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Prooédé de fabrication de bouteilles légères soudées pour gaz comprimés et bouteillesainsi obtenues,
La présente invention a pour objet un procédé de fabrica- tion de bouteilles légères soudées pour gaz comprimés ou li- quéfiés et des bouteilles ainai obtenues qui présentent une sécurité, au moins égale à celle des bouteilles faites en partant de tubes sans soudure.
Il est difficile d'obtenir des tubes sans soudure de grand diamètre ayant une très faiLle épaisseur. En particulier, pour des réservoirs de gaz comprimés à pression d'épreuve inférieure à 200 hectopièzes, le poids des réservoirs est pratiquement limité par les possibilités de fabrication des
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tuoes, surtout ai ,:eq réservoirs sont frettés, auquel cas l'épaisseur nécessaire théorique des tuüea est encore redui- te de moitié,
Il est donc intéressant de construire des réservoirs sou-
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dés d-on-c les poasiuilités ae 1'auri"8,,ion tant en volume queen poids sont tres étendues, à la condition cependant que les
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soudures soient renforcées pour supprimer ou te crainte a'accident.
Les voaieillee owjei ae la présente invention serèni constituées par o.eux ou plusieurs éléments ae forme appropriée, en awier du tDUb aure m6tal, oetenus par emwou"iasage, par procédé Qe cnauaronnerie ou par tout autre prowéaé. Elles seront de préférence constituées par aeux parties identiques hémi cylindriques et terminées à chaque extrémité par aeux quarts de sphères. Elles seront ensuite soudées l'une à l'autre suivant des joints longitudinaux.
Le réservoir ainsi constitué sera ensuite fretté sur sa partie uylindrique par un procédé tel que @obinage ae fil
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d'acier à haute résistance. Ce frettage assurera la sécurité absolue ae la viiteille o.ans la partie qu'il recouvrira. Si pour une raison quelconque la soudure suivant deux géné-
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ratricea de la partie cylindrique ae la uouteille présentait un point i'aidle, la résistance au frettage s'opposerait à l'éclatement nous l'influence de la pression intérieure et dans le@c@@ le plus défavorable, on enregistrerait une simple
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fuie trsvers les fila.
D'autre part, il est évident que dans le sens lonei1tlàinal, la uouteille aouaée ainsi oonstivuée aura approximativement la même réaiatanue que la uouteille qui serait constituée par un t!àe sans souclure fait avec le même métal, dans la même épaisseur.
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Dans le cas où le bo@inage par suite de difficultés de fabrication qui entraîneraient des prix de revient prohibitifs, ne pourrait être continué sur les parties sphériques, on assurerait la complète sécurité de ces dernières de la manière suivante :
Les extrémités des coquilles auraient une forme légèrement différente de la sphère idéale, Suivant un ou plusieurs plans perpendiculaires à l'axe longitudinal des coquilles, seraient ménagées une ou plusieurs nervures creuses dont le but sertit double :
1 - Renforcer la résistance des deux extrémités et par conséquent, faire travailler à un taux réduit les soudures sous l'influence de la pression intérieure.
2 - Permettre la pose d'une ou plusieurs frettes constituées, soit d'anneaux d'acier dur placés à force ou à chaud, soit par bobinage de fil d'acier à haute résistance, soit par tout autre procédé. Ces frettes supportent une partie de l'effort dû à la pression intérieure aussi forte qu'on le désire d'après leur section et leur tension lors de la pose.
On arrive ainsi à faire travailler les soudures des parties sphériques à un taux tel, qu'aucun accident ne soit à craindre.
L'une ou les deux parties sphériques peuvent, de plus, être terminées par un goulot lui-même fretté et constituer ainsi un élément de résistance supplémentaire.
La résistance des extrémités non cylindriques du ré@i- pient peut aussi être améliorée par d'autres moyens ainsi qu'il sera expliqué ci-après.
En effet, la pression intérieure des gaz agit en chaque point des demi-sphères suivant une force normale à ces ceux
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demi-sphères, force que l'on peut diviser en deux composantes
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l'une parallèle l'axe de 1& couieille, l'autre perpendi- culaire à cet axe, Les frettes décrites ci-dessus ne sont efficaces que vis à via de la seconde de ces composantes dont la valeur décroît depuis la jonction des demi-sphères et du cylindre jusqu'à s'annuler aux intersections des demiaphères et de l'axe longitudinal de la outeille, Il sera donc sans @eaucoup d'intérêt de plauer de telles frettes
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aux extrémités de la Douteille sur la aurl'ace d'une calotte sphérique ayant un ancle au centre de 90 .
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Dans cet orare d'idées, on pourra adopter, pour renfor,,er cette zone, l'une des méthodes suivantes ou leur combinaison.
