progression de la rouille. I1 est bon de noter que l'épaisseur des parois est de quelques millimètres,en moyenne 5 mm,ce qui est suffisant pour un matériau sain mais ce qui est très faible en cas de corrosion. Afin de lutter contre ces phénomènes plusieurs s^- lutions ont été envisagées. L'une d'elles consiste à contrôler l'intérieur des bouteilles par inspection visuelle suivie d'une réépreuve, c'est-à-dire d'une vérification de la résistance de la bouteille pour une pression très supérieure à la pression de travail. Ces contrôles sont réguliers mais ils sont faits à postériori et bien que les délais entre deux contrôles consécutifs soient régulièrement diminués, ils restent insuffisants. Une autre solution consiste à peser le bloc avec précision car l'oxyde a un poids différent de l'alliage ce qui permet de détecter et de définir un taux de corrosion. Une telle méthode ne peut pas être considérée comme fiable car les conditions de pesée doivent être minutieuses, et reproductibles dans le temps ce qui ne peut pas être réalisé dans des lieux différents, et qui conduit donc dans tous les cas à effectuer ce contrôle toujours au meme endroit. On a imaginé une autre solution qui prévoit de revêtir la paroi interne de la bouteille avec une résine du type époxy généralement, à usage alimentaire. On s'est alors aperçu que l'intégralité de la bouteille ne pouvait pas être protégée notamment le pas de vis du goulot dont les filets doivent être exempts de résine et qui permettent donc un accès à l'eau. D'autre part, les revêtements résines supportent mal les brusques variations de volume de la bouteille dans les phases de gonflage et il se produit des craquelures qui seront le siège d'une corrosion rampante très grave puisque en grande partie masquée par la résine plutôt translucide que transparente quand elle n'est pas opaque. Les inspections visuelles lors des contrôles obligatoires nécessiteront d'enlever au préalable ce revêtement par des techniques peu satisfaisantes pour la bouteille elle-même car il s'agit soit d'un chauffage à très haute température ce qui peut influer sur les paramètres conférés par les traitements thermiques de base, soit de décapages chimiques qui fragilisent l'acier par diffusion des atomes d'hydrogène avec les conséquences inévitables sur la résistance mecani- que. La présente invention a pour objet de pallier à ces inconvénients en proposant un dispositif préventif et amovible pour la protection interne de récipients de fluides sous pression constitués d'une chambre externe assurant la résistance mécanique et d'une robinetterie caractérisé en ce qu'il comprend une chambre interne destinée à isoler le fluide de la paroi intérieure de la chambre externe. Cette chambre interne est souple et déformable. Une autre caractéristique de l'invention est le lieu de fixation de cette chambre qui est en effet rendue solidaire de façon amovible du tube plongeur dont le rôle est d'éviter aux liquides contenus dans la bouteille de passer par la robinetterie lorsque la bouteille est en position retournée. Les caractéristiques complémentaires de cette chambre souple concerne le matériau qui devra résister à lleau, au sel, à l'hypochlorite de sodium, au brome, aux huiles de compresseur, et qui devra être de qualité alimentaire. Les avantages sont évidents car le fait de dissocier la résistance mécanique et la résistance à la corrosion permet de conserver intacte la première chambre en acier ou en aluminium qui constitue la bouteille tout en pouvant retirer la chambre amovible pour les inspections visuelles.Cette chambre aura une faible épaisseur puisque dans tous les cas elle sera en quipression même s'il subsiste de l'air résiduel ce qui lui permettra d'être facilement introduite par l'ouverture du goulot Le dispositif selon l'invention peut même être appliqué lorsque la bouteille présente quelques traces de corrosion car celle-ci ne pourra plus évoluer que très lentement en l'absence d'oxygène. Cette prévention peut aussi être améliorée en faisant occuper le volume résiduel par ungaz neutre desséché. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre en accord avec la figure annexée qui représente une vue d'une bouteille de gaz comprimé avec la robinetterie associée munie du dispositif selon l'invention. Sur cette figure, le récipient sous pression 1 est constitué essentiellement d'une bouteille 2 et d'une robinetterie 3. Celle-ci comprend une sortie 30 permettant la connexion d'un raccord (non figuré) avec étanchéité par joint torique 31. Un robinet d'arrêt 32 permet d'ouvrir ou de fermer la bouteille. La robinetterie 3 se prolonge à sa partie inférieure par une embase de montage 33 dont la surface externe est filetée. Cette embase est alésée de façon à pouvoir introduire un tube appelé tube plongeur 34 dont la longueur est telle qu'il débouche