Brevet FR3116322A1 — publié le 20220520

Réservoir de gaz sous pression L’invention concerne un réservoir (1) pour gaz sous pression, tel de l’hydrogène, comprenant un joint pâteux (6), une enveloppe d’étanchéité (3), une embase (4) comprenant un évidement (42) accueillant le goulot (32), une cavité externe (44) sensiblement annulaire entre les surfaces convexe (321) du goulot (32) et concave (421) de l’évidement (42), une cavité interne (45) sensiblement annulaire entre les surfaces concave (324) du goulot (32) et convexe (424) de l’évidement (42), le joint pâteux (6) occupant uniformément les espaces externe (44) et interne (45) et assurant ainsi la tenue mécanique et l’étanchéité au gaz entre l’enveloppe (3) et l’embase (4). L’invention concerne également l’enveloppe (3), comprenant un corps (34) et un goulot (32) sur les surfaces duquel au moins deux protubérances (5) s’étendent radialement, angulairement équiréparties. Figure d’abrégé : Figure 1 Réservoir de gaz sous pression L’invention concerne le domaine des réservoirs de gaz sous pression, tel de l’hydrogène. Il est connu de l’art antérieur des réservoirs de gaz sous pression, comprenant une embase et une enveloppe d’étanchéité, ladite embase comprenant un évidement sensiblement cylindrique creux, autour d’un axe et l’enveloppe d’étanchéité comprenant un corps percé d’une ouverture entourée par un goulot sensiblement cylindrique en plein s’étendant autour dudit axe, et étant apte à être introduit dans l’évidement. L’étanchéité au gaz, tel de l’hydrogène, entre le goulot et l’embase est généralement obtenue par insertion d’au moins un joint d’étanchéité circonférentiel entre le goulot et l’embase. Cette solution a fait ses preuves dans des domaines de pression de gaz ne dépassant pas 500 bars, mais s’avère moins efficace pour des pressions de gaz pouvant dépasser 1000 bars, pressions courantes dans le domaine des réservoirs à hydrogène pour les véhicules automobiles légers. En effet, sous de telles pressions, les joints d’étanchéité peuvent se déformer, s’extruder et ainsi laisser s’échapper le gaz. Pour des pressions supérieures à 500 bars, une autre solution consiste à coller ensemble le goulot et l’embase. Cependant, le problème lié à l’utilisation de colle est qu’il est difficile de l’appliquer de manière uniformément répartie entre le goulot et l’embase. Ceci peut conduire à obtenir une épaisseur de colle variable qui peut localement être insuffisante pour assurer une tenue mécanique et notamment une bonne résistance au cisaillement. Cette faible résistance mécanique peut être la cause, sous les hautes pressions précitées, d’un cisaillement de la colle dans les zones où son épaisseur est insuffisante. Cela peut alors provoquer une brèche dans le film de colle et créer ainsi un chemin de fuite du gaz. Pour éviter le problème de répartition non uniforme de la colle évoqué ci-dessus, l’invention propose un dispositif permettant de réaliser un centrage du goulot de l’enveloppe d’étanchéité dans l’évidement de l’embase, assurant une épaisseur de colle constante entre le goulot et l’embase. Plus précisément, selon un premier aspect, l’invention concerne une enveloppe d’étanchéité, pour un réservoir de gaz sous pression, comprenant un corps et un goulot, le corps étant creux, délimitant un volume et percé d’une ouverture, le goulot étant sensiblement tubulaire plein selon un axe, entourant l’ouverture et comprenant une surface convexe sensiblement cylindrique et une surface concave sensiblement cylindrique, où le goulot comprend encore au moins deux protubérances s’étendant radialement, angulairement équiréparties sur ladite surface convexe et/ou sur ladite surface concave. Selon un deuxième aspect, l’invention concerne également un réservoir pour gaz sous pression, tel de l’hydrogène, comprenant un joint pâteux, une enveloppe d’étanchéité et une embase de forme sensiblement cylindrique autour de l’axe, comprenant un évidement sensiblement tubulaire en creux selon l’axe, l’évidement comprenant une surface concave sensiblement cylindrique et une surface convexe sensiblement cylindrique, où l’évidement accueille le goulot, le diamètre de la surface concave de l’évidement étant plus grand que le diamètre de la surface convexe du goulot de manière à définir un espace externe sensiblement annulaire entre la surface convexe du goulot et la surface concave de l’évidement, le diamètre de la surface convexe de l’évidement étant plus petit que le diamètre de la surface concave du goulot de manière à définir un espace interne sensiblement annulaire entre la surface concave du goulot et la surface convexe de l’évidement, le joint pâteux occupant uniformément l’espace externe et l’espace interne. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : la plus grande distance entre une protubérance et une extrémité distale du goulot est inférieure ou égale à 50% d’une hauteur du goulot, de préférence inférieure ou égale à 25% et encore de préférence inférieure ou égale à 10% ; les au moins deux protubérances comprennent au moins trois protubérances et de préférence au moins six protubérances ; toutes les protubérances sont en forme de dômes, de base circulaire ou ovale ou en forme de nervures rectilignes sensiblement parallèles à l’axe ; toutes les protubérances sont disposées dans au moins deux plans distincts perpendiculaires à l’axe et où chaque plan comprend au moins deux protubérances ; toutes les protubérances s’étendent tangentiellement selon une étendue angulaire inférieure ou égale à 10 degrés, de préférence inférieure ou égale à 5 degrés et encore de préférence inférieure ou égale à 3 degrés et axialement selon une étendue axiale strictement inférieure à une hauteur du goulot ; toutes les étendues radiales des protubérances sont comprises dans une fourchette de +/-10% les unes par rapport aux autres ; toutes les étendues radiales des protubérances sont inférieures à 2 mm, de préférence comprises entre 0,2 et 0,8 mm et encore de préférence égales à 0,5 mm ; la différence entre le rayon de la surface convexe du goulot et le rayon de la surface concave de l’évidement est sensiblement égale à la plus grande des étendues radiales,et la différence entre le rayon de la surface concave du goulot et le rayon de la surface convexe de l’évidement est sensiblement égale à la plus grande des étendues radiales. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : Illustre un réservoir vu partiellement en coupe, Illustre une enveloppe vue en perspective, Illustre un goulot vu de dessus avec deux protubérances sur la surface convexe, Illustre un goulot vu de dessus avec trois protubérances sur la surface convexe, Illustre un goulot vu de dessus avec 6 protubérances sur la surface convexe, Illustre un goulot vu de dessus avec 3 protubérances sur la surface concave, Illustre un goulot vu de dessus avec des protubérances sur la surface convexe et sur la surface concave, Illustre un goulot vu en perspective avec des protubérances réparties dans deux plans perpendiculaires à l’axe, Illustre un goulot vu de dessus, et montre l’étendue radiale et l’étendue angulaire d’une protubérance, Illustre un goulot vu en perspective et montre l’étendue axiale d’une protubérance. Selon un premier aspect, illustré par la , l’invention concerne un réservoir 1 pour gaz sous pression, tel de l’hydrogène. Ledit réservoir 1 comprend un joint pâteux 6, une enveloppe d’étanchéité 3 et une embase 4 de forme sensiblement cylindrique autour d’un axe. L’embase 4 comprend un évidement 42 sensiblement tubulaire en creux selon l’axe. L’évidement 42 comprend une surface concave 421 sensiblement cylindrique et une surface convexe 424 sensiblement cylindrique. L’évidement 42 accueille le goulot 32. Le diamètre de la surface concave 421 de l’évidement 42 est plus grand que le diamètre de la surface convexe 321 du goulot 32. Cela permet de définir un espace externe 44 sensiblement annulaire entre la surface convexe 321 du goulot 32 et la surface concave 421 de l’évidement 42. Le diamètre de la surface convexe 424 de l’évidement 42 est plus petit que le diamètre de la surface concave 324 du goulot 32. Cela permet de définir un espace interne 45 sensiblement annulaire entre la surface concave 324 du goulot 32 et la surface convexe 424 de l’évidement 42. Avantageusement, le joint pâteux 6 occupe uniformément l’espace externe 44 et l’espace interne 45. A ces fins, l’évidement 42 est rempli de joint pâteux 6 ou le goulot 32 est enduit de joint pâteux 6, ou encore les deux, avant l’insertion du goulot 32 dans l’évidement 42. Ce remplissage et/ou enduit de joint pâteux permet à ce dernier