Brevet FR2863340A1 — publié le 20050610

RESERVOIR POUR FLUIDE SOUS PRESSION L'invention concerne un réservoir pour fluide sous pression comportant des performances en éclatement améliorées. L'invention concerne plus particulièrement les réservoirs polymorphiques. Différents réservoirs polymorphiques sont décrits dans le document FR-2 766 906. Dans un premier mode de réalisation, décrit en référence à la figure 1, le réservoir est constitué de deux parois externes bombées supérieure 1 et inférieure 2 reliées par des parois latérales 3, 4 en forme de cylindres tronqués. Ces dernières sont fermées suivant leur longueur par des parois internes 5, 6 soudées de manière étanche. Les parois supérieure 1 et inférieure 2 sont solidarisées aux parois internes 5, 6 pour former un réservoir à trois compartiments C dont les extrémités sont obturées par des bouchons non représentés. Les différentes parois peuvent être réalisées en tôles d'acier ou d'aluminium embouties et soudées les unes aux autres. Ou bien, le corps du réservoir peut être réalisé en aluminium par un procédé d'extrusion puis obturé par des bouchons d'extrémité soudés. Dans un autre mode de réalisation, représenté à la figure 2, le réservoir est réalisé en tôle d'acier ou d'aluminium emboutie. Il est formé de deux demi-coquilles 7 et 8 dont les bords latéraux sont soudés ensemble suivant leur longueur. Chaque demi-coquille présente trois empreintes cylindriques longitudinales 9, 10, 11 dont la concavité est dirigée vers l'autre demi-coquille pour former trois compartiments C. Des entretoises cylindriques 12 sont emmanchées en force dans des ouvertures 14 correspondantes pratiquées dans les demi-coquilles et évasées contre les parois de ces dernières, puis soudées de manière étanche. Toutefois, dans ces réservoirs, l'éclatement a tendance à se produire au niveau des zones soudées, et plus particulièrement dans la zone affectée thermiquement dans laquelle les caractéristiques mécaniques des matériaux en contrainte à la rupture et en allongement sont plus faibles que dans les parois externes ou dans les entretoises. Un tel éclatement au niveau des zones de soudure présente l'inconvénient de limiter l'augmentation de volume à l'éclatement, préjudiciable à la sécurité du réservoir. L'invention vise à pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus. 2863340 2 A cet effet, l'objet de l'invention concerne un réservoir sous pression destiné à contenir au moins un fluide sous pression, comportant au moins une entretoise jointe à deux parois externes opposées, dans lequel au moins une entretoise présente une structure générant une zone d'amorce de rupture, distante des zones de jonction, dans laquelle la concentration des contraintes est supérieure aux concentrations de contraintes au niveau des zones de jonction. L'amorce de la rupture, à savoir la plastification du matériau, se produira alors prioritairement dans la zone d'amorce de rupture lors de l'éclatement du réservoir. La zone d'amorce de rupture est ainsi réalisée en modifiant la forme de l'entretoise, sans réduire les propriétés mécaniques intrinsèques du matériau, tel que cela peut se produire lors de traitements thermiques, de soudage, etc., ce qui permet de conserver une pression d'éclatement élevée du réservoir. Avantageusement, ladite zone d'amorce est située sensiblement au niveau de la partie centrale de ladite au moins une entretoise, afin d'optimiser l'augmentation de volume à l'éclatement et d'augmenter la sécurité. La localisation de la rupture dans les parties centrales du réservoir permet de réduire la masse des parois externes. La valeur de pression d'éclatement du réservoir sera alors globalement plus faible tout en restant acceptable du point de vue de la sécurité. Dans une variante, le réservoir comportant au moins une entretoise cylindrique évasée, ladite au moins une entretoise présente une section de forme dissymétrique dans la zone d'amorce de rupture. Une telle entretoise est par exemple formée par formage sous pression. Avantageusement, ces sections présentent la même surface et/ou le même comportement en traction suivant leur direction longitudinale. Plus particulièrement, la section de forme dissymétrique est une ellipse dont les petite (b) et grande (a) longueurs sont respectivement inférieure et supérieure au diamètre du cercle (d3). Dans le cas d'une section elliptique, la contrainte maximale dans le plan de la section résultant de la pression externe