Brevet FR2823288A1 — publié le 20021011

La présente invention a pour objet un récipient pour fluide sous pression, en particulier pour gaz liquéfié, ainsi que son procédé de fabrication. Les gaz liquéfiés, en particulier les gaz liquéfiés de la classe 2, comprenant notamment les gaz de pétrole liquéfié tels que butane, propane, etc., les gaz utilisés dans les techniques du froid, le gaz ammoniac, le chlore, et bien d'autres, sont souvent transportés dans des récipients en forme de bonbonnes cylindriques à section circulaire et fonds adaptés ou sphériques dont la fabrication est extrêmement coûteuse et délicate à mettre en oeuvre. Pour de tels fluides diverses normes sévères doivent être respectées. En particulier ce type de récipient doit répondre à des exigences administratives d'épreuves de tests ; en particulier les normes françaises et européennes exigent que le récipient développe une augmentation volumétrique minimum de 20% avant éclatement (de façon que l'utilisateur puisse immédiatement déterminer le risque d'éclatement) tandis que parallèlement une pression d'éclatement déterminée est imposée. La présente invention résout ces difficultés en prévoyant un récipient pour fluide sous pression, en particulier pour gaz liquéfié, comprenant au moins deux surfaces sensiblement opposées sur lesquelles s'exerce la pression du fluide, caractérisé en ce que entre lesdites deux surfaces est prévu au moins un élément de jonction, tirant ou goujon, dont la résistance est calculée et calibrée pour céder au-delà d'un effort dont le seuil a été déterminé. Avantageusement le récipient est constitué en tôle métallique emboutie, par exemple en acier. Selon un mode de réalisation le goujon précité est une tige en acier dont une partie médiane est calibrée. Selon une réalisation le récipient présente une forme plate, par exemple sensiblement parallélépipédique rectangle d'épaisseur relativement faible, les éléments de jonction, tirants ou goujons, étant orientés parallèlement à la direction de l'épaisseur. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un récipient tel que décrit ci-dessus qui se caractérise par les étapes suivantes de fabrication : -- l'emboutissage de deux surfaces métalliques, par exemple en tôle d'acier, en forme d'éviers plats, avec formation simultanée d'éventuelles cuvettes, le sertissage et le soudage des deux éviers, la fixation des éléments de jonction, tels que tirants ou goujons sur lesdites surfaces métalliques, dans ou sur les cuvettes si de telles cuvettes sont prévues, la fixation d'une vanne de remplissage et de soutirage, et la fixation éventuelle d'un piétement et de poignées de manutention. Le récipient étant avantageusement de forme plate, il est beaucoup plus facile à loger et à transporter que les récipients de l'art antérieur de forme cylindrique ou sphérique. L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : -- la figure 1 montre en vue perspective un récipient conçu selon l'invention ; -- la figure 2 est une vue en coupe faite selon le plan Il--Il de la figure 1 ; -- les figures 3 et 4 montrent comme la figure 1 en vue perspective deux autres récipients conçus selon l'invention ; -- la figure 5 montre en vue perspective un récipient similaire à celui de la figure 4 sur lequel on a adapté une poignée de préhension. -- les figures 6 à 9 montrent de façon schématique diverses formes générales possibles du récipient ; -- la figure 10 montre une manière de fixer un goujon sur les faces internes des surfaces en regard du récipient ; -- les figures 11 et 12 montrent deux phases successives d'une autre manière de réaliser conformément à l'invention la fixation d'un goujon sur les surfaces en regard d'un récipient ; -- la figure 13 montre un goujon formé de deux parties coopérantes pouvant être utilisé conformément à l'invention ; -- les figures 14 et 15 montrent deux phases successives d'une manière d'utiliser le goujon de la figure 13 pour construire un récipient perfectionné conforme à l'invention. On se reportera tout d'abord aux figures 1 et 2 pour expliquer la fabrication d'un récipient conformément à l'invention. Comme on le voit à la figure 1, le récipient a une forme générale parallélépipédique rectangle de bidon plat ou"jerrican"identifié dans son ensemble par la référence numérique 1. Comme on le voit plus clairement à la figure 2, le récipient est formé en deux parties 2,3 en tôle métallique avantageusement d'acier, qui pourra avoir une épaisseur de quelques millimètres, par exemple 2 à 6 mm, selon les volumes à recevoir et les pressions à supporter. Les deux parties 2,3 sont formées par emboutissage de manière à former deux sortes d'éviers plats qui sont réunis entre eux le long d'une ligne de soudure et de sertissage 4. Dans l'exemple illustré à la figure 1, chaque face extérieure plate du bidon comporte en creux une cuvette formée en croix 5, laquelle a été formée lors de l'emboutissage de chaque partie d'évier du bidon, les cuvettes (5) présentant une convexité dirigée vers le plan médian du récipient. Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2, dans la région centrale du bidon, dans la cuvette 5 de chaque face, a été serti et soudé un goujon 6, avantageusement formé en acier, vers ses deux extrémités 6b et 6c, lequel goujon présente une partie médiane centrale 6a de section réduite calibrée. La section calibrée 6a du goujon 6 est calculée de façon que le goujon se rompe lorsque la pression atteint un certain seuil à l'intérieur du récipient, par exemple dans le cas des gaz liquéfiés de classe 2 comme indiqué ci-dessus, lorsque la pression dépasse de 30% la pression d'épreuve à laquelle a été soumis le récipient. Sous l'effet de la rupture du goujon 6 pour une telle pression, le récipient va se déformer de façon considérable augmentant son volume de plus de 20% du fait de la forme plate générale du récipient. Bien entendu, un calcul simple de la force s'exerçant pour une telle pression sur les deux faces en regard du bidon permettra de déterminer, en fonction de la qualité de l'acier utilisé pour former le goujon 6, la section de la partie 6a du goujon à utiliser. La section peut également être déterminée par des essais. L'élément de jonction des deux surfaces 2,3, tel que le goujon 6, encaissera l'effort d'écartement des surfaces lors de l'épreuve de test auquel sera soumis le récipient, en évitant une déformation permanente du récipient après l'épreuve. En outre, on aperçoit en 12, la vanne de remplissage et de soutirage dont on a équipé le récipient. Selon la variante de réalisation illustrée à la figure 3, le récipient est constitué de façon très similaire à celui de la figure 1, mais dans ce cas, cinq goujons respectivement 7 à 11 ont été utilisés au lieu d'un seul goujon central tel que 6 à la figure 1. Une telle construction est plus appropriée en particulier si le récipient a des dimensions importantes. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 4, on a représenté là encore un récipient de forme générale similaire à celle du récipient de la figure 1 ou de la figure 3. Dans le mode de réalisation de la figure 4, au lieu d'une cuvette en croix 5 formée dans chaque face plate du récipient, le récipient comporte deux cuvettes 13,14 rectilignes parallèles et les deux faces en regard du récipient sont réunies entre elles par des goujons (non représentés) formant éléments de jonction de façon similaire à ce qui a été expliqué en relation aux figures précédentes. Dans ce cas également, l'augmentation volumétrique du récipient sera considérable et immédiatement perceptible si la pression à l'intérieur du récipient vient à dépasser une certaine valeur et que sous l'effet de cette pression les goujons cèdent. Le mode de réalisation de la figure 5 est similaire à celui de la figure 4, mais le récipient a été doté en outre d'une poignée de préhension 17,18. Un piétement (non représenté) peut en outre être ajouté. Si l'on veut constituer un récipient de grand volume, plusieurs récipients élémentaires plats peuvent être reliés, en série ou en parallèle. Le procédé de fabrication du récipient découle clairement de ce qui précède : Il comprend les étapes suivantes : -- l'emboutissage de deux surfaces métalliques, par exemple en tôle d'acier, en forme d'éviers plats, avec formation simultanée des cuvettes, le sertissage et le soudage des deux éviers, la fixation des goujons dans les cuvettes, la fixation de la vanne de remplissage et de soutirage, et la fixation éventuelle d'un piétement et de poignées de manutention. Bien que des éléments de jonction particuliers aient été illustrés dans les exemples de réalisation présentés, il apparaît clairement que ces éléments de jonction pourraient être différents, par exemple constitués par des liens souples tels que des câbles ou fils métalliques réunissant intérieurement les faces en regard du récipient, qui, en cas de surpression devront s'écarter l'une de l'autre pour produire l'augmentation volumétrique recherchée avant éclatement du récipient sous l'effet d'une surpression. La forme plate du récipient peut bien entendu être autre que parallélépipédique rectangle. Ainsi, à la figure 6, on a représenté de façon schématique une forme parallélépipédique rectangle du type général "jerrican"montré aux figures précédentes La figure 7 montre un récipient plat dont la section est en galette sensiblement circulaire. La figure 8 montre un récipient plat dont la section est en galette sensiblement ovale. La figure 9 montre un récipient plat avec une section en"jerrican" classique plus haut d'un côté que de l'autre. Les formes illustrées sont simplement explicatives et nullement limitatives. En se reportant à la figure 10, on a montré un goujon 6, du type illustré à la figure 2, qui a été fixé par soudure sur les deux faces opposées en regard du récipient, sensiblement de niveau avec la surface extérieure du récipient. Une telle fixation est en particulier appropriée si l'on ne prévoit pas dans les deux faces réunies entre elles par le goujon des cuvettes embouties en même temps que les deux parties du récipient. Suivant le mode de mise en oeuvre illustré aux figures 11 et 12, le goujon 16 se termine à une extrémité 16d par une surface légèrement élargie qui va pouvoir être soudée (avant réunion et soudage des deux parties embouties en forme d'éviers ou couvercles plats du récipient) sur la face interne de la surface 3 du récipient, comme montré à la figure 12. L'autre extrémité 16b du goujon 16 sera fixée sur la surface 2 par sertissage et soudage de façon similaire à ce qui est fait pour les deux extrémités du goujon 6 selon le mode de réalisation illustré