d’occuper entièrement lesdits espaces externe 44 et interne 45, sans laisser de vide ou de bulles d’air. Encore avantageusement, le joint pâteux 6, uniformément réparti dans les espaces externe 44 et interne 45, permet d’assurer une première fonction d’étanchéité entre l’enveloppe d’étanchéité 3 et l’embase 4. Encore plus avantageusement, le joint pâteux 6 permet d’assurer une deuxième fonction de liaison mécanique entre l’enveloppe d’étanchéité 3 et l’embase 4. Selon un deuxième aspect, illustré par la , l’invention concerne également une enveloppe d’étanchéité 3, dont la matière peut être à base de polymère. L’enveloppe d’étanchéité 3 comprend un corps 34 et un goulot 32. Ledit corps 34 est creux et délimite un volume et est percé d’une ouverture. Ledit goulot 32 est sensiblement tubulaire plein selon l’axe A et entoure ladite ouverture. Le goulot 32 comprend une surface convexe 321 sensiblement cylindrique, qui constitue la surface extérieure du goulot 32, soit encore la plus grande des surfaces cylindriques du goulot 32. Le goulot 32 comprend aussi une surface concave 324 sensiblement cylindrique, qui constitue la surface intérieure du goulot 32, soit encore la plus petite des surfaces cylindriques du goulot 32. Avantageusement, le goulot 32 comprend encore au moins deux protubérances 5 s’étendant radialement, angulairement équiréparties sur ladite surface convexe 321 et/ou sur ladite surface concave 324. Cette disposition des protubérances 5, permet d’assurer un espacement uniforme entre les surfaces du goulot 32 et de l’évidement 42. En effet, les protubérances 5 équiréparties angulairement sont interposées entre la surface convexe 321 du goulot 32 et la surface concave 421 de l’évidement 42 et/ou entre la surfaces concave 324 du goulot 32 et la surface convexe 424 de l’évidement 42, comme illustré par la . Les protubérances 5 assurent un éloignement des surfaces en regard. Leur équirépartition angulaire, combinée à une forme cylindrique, assure un centrage. Un espacement uniforme permet d’obtenir une épaisseur régulière du joint pâteux 6. Les performances du joint pâteux 6, en termes d’étanchéité et de tenue mécanique s’en trouvent de la sorte augmentées. L’étendue radiale R d’une protubérance 5 assure, au droit de la protubérance 5, une épaisseur minimale du joint pâteux 6 qui ne peut devenir insuffisante. Le nombre et la répartition des protubérances 5 assurent que cette épaisseur minimale soit répartie. Comme illustré par les figures 1 et 2, le goulot 32 comprend une extrémité proximale 322 définie par la jonction du goulot 32 au corps 34 et une extrémité distale 323 définie par l’extrémité du goulot 32 la plus éloignée du corps 34. La hauteur H du goulot 32, comme illustrée par les figures 2 et 5b, est la distance entre l’extrémité proximale 322 et l’extrémité distale 323 du goulot 32. Encore avantageusement, la plus grande distance entre une protubérance 5 et l’extrémité distale 323 du goulot 32 est inférieure ou égale à 50% d’une hauteur H du goulot 32, de préférence inférieure ou égale à 25% et encore de préférence inférieure ou égale à 10%, comme illustré sur la . Cette disposition des protubérances 5 permet d’assurer un espacement uniforme entre les surfaces du goulot 32 et les surfaces de l’évidement 42 dès l’extrémité distale 323 du goulot 32. Ceci a pour effet d’augmenter les performances citées supra du joint pâteux 6. Selon un mode de réalisation, illustré par la figure 3, lesdites au moins deux protubérances 5 comprennent avantageusement au moins trois protubérances 5, de préférence au moins six protubérances 5. La multiplication du nombre de protubérances 5 a pour effet de rendre encore plus uniforme l’espacement entre les surfaces du goulot 32 et l’évidement 42. Ceci a encore pour effet d’augmenter les performances citées supra du joint pâteux 6, en réduisant d’autant le risque que l’épaisseur du joint pâteux ne devienne localement insuffisante. De plus, la multiplication du nombre de protubérances 5 permet également de conformer le goulot 32 et de compenser ses défauts de géométrie. Plus le nombre de protubérances 5 est grand, plus on peut reconformer le goulot 32, mais l’effort d’insertion du goulot 32 dans l’évidement 42 augmente. Selon un autre mode de réalisation, illustré par les figures 1 à 4, toutes les protubérances 