FR2951522A3 - Bouteille de gaz constituee d'une pluralite de composants - Google Patents

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Abstract

Bouteille de gaz (1) comprenant un corps de bouteille (2) définissant intérieurement un espace de stockage de gaz (3) pouvant être fermé au moyen d'une soupape de fermeture et un composant de structure (11) qui est fabriqué séparément et est raccordé ultérieurement au corps de bouteille (2), ce composant de structure (11) ne contribuant pas notablement à la résistance à la pression du corps de bouteille (2) et étant collé au corps de bouteille (2) au moyen d'un adhésif (4).

Description

La présente invention concerne un bouteille de gaz destinée à être utilisée comme récipient portable pour stocker un gaz sous pression et munie d'au moins un composant supplémentaire qui lui confère une meilleure fonctionnalité, mais n'est pas lié à la fonction de stockage de gaz sous pression, tel qu'un pied facilitant la mise en place et le positionnement de la bouteille ou qu'une patte de fixation qui facilite la fixation de cette dernière à une unité.
La bouteille en question est de préférence entièrement constituée de métal, par exemple d'acier. Les gaz pour bouteilles sont classés en tant que gaz comprimés lorsque leur température critique est inférieure à -50°C, comme l'hydrogène ou l'oxygène, en tant que gaz liquéfiés lorsque leur température critique est supérieure à -50°C comme le GPL et en tant que gaz dissous, comme par exemple de l'acétylène dissous dans de l'acétone. Les bouteilles sont destinées à de multiples utilisations et les normes concernant leur fabrication et leurs essais varient en fonction de leur application. Parmi les principales applications des bouteilles de gaz, on peut citer le stockage de gaz liquéfiés ou comprimés pour automobiles, pour des utilisations domestiques ou industrielles, le stockage de gaz comprimés ou liquéfiés pour des utilisations industrielles, les réservoirs d'équilibrage pour de l'air comprimé, le stockage de mélanges respirables pour des appareils respiratoires, le stockage de gaz médicaux, et des extincteurs. Les bouteilles de gaz connues destinées à des gaz liquéfiés pour des utilisations domestiques ont la forme d'un cylindre constitué d'une plaque d'acier soudée et comportent une poignée sur leur partie supérieure aidant à les saisir et à protéger la soupape de fermeture sur laquelle un réducteur de pression doit être monté avant qu'elles puissent être raccordées à un système domestique. Une bouteille de gaz connue pour gaz liquéfié comporte un espace intérieur qui peut contenir 10 kg à 25 kg de gaz liquéfié remplissant partiellement cet espace intérieur, et laisse un espace résiduel équilibrant la pression pour une variation de température quelconque: Les bouteilles de gaz connues pour véhicules fonctionnant au GPL sont également de forme cylindrique, sont constituées d'une plaque d'acier soudé et sont généralement fixées horizontalement à l'intérieur du compartiment à bagages du véhicule.
Les bouteilles de gaz connues pour véhicules fonctionnant au gaz comprimé, parmi lesquels le méthane, l'hydrogène et des mélanges, sont également de forme cylindrique et sont généralement constituées d'un acier sans soudure et fixées de façon permanente au véhicule.
Les bouteilles de gaz connues destinées à stocker des gaz comprimés sont mises en fonctionnement à une pression de 200 bars et plus, et nécessitent donc une structure robuste. Elles comportent un corps de bouteille ayant une base concave ou convexe et un cône avant hémisphérique ou elliptique, et une soupape de fermeture agencée sur la partie supérieure de la bouteille et protégée par un capuchon vissé à un collier fileté. Ce type de bouteille est généralement constitué d'acier sans soudure. Du fait des exigences structurelles et de résistance à la pression, les bouteilles de gaz connues peuvent être fabriquées par soudure d'une plaque d'acier, par emboutissage profond à froid de plaques d'acier, par façonnage à partir d'une partie de tube d'acier ou par façonnage à partir d'une billette d'acier.
Du fait de leur forme arrondie, les bouteilles de gaz sont souvent munies de composants supplémentaires, tels qu'une partie formant pied, qui facilite leur mise en place, leur positionnement et leur fixation, mais ne participent pas à la fonction de stockage de gaz sous pression, et doivent donc idéalement être séparés du corps de bouteille afin d'empêcher toute perturbation de ses caractéristiques structurelles. De plus, si l'on se réfère à l'exemple du pied, dans des bouteilles de gaz en acier sans soudure, la fixation du pied au corps de bouteille par soudure n'est pas autorisée par les normes techniques qui leur sont appliquées. Il en est de même pour tout autre composant fonctionnel de la bouteille de gaz, par exemple une patte de fixation, qui coopère structurellement avec le corps de bouteille (par exemple lors de la transmission de forces de soutien ou de fixation), mais qui ne participe pas notablement à la résistance structurelle du corps de bouteille en acier à la pression du gaz. Par conséquent, la seule solution actuellement disponible et acceptée par l'homme du métier pour fixer le pied à un bouteille de gaz en acier sans soudure est un emmanchement à force. Cependant, ce type de raccordement est techniquement fastidieux et nécessite une partie d'accouplement annulaire qui ne peut pas toujours être conciliée avec la forme du composant devant être monté sur la bouteille de gaz. Le but