Brevet FR2783034A1 — publié le 20000310

Le secteur technique de la présente invention est celui des enceintes destinées à contenir des fluides sous pression, tels des réservoirs soumis à une pression interne, et plus particulièrement les réservoirs de gaz de pétrole liquéfié, dit GPL, pour véhicules. Généralement, les enceintes destinées à contenir des fluides sous pression sont constituées d'un matériau métallique en feuille, formé pour obtenir un réservoir sensiblement cylindrique dont les extrémités se présentent sous la forme d'une portion de sphère. Les réservoirs GPL utilisés par exemple dans les automobiles sont cylindriques comme décrit précédemment ou toriques. Leur forme présente l'avantage d'être bien adaptée à une répartition uniforme des contraintes sur la périphérie du réservoir. Dans les automobiles, les réservoirs toriques sont montés à l'emplacement de la roue de secours. Leur capacité est limitée du fait du manque de place disponible à cet emplacement. Les réservoirs cylindriques sont généralement disposés au fond du coffre de l'automobile, o ils réduisent de façon considérable le volume de celui-ci, d'autant que le compartiment qui est destiné à les accueillir est parallélépipédique et que le volume compris entre les angles du compartiment et l'arc de cercle du réservoir est vide. Il y a donc une perte du volume utile, tant pour le coffre que pour le réservoir. Les réservoirs cylindriques peuvent également être montés sous le coffre en porte à faux arrière. Dans ce cas, l'espace disponible étant limité en hauteur, on utilise un30 réservoir cylindrique de petit diamètre, ou plusieurs réservoirs cylindriques de petit diamètre reliés entre eux par un tuyau soudé radialement sur la périphérie des cylindres. Cette solution permet de ne pas empiéter sur le volume du coffre. Elle est néanmoins coûteuse et ne permet pas d'utiliser la totalité du volume disponible sous le coffre puisqu'il subsiste une partie vide entre les deux réservoirs cylindriques accolés. Les réservoirs toriques et cylindriques ne donnent donc pas pleinement satisfaction. En effet, ils sont lourds car leurs parois sont épaisses. De plus, ils sont souvent amenés à être montés dans des compartiments de forme parallélépipédique dont l'espace disponible n'est pas utilisé de façon optimale. Le but de la présente invention est de proposer un réservoir léger et résistant. Ses caractéristiques mécaniques doivent lui permettre de résister à la pression interne impliquée par le stockage du fluide sous pression, à des sollicitations externes, tel un choc, lorsque le véhicule est déformé lors d'un accident et à l'augmentation de la pression interne en cas d'incendie du véhicule. De plus, le réservoir doit avoir une forme le rendant apte à se loger dans des compartiments aux formes composées par20 des parallélépipèdes. Afin de répondre à ces objectifs, la présente invention a pour objet un réservoir destiné à contenir un fluide sous pression et apte à se loger dans un compartiment de forme sensiblement parallélépipédique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux parois voûtées opposées munies au moins d'un puits dont les bords sont incurvés vers l'intérieur du réservoir selon un profil en arc de cercle et un renfort comportant un siège à chacune de ses extrémités évasé selon le même profil en arc30 de cercle que celui du puits pour s'ajuster dans le puits correspondant de chacune des deux parois opposées et maintenir l'écartement de ces deux parois. Avantageusement, le renfort peut être constitué par un barreau plein reliant les sièges entre eux. Le renfort peut être constitué par un tube creux reliant les sièges entre eux. De préférence, le réservoir selon l'invention est caractérisé en ce qu'au moins deux parois opposées comportant les puits présentent un profil en forme de voûte. De préférence encore, le réservoir selon l'invention est caractérisé en ce qu'au moins une des autres parois du réservoir est bombée. Le réservoir selon l'invention est avantageusement caractérisé en ce que l'intérieur du réservoir se présente sous la forme d'une voûte. Le réservoir selon l'invention est avantageusement caractérisé en ce que le siège du renfort est appliqué sur une portion du puits dans lequel il est inséré. Le réservoir peut comporter deux ensembles de puits disposés suivant deux rangées parallèles dans lesquels des renforts (9) sont engagés. Un avantage du réservoir selon l'invention consiste en ce que sa structure lui permet d'être léger, d'être résistant et de pouvoir se déformer sans se rompre. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture du complément de description donné ci-après en relation avec des dessins à titre d'exemples sur lesquels: - la figure 1 est une vue du réservoir selon l'invention, - la figure 2 est une vue perspective d'un huitième de réservoir représenté en maillage trois dimensions, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de la face bombée d'un demi réservoir selon l'invention, - la figure 4 est une vue d'un renfort, - la figure 5 est une vue d'une variante d'un renfort, - la figure 6 est une vue en coupe d'une portion de réservoir selon l'invention muni d'un renfort plein, - la figure 7 est une vue en coupe d'une portion de réservoir selon l'invention muni d'un renfort creux. Le réservoir 1 représenté sur la figure 1 présente une forme générale bombée à six parois délimitant un ensemble de voûtes, deux parois supérieure 2 et inférieure 3, deux parois latérales 4 et 5 et deux parois avant 6 et arrière 7. Chacune des parois est obtenue à partir d'une feuille métallique conformée à la courbure voulue. Les parois 2 et 3 sont de plus grande dimension que les autres parois et sont réunies par des renforts décrits ci-après. Suivant une forme de réalisation choisie et représentée aux figures 2 et 3, le réservoir 1 peut être réalisé sous la forme de deux demi coquilles 8 assemblées suivant un plan longitudinal et réunies par des renforts 9 internes. Seul un quart d'une demi coquille est représenté sur la figure 2 pour des questions de commodité. Les deux demi coquilles 8 et les renforts 9 peuvent être assemblés par soudage. Les parois opposées 2 et 3 de chaque demi coquille se présentent sous la forme d'une voûte dont la concavité est dirigée vers l'intérieur du réservoir. Sur la figure 2, on voit que la paroi supérieure voûtée 2 est raccordée aux parois latérales adjacentes bombées 4 et 6 par un prolongement 10 permettant d'assurer une continuité dans l'évolution des angles entre la paroi30 voûtée et les parois bombées du réservoir, de façon à éviter selon l'invention toute arête vive. On obtient une régularité des formes voûtées pour répartir de manière homogène les contraintes en minimisant les moments de flexion dans les parois. Il en est de même de la paroi inférieure 3. Il n'est pas nécessaire que les parois 2 et 3 aient une forme symétrique dès que le prolongement 10 assure la continuité de surface entre les deux parois adjacentes. Le plan de joint 11 de la paroi 2 et des quatre parois latérales adjacentes 4-7 est de forme rectangulaire avec des arrondis au niveau des coins. Le rayon de courbure des faces bombées 4-7 évolue progressivement vers le rayon de courbure des faces voûtées 2 et 3.10 Les deux parois voûtées 2 et 3 du réservoir comportent des puits 12 de profil en arc de cercle, dont les bords sont incurvés selon un profil continu avec celui des voûtes. C'est la forme en multivoûte des grandes parois 2 et 3 du réservoir qui optimise son volume utile dans un logement parallélépipédique, tout en homogénéisant les contraintes dans les parois. Le réservoir selon l'invention peut être réalisé de manière variée. On peut par exemple assembler par soudage les six parois 2-7 réalisées isolément avec des plans de20 joint analogues au joint 11 comme cela est visible sur la figure 2. On peut encore réaliser deux demi coquilles, éventuellement symétriques, que l'on assemble suivant un plan de joint quelconque. Ces deux demi coquilles sont obtenues par emboutissage et lorsqu'elles sont prévues symétriques, elles sont obtenues à partir du même moule. Les différents puits 12 des deux parois opposées 2 et 3 du réservoir sont disposés en vis-à-vis les uns des autres. Ils sont prévus pour recevoir les renforts 9. Les renforts permettent de reprendre les efforts des grandes parois voûtées 2 et 3 du réservoir, de façon à supprimer les moments de flexion à la jonction entre les parois voûtées et les parois bombées. Sur la figure 3, on a représenté une coupe de la paroi 2 (ou 3) pratiquée au niveau des puits 12. Deux rangées de puits 12a et 12b sont prévues au niveau des parois 2 et 3. Chaque puits 12 présente un profil en arc de cercle orienté vers l'intérieur du réservoir et est terminé par un bord 14. Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 4, les renforts 9 sont constitués par une entretoise pleine évasée à chacune de ses extrémités, lui conférant ainsi une forme de soupape. Chaque renfort comporte une tige 13 dont le diamètre est identique à celui du bord 14 des puits 12 débouchant vers l'intérieur du réservoir et un siège 15 à chaque extrémité dont le rayon de courbure correspond à celui du profil en arc de cercle des puits 12 pratiqués dans les parois voûtées 2 et 3 du réservoir et dans lequel il est introduit. Selon un second mode de réalisation représenté à la figure 5, les renforts 9 sont constitués par un tube 16 évasé à chacune de ses extrémités pour délimiter un siège 17 dont le rayon de courbure correspond à celui du profil en arc de cercle des puits 12 pratiqués dans les parois voûtées 2 et 3 du réservoir. En relation avec les figures 6 et 7 incorporant les modes de réalisation des renforts représentés respectivement aux figures 4 et 5, la tige 13 et le tube 1625 des renforts 9 viennent s'engager dans les puits 12 de la paroi du réservoir jusqu'à ce que le siège 15 ou 17 des renforts vienne s'ajuster en butée sur les bords du puits 12 au profil en arc de cercle. Une excellente étanchéité du réservoir est assurée en soudant le siège 15 ou 17 des renforts dans les puits 12 du réservoir. Dans l'exemple de réalisation choisi, le siège 15 ou 17 du renfort ne comble pas entièrement le puits 12 de la paroi 2 du réservoir en laissant libre une partie 18 ou 19 du puits 12. Le tableau récapitulatif suivant donne une fourchette en mm des dimensions approximatives du réservoir selon l'invention: Longueur du réservoir 700-900 Largeur du réservoir 300-600 Hauteur du réservoir 150-450 Profondeur des puits 10-30 Diamètre débouchant des puits 10-20 Rayon de courbure du profil en courbe 100-250 tangent au plan de joint des côtés latéraux Rayon de courbure du profil en courbe 100-200 tangent au plan de joint des côtés longitudinaux Rayon de courbure du profil en courbe 50-150 tangent au côté plan, sur les côtés latéraux et longitudinaux Epaisseur des parois 3-5,5 La pression de rupture d'un réservoir ainsi réalisé avec des renforts tubulaires ou pleins est de 12.106 Pa pour une masse totale de l'ordre de 45 kg, un volume utile de 95 litres et un rapport volume utile/volume encombrement de 0,78. Les modes de réalisation de l'invention décrits précédemment et représentés sur les figures ne sont nullement limitatifs et peuvent donner lieu à des variantes. Par exemple, la tige 10 des renforts 3 pourrait avoir un diamètre variable et être amincie vers le plan de joint 6. REVENDICATIONS i - Réservoir (1) destiné à contenir du fluide sous pression et apte à se loger dans un compartiment de forme sensiblement parallélépipédique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux parois voûtées opposées (2, 3) comportant au moins un puits (12) dont les bords sont incurvés vers l'intérieur du réservoir selon un profil sensiblement en arc de cercle et un renfort (9) comportant un siège (15, 17) à chacune de ses extrémités évasé selon le même profil en arc de cercle que celui du puits (12) pour s'ajuster dans le puits correspondant de chacune des deux parois opposées (2, 3) du réservoir et maintenir l'écartement de ces deux parois. 2 Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renfort (9) est constitué par un barreau plein (13) reliant les sièges (15) entre eux. 3 - Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renfort (9) est constitué par un tube creux (16) reliant les sièges (17) entre eux. 4 - Réservoir selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les deux parois opposées (2, 3) comportant des puits (12) présentent un profil en forme de voûte. - Réservoir selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins une des autres parois (4-7) du réservoir est bombée. 6 - Réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'intérieur du réservoir se présente sous forme de voûte. 7 - Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le siège (15, 17) des renforts (9) est appliqué sur une portion du puits (9) dans lequel il est inséré. 8 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de puits (12) disposés suivant deux rangées parallèles dans lesquels des renforts (12) sont engagés.