Brevet FR3161256A1 — publié le 20251017

Titre de l’invention Bouteille d’oxygène légère adaptée au transport aérien ou terrestre L’invention concerne une bouteille d’oxygène légère (1) adaptée au transport aérien ou terrestre comprenant un corps de bouteille (2) comprenant un col (7) portant un orifice (4) en communication fluidique avec un volume interne (3) destiné à recevoir du gaz, le corps de bouteille (2) comprenant un liner interne (11) en métal entouré d’un bobinage de fibres (10) comprenant des fibres de carbone et des fibres de verre. Le col (7) comprend une pièce cylindrique (5) traversée par un passage interne (6) reliant fluidiquement l’orifice (4) au volume interne (3). Le bobinage de fibres (10) recouvre au moins une partie de la pièce cylindrique (5). Utilisation d’une telle bouteille de gaz (1) pour stocker, transporter ou distribuer de l’oxygène Figure de l’abrégé : Figure 1 Bouteille d’oxygène légère adaptée au transport aérien ou terrestre L’invention concerne une bouteille d’oxygène légère contenant de l’oxygène sous pression adaptée au transport, notamment en hélicoptère ou en véhicule d’urgence type ambulance, SAMU… L’oxygène (O 2 ) est un gaz médical largement utilisé pour traiter différentes pathologies respiratoires. Il peut être conditionné en récipient de conditionnement de gaz sous pression, typiquement en bouteille de gaz comme décrit par EP2918893 ou EP2586481. Les bouteilles de gaz peuvent être entièrement en métal, tel de l’acier ou un alliage d’aluminium, ou en matériau composite. Les bouteilles en matériau composite comprennent généralement un corps formé d’un liner cylindrique typiquement en métal autour duquel sont bobinées des fibres de renfort. A ce titre, on peut citer WO2012/129701. Afin de distribuer le gaz sous pression contenu dans la bouteille de gaz, celle-ci est typiquement équipé d’un robinet de distribution de gaz, aussi appelé vanne ou analogue, lequel peut inclure des moyens de détente intégrés. On parle alors de robinet à détendeur intégré ou RDI, comme décrit par EP4257868 ou EP1512895. Le robinet de distribution de gaz est généralement protégé contre les chocs par un capotage de protection, comme enseigné par EP629812. Or, les bouteilles d’oxygène sont souvent lourdes, en particulier lorsqu’elles sont équipées d’un robinet de distribution de gaz et d’un capotage de protection, ce qui freine leur usage dans les moyens de transport terrestres ou aériens qui ont des contraintes en termes de poids embarqué. Ainsi, si la capacité d’emport des hélicoptères dédiés au transport médical aérien est d’environ 1 à 2 tonnes selon les modèles, celle dédiée au matériel médical est souvent réduite et excède rarement 150 kg environ. Ces contraintes de poids obligent à souvent restreindre le nombre de personnes embarquées, i.e. pilotes, personnel soignant et patient. Du fait d’un poids embarqué excessif, certains patients ne peuvent parfois bénéficier d’un transport aérien, notamment par hélicoptère. Le problème est dès lors de proposer une bouteille de gaz apte à conditionner de l’oxygène sous pression qui soit légère et donc mieux adaptée au transport de patients sous oxygène, non seulement en véhicule terrestre, telle une ambulance ou analogue, mais aussi en hélicoptère ou en avion, où le poids du matériel médical est une contrainte encore plus grande. Une solution de l’invention concerne une bouteille de gaz, typiquement d’oxygène, comprenant un corps de bouteille comprenant un col portant un orifice en communication fluidique avec un volume interne destiné à recevoir du gaz, i.e. stocker, de préférence de l’oxygène, le corps de bouteille comprenant un liner interne entouré d’un bobinage de fibres. De plus, dans ladite bouteille de gaz : le liner interne est en métal, le bobinage de fibres comprend des fibres de carbone et des fibres de verre, le col comprend une pièce cylindrique traversée par un passage interne reliant fluidiquement l’orifice au volume interne, et le bobinage de fibres recouvre au moins une partie de la pièce cylindrique. Selon le mode de réalisation considéré, la bouteille de gaz, e.g. d’oxygène, de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le bobinage