5 sont en forme de dômes, de base circulaire ou ovale ou encore en forme de nervures rectilignes sensiblement parallèles à l’axe A, comme illustré par la . Ces formes courbes assurent au joint pâteux le moins de résistance possible, afin que ce dernier puisse uniformément se répartir, notamment lors de l’insertion du goulot 32 dans l’évidement 42, ceci réduisant encore le risque que l’épaisseur du joint pâteux 6 ne devienne localement insuffisante. Selon un autre mode de réalisation, illustré par la , toutes les protubérances 5 sont disposées dans au moins deux plans P distincts perpendiculaires à l’axe A et chaque plan P comprend au moins deux protubérances 5. La répartition des protubérances 5 sur ces différents plans P, a pour effet d’assurer que l’espacement entre les surfaces du goulot 32 et de l’évidement 42 soit uniforme le long de l’axe A. Ceci a encore pour effet d’augmenter les performances citées supra du joint pâteux 6. Selon un autre mode de réalisation, illustré par la , toutes les protubérances 5 s’étendent avantageusement tangentiellement selon une étendue angulaire α inférieure ou égale à 10 degrés, de préférence inférieure ou égale à 5 degrés et encore de préférence inférieure ou égale à 3 degrés. La limitation angulaire α de l’étendue tangentielle des protubérances 5 a pour effet de ne pas bloquer la répartition du joint pâteux 6 lors de l’insertion du goulot 32 dans l’évidement 42 selon l’axe A. Encore avantageusement, comme illustré par la , toutes les protubérances 5 s’étendent axialement selon une étendue axiale X strictement inférieure à la hauteur H du goulot 32 selon l’axe A. La limitation de l’étendue axiale X des protubérances 5 a pour effet de ne pas bloquer la répartition circonférentielle du joint pâteux 6. En effet, si l’étendue axiale X était égale à la hauteur H du goulot 32, un surplus de joint pâteux 6 d’un côté d’une protubérance 5 ne pourrait pas franchir cette protubérance 5 faisant barrière et ne pourrait alors pas venir remplir un manque de joint pâteux de l’autre côté de la protubérance 5. Ceci pourrait empêcher une répartition uniforme du joint pâteux dans les espaces externe 44 et interne 45. Selon l’invention, il reste toujours au moins un espace pouvant servir de passage du joint pâteux aux fins de la répartition uniforme de ce dernier. Selon un autre mode de réalisation, toutes les étendues radiales R des protubérances 5 sont avantageusement comprises dans une fourchette de +/-10% les unes par rapport aux autres. C’est-à-dire qu’il n’y aura pas de différences substantielles d’étendue radiale entre les différentes protubérances 5, ce qui permet d’assurer tout autour du goulot 32 un espacement uniforme avec l’embase. Ceci réduit encore le risque que l’épaisseur du joint pâteux 6 ne devienne localement insuffisante. Selon encore un autre mode de réalisation, illustré par la , toutes les étendues radiales R des protubérances 5 sont avantageusement inférieures à 2 mm, de préférence comprises entre 0,2 et 0,8 mm et encore de préférence égales à 0,5 mm. Ces valeurs d’étendue induisent une épaisseur de joint pâteux optimale, lui conférant les meilleures performances d’étanchéité et de tenue mécanique. Selon encore un autre mode de réalisation, illustré par la , la différence entre le rayon de la surface convexe 321 du goulot 32 et le rayon de la surface concave 421 de l’évidement 42 est avantageusement sensiblement égale à la plus grande des étendues radiales R. Aussi, la différence entre le rayon de la surface concave 324 du goulot 32 et le rayon de la surface convexe 424 de l’évidement 42 est avantageusement sensiblement égale à la plus grande des étendues radiales R. Ce choix de rayons est induit par la nécessité de limitation de la distance entre une surface du goulot 32 et une surface de l’embase en regard. Cela permet de réduire le volume des espaces externe 44 et interne 45, conduisant ainsi à réduire la quantité de joint pâteux 6 occupant ces cavités. 