est plus forte que dans le cas d'une section circulaire, de sorte que le début de la plastification, puis le début de la rupture à l'éclatement interviendront prioritairement dans la partie elliptique. Dans une variante, le réservoir comportant au moins une entretoise cylindrique évasée, ladite au moins une entretoise présente 2863340 3 une section de plus faible dimension et/ou des parois amincies dans la zone d'amorce de rupture. Dans une autre variante, le réservoir comportant au moins une entretoise formant une paroi interne, ladite au moins une paroi interne présente une épaisseur plus faible dans la zone d'amorce de rupture. Plus particulièrement, les surfaces latérales de ladite au moins une paroi interne sont concaves sur sensiblement toute leur hauteur entre les deux parois externes opposées. L'amincissement local des entretoises permet notamment de réduire légèrement leur masse, et donc celle du réservoir. L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 est un mode de réalisation d'un premier type de réservoir polymorphique selon l'art antérieur; - la figure 2 est un mode de réalisation d'un deuxième type de réservoir polymorphique selon l'art antérieur; - la figure 3 est une vue de face partielle d'un réservoir selon l'invention du type de celui représenté figure 1; - la figure 4 est un agrandissement d'une paroi interne du réservoir représenté figure 3 - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une entretoise d'un premier mode de réalisation d'un réservoir selon l'invention, du type de celui représenté figure 2; - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une entretoise d'un deuxième mode de réalisation d'un réservoir selon l'invention, du type de celui représenté figure 2; - les figures 7a et 7b sont des vues en coupe transversale de l'entretoise représentée figure 6 selon les lignes A-A et B-B respectivement. Les réservoirs de l'art antérieur représentés figures 1 et 2 ont déjà été décrits dans le préambule. Un premier mode de réalisation d'un réservoir selon l'invention est décrit en référence aux figures 3 et 4. Ce réservoir présente une forme générale similaire à celui décrit en référence à la figure 1, les parties identiques sont donc référencées avec les mêmes numéros et ne sont pas détaillées à nouveau. Le réservoir selon l'invention se distingue 2863340 4 de l'art antérieur par la structure des entretoises 5, 6, en forme de parois internes, qui s'étendent sensiblement verticalement, reliant les parois supérieure 1 et inférieure 2 et fermant les cylindres tronqués latéraux 3, 4. Dans la suite du texte, on définit un trièdre X, Y, Z, les axes X, Y définissant un plan horizontal, et l'axe Z étant vertical. La direction longitudinale du réservoir s'étend suivant la direction X, les parois internes 5, 6 s'étendant dans un plan sensiblement vertical parallèle au plan XZ. Chaque paroi 5, 6 présente en coupe suivant le plan YZ, tel que représenté figure 4, une dimension di variable, ou épaisseur, dont la plus petite valeur est située sensiblement au niveau de la partie centrale de la paroi. La zone de plus faible dimension forme une zone d'amorce de rupture selon l'invention. De préférence, dans cette zone, la paroi présente des surfaces latérales opposées concaves 20, 21, leur concavité étant dirigée vers l'intérieur du réservoir (vers les compartiments C). La zone d'amorce de rupture est alors distante des zones de soudure S, formant la jonction entre les parois 5, 6 et les parois supérieure 1 et inférieure 2. Un deuxième mode de réalisation d'un réservoir selon l'invention est décrit en référence aux figures 5 à 7. Dans ce mode de réalisation, le réservoir présente des entretoises cylindriques 12 dont les extrémités 13 évasées sont jointes aux demi-coquilles 7 et 8. La structure du réservoir est similaire à celle du réservoir décrit précédemment en référence à la figure 2, dont elle diffère par la forme des entretoises 12. Seules ces dernières seront détaillées en référence aux figures. Sur ces dernières, seule la partie supérieure de l'entretoise est représentée, l'entretoise étant symétrique par rapport à un plan XY passant sensiblement en son centre. Une première variante est décrite en référence à la figure 5. Cette dernière représente une vue en coupe (YZ) d'une partie d'une entretoise 12. La partie centrale de l'entretoise 12 présente un diamètre d2 plus faible que le reste de l'entretoise et une épaisseur e moindre. Afin d'obtenir ces