de fibres comprend au moins une résine et au moins un durcisseur. les fibres sont déposées en couches superposées les unes aux autres. au moins une partie du bobinage de fibres comprend une alternance de couches de fibres de verre et de fibres de carbone. au moins une partie du bobinage de fibres comprend plusieurs couches de fibres de carbone superposées les unes aux autres. au moins une partie du bobinage de fibres comprend plusieurs couches de fibres de carbone superposées les unes aux autres et prises en sandwich entre des couches de fibres de verres. le liner interne est en acier, de préférence en acier inoxydable. le bobinage de fibres forme un revêtement périphérique déposé autour du liner interne. le liner constitue un élément de corps rigide. le liner est de forme générale cylindrique. la pièce cylindrique peut être fixée au liner, par exemple soudée. le corps de bouteille a une forme générale cylindrique. la pièce cylindrique comprend une surface périphérique externe recouverte par le bobinage de fibres. la pièce cylindrique est préférentiellement une pièce de révolution. la pièce cylindrique est en métal, par exemple en acier ou aluminium. au moins une partie du passage interne de la pièce cylindrique (5) est taraudé. le passage interne taraudé est de forme conique, typiquement il porte un filetage conique de type 17 E, c'est-à-dire d’environ 17,4 mm de diamètre nominal. la résine est de type époxy, par exemple une résine epoxy LG 150. le durcisseur est par exemple de type VE112-2. les fibres sont maintenues solidaires les unes des autres par la résine et/ou le durcisseur. la résine comprend un agent épaississant, en particulier une silice pyrogénée hydrophile. un robinet de distribution de gaz est fixé au col. le robinet de distribution de gaz est vissé dans le taraudage de la pièce cylindrique, de préférence via un embout fileté du robinet. le robinet de distribution de gaz comprend des moyens de détente intégrés au corps du robinet (RDI). le robinet de distribution de gaz est protégé par un capotage de protection. le capotage de protection est fixé au robinet ou, alternativement, au col de la bouteille. la pièce cylindrique a une forme tubulaire. la pièce cylindrique comprend au moins un épaulement radial se projetant vers l’extérieur, de préférence deux épaulements radiaux. les épaulements sont situés dans les régions d’extrémité de la pièce cylindrique tubulaire. les épaulements font saillie au-delà du maitre couple de la pièce cylindrique, c'est-à-dire en éloignement par rapport à sa surface périphérique externe. les épaulements ont une forme générale annulaire. le corps comprend un fond bombé. le fond bombé peut comprend une pièce de fond, par exemple pièce en forme de calotte (i.e. portion de sphère) ou autre. la pièce de fond est en acier inoxydable ou un autre métal adapté. la pièce de fond est recouverte par le bobinage de fibres. la pièce de fond peut être fixée au liner, par exemple soudé. la bouteille a une hauteur H comprise entre 30 et 40 cm, de préférence entre 33 et 38 cm, par exemple de l’ordre de 35 à 35,5 cm. le corps de la bouteille a un diamètre D compris entre 8 et 15 cm, de préférence entre 9 et 12 cm, typiquement entre 10 et 11 cm. le volume interne est compris entre 1 et 3 L, de préférence entre 1,5 et 2,5 L (en équivalent eau). le volume interne est de l’ordre de 2 à 2,2 L (en équivalent eau). le corps est conformée ou conçu pour contenir du gaz, de préférence de l’oxygène, à une pression maximale pouvant atteindre au moins 300 bar environ, de préférence 450 bar environ. le volume interne est conformé pour stocker au moins 400 L d’oxygène sous pression, de préférence entre 500 et 700 L, typiquement de l’ordre de 600 L. L’invention concerne aussi une utilisation d’une bouteille de gaz selon l’invention pour stocker, transporter ou distribuer de l’oxygène. L’invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante, faite à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : FIG. 1 schématise un mode de réalisation d’une bouteille d’oxygène selon l’invention. FIG. 2 schématise (vue partielle) un mode de réalisation de la pièce cylindrique agencée dans le col de la bouteille