1 - Rainurer lesdites calottes par emboutissage, repoutaa- ge ou tout autre prouédé ; les rainures ainsi pctenues auront dans un plan paaaanz par le centre des demi-sphères, une, section supérieure à ;elle de la portion de sphère qu'elles
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intéressent, leur profil sera déterminé pour présenter le maximum dtef'ii4acité pour résister aux efforts.
2 - Disposer une ou plusieurs fret-ces suivant des brande cercles des demi-sphères dans des plana passant autant que poasiole par l'axe de la pouteille.
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Le plan offrant le plus d'efficacité pour remédier 0 la diminution de résiatanue que l'on peut craindre, du fait que lea demi-sphères ;;oll1'P r-cen"c une soudure, est celui qui est parpendicu.a.ire au plan de cette soudure.
Ces frettes seront soit fixées à la routeille directement ou par l'intermédiaire des frettes perpendiculaires a l'axe des oouteilles, soit vunstituées pour être communes aux deux sphères.
Suivant un autre mode d'exécution, il est également pos-
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siule de renforcer les extrémités des uouteillea en les re-
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vêtant d'une calotte elle-même hémisphérique faite ou non de la même matière que celle des coquilles et s'appliquant exactement sur la surface de la demi-sphère qu'elle a mission de renforcer.
Cette calotte sera fixée sur la partie de ,la bouteille qu'elle recouvre par tout moyen approprié comme par exemple soudure, avec ou sans étamage préalable des surfaces en contact, brasure, etc... La calotte absorbera une partie de l'effort que les extrémités hémisphériques ont à supporter sous l'influence de la pression intérieure, ce qui diminuera d'autant l'effort supporté par les soudures de celles-ci. L'épaisseur de la calotte sera calculée pour que cet effort soit réduit dans les proportions voulues.
Dans le cas où l'on n'a pas besoin que la oalozte, en dehors de son but principal, serve également à augmenter la résistance aux chocs des extrémités, ou dans le cas où il est nécessaire de réaliser des économies sur le poids, on pourra alléger la calot-ce en la perçant de trous, ou en n'en laissant suosister que la partie utile au point de vue du renforcement des lignes de soudure, cette partie utile de sa surface étant comprise soit entre deux plans passant par l'axe de la bouteille et symétrique par rapport au plan de la soudure, soit:
entre deux plana équidistants du plan de lE! soudure et parallèles à ce dernier. 'Dans oe dernier cas la surface ainsi utilisée de la calotte est réduite à une bande suffisamment large qui sera soudée ou brasée à la demi-sphère de part et d'autre de la soudu- re à renforcer.
Cet-ce bande pourrait d'ailleurs continuer à courir Leut le long de la soudure des deux coquilles et dans ce cas
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aérait recouverue par le frettege sur la partie cylindrique
Dans le caa où les coquilles seraient d'une épaisseur telle, que le frettage sur toute la partie cylindrique ne
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soit pas nécessaire pour permettre à la z<,ateille de réais- ter à une pression déterminée, on obtiendrait par l'emploi de cette bande, recouvrantet renforçant la soudure sur toute sa longueur, un récipient soudé qui pourrait être de même résistance qu'un récipient sans suudure de même matière et de même épaisseur.
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Tous les procédés prémLnisés ci-dessus pour renforcer les soudures des extrëmitéa pourraient être plus ou moins partiellement remplacés par un Louinage ae l'il sur ces extrémités, à condition de modifier légèrement la l'orme spnérique de celles-ci.
Il est en effet posai.,le de faire commencer ou se terminer.un enroulement de fil à une distance très faiule des
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extrémités de la bouteille, si la forme modifiée résulte du raccordement de la partie cylindrique à une calotte sPhériQue (non uooinaule) ayant son centre sur l'axe du cylind1e, maie, d'un diamètre sensiblement plus petiz que celui du cylindre au moyen d'une surface de révolution voisine d'un tronc de cône et d'un profil tel qu'elle soit
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oatina.le,
En augmentant la hauteur axiale de cette surface @ooi- nable, on pourra réduire autant qu'on le voudra le diame-
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tre de la calotte ephérique, et cons 1(lu e n l l'effort supporté par la soudure de cette calotte.
Bien entendu, tous les procédés et moyens prévus cidessus pour renforcer les extrémités des outeilles pourraient être utilisés, suivant le cas soit séparément, soit en toute combinaison.