largement de cette même embase à sa partie inférieure. Un cordon de soudure 35 ou un emmanchement à force, collage, vissage ou tout autre moyen assurent l'étanchéité. Le corps de la bouteille est constitué d'une chambre externe 20 réalisée à partir d'un tube fluotourné ou en alliage léger dont l'une des extrémités 21 est fermée. Elle peut être protégée par un embout 22 en matière plastique qui permet par ailleurs une meilleure assise. L'autre extrémité est en forme de goulot 23, l'intérieur du goulot étant fileté pour correspondre au filetage de la robinetterie. La chambre interne 40 est représentée dans une position légèrement pressurisée dans laquelle elle occupe la presque totalité. Le volume résiduel est référencé en 41. La fixation de cette chambre interne est réalisée directement sur le tube plongeur 34 en un endroit proche de l'embase 33 de façon que le tube joue son rôle de garde. Le blocage est réalisé à l'aide de ruban autopolymérisable 42, il peut l'être également par gainage thermorétractable,par collage. Lors de la mise en place, la traction exercée provoque une polymérisation et un durcissement de façon à former une bague et à conserver l'étanchéité. Le matériau utilisé est généralement un caoutchouc siliconé de qualité alimentaire résistant à l'agression des principaux agents qui provoquent directement ou indirectement la corrosion et spécialement choisi et traité en fonction des agents corrosifs.De préférence, ce matériau devra être étanche aux gaz tels que l'oxygène ou l'hélium lorsque certains mélanges sont utilisés. On utilise des caoutchoucssiliconés, de 1'EPDM, du polyuréthane par exemple. Le montage du dispositif est effectué de façon simple. La chambre 40 est fixée sur le tube 34 à l'aide de ruban autopolymérisant 42 . La chambre est introduite par le goulot 23 à l'état dégonflé, puis l'embase est vissée de façon classique. Préalablement au vissage, il est possible d'introduire dans la bouteille un gaz neutre à pression atmosphérique préalablement déshydraté. On peut ensuite procéder au gonflage soit directement en sortie de compresseur soit à partir de bouteilles tampons. La chambre prend alors la orme de la bouteille et le volume résiduel se trouve réduit par la pression à un volume négligeable puisqu'il y a équipression de part et d'autre de la chambre. Lorsqu'il est nécessaire de présenter la bouteille pour un contrôle obligatoire, la chambre 40 est retirée avec la robinetterie et la surface interne de la chambre externe est parfaitement préservée. La présente invention n'est pas limitée au seul mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais elle en englobe toutes les variantes. C'est ainsi que la fixation de la chambre sur le tube plongeur peut être réalisée par un lien mécanique tel qu'un collier puisqu'il ne supporte que des efforts faibles compte tenu de l'équipression. Bien qu'appliqué aux bouteilles monoblocs, ce dispositif convient parfaitement pour tout récipient sous pression qui serait réalisé par soudage de plusieurs éléments. Des réservoirs contenant des fluides liquides peuvent également être préservés de la même façon. Quant à la fixation de la chambre souple, elle peut être fixée à la chambre externe également ou à toute autre partie de la robinetterie. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la protection interne de récipients de fluides sous pression constitués d'une chambre externe (20) assurant la résistance mécanique et d'une robinetterie (3), caractérisé en ce qu'il comprend une chambre interne (40) destinée à isoler le fluide de la paroi intérieure de la chambre externe. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre interne (40) qui assure l'isolation est une chambre souple et déformable. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ouverture de la chambre souple (40) est fixée à la robinetterie (3) du récipient sous pression. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre souple (40) est fixée au tube plongeur (34) associé à la robinetteire (3). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fixation de la chambre souple (40) sur le tube plongeur (34) s'effectue à l'aide d'un ruban autopolymeri- sable (42), d'une gaine thermorétractable, d'un collage ou d'un lien mécanique. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (40) qui assure l'isolation est en matériau résistant à l'eau, au sel, à I'hypochlorite de sodium, au brome, aux huiles de compresseur ainsi qu'aux fluides et résidus contenus dans le récipient. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau utilisé est un caoutchouc siliconé, un polyuréthane,de 1'EPDM. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volum résiduel (41) entre les deux chambres est occupé par un gaz neutre déshydraté. 9 - Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes aux bouteilles de plongée autonome.