Brevet FR2796125A1 — publié le 20010112

Réservoir résistant à l'éclatement dont une cloison se rompt au-delà d'une certaine pression La présente invention se rapporte aux réservoirs résistant à la pression et, plus particulièrement, à ceux destinés à contenir du gaz de pétrole liquéfié et à être montés sur un véhicule automobile. La sécurité de ces réservoirs est assurée par le fait que tout d'abord, ils résistent à une pression, généralement de 30 bar, dite "pression d'épreuve" sans se déformer et sans présenter de fuite. Cette pression est définie pour être supérieure à la pression de vapeur que le gaz est io susceptible d'atteindre à la température maximum prévue en usage normal du réservoir. La relation entre la température et la pression de vapeur saturante du gaz n'est vraie que si une partie seulement du réservoir contient du gaz liquide et le reste du gaz "gazeux". Cette hypothèse n'est pas toujours satisfaite, car il se peut qu'accidentellement, le réservoir soit plein de gaz liquide. Ce gaz liquide étant pratiquement incompressible, sa pression devient rapidement très importante si le réservoir n'a pas la capacité de se dilater en même temps que lui. Les réglementations en vigueur prévoient, avant l'éclatement des réservoirs sous l'effet de la pression, qu'ils soient capables de gonfler, ce que l'on appelle généralement "l'augmentation volumétrique". On souhaite donc qu'un réservoir résistant à la pression n'éclate pas tant qu'il n'y règne pas une pression d'éclatement. On souhaite être averti, bien avant que la pression d'éclatement ne soit atteinte, que la pression a augmenté au-delà de la pression d'épreuve. L'invention y pourvoit d'une manière simple par un réservoir résistant à la pression comportant une paroi extérieure et au moins une cloison intérieure reliant deux emplacements de la paroi extérieure de manière que ladite au moins une cloison participe à la résistance à une pression d'épreuve régnant dans le réservoir et à partir de laquelle la paroi extérieure se déforme, ladite au moins une cloison comportant un affaiblissement tel qu'elle se rompt au-delà de la pression d'épreuve. De préférence, les deux emplacements sont des parties concaves de la paroi extérieure en sorte que cette paroi ait bien tendance à s'écarter vers l'extérieur lorsque la cloison se rompt. Suivant un mode de réalisation préféré, le réservoir est profilé et son contour transversal inclut la forme de deux C. Les extrémités libres de l'un des C sont reliées à celles de l'autre C avec éventuellement interposition d'au moins une ligne convexe. La cloison relie les génératrices des deux extrémités de l'un des C. La cloison comporte, comme affaiblissement, une moindre épaisseur que la paroi extérieure ou une amorce de déchirure qui en provoque la rupture lorsqu'il règne dans le réservoir une pression de rupture inférieure à la pression d'éclatement, mais supérieure à un seuil prescrit de pression d'épreuve. Lorsque la pression dans le réservoir dépasse la pression d'épreuve, la cloison se rompt et, en raison de la position de la cloison en regard d'une partie concave de la paroi extérieure du réservoir, cette paroi se déforme en cet endroit, ce qui constitue le signe visible à l'oeil nu que la pression dépasse la pression d'épreuve. Comme amorce de déchirure on peut prévoir une rangée longitudinale de trous, une ouverture longitudinale en forme de fente ou également le fait que la soudure de fermeture de l'un des C par la cloison est discontinue. L'invention vise également un procédé pour faire en sorte qu'au moins un réservoir résistant à la pression se déforme à l'oeil nu lorsqu'il y règne une pression dépassant une pression d'épreuve mais inférieure à la pression à laquelle il éclate en constituant le réservoir comme défini cidessus, l'affaiblissement pouvant être une amorce de déchirure ou une épaisseur de la cloison moindre que celle de sa paroi extérieure. Selon l'invention, les cloisons, notamment en acier, sont ainsi calculées de façon à ce que la contrainte à laquelle elles sont soumises ne dépasse pas par exemple les trois quarts de la limite élastique garantie de l'acier quand le réservoir est soumis à la pression d'épreuve. Ce calcul permet de définir une section minimum "Sm" de la cloison. On calcule ensuite les contraintes de manière à ce qu'elles soient supérieures à la limite de rupture de l'acier quand le réservoir est soumis à une pression équivalente à la pression minimale de rupture. Ce calcul permet de définir une section maximum "SM" de la cloison. On construit ensuite un prototype de réservoir que l'on teste. L'invention vise donc également un procédé de fabrication d'un réservoir consistant à fabriquer un prototype de réservoir du type défini ci- dessus, mais dont la résistance à la rupture de la cloison n'est pas connue, à soumettre le prototype à un essai de pression et, selon le résultat de l'essai, à affaiblir ou à renforcer la cloison et/ou, pour obtenir au moins l'augmentation volumétrique souhaitée, à prévoir d'affaiblir une autre cloison. Le réservoir représenté à la figure 1 est constitué de profilés en acier. Un premier profilé 1 latéral a une section transversal en forme de C fermé par une hampe 2. Le profilé est fermé par une