Dans les dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, on a représenté quelques modes d'exécution
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de bouteilles conformes à l'invention @ la figure 1 est une élévation de oôté de l'une des ooquilles eonstituant le réservoir ; la figure 2 est une élévation vue de côté et en coupe partielle du réservoir complet ; les figures 3 et 4 sont respectivement une vue de profil et une vue en bout montrant un procédé de renforcement des extrémités de la uouteille ; les figures 5 et 6 sont des vuea analogues aux figures 3 et 4 montrant un autre mode de renforcement ; la figure 7 est une vue de profil d'une bouteille munie de calottes placées sur ses extrémités, l'une des calottes étant supposée enlevée ;
la figure 8 est une coupe à travers une calotte séparée; les figures 9 et 10 montrent des modes de réalisation dans lesquels la calotte renforçant les extrémités de la bouteille se présente sous une forme ajourée ; la figure 11 montre un renforcement ou frettage par bobinage placé sur l'extrémité de la bouteille.
Dans la figure 1, on a montré un embouti en métal approprié formant une moitié du réservoir complet. Cet embouti possède une partie cylindrique principale a et des éléments d'extrémités b qui, plus ou moins, se rapprochent d'un quart de sphère. Deux emboutis de forme identique sont soudés suivant des joints longitudinaux, comme représenté dans la figure 2, et l'élément cylindri- que est muni d'un renforcement ayant l'aspect d'un frettage c obtenu avec du fil métallique. Entre l'élément et les parties d'extrémités t. sont ménagées des rainures d et, ainsi que représenté dans la figure 2, des bagues e sont placées dans oes rainures à force ou à chaud.
Les goulots f à chaque extrémité de la bouteille sont également munis de bagues de renforcement ou de frettage g.
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Dans lea figures 3 et 4, le corps a est également fretté par du fil métallique .± etles éléments d'extrémités b comportent quatre rainures h, Dans ce cas, on a prévu quatre nervures de renforcement k perpendiculaires à l'axe du réservoir et une nervure 1 disposée dans un plan passant par l'axe du réservoir mais formant un angle droit avec le joint soudé m. comme représenté en traits pointillés sur la figure 4.
Dans ces conditions, un goulot n'est prévu qu'à une seule extrémité et comporte une bague de frettage g comme dans le cas des figures 1 et ?,
L'exemple d'exécution conforme aux figures 5 et 6 présente quelques différences, étant nonne que les pagues k perpendiculaires à l'axe du réservoir existent toujours, mais les extrémités sont renforcées pour résister aux efforts longitudinaux par deux bandes ou rubans n qui sont représentés dans la figure b et qui embrassent les deux parties terminales de la bouteille et qui se croisent à peu près au milieu de celles-ci.
Dans lea figures 7 et 8, on a montré un réservoir dans lequel l'élément principal a comporte aussi un frettage réalisé par des fils c en acier, tandis que les goulots sont munis de oagues de frettage g. Toutefois, dans ce cas, les deux extrémités sont renforcées par des calottes @ représentées séparément et en coupe dans la figure 8 placée à droite de la figure 7. ces calottes sont forcées sur les parties terminales, et, ainsi que cela a lieu clans l'exemple représenté sont fixées en position par soudure.
Pour réaliser une économie en poids, elles peuvent être perforées etcomportent des orifices forés p.
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Dans la figure 9, les calottes d'extrémité 0 sont décou- pées et ne forment qu'une bague ou calotte extrême q recou- vrant les points extrêmes du réservoir, ainsi qu'une bague extrême de frettage analogue à celles montrées dans les figures 3 et 5, et des nervures r qui sont disposées sui- vant un grand cercle de l'extrémité hémisphérique à et qui couvrent les joints soudée ni de chaque côté de la bouteille, Si on le désire, la plaque ou calotte extrême et la ba- gue k peuvent être supprimées.
L'exemple montré dans la figure 10 représente un réser- voir similaire, mais au lieu d'avoir un frettage par fil sur le corpa a du réservoir ou venant s'ajouter à ce fret- tage, on place une nervure de renforcement r et on la pro- longe en s tout le long du réservoir, de telle aorte que le joint soudé est complètement couvert par cette nervu- re. Ces nervures, afin d'être efficaces, devraient être soudées suivant leur bord, au moyen d'un métal à faible point de fusion, et cela, afin d'éviter la détérioration des parois en ces pointa.
Enfin dana la figure 11, la partie extrême b est légè- rement modifiée, de façon à pouvoir être renforcée au mo- yen d'un frettage t en, fil d'acier qui est- réalisable et reste en position même lorsqu'il débute au voisinage de l'extrémité du réservoir. D'une façon générale, il est difficile de faire rester le bobinage sur une extrémité sphérique du récipient et en modifiant les extrémités sphé- riques terminales comme montré, de façon que lea parties extrêmes b soient raccordées ai corpa cylindrique par une surface courbe dont la forme se rapproche d'un cône, d'un ellipsoïde ou d'un paraboloïde de révolution, le frettage du fil peut être placé ueaucoup plus près des extrémités.