Brevet FR2792706A1 — publié le 20001027

i8 2792706 EMBOUT DE RACCORDEMENT DE RESERVOIR D'AIR COMPRIME OU AUTRES GAZ A HAUTE PRESSION ET CIRCULATION INTERNE DU FLUIDE. L'invention concerne le remplissage la vidange et la circulation des fluides dans des réservoirs de gaz ou de fluide haute pression notamment pour des véhicules terrestres ou maritimes et plus particulièrement pour ceux fonctionnant avec injection d'air comprimé additionnel, et comportant un réservoir d'air comprimé haute pression. L'invention est également applicable au stockage statique de gaz comprimé sous haute pression. Les réservoirs de gaz comprimés à haute pression ont longtemps été réalisés dans des cylindres d'acier formant à la fois liner (assurant l'étanchéité) et structure résistante, toutefois, récemment, les concepteurs ont recherché à les alléger soit en utilisant des liners en métaux légers tels que l'aluminium en leur rajoutant des enroulements de fibre de verre, de carbone ou autre technique dite à enroulements filamentaires puis en remplaçant les liners de métal par des plastiques thermoformables, ces réservoirs ayant toujours une forme de cylindre. Une des plus grandes difficultés de réalisation de ce type de réservoir consiste à réaliser un embout de remplissage et de vidarnge à 1' (ou aux) extrémité dudit cylindre, en effet cet embout généralement métallique est constitué d'une pièce creuse cylindrique percée sur toute sa longueur en son centre qui reçoit du coté extérieur au réservoir un filetage permettant de fixer un raccord le raccordant à un réseau d'utilisation du gaz sous pression et de remplissage du réservoir, ce montage doit être à la fois étanche et résister parfaitement à la pression régnant dans le réservoir qui tend à éjecter ledit embout vers l'extérieur. Cet embout fileté est généralement soudé sur les réservoirs métalliques, mais cette difficulté est encore plus grande avec des réservoirs composites comportant un liner en matière plastique o le matériaux de l'embout en métal doit être lié et collé à des matières plastiques. L'auteur a déposé une demande de brevet Français Nr d'enregistrement 98 09348 concernant la conception de réservoir haute pression constitué de plusieurs tubes de faible section formant des cellules juxtaposées collées les unes aux autres et reliées entre elles radialement par au moins un orifice pour permettre la circulation du gaz sous pression de l'une à l'autre, chaque tube ou cellule de diamètre ou de section relativement faible par exemple 50 mm, encaisse ses propres efforts axiaux par exemple 5,9 tonne pour 300 bars et est fermé par tout moyen à ses extrémités alors qu'au moins un de ces tubes reçoit à au moins l'une de ses extrémités un embout ou orifice de remplissage et de vidange du réservoir. Bien que positionné sur 2 2792706 des tubes de section plus petite les problèmes liés à la fixation de l'embout bien que de moindre importance existent également sur ce type de réservoir. L'invention propose de résoudre le délicat problème de tenue de l'embout, elle est caractérisée en ce que ledit embout de forme sensiblement circulaire, percé de part en part sensiblement en son centre, est monté étanche non plus à l'une des extrémités de la cellule, mais radialement et sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal d'une des cellules, en n'importe quel point sur la longueur de ladite cellule, la traversant de part en part, et en ce que son perçage central débouche d'une part, des deux cotés vers l'extérieur de la cellule par deux filetages permettant de fixer des raccords le raccordant au réseau extérieur de pression soit pour son remplissage soit pour son utilisation et d'autre part, à l'intérieur de la cellule par un ou plusieurs orifices radiaux et perpendiculaires à lui-même permettant la circulation du gaz entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule, alors que les pressions tant intemrnes qu'externes exercées par le gaz comprimé s'équilibrent entre elles et ne sollicitent pas l'embout à une éjection hors de la cellule. Selon l'utilisation recherchée, et dans le cas o un seul raccord avec le réseau de pression extérieur au réservoir est suffisant, le perçage central de l'embout ne débouche vers l'extérieur qu'à une seule de ses extrémités. L'embout peut également comporter une embase à l'une de ses extrémités qui vient en butée sur la paroi extérieure de la cellule et un filetage du coté opposé pour permettre sa fixation à ladite cellule et assurer l'étanchéité de l'ensemble par des joints de type torique ou autre collage. Il peut également être fixé par un épaulement intérieur alors qu'un écrou extérieur vient serrer la paroi de la cellule et qu'une embase vient assurer l'étanchéité sur la paroi opposée. Les matériaux utilisés, le mode de fixation, par vissage collage ou autre procédé et le mode d'étanchéité de l'embout peuvent varier, de même que plusieurs cellules du réservoir multicellulaire peuvent être équipées d'embouts, sans pour autant changer le principe de l'invention qui vient d'être décrite. L'embout selon l'invention peut également être utilisé sur un réservoir cylindrique de type conventionnel, ledit réservoir constituant en quelque sorte une grande cellule. L'embout selon l'invention peut également être utilisé sur des réservoirs de fluide liquide stocké à haute pression. Selon un autre aspect de l'invention, les orifices radiaux reliant entre elles les cellules juxtaposées et collées sont pourvus de clapets anti retour et auto- obturant permettant d'isoler une cellule en cas de déchirure et de dépressurisation brutale de ladite cellule limitant ainsi la fuite à cette seule cellule. 