à la figure 10. Suivant le mode de mise en oeuvre illustré aux figures 13 à 15, un goujon 26 est constitué de deux parties respectivement 26a et 26b séparées. La partie 26a est creuse et présente à une extrémité une collerette de rétrécissement 26e et à son autre extrémité une face plane 26c qui permettra sa soudure, comme illustré à la figure 14 sur la face interne de la surface 2 d'un récipient. La partie 26b a une forme de tête de flèche fendue avec à sa base une face plane 26d qui permettra sa soudure comme illustré à la figure 14 sur la face interne de la surface 3 du récipient. Lors du rapprochement pour l'opération de sertissage/soudage des deux parties en éviers du récipient, comme illustré à la figure 15, la tête de flèche de la partie 26b du goujon va venir se verrouiller sous la collerette 26e de la partie 26a du goujon. La partie creuse 26a et/ou la partie pleine 26b du goujon sont calibrées de façon à céder sous l'effort de la pression voulue, par exemple excédant de 30% la pression d'épreuve de test du récipient. Dans tous les modes de réalisation décrits aux figures 6 à 15, les récipients peuvent comprendre ou non des cuvettes dans lesquelles ou sur lesquelles sont fixés les goujons qui forment"fusibles"qui doivent céder lorsqu'une pression excessive à l'intérieur du récipient est atteinte. L'intérêt des cuvettes est, d'une part, de raccourcir la longueur des goujons ou éléments similaires de fixation utilisés, d'autre part, de renforcer la région avoisinante de fixation par cette déformation en cuvette, et enfin, en particulier si l'opération de fixation se fait avec sertissage/soudage des extrémités des goujons dans les parois du récipient, que les extrémités dépassantes des goujons et les soudures ne dépassent pas la surface de la face extérieure des récipients. REVENDICATIONS 1. Récipient pour fluide sous pression, en particulier pour gaz liquéfié, comprenant au moins deux surfaces sensiblement opposées (2,3) sur lesquelles s'exerce la pression du fluide, caractérisé en ce que entre lesdites deux surfaces est prévu au moins un élément de jonction, tirant ou goujon, (6 ; 7-11 ; 16 ; 26) dont la résistance est calculée et calibrée pour céder au-delà d'un effort dont le seuil a été déterminé. 2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué en tôle métallique, par exemple en acier, emboutie. 3. Récipient selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il présente une forme plate, par exemple sensiblement parallélépipédique rectangle, d'épaisseur relativement faible, les éléments de jonction, tirants ou goujons, étant orientés parallèlement à la direction de l'épaisseur. 4. Récipient selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le goujon précité est une tige en acier dont une partie médiane (6a ; 16a ; 26a, 26b) est calibrée. 5. Récipient selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le goujon précité est constitué en deux parties (26a, 26b) pouvant se verrouiller l'une sur l'autre lors de l'opération de réunion des deux parties opposées du récipient. 6. Récipient selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les goujons (6 ; 7-11 ; 16 ; 26) sont fixés, par exemple sertis et/ou soudés dans ou sur les surfaces (2,3) en regard du récipient. 7. Récipient selon la revendication 6, caractérisé en ce que les goujons sont fixés, par exemple sertis et/ou soudés dans ou sur les surfaces en regard du récipient à l'intérieur de cuvettes (5) embouties à l'endroit de la fixation des goujons. 8. Récipient selon la revendication 7, caractérisé en ce que les cuvettes (5) présentent une convexité dirigée vers le plan médian du récipient. 9. Procédé de fabrication d'un récipient selon l'une quelconque des revendications1 à 8, caractérisé en ce qu'on procède aux étapes suivantes : --l'emboutissage de deux surfaces métalliques (2,3), par exemple en tôle d'acier, en forme d'éviers plats, avec formation simultanée d'éventuelles cuvettes, -- la fixation des goujons (16 ; 26) par une de leurs extrémités au moins (16d ; 26c, 26d) sur la face intérieure de l'une au moins des deux surfaces (2,3), -- le sertissage et le soudage (4) des deux éviers, avec simultanément, soit la fixation de l'autre extrémité (16b) des goujons sur l'autre surface (2) du récipient, soit le verrouillage de deux parties coopérantes (26a, 26b) du goujon lors du sertissage/soudage des deux éviers sur les faces internes des deux surfaces (2,3) desquelles ont été fixées préalablement les deux parties coopérantes (26a, 26b) des goujons la fixation de la vanne (12) de remplissage et de soutirage, et la fixation éventuelle d'un piétement et de poignées (17,18) de manutention. 10. Procédé de fabrication d'un récipient selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'on procède aux étapes suivantes : -- l'emboutissage de deux surfaces métalliques (2,3), par exemple en tôle d'acier, en forme d'éviers plats, avec formation simultanée d'éventuelles cuvettes, le sertissage et le soudage (4) des deux éviers, la fixation des éléments de jonction, tels que tirants ou goujons (6 ; 7-11) sur lesdites surfaces métalliques, dans ou sur les cuvettes (5) si de telles cuvettes sont prévues, la fixation de la vanne (12) de remplissage et de soutirage, et la fixation éventuelle d'un piétement et de poignées (17,18) de manutention.