1 : réservoir 3 : enveloppe d’étanchéité 32 : goulot de l’enveloppe d’étanchéité 3 321 : surface convexe du goulot 3322 : extrémité proximale du goulot 32 323 : extrémité distale du goulot 32 324 : surface concave du goulot 32 4 : embase 42 : évidement de l’embase 4 421 : surface concave de l’évidement 42 424 : surface convexe de l’évidement 42 44 : espace externe entre les surfaces 321,421 45 : espace interne entre les surfaces 324,424 5 : protubérance 6 : joint pâteux H : hauteur du goulot 32 P : plan perpendiculaire à l’axe A R : étendue radiale d’une protubérance 5 X : étendue axiale d’une protubérance 5 α : étendue angulaire d’une protubérance 5 Enveloppe d’étanchéité (3), pour un réservoir de gaz sous pression, comprenant un corps (34) et un goulot (32), le corps (34) étant creux, délimitant un volume et percé d’une ouverture, le goulot (32) étant sensiblement tubulaire plein selon un axe (A), entourant l’ouverture et comprenant une surface convexe (321) sensiblement cylindrique et une surface concave (324) sensiblement cylindrique, caractérisée en ce que le goulot (32) comprend au moins deux protubérances (5) s’étendant radialement, angulairement équiréparties sur ladite surface convexe (321) et/ou sur ladite surface concave (324). Enveloppe (3) selon la revendication précédente, où la plus grande distance entre une protubérance (5) et une extrémité distale (323) du goulot (32) est inférieure ou égale à 50% d’une hauteur (H) du goulot (32), de préférence inférieure ou égale à 25% et encore de préférence inférieure ou égale à 10%. Enveloppe (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où les au moins deux protubérances (5) comprennent au moins trois protubérances (5) et de préférence au moins six protubérances (5). Enveloppe (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où toutes les protubérances (5) sont en forme de dôme, de base circulaire ou ovale ou en forme de nervure rectiligne sensiblement parallèle à l’axe (A). Enveloppe (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où toutes les protubérances (5) sont disposées dans au moins deux plans (P) distincts perpendiculaires à l’axe (A) et où chaque plan (P) comprend au moins deux protubérances (5). Enveloppe (3) selon l’une des revendications précédentes, où toutes les protubérances (5) s’étendent tangentiellement selon une étendue angulaire (α) inférieure ou égale à 10 degrés, de préférence inférieure ou égale à 5 degrés et encore de préférence inférieure ou égale à 3 degrés et axialement selon une étendue axiale (X) strictement inférieure à une hauteur (H) du goulot (32). Enveloppe (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où toutes les étendues radiales (R) des protubérances (5) sont comprises dans une fourchette de +/-10% les unes par rapport aux autres. Enveloppe (3) selon la revendication 7, où toutes les étendues radiales (R) des protubérances (5) sont inférieures à 2 mm, de préférence comprises entre 0,2 et 0,8 mm et encore de préférence égales à 0,5 mm. Réservoir (1) pour gaz sous pression, tel de l’hydrogène, comprenant un joint pâteux (6), une enveloppe d’étanchéité (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes et une embase (4) de forme sensiblement cylindrique autour de l’axe (A), comprenant un évidement (42) sensiblement tubulaire en creux selon l’axe (A), l’évidement (42) comprenant une surface concave (421) sensiblement cylindrique et une surface convexe (424) sensiblement cylindrique, caractérisé en ce que l’évidement (42) accueille le goulot (32), le diamètre de la surface concave (421) de l’évidement (42) étant plus grand que le diamètre de la surface convexe (321) du goulot (32) de manière à définir un espace externe (44) sensiblement annulaire entre la surface convexe (321) du goulot (32) et la surface concave (421) de l’évidement (42), le diamètre de la surface convexe (424) de l’évidement (42) étant plus petit que le diamètre de la surface concave (324) du goulot (32) de manière à définir un espace interne (45) sensiblement annulaire entre la surface concave (324) du goulot (32) et la surface convexe (424) de l’évidement (42), le joint pâteux (6) occupant uniformément l’espace externe (44) et l’espace interne (45). Réservoir (1) selon la revendication précédente, où la différence entre le rayon de la surface convexe (321) du goulot (32) et le rayon de la surface concave (421) de l’évidement (42) est sensiblement égale à la plus grande des étendues radiales (R) et où la différence entre le rayon de la surface concave (324) du goulot (32) et le rayon de la surface convexe (424) de l’évidement (42) est sensiblement égale à la plus grande des étendues radiales (R).