Brevet FR2792392A1 — publié le 20001020

i La présente invention concerne un dispositif de protection d'un récipient et un récipient équipé de ce dispositif. Il est devenu courant d'utiliser des matériaux composites pour réaliser des récipients destinés à contenir un fluide sous pression. Ces récipients peuvent être des cuves, des réservoirs ou des bouteilles, et peuvent être réalisés notamment en fibres de verre, d'aramide ou de carbone noyées dans une matrice. Ce type de récipient comprend généralement une paroi latérale cylindrique et des extrémités arrondies, couramment dénommées "dômes", ainsi qu'un embout de raccordement situé au sommet de l'un et/ou l'autre de ces dômes. Ces matériaux composites ont de nombreux avantages pour cette application mais ont toutefois pour inconvénient d'avoir des résistances très variables aux chocs et aux chutes des récipients, selon la nature des fibres utilisées. En particulier, les récipients réalisés par enroulement filamentaire de fibres de carbone sont très sensibles à de tels chocs ou chutes. Les bases des dômes sont les parties les plus minces de la paroi d'un récipient et donc les plus fragiles. Un choc ou une chute sur un de ces dômes produit un délaminage des couches internes du matériau composite, qui conduit à une baisse de la tenue mécanique du récipient à la pression du fluide et, par conséquent, à un risque de rupture de ce récipient. Pour solutionner ce problème, il a été imaginé, sur un récipient obtenu par bobinage de fibres, de placer un insert de protection en matériau absorbeur ou amortisseur de chocs ou d'impacts, notamment une mousse de polyuréthanne, sur chaque dôme de ce récipient, puis de recouvrir cet insert par un enroulement extérieur de fibres de renfort noyées dans une matrice. Ce procédé donne globalement satisfaction tout en conservant divers inconvénients, à savoir: - une durée de bobinage augmentée; - des couches de recouvrement de l'insert qui constituent de la matière supplémentaire ne participant pas à la tenue du récipient à la pression du fluide et alourdissant ce récipient; - un amincissement de l'insert au niveau de ses extrémités, c'est-à-dire en direction de la paroi latérale du récipient d'une part et en direction du sommet du dôme d'autre part, pour permettre le recouvrement de cet insert sans que les couches de recouvrement ne subissent des ruptures de niveau; cet insert protège par conséquent le récipient essentiellement contre des chutes "obliques", c'est-à-dire avec l'axe du récipient formant un angle d'environ 45 avec la surface d'impact, mais ne protège pratiquement pas ce récipient contre des chocs se produisant au niveau du sommet du dôme, dans le cas d'une chute "verticale", c'est-à- dire avec l'axe du récipient sensiblement perpendiculaire à la surface d'impact, ou contre des chocs se produisant au niveau de la portion de la paroi latérale du récipient adjacente à la base du dôme, dans le cas d'une chute "horizontale", c'est-à-dire avec l'axe du récipient formant un angle faible ou nul avec cette même surface d'impact. L'un ou l'autre de ces deux types de chute risque par conséquent de provoquer le délaminage interne précité de la base du dôme. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant un dispositif de protection simple et peu onéreux à mettre en oeuvre, n'alourdissant pas significativement le récipient, et assurant une parfaite protection de ce récipient en cas de chute, quel que soit l'angle que forme l'axe de ce récipient avec la surface d'impact. A cet effet, ce dispositif de protection comprend - une coque en matériau résistant au poinçonnement, conformée pour envelopper au moins l'ensemble d'un dôme du récipient, en délimitant un espace entre sa face interne et la face externe de la paroi du récipient et - un matériau compressible propre à amortir un choc ou un impact, remplissant l'intégralité de l'espace précité. Ce dispositif est donc réalisé de manière indépendante du récipient, c'est-à-dire sans mise en place d'un insert de protection et bobinage de fibres lors de la fabrication du récipient. Par sa forme qui enveloppe au moins l'ensemble du dôme, et par le remplissage intégral de I'espace existant entre ladite coque et la paroi du récipient, le dispositif assure une parfaite répartition des impacts que le récipient peut être amené à subir, avec éventuelle compression du matériau compressible pour amortir ce choc au moment de cet impact. Il en résulte que ce dispositif permet de protéger efficacement le dôme du récipient quel que soit l'angle que forme, au moment d'un impact, l'axe de ce récipient avec la surface d'impact. La coque peut être réalisée notamment en résine synthétique, notamment en résine thermoplastique telle que acrylonitrile-butadiène- styrène ou polycarbonate, tandis que ledit matériau compressible peut être du polystyrène expansé, une