Brevet FR3079930A1 — publié le 20191011

Procédé de contrôle d'étanchéité de tête de réservoir La présente invention a pour objet un procédé de contrôle d'étanchéité de tête de réservoir. Le secteur technique de l'invention est celui de 5 la fabrication des réservoirs et bouteilles de gaz aptes à contenir et à délivrer du gaz sous pression, tel qu'en particulier de l'hydrogène, par l'intermédiaire d'une tête de réservoir fixée sur un bossage du dit réservoir. Il est alors obligatoire, lors de la fabrication 10 des réservoirs et après le montage d'une telle tête sur chacun d'eux, de contrôler l'étanchéité de la fixation, en général par vissage, des dites têtes de réservoirs pour éviter toute fuite éventuelle ultérieure quand les réservoirs sont remplis de gaz, surtout quand il s'agit 15 d'hydrogène. Il est connu pour cela de remplir chaque réservoir de gaz jusqu'à la pression de contrôle prédéterminée puis de contrôler si celle-ci se maintient pendant une durée suffisante pour en conclure qu'il n'y a 20 pas de fuite. Cependant une telle opération nécessite un banc d'essai assez couteux (de l'ordre de 1 ME d'investissement), de grandes quantités de gaz à mettre en pression (tels que 35 m3 à la pression atmosphérique pour une bouteille de 50 litres à tester à 700 bar) et 25 une durée du test d'au moins 20 minutes par bouteille : tout ceci est ainsi couteux et long. Le problème posé est donc de pouvoir contrôler l'étanchéité de la fixation des dites têtes de réservoirs d'une part sans avoir besoin de banc d'essai couteux ni 30 de grande consommation de gaz surtout quand il s'agit d'hydrogène, et d'autre part suivant un procédé qui 2 puisse être mis en oeuvre dans un temps assez court, soit de moins de 5' par bouteille. Or on connaît par ailleurs des têtes de réservoir telles que celles enseignées dans les demandes de brevet 5 US 2005/0236778 et DE 102014010090 et qui comprennent deux étanchéités l'une dite interne principale et l'autre dite externe secondaire et dont l'espace, qu'elles délimitent entre elles, est relié par un conduit à l'extérieur de la bouteille de gaz sous pression 10 considérée sur laquelle est fixée la dite tête de réservoir afin : - dans le brevet américain de pouvoir y injecter un gaz à pression intermédiaire pour, d'une part, réduire le différentiel de pression de part et d'autre du joint 15 interne et ainsi prolonger la durée de vie de ce joint, et, d'autre part, surveiller la valeur de cette pression intermédiaire pour détecter une fuite éventuelle de l'un ou l'autre joint, - dans le brevet allemand de pouvoir placer un 20 détecteur d'hydrogène à la sortie du dit conduit afin de détecter rapidement toute fuite du joint interne quand la bouteille est remplie d'un tel gaz sous pression. Une solution au problème posé est ainsi un procédé de contrôle d'étanchéité de tête de réservoir destiné à 25 être rempli d'un gaz sous haute pression, laquelle tête, de type connu comme dans les deux brevets cités ci-dessus, d'une part étant fixée dans un bossage situé sur l'enveloppe du dit réservoir délimitant une chambre intérieure apte à recevoir le gaz et débouchant dans 30 celle-ci, et d'autre part comportant au moins deux dispositifs d'étanchéité dits intérieur et extérieur qui délimitent entre eux un espace intermédiaire dans lequel débouche un conduit qui traverse la tête de réservoir et 3 communique avec l'extérieur de celui-ci, et tel que suivant l'invention: - on injecte un gaz sous pression par le dit conduit dans l'espace intermédiaire entre les deux 5 dispositifs d'étanchéité, - on arrête l'injection de gaz à une pression donnée, - on mesure la valeur de la dite pression par le dit conduit, 10 - si la mesure de la valeur de la dite pression indique une baisse de celle-ci, on contrôle de l'extérieur et autour de la tête si on détecte une fuite de gaz en provenance du joint externe, - et si ce contrôle de fuite du joint externe est 15 négatif, on en déduit que le joint interne fuit. Ainsi, grâce à un tel procédé suivant l'invention, on n'a pas besoin de remplir toute la chambre intérieure du réservoir pour contrôler l'étanchéité de fixation de la tête de réservoir, une petite quantité de gaz étant 20 suffisante, ce qui réduit énormément d'une part la durée de l'opération de test, bien en dessous des 5', et d'autre part le coût (grâce à la fois à la faible quantité de gaz nécessaire, à la diminution de la durée du contrôle et à la réduction importante de 25 l'investissement du banc d'essai) sans compter l'amélioration de la sécurité. Le résultat est un nouveau procédé qui répond ainsi bien au problème posé et dont les avantages évoqués ci-dessus en prouvent l'intérêt. La description et les 30 figures ci-jointes en donnent un exemple de réalisation mais d'autres modes de réalisation sont possibles dans le cadre de la portée de la présente invention. 