d’oxygène de FIG. 1 . FIG. 3 schématise un mode de réalisation d’un équipement-support pour une bouteille d’oxygène selon l’invention. FIG. 4 schématise une autre vue de la bouteille d’oxygène selon l’invention. FIG. 5 schématise un mode de réalisation du bobinage de fibres déposés sur le liner d’une bouteille d’oxygène selon l’invention. FIG. 1 schématise une vue en coupe partielle d’un mode de réalisation d’une bouteille d’oxygène 1 selon l’invention. Elle comprend un corps de bouteille 2, de forme générale cylindrique, comprenant un col 7 à son extrémité supérieure 2a et un fond bombé 8 à son extrémité inférieure 2b. Le col 7 comprend par un orifice 4 en communication fluidique avec un volume interne 3 destiné à recevoir du gaz sous pression, tel de l’oxygène. Plus précisément, le col 7 comprend une pièce cylindrique 5 traversée par un passage interne 6 débouchant au niveau de l’orifice 4. Le passage interne 6 de la pièce cylindrique 5 agencée au niveau du col 7 permet de relier fluidiquement l’orifice 4 au volume interne 3. La pièce cylindrique 5 est préférentiellement une pièce de révolution. Elle peut être en métal, par exemple en acier, acier inoxydable ou en alliage d’aluminium. La pièce 5 peut être fixée, par exemple soudée au liner interne 11. Comme illustré en FIG. 2 , qui schématise une vue en coupe longitudinale d’une demie pièce cylindrique 5, la pièce cylindrique 5 a une forme générale tubulaire. Elle comprend deux épaulements radiaux 5.2, 5.3 se projetant vers l’extérieur. Les deux épaulements radiaux 5.2, 5.3 ont une forme annulaire. Ils forment des anneaux agencés autour de la surface périphérique externe 5.1 de la pièce cylindrique 5, dans les régions d’extrémité supérieure et inférieure de ladite de la pièce cylindrique 5. Le passage interne 6 de la pièce cylindrique 5 est préférentiellement de forme conique et comprend un taraudage 9, i.e. filetage, sur sa paroi périphérique interne 5.4. Par exemple, le passage interne 6 forme ou comprend un filetage conique de type 17 E, c'est-à-dire d’environ 17,4mm de diamètre nominal. Par ailleurs, le corps de bouteille 2, qui est ici de forme cylindrique, comprend un bobinage de fibres 10 comprenant des fibres de carbone et des fibres de verre, et par ailleurs un liner interne 11, c'est-à-dire une pièce de corps de forme générale cylindrique, autour duquel sont bobinées les fibres, comme visible en FIG. 5 . Le liner 11 est préférentiellement en acier inoxydable ou un autre métal adapté. Le bobinage de fibres 10 recouvre aussi la pièce cylindrique 5 de manière à la solidariser au reste du corps de bouteille 2. En particulier, le bobinage de fibres 10 est déposé autour de la surface périphérique externe 5.1 de la pièce cylindrique 5, comme visible en FIG. 1 et FIG. 2 , et autour de la paroi périphérique externe du liner 11 comme visible en FIG. 4 . Par exemple, les fibres de carbone peuvent être celles référencées Toray T700SC-24K-50C 1600 Tex et des fibres de verre peuvent être celles référencées Roving T30 SE 1500 300 Tex. Les fibres sont préférentiellement déposées en couches superposées les unes aux autres, c'est-à-dire au moins une partie du bobinage de fibres 10 comprend une alternance de couches de fibres de verre 12 et de fibres de carbone 13. Par exemple, en FIG. 5 est schématisé un mode de réalisation du bobinage 10 déposé autour du liner 11. Il comprend successivement (de bas en haut) une couche de fibres de verre 12 déposée sur le liner 11, puis une couche de fibres de carbone 13, puis à nouveau une couche de fibres de verre 12, laquelle est recouverte de plusieurs couches de fibres de carbone 13, à savoir ici 3 couches de fibres de carbone 13, et enfin une dernière couche de fibres de verre 12. Autrement dit, dans ce mode de réalisation, plusieurs couches de fibres de carbone 13 sont superposées les unes aux autres et prises en sandwich entre deux couches de fibres de verres 12. Bien entendu, d’autres superpositions ou alternances de couches de fibres 12, 13 sont possibles. Préférentiellement, le bobinage de fibres 10 comprend aussi au moins une résine permettant de transférer les sollicitations mécaniques aux fibres et de les protéger aussi des