3 2792706 Dans sa demande de brevet déjà cité l'auteur décrit plus particulièrement un réservoir constitué de cellules octogonales, selon une des conditions préférentielles de la présente invention, la section des tubes ou cellules est hexagonale permettant ainsi de supprimer les lacunes entre chaque cellule, de pouvoir les assembler les unes aux autres et de dégager sur l'une d'elle, latéralement au réservoir le positionnement de l'embout de sortie. Dans le but de simplifier la fabrication des clapets auto obturant et anti retour à double effet, et selon une autre disposition de la présente invention le réservoir comporte un sens de circulation du fluide ou les embouts de remplissage sont différents du ou des embouts de sortie de telle sorte que le fluide ayant un seul sens de circulation les clapets anti retours sont à simple effet. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, à titre non limitatif, de plusieurs modes de réalisation, faite en regard des dessins annexés o: La figure 1 représente vue en coupe transversale une cellule hexagonale de réservoir équipé d'un embout selon l'invention. La figure 2 représente vue en coupe transversale une cellule hexagonale de réservoir équipée d'un embout à une seule sortie. La figure 3 représente schématiquement vu en coupe transversale un mode de fixation de l'embout selon l'invention. La Figure 4 représente schématiquement vu en coupe transversale un réservoir multicellulaire équipé de clapet auto-obturant à double effet. La figure 5 représente vu schématiquement en coupe transversale un réservoir multicellulaire avec sens de circulation unique du fluide et équipé de clapet auto-obturant à simple effet. La figure 1 représente vue en coupe transversale une cellule de section hexagonale 1 d'un réservoir haute pression comportant un embout de remplissage et de vidange 2 selon l'invention sensiblement circulaire monté perpendiculairement à l'axe longitudinal de ladite cellule, traversant cette dernière de part en part et comportant un perçage sensiblement central 3 débouchant de part et d'autre sur l'extérieur de ladite cellule, alors que des orifices 6 sont ménagés perpendiculairement à l'embout 2 mettant en communication le perçage central 3 et l'intérieur de la cellule 1. Des filetages 7 ménagés sur les extrémités débouchant hors de la cellule permettent la fixation de raccords pour relier et permettre la circulation du gaz de l'intérieur de la cellule au circuit de remplissage et d'utilisation à haute pression. Une embase 8 d'un coté de l'embout permet son arrêt sur la cellule et la fixation est assurée par une bague filetée 9 opposée, l'étanchéité étant assurée par des joints toriques 10. 4 2792706 Les pressions exercées sur et dans l'embout sont ici représentées par des flèches et s'équilibrent entre elles et ne sollicitent aucunement l'embout ainsi équilibré dans l'espace à une éjection hors de la cellule. La figure 2 montre vue en coupe transversale une cellule de section hexagonale 1 dont l'embout de remplissage et de vidange 2A selon l'invention sensiblement circulaire monté perpendiculairement à l'axe longitudinal de ladite cellule, traversant cette dernière de part en part et comportant un perçage sensiblement central 3A débouchant à une seule extrémité sur l'extérieur de ladite cellule, alors que des orifices 6 sont ménagés perpendiculairement à l'embout 2A mettant en communication le perçage central 3A et l'intérieur de la cellule 1. Un filetage 7A ménagé sur la partie débouchant hors de la cellule permet la fixation d'un raccord pour relier et permettre la circulation du gaz de l'intérieur de la cellule au circuit de remplissage et d'utilisation à haute pression. La figure 3 montre vue en coupe transversale une autre réalisation d'un embout 2B selon l'invention o la fixation sur la cellule 1 est assurée par un épaulement intérieur 11 et un écrou extérieur 12 venant serrer la paroi de la cellule et l'émbase 13 vient assurer l'étanchéité sur la paroi opposée l'étanchéité étant également assurée par des joints toriques 10. Un filetage 7A ménagé sur la partie débouchant hors de la cellule permet la fixation d'un raccord pour relier et permettre la circulation du gaz de l'intérieur de la cellule au circuit de remplissage et d'utilisation à haute pression. La figure 4 représente schématiquement vu en coupe transversale un réservoir multicellulaire de 6 éléments hexagonaux reliés entre eux par des clapets auto obturants à