dimensions, une traction peut être appliquée à une entretoise 12 cylindrique afin de former une zone élongée et amincie en son centre. Cette traction va allonger le cylindre dans sa partie droite centrale tout en réduisant légèrement son épaisseur. On peut 2863340 5 avantageusement contrôler cette valeur d'allongement en géométrie en appliquant un effort constant. Cette opération est réalisée dans le domaine plastique du matériau, sans s'approcher des efforts ou élongation à rupture afin de ne pas détériorer de façon trop importante les caractéristiques mécaniques de l'entretoise. Avantageusement, cette traction est réalisée lors de l'évasement des extrémités 13 de l'entretoise. La zone amincie forme ainsi une zone d'amorce de rupture distante des zones de jonction de l'entretoise avec les demi-coquilles du réservoir. Dans une deuxième variante décrite en référence aux figures 6 et 7, la partie centrale de chaque entretoise 12 présente une section transversale de forme variable suivant l'axe Z afin de générer une dissymétrie des contraintes radiales dans le plan XY. Une telle dissymétrie est par exemple réalisée par formage sous pression de la partie centrale initialement cylindrique de l'entretoise en une section de forme elliptique ou présentant une forme dissymétrique selon les axes X et Y. Dans l'exemple, l'entretoise présente une zone Zc cylindrique raccordée à la partie évasée 13, et sensiblement en son centre, une zone Ze dont la section est elliptique, les deux zones Zc, Ze étant reliées par une zone de transition Zt. L'ellipse présente une petite longueur b et une grande longueur a, le diamètre d3 de la partie cylindrique étant compris entre ces deux longueurs: b Les sections elliptique (figure 7b) et cylindrique (figure 7a) présentent alors la même surface et le même comportement en traction suivant l'axe Z. Par contre, la contrainte maximale dans le plan XY résultante de la pression externe, est plus forte dans le cas d'une section elliptique que dans le cas d'une section circulaire. Le début de la plastification et ensuite de la rupture à l'éclatement interviendra donc prioritairement dans cette partie elliptique qui forme une zone d'amorce de rupture, distante des zones de jonction avec les demi-coquilles 7, 8. Bien que les exemples décrits comportent trois compartiments C, l'invention se rapporte également à des réservoirs présentant un nombre différent de compartiments, et au moins une entretoise. 2863340 6 REVENDICATIONS 1. Réservoir sous pression destiné à contenir au moins un fluide sous pression, comportant au moins une entretoise (5, 6, 12) jointe à deux parois externes opposées (1, 2), caractérisé en ce qu'au moins une entretoise (12) présente une structure générant une zone d'amorce de rupture, distante des zones de jonction, dans laquelle la concentration des contraintes est supérieure aux concentrations de contraintes au niveau des zones de jonction. 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone d'amorce est située sensiblement au niveau de la partie centrale de ladite au moins une entretoise (5, 6, 12). 3. Réservoir selon la revendication 1 ou 2, comportant au moins une entretoise cylindrique évasée (12), caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise présente une section de forme dissymétrique dans la zone d'amorce de rupture. 4. Réservoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites sections présentent la même surface et/ ou le même comportement en traction suivant leur direction longitudinale. 5. Réservoir selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la section dissymétrique présente une forme d'ellipse, dont les petite (b) et grande (a) longueurs sont respectivement inférieure et supérieure au diamètre du cercle (d3). 6. Réservoir selon la revendication 1 ou 2, comportant au moins une entretoise cylindrique évasée (12), caractérisé en ce que ladite au moins une entretoise présente une section de plus faible dimension et/ou des parois amincies dans la zone d'amorce de rupture. 7. Réservoir selon la revendication 1, comportant au moins une entretoise formant une paroi interne (5, 6), caractérisé en ce que ladite au moins une paroi interne (5, 6) présente une épaisseur (dl) plus faible dans la zone d'amorce de rupture. 8. Réservoir selon la revendication 7, caractérisé en ce que les surfaces latérales de ladite au moins une paroi interne sont concaves sur sensiblement toute leur hauteur entre les deux parois externes opposées.