agressions, notamment de l’environnement extérieur. Autrement dit, une résine encapsule tout ou partie des fibres. De préférence, la résine est de type époxy, par exemple celle de référence commerciale LG 150 disponible auprès de GMR Systems®, qui est bien adaptée aux bobinages de fils. De plus, la résine comprend avantageusement un agent épaississant, en particulier une silice pyrogénée hydrophile, comme celle référencée Aerosil® 200. Un tel agent permet notamment d’éviter les traces de coulures des résines. Par ailleurs, bobinage de fibres 10 comprend aussi au moins un durcisseur permettant de renforcer les fibres, par exemple le durcisseur anhydride de référence commerciale VE 112-2 disponible auprès de GMR Systems®, lequel est bien adapté aux résines époxy, en particulier à la résine LG 150 susmentionnée. Optionnellement, un revêtement anti-UV externe peut être déposé en tant que couche la plus externe autour du bobinage 10, par exemple une revêtement de protection contre les UV comprenant des fibres de verre dédiées. Dans le mode de réalisation des FIG. 1 et FIG. 4 , la bouteille a une hauteur H de l’ordre de 35 cm à 35,5 cm et un diamètre D compris entre 8 et 15 cm, de préférence entre 10 et 11 cm. De préférence, son volume interne 3 est compris entre 1 et 3 L, de préférence de l’ordre de 2 à 2,2 L (en équivalent eau). En outre, le corps de bouteille 2 est conformé, c'est-à-dire conçu, pour pouvoir contenir/stocker de l’oxygène à une pression maximale d’au moins 300 bar environ, de préférence de 450 bar environ, c'est-à-dire lorsque la bouteille 1 est pleine, i.e. avec oxygène non encore soutiré. Ceci permet de stocker au moins 400 L d’oxygène sous pression, typiquement de l’ordre de 600 L d’oxygène sous pression. L’épaisseur de la paroi du corps de bouteille 2 varie selon les zones. De préférence, l’épaisseur est supérieure au niveau du col 7 et du fond bombé 8 que sur la partie cylindrique du corps 2. Typiquement, l’épaisseur de la paroi est de quelques millimètres ou dizaines de millimètres. Selon un mode de réalisation, le fond bombé 8 peut comprendre une pièce de fond 14, par exemple en forme de calotte ou analogue. La pièce de fond 14 est préférentiellement aussi en acier inoxydable ou un autre métal adapté. Elle est recouverte par le bobinage de fibres comme illustré en FIG. 1 . Elle peut être aussi fixée au liner, par exemple soudée. Selon l’invention, le poids de la bouteille 1 est réduit, ce qui conduit à obtenir une bouteille d’oxygène légère ayant un poids (i.e. masse) de moins 1,5 kg et un volume interne de 2 L (équiv. eau), de préférence entre 1.1 kg et 1,4 kg, typiquement de l’ordre de 1,20 à 1,35 kg, lorsqu’elle est vide et non-équipée, c'est-à-dire lorsqu’elle se présente comme illustré en FIG. 1 . Une fois équipée d’un RDI 20 et remplie d’oxygène à une pression 300 bar, la bouteille d’oxygène reste légère, très maniable et facile à transporter, puisque son poids est alors inférieur à 4 kg, typiquement compris entre 3,5 et 3,7 kg. Ceci représente une réduction de poids d’au moins 30% environ par rapport à une bouteille similaire entièrement faite d’aluminium ou d’un alliage d’aluminium. Bien entendu, la bouteille 1 de FIG. 1 peut être aussi revenue d’une ou plusieurs couches de peinture, de vernis ou analogue, notamment de plusieurs couleurs, et/ou porter des étiquettes ou analogues collées ou analogue sur sa surface périphérique extérieure. Comme illustré en FIG. 3 , la bouteille 1 de FIG. 1 est destinée à être équipée, pour son utilisation, d’un un robinet de distribution de gaz 20 qui vient se fixer par vissage au col 7. Plus précisément le robinet de distribution de gaz 20 est vissé dans le taraudage 9 de la pièce cylindrique 5, via un embout fileté du robinet 20. De préférence, le robinet de distribution de gaz 20 comprend des moyens de détente intégrés au corps du robinet, c'est-à-dire qu’il est de type RDI. Généralement, le robinet de distribution de gaz 20 est protégé par un capotage de protection 21 rigide, qui peut venir se fixer, selon le mode de réalisation choisi, soit au robinet 20, soit au col 7 de la bouteille 1. Une telle bouteille d’oxygène 1 légère peut être transportée facilement dans les