4 La figure lA est une vue de dessus d'un réservoir ou bouteille de gaz équipée d'une tête de réservoir suivant l'invention La figure 1B est une vue en coupe suivant le plan 5 A,A' de la figure 1A. La figure 2 est une vue agrandie du détail C de la figure 1B montrant la tête de réservoir permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Suivant la représentation des figures, une tête 2 10 de réservoir, destiné à être rempli d'un gaz sous haute pression, est fixée, de préférence par vissage 11, dans un bossage 4 situé sur l'enveloppe 1 du dit réservoir et débouchant dans celle-ci, la dite tête 2 obturant ainsi l'orifice 5 de ce bossage ; laquelle enveloppe 1 délimite 15 une chambre intérieure 3 apte à recevoir le gaz et est réalisée dans un matériau et suivant une épaisseur lui assurant de résister à la pression de stockage du gaz tel que jusqu'à au moins 100 bar, et même 300 bar et jusqu'à au moins 700 bar pour de l'hydrogène. 20 Cette tête 2 de réservoir peut comporter, suivant les utilisations, divers conduits (tel que celui 9 représenté sur les figures lA et 2, et débouchant sur le dessus de la tête 2) qui traversent de part en part l'épaisseur de la tête 2 et qui font communiquer la 25 chambre 3 et l'extérieur 10 et qui reçoivent alors, à leur extrémité débouchant à l'extérieur, des raccords de tuyauterie, des bouchons de fermeture, des vannes .... Cette tête 2 de réservoir comprend au moins deux dispositifs d'étanchéité 6,7, de préférence des joints 30 toriques, dits intérieur (pour celui situé le plus proche de la chambre 3) et extérieur (pour celui situé le plus proche de l'extérieur 10 du réservoir) qui délimitent entre eux un espace intermédiaire 12 dans lequel débouche un conduit 8 qui traverse la tête 2 de réservoir et communique avec l'extérieur 10 de celui-ci. Ainsi, on peut contrôler l'étanchéité de la tête 2 du réservoir suivant le procédé de l'invention en suivant 5 les étapes opératoires de test telles que : - on injecte un gaz sous pression par le conduit 8 dans l'espace intermédiaire 12 entre les deux dispositifs d'étanchéité 6,7, - on arrête l'injection de gaz à une pression 10 donnée P, - on mesure la valeur de la dite pression (P) par le dit conduit 8, - si la mesure de la valeur de la dite pression P indique une baisse de celle-ci, on contrôle de 15 l'extérieur 13 et autour de la tête 2 si on détecte une fuite de gaz en provenance du joint externe 6, - et si le contrôle de fuite du joint externe 6 est négatif, on en déduit que le joint interne 7 fuit. Dans une application préférentielle, on utilise 20 de l'hydrogène comme gaz sous pression et à une pression jusqu'à au moins 100 bar, et même 300 bar et jusqu'à au moins 700 bar, sachant que le procédé suivant la présente invention est cependant le plus intéressant quand on a besoin d'une quantité de gaz importante pour réaliser 25 l'essai (ratio volume /pression) soit donc surtout pour des applications à 300/350 REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'étanchéité de tête (2) de réservoir destiné à être rempli d'un gaz sous haute 5 pression, laquelle tête (2) d'une part étant fixée dans un bossage (4) situé sur l'enveloppe (1) du dit réservoir délimitant une chambre intérieure (3) apte à recevoir le gaz et débouchant dans celle-ci, et d'autre part comportant au moins deux dispositifs d'étanchéité (6,7) 10 dits intérieur et extérieur qui délimitent entre eux un espace intermédiaire (12) dans lequel débouche un conduit (8) qui traverse la tête (2) de réservoir et communique avec l'extérieur (10) de celui-ci, caractérisé en ce que : 15 - on injecte un gaz sous pression par le conduit (8) dans l'espace intermédiaire (12) entre les deux dispositifs d'étanchéité (6,7), - on arrête l'injection de gaz à une pression donnée (P), 20 - on mesure la valeur de la dite pression (P) par le dit conduit (8). 2. Procédé de contrôle d'étanchéité de tête (2) de réservoir suivant la revendication 1, caractérisé en ce 25 que si la mesure de la valeur de la dite pression (P) indique une baisse de celle-ci, on contrôle de l'extérieur (13) et autour de la tête (2) si on détecte une fuite de gaz en provenance du joint externe (6). 30 3. Procédé de contrôle d'étanchéité de tête (2) de réservoir suivant la revendication 2, caractérisé en ce 7 si le contrôle de fuite du joint externe (6) est négatif, on en déduit que le joint interne (7) fuit. 4. Procédé de contrôle d'étanchéité de tête (2) de 5 réservoir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on utilise de l'hydrogène comme gaz sous pression et à une pression d'au moins 100 bar. 5. Procédé de contrôle d'étanchéité de tête (2) de 10 réservoir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on fixe la tête (2) de réservoir dans le bossage (4) par vissage et on utilise comme dispositifs d'étanchéité (6,7) des joints toriques.