doubles effets 13 comportant chacun un clapet 14 maintenu par des ressorts antagonistes 15, lors d'une dépressurisation brutale d'une des cellules par exemple en cas de déchirure de la paroi d'une des cellules, le clapet 14 sera par la différence de pression plaqué sur son siège et obturera la liaison intercellule isolant ainsi le reste du réservoir de la cellule déchiré et limitera la fuite à cette seule cellule. La construction de clapets auto obturants à double effet est relativement complexe et ce type de clapet nuit à une grande vitesse de remplissage du réservoir afin de ne pas actionner les clapets lors du remplissage un sens de circulation unique du gaz permettant de palier à ce défaut est montré sur la figure 5 qui représente un réservoir multicellulaire de 7 éléments comportant sur les cellules latérales 16 deux embouts de remplissage 17 et sur la cellule centrale 18 un embout de vidange vers l'utilisation du gaz 19. Entre les cellules sont disposés des clapets auto-obturants anti retour à simple effet 20 permettant le libre passage du gaz des cellules extérieures vers la cellule centrale (sens des flèches). Le remplissage du réservoir peut ainsi s'effectuer sous grande vitesse alors que les clapets 20 permettront d'isoler le ou les cellules latérales endommagées limitant la fuite à cette ou ces seules cellules. 2792706 Le nombre de cellules, leurs dispositions, leurs dimensions, les matériaux utilisés le sens de circulation du fluide soit de l'extérieur vers l'intérieur soit de l'intérieur vers l'extérieur peuvent varier sans pour autant changer l'invention qui vient d'être décrite. 6 2792706 REVENDICATIONS 1.- Embout de réservoir de fluide haute pression et plus particulièrement de réservoir haute pression constitué de plusieurs tubes de faible section formant des cellules juxtaposées collées les unes aux autres et reliées entre elles radialement par au moins un orifice pour permettre la circulation du gaz sous pression de l'une à l'autre caractérisé en ce que ledit embout de forme sensiblement circulaire, percé de part en part sensiblement en son centre, est monté étanche, non plus à l'une des extrémités de la cellule, mais radialement et perpendiculairement à l'axe longitudinal d'une des cellules, en n'importe quel point sur la longueur de ladite cellule, la traversant de part en part, et en ce que son perçage central débouche d'une part, des deux cotés vers l'extérieur de la cellule par deux filetages ou autre mode de fixation permettant de fixer des raccords le raccordant au réseau extérieur de pression soit pour son remplissage soit pour son utilisation et d'autre part, à l'intérieur de la cellule par un ou plusieurs orifices radiaux et perpendiculaires à lui-même, de telle sorte que les pressions tant internes qu'externes exercées par le gaz comprimé s'équilibrent entre elles et ne sollicitent pas l'embout à une éjection hors de la cellule. 2.- Embout de réservoir de fluide haute pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le perçage central de l'embout (3) ne débouche vers l'extérieur qu'à une seule de ses extrémités. 3.- Embout de réservoir de fluide haute pression selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la fixation sur la cellule (1) est assurée par un épaulement intérieur (11) et un écrou extérieur (12) venant serrer la paroi de la cellule et qu'une embase (13) vient assurer l'étanchéité sur la paroi opposée l'étanchéité étant également assurée par des joints toriques (10). 4.- Embout de réservoir de fluide haute pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 adapté et monté sur un réservoir cylindrique de type conventionnel. 5.- Cellule de réservoir de fluide recevant l'embout de réservoir selon l'une quelconque des revendications de I à 3 caractérisée en ce que la section de la cellule est un hexagone. 6.- Réservoir de fluide haute pression constitué de plusieurs tubes de faible section formant des cellules juxtaposées collées les unes aux autres et reliées entre elles radialement par au moins un orifice pour permettre la circulation du gaz sous pression de l'une à l'autre et muni d'un embout selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou les orifices de circulation reliant les cellules entre elles soient équipés de clapets auto obturant à doublés effets (13) comportant chacun un clapet (14) maintenu par des ressorts antagonistes (15), 7.- Réservoir de fluide haute pression constitué de plusieurs tubes de faible section formant des cellules juxtaposées collées les unes aux autres et reliées entre elles radialement par au moins un orifice pour permettre la circulation du gaz sous pression de l'une à l'autre et muni d'un embout selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que le réservoir comporte un sens de circulation du fluide o les embouts de remplissage (17) sont différents du ou des embouts de sortie (19) de telle sorte que le fluide ayant un seul sens de circulation, les clapets anti retours (20) équipant les orifices de circulation reliant les cellules entre elles sont à simple effet.