soudure 3 qui n'est présente que partiellement le long du profilé. Il est prévu un premier profilé intermédiaire de section transversale en forme de U dont les branches 4, 5 sont convexes. Les extrémités des branches 4, 5 sont soudées par des retours 6 aux extrémités de la hampe 2 du profilé 1. Le premier profilé intermédiaire a une âme 7 qui s'étend parallèlement à la cloison représentée en section transversale par la hampe 2. Un deuxième profilé intermédiaire est de forme identique au premier profilé intermédiaire. Les extrémités de ses branches 8, 9 sont soudées aux extrémités de l'âme 7 du premier profilé intermédiaire. Les soudures s'étendant le long de toutes les génératrices. Le deuxième profilé intermédiaire a une âme 10. Il est prévu enfin un second profilé 1 latéral en forme de C ouvert dont les extrémités sont soudées à nouveau par des retours aux extrémités de l'âme 10 du deuxième profilé intermédiaire. En bout, les profilés sont fermés par des couvercles qui sont soudés sur leur bord. On prévoit dans le profilé une ouverture de remplissage qui n'est pas représentée. Si, comme à la figure 1, les quatre compartiments, définis par les profilés, ne communiquent pas entre eux, il y a autant d'ouvertures de remplissage que de compartiments. Mais le plus souvent, et comme représenté à la figure 2, il est prévu une ouverture 16 permettant une communication entre deux compartiments. Cette ouverture est pratiquée dans la cloison représentée par la hampe 2 ou dans la cloison représentée par les âmes 7 et 10. En outre, et comme symbolisé à la figure 2, la soudure 12 n'est que partielle et créée une amorce de déchirure, de telle manière à ce que la section soudée soit plus grande que "Sm" tout en étant plus petite que "SM". Cette ligne peut être aussi constituée par une rangée longitudinale d'évidements 13. A la figure 3, I'amorce de déchirure est constituée par trois rangées de trous 14. A la figure 4, I'amorce de déchirure est constituée par une fente 15 longitudinale, tandis qu'un trou 16 de communication entre les compartiments est prévu en dessous de la fente 15. Ces affaiblissements ne sont prévus, sur le premier prototype réalisé, que sur une seule des cloisons. Le prototype ainsi constitué est soumis à un essai de pression conduit de la manière suivante: - le réservoir est rempli d'eau, - à l'aide d'une pompe volumétrique, on le porte à la pression d'épreuve Pe. On vérifie l'absence de déformation et de fuite. - on le porte ensuite à la pression minimale de rupture Pr. On vérifie qu'il ne présente toujours pas de fuite et on mesure son augmentation volumétrique: AVr. - on le porte ensuite à la rupture et l'on mesure la pression réelle de rupture PR et l'augmentation volumétrique AVR. En fonction des pressions réellement constatées, on augmente ou on diminue le nombre de trous de façon à obtenir réellement la résistance souhaitée de la cloison. En fonction de l'augmentation volumétrique AVR obtenue, on crée, si elle est insuffisante, des affaiblissements qui sont réalisés dans autant de cloisons qu'il est nécessaire pour obtenir l'augmentation volumétrique voulue. REVENDICATIONS 1. Réservoir résistant à la pression, comportant une paroi extérieure et au moins une cloison intérieure reliant deux emplacements de la paroi extérieure de manière que ladite au moins une cloison (2) participe à la résistance à une pression d'épreuve, notamment de 30 bar, régnant dans le réservoir et au-delà de laquelle la paroi extérieure se déforme, caractérisé en ce que ladite au moins une cloison (2) comporte un affaiblissement (3) tel qu'elle se rompt à partir de la pression d'épreuve. 2. Réservoir suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux o emplacements sont des parties concaves de la paroi extérieure. 3. Réservoir suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le contour transversal du réservoir inclut la forme de deux C (1,11), les extrémités libres de l'un des C étant reliées à celles de l'autre C, avec éventuellement interposition d'au moins une ligne (4,8) convexe, la cloison (2) i5 reliant les génératrices des deux extrémités de l'un des C. 4. Réservoir suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'affaiblissement est une amorce de déchirure. 5. Réservoir suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'amorce de déchirure est constituée par le fait que la cloison comporte une soudure ayant des discontinuités, une rangée de trous ou une fente, de préférence longitudinale. 6. Réservoir suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'affaiblissement est constitué par le fait que la cloison est moins épaisse que la paroi extérieure. 7. Utilisation d'un réservoir suivant les revendications 1 à 6 comme réservoir de sécurité se déformant à l'oeil nu avant d'éclater 8. Procédé de fabrication d'un réservoir suivant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer un prototype de réservoir du type défini aux revendications 1 à 5, mais dont la résistance à la rupture de la cloison n'est pas connue, à soumettre le prototype à un essai de pression et, selon le résultat de l'essai, à affaiblir ou à renforcer la cloison et/ou, pour obtenir l'augmentation volumétrique souhaitée, à prévoir d'affaiblir une autre cloison.