véhicules de transports terrestres et aériens, comme les ambulances, les véhicules de SAMU, les hélicoptères ou autres. Elle est avantageusement agencée dans un équipement-support agencée sur une paroi interne du véhicule, comme dans une ambulance, comprenant une embase 30 conformée pour recevoir la bouteille 1 en position débout avec son fond 8 disposé dans ladite embase 30, et un dispositif à sangle 31 servant à maintenir la bouteille 1 en position debout dans l’embase 30, comme schématisé en FIG. 3 . Pour un transport en hélicoptère, la bouteille d’oxygène 1 selon l’invention peut rangée en position couchée, par exemple être glissée sous un lit ou brancard par exemple sur lequel est alité la personne assistée médicalement. A titre d’exemple, une bouteille d’oxygène 1 selon l’invention à fond bombé 8 et diamètre D de 10,4 cm, comme illustrée en FIG. 1 et FIG. 4 , avec filetage 17E, de volume interne d’environ 2 L (équiv. eau), contenant de l‘oxygène comprimé à 300 bar, permet de contenir jusqu’à 600 L d’oxygène gazeux. Cette quantité d’oxygène permet d’assurer une ventilation d’une personne (i.e. un patient) pendant une durée (autonomie) qui est fonction du débit de ventilation adopté comme illustré dans [Tab. 1] ci-dessous. Cette bouteille d’oxygène 1 selon l’invention comprend un bobinage 10 comme illustré en FIG. 5 agencé autour d’un liner cylindrique 11. [Tab. 1] Débit de ventilation (L/min) Autonomie 0,5 20 h 1 10 h 2 5 h 5 2 h 9 1 h 06 12 48 min 15 40 min A titre comparatif, ces autonomies sont équivalentes à celles pouvant être obtenues avec un cylindre en aluminium de 3L et ayant un poids de 5.1 kg. Une bouteille d’oxygène 1 selon l’invention permet donc une réduction de poids de l’ordre de 31% et de l’encombrement global. Elle est donc particulièrement bien adaptée à une utilisation dans les unités de transport ayant des capacités réduites et/ou limitées en termes de place et/ou de poids embarqué, comme dans les ambulances et les hélicoptères de secours. Bouteille de gaz (1) comprenant un corps de bouteille (2) comprenant un col (7) portant un orifice (4) en communication fluidique avec un volume interne (3) destiné à recevoir du gaz, le corps de bouteille (2) comprenant un liner interne (11) entouré d’un bobinage de fibres (10), caractérisée en ce que : le liner interne (11) est en métal, le bobinage de fibres (10) comprend des fibres de carbone et des fibres de verre, le col (7) comprend une pièce cylindrique (5) traversée par un passage interne (6) reliant fluidiquement l’orifice (4) au volume interne (3), et le bobinage de fibres (10) recouvre au moins une partie de la pièce cylindrique (5). Bouteille de gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bobinage de fibres (10) comprend au moins une résine et au moins un durcisseur, et préférentiellement un agent épaississant. Bouteille de gaz selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le bobinage de fibres comprend des couches de fibres de verre (12) et des fibres de carbone (13) superposées. Bouteille de gaz selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la pièce cylindrique (5) comprend une surface périphérique externe (5.1) recouverte par le bobinage de fibres (10). Bouteille de gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’au moins une partie du passage interne (6) de la pièce cylindrique (5) est taraudé (9), de préférence de forme conique. Bouteille de gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liner interne (11) est en acier inoxydable. Bouteille de gaz selon la revendication 5, caractérisée en ce qu’un robinet de distribution de gaz est fixé au col (7), de préférence vissé dans le taraudage (9) de la pièce cylindrique (5). Bouteille de gaz selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisée en ce que la pièce cylindrique (5) a une forme tubulaire et comprend au moins un épaulement radial (5.2, 5.3) se projetant vers l’extérieur, de préférence deux épaulements radiaux (5.2, 5.3). Bouteille de gaz selon la revendication 8, caractérisée en ce qu’elle comprend un fond bombé (8). Utilisation d’une bouteille de gaz (1) selon l'une des revendications pour stocker, transporter ou distribuer de l’oxygène.