mousse de polyuréthanne ou de polyéthylène, ou toute autre matière synthétique expansée. Avantageusement, le dispositif est conformé pour recouvrir non seulement l'ensemble du dôme du récipient, mais également la portion de la paroi latérale du récipient adjacente à la base de ce dôme. L'enveloppement de cette portion renforce la protection du récipient contre les chutes "horizontales". Le dispositif peut avoir une épaisseur sensiblement constante, c'est-àdire que la coque peut "suivre" ainsi la paroi du récipient; de préférence, toutefois, cette coque présente, du côté de la paroi latérale du récipient, une paroi sensiblement parallèle à l'axe du récipient et, du côté du sommet du dôme du récipient, une paroi perpendiculaire à cet axe, ces deux parois se raccordant l'une à l'autre par une zone arrondie. Par cette forme, le dispositif présente une épaisseur notablement augmentée au regard de la partie du dôme la plus mince, ce qui améliore encore la protection du récipient contre les chutes "obliques". Avantageusement, le dispositif comprend, lorsqu'il est destiné à équiper un récipient comprenant un embout de raccordement situé au sommet d'un dôme, une saillie annulaire dont la hauteur est telle qu'elle s'étend audelà de l'extrémité libre de cet embout lorsque le dispositif est placé sur ce dôme. En cas de chute "verticale", cette saillie permet de protéger parfaitement l'embout contre tout impact direct. Le dispositif peut être fixé de manière inamovible sur le récipient, par tout moyen approprié, notamment par collage; il peut également être monté de manière amovible sur ce récipient, pour permettre une inspection périodique de la paroi de ce dernier. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, utilisable sur des récipients comprenant un embout de raccordement, cet embout est fileté au niveau de son extrémité libre et le dispositif est conformé pour entourer cet embout de telle sorte que la face extérieure de la coque vienne en retrait de l'extrémité libre filetée de l'embout, et comprend une bague taraudée propre à être vissée sur ledit embout et à prendre appui sur ladite coque pour assurer le montage du dispositif sur le dôme. Pour sa bonne compréhension, I'invention est à nouveau décrite ci- dessous en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée du dispositif qu'elle concerne. La figure 1 en est une demi-vue alors qu'il est monté sur un réservoir, en coupe longitudinale, et les figures 2 à 4 en sont des vues en coupe longitudinale à échelle réduite, en cas de chute respectivement (i) "verticale", c'est-à-dire avec l'axe du réservoir sensiblement perpendiculaire à la surface d'impact au moment de cet impact, (ii) "oblique", c'est-à-dire avec cet axe formant un angle de sensiblement 45 avec ladite surface d'impact au moment de l'impact et (iii) "horizontale", c'est-à-dire avec cet axe formant un angle faible ou nul avec ladite surface, au moment de l'impact. La figure 1 représente une partie de la paroi latérale la et de l'extrémité arrondie lb, dite "dôme", d'un réservoir 1 en matériau composite, ce réservoir étant équipé d'un dispositif 2 pour la protection de sa paroi contre les chocs ou les chutes. Le réservoir 1 est du type destiné à contenir un fluide sous pression, et comprend une paroi 5 en matériau composite, une paroi interne de doublage 6 et un embout métallique 7 pour le raccordement de ce réservoir 1 à l'installation devant être alimentée en fluide. L'embout 7 comprend une partie tubulaire 7a, filetée et taraudée à son extrémité libre, et une embase circulaire 7b. Le taraudage de la partie 7a permet le raccordement précité tandis que le filetage permet le vissage d'une bague taraudée 8, qui assure le montage amovible du dispositif 2 sur le réservoir 1. L'embase 7b est prise en sandwich entre les parois 5 et 6, pour assurer le montage solide de l'embout 7 sur le réservoir 1. Le dispositif 2 comprend une coque extérieure 10, qui enveloppe l'ensemble du dôme lb ainsi qu'une portion de la paroi la adjacente à la base de ce dôme 1 b, et un remplissage 11 en matériau compressible, occupant l'intégralité de l'espace délimité par la face externe de la paroi 5, par la partie 7a de l'embout 7 et par la face interne de la coque 10. Cette dernière est en matériau résistant au poinçonnement, notamment en résine thermoplastique telle que acrylonitrile-butadiène- styrène ou polycarbonate. Elle présente, du côté de la paroi la, une paroi a sensiblement parallèle à l'axe du réservoir 1, et, du côté du sommet du dôme lb, une paroi lo0b perpendiculaire à ce même axe, ces parois 10a et lo0b se raccordant l'une à l'autre par une zone arrondie 10c. Il résulte de cette structure que le remplissage 11 présente une épaisseur importante en regard de la partie du dôme lb qui se trouve du côté de la paroi la, partie dans laquelle ce dôme 1 b présente l'épaisseur la plus faible. La coque 10 comprend en outre une saillie annulaire 12 dont la hauteur est telle qu'elle s'étend au-delà de l'extrémité libre de l'embout 7 et de la bague 8 lorsque le dispositif 2 est monté sur le réservoir 1. Le matériau constituant le remplissage 11 est propre à amortir un choc ou un impact grâce à sa compressibilité, ce matériau pouvant être du polystyrène expansé, de la mousse de polyuréthanne ou toute autre matière synthétique expansée. Par sa forme enveloppant non seulement le dôme 1 b mais également ladite portion de la paroi 1 a, et par le remplissage 1 1 qui occupe l'intégralité de l'espace existant entre ladite coque 10 et la paroi du réservoir 1, le dispositif 2 assure une parfaite répartition des impacts que ce réservoir peut être amené à subir. La figure 2 montre plus particulièrement que la saillie 12 protège parfaitement l'embout 7 ainsi que la bague 8, et donc la paroi du réservoir 1, contre tout impact direct en cas de chute "verticale". La figure 3 montre que la paroi arrondie 10Oc et l'épaisseur maximale du remplissage 11 en regard de cette paroi 10Oc protègent parfaitement la partie du dôme 1 b située du côté de la paroi la. La figure 4 montre quant à elle que la paroi 10a assure une parfaite protection du dôme lb et de la paroi la en cas de chute "horizontale". L'embout 7 et la bague 8 permettent le montage amovible du dispositif 2 sur le réservoir 1, de sorte que ce dispositif 2 ne fait pas obstacle à une inspection de la paroi de ce réservoir 1. L'invention fournit ainsi un dispositif permettant de remédier aux inconvénients des dispositifs homologues de la technique antérieure puisqu'il est simple et peu onéreux à mettre en oeuvre, qu'il n'alourdit pas 6 significativement le récipient, et qu'il assure une parfaite protection de ce récipient en cas de chute, quel que soit l'angle que forme l'axe de ce récipient avec la surface d'impact. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. Ainsi, pour des récipients de petites dimensions, tels que des bouteilles, la face latérale extérieure de la saillie 12 peut se trouver dans le prolongement de la paroi 10a. REVENDICATIONS 1 - Dispositif (2) de protection d'un récipient (1), en particulier d'un récipient en matériau composite destiné à contenir un fluide sous pression, et présentant une paroi latérale cylindrique (la) et des extrémités arrondies (lb), couramment dénommées "dômes", dispositif (2) caractérisé en ce qu'il comprend: - une coque (10) en matériau résistant au poinçonnement, conformée pour envelopper au moins l'ensemble d'un dôme (lb) du récipient (1), en délimitant un espace entre sa face interne et la face externe de la paroi du récipient (1); et - un matériau compressible (11) propre à amortir un choc ou un impact, remplissant l'intégralité de l'espace précité. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coque (10) est réalisée en résine synthétique, notamment en résine thermoplastique telle que acrylonitrile-butadiène-styrène ou polycarbonate. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau compressible (11) est du polystyrène expansé, une mousse de polyuréthanne ou de polyéthylène, ou toute autre matière synthétique expansée. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est conformé pour recouvrir non seulement l'ensemble du dôme (lb) du récipient (1), mais également la portion de la paroi latérale (la) du récipient (1) adjacente à la base de ce dôme (lb). - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la coque (10) présente, du côté de la paroi latérale (la) du récipient (1), une paroi (10a) sensiblement parallèle à l'axe du récipient (1) et, du côté du sommet du dôme (lb) du récipient (1), une paroi (10b) perpendiculaire à cet axe, ces deux parois (10a, 10Ob) se raccordant l'une à l'autre par une zone arrondie (10c). 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, destiné à équiper un récipient (1) comprenant un embout de raccordement (7) situé au sommet du dôme (lb), caractérisé en ce qu'il comprend une saillie annulaire (12) dont la hauteur est telle qu'elle s'étend au-delà de l'extrémité libre dudit embout (7) lorsque le dispositif (2) est placé sur ce dôme (lb). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est monté de manière amovible sur le récipient (1). 8 - Dispositif selon la revendication 7, ledit embout (7) étant fileté au niveau de son extrémité libre, caractérisé en ce qu'il est conformé pour entourer cet embout (7) de telle sorte que la face extérieure de la coque (10) vienne en retrait de l'extrémité libre filetée de l'embout (7), et5 en ce qu'il comprend une bague taraudée (8) propre à être vissée sur ledit embout (7) et à prendre appui sur ladite coque (10) pour assurer le montage du dispositif (2) sur le dôme (lb). 9 - Récipient (1) équipé du dispositif (2) selon l'une des revendications 1 à 8.