de la présente invention est donc de fournir un bouteille de gaz munie d'au moins un composant fonctionnel qui coopère structurellement avec le corps de bouteille mais ne participe pas notablement à la fonction de stockage de gaz sous pression, présentant des caractéristiques permettant de remédier aux inconvénients cités en référence à l'art antérieur et offrant un plus grand choix de formes pour ce composant fonctionnel. Ce but, et d'autres encore, sont atteints par une bouteille de gaz comprenant un corps de bouteille définissant dans celui-ci un espace de stockage de gaz pouvant être fermé au moyen d'une soupape de fermeture, dans lequel ledit corps de bouteille comprend une paroi tubulaire s'étendant suivant un axe longitudinal, une paroi inférieure définissant l'espace de stockage de gaz sur une face inférieure de la bouteille, et une paroi supérieure définissant l'espace de stockage de gaz sur une face supérieure opposée à la face inférieure, ainsi qu'un embout tubulaire fileté, formé sur le corps de bouteille de façon qu'il puisse recevoir la soupape de fermeture en communication avec l'espace de stockage de gaz, dans lequel : - la bouteille de gaz comprend un composant de structure qui est fabriqué séparément et est ensuite raccordé au corps de la bouteille, et - ledit composant coopère structurellement avec ledit corps de bouteille, mais ne participe pas notablement à la fonction de stockage de gaz sous pression (en d'autres termes, il ne contribue pas à la résistance à la pression du gaz dans le corps de bouteille), et - ledit composant de structure est collé audit corps de la bouteille. Du fait du collage du composant de structure au corps de bouteille, la structure métallique de cette dernière, dans la zone de raccordement, est par conséquent continue et n'est pas modifiée par le raccordement, et le choix de la forme du composant de structure peut être plus large que dans le cas d'un raccordement par emmanchement à force. Conformément à un aspect de l'invention, une surface extérieure du corps de bouteille est munie d'au moins une zone rendue rugueuse, par exemple par sablage ou brossage, et le composant de structure est collé à cette zone rendue rugueuse. De façon avantageuse, la totalité de la surface extérieure du corps de bouteille est rendue rugueuse. En variante, les surfaces concernées peuvent être sensiblement lisses. Conformément à un autre aspect de la présente invention, la zone de la surface du corps de bouteille à laquelle le composant de structure est collé présente un fini de surface sensiblement semblable à celui des zones restantes de la surface du corps de bouteille qui sont adjacentes à la zone de raccordement.
Cela permet de choisir librement le point de raccordement et de séparer temporellement les étapes de fabrication servant à la formation du corps de bouteille et au raccordement par collage.
A titre non limitatif d'exemple, l'adhésif permettant de coller le composant de structure peut par exemple être choisi parmi des adhésifs à base d' époxyde à un seul ou à deux constituant(s) et des adhésifs comprenant du méthacrylate de méthyle ou du polyuréthane selon les conditions d'utilisation auxquelles est destinée la bouteille 1. Pour mieux comprendre la présente invention et en apprécier les avantages, on décrit ci-après plusieurs exemples non limitatifs de réalisation en se référant aux figures, parmi lesquelles : la figure 1 est une vue latérale en coupe longitudinale partielle d'une bouteille de gaz conforme à un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue agrandie du détail II de la 20 figure 1 ; la figure 3 est une vue latérale éclatée de la bouteille de gaz de la figure 1 la figure 4 est une vue latérale en coupe longitudinale partielle d'une bouteille de gaz conforme à 25 un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue agrandie du détail V de la figure 4 ; la figure 6 est une vue latérale éclatée de la bouteille de gaz de la figure 4 30 la figure 7 est une vue en coupe transversale partielle de dessus d'une bouteille de gaz conforme à un autre mode de réalisation de l'invention la figure 8 est une vue agrandie du détail VIII de la figure 7 35 la figure 9 est une vue de dessus éclatée de la bouteille de gaz de la figure 7 la figure 10 est une vue latérale de la bouteille de gaz de la figure 7 ; la figure 11 est une vue latérale en coupe longitudinale partielle d'une bouteille de gaz conforme à 5 un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 12 est une vue agrandie du détail XII de la figure 11 ; la figure 13 est une vue latérale éclatée de bouteille de gaz de la figure 11. 10 Se référant aux figures, une bouteille de gaz (appelée ci-après "bouteille") est globalement désignée par la référence numérique 1. La bouteille 1 comprend un corps de bouteille 2 définissant intérieurement un espace de stockage de gaz 3 pouvant être fermé au moyen d'une soupape 15 de fermeture (non représentée sur les figures). Le corps de bouteille 2 comprend une paroi tubulaire 5, de préférence sensiblement cylindrique et s'étendant suivant un axe longitudinal L de la bouteille 1, une paroi inférieure 6, par exemple sous la forme d'un couvercle sphérique ou 20 elliptique, qui est raccordée à une extrémité inférieure de la paroi tubulaire 5, et définit l'espace de stockage de gaz 3 sur une face inférieure 7 de la bouteille 1, ainsi qu'une paroi supérieure 8, par exemple sous la forme d'un cône avant, qui est raccordée à une extrémité supérieure de 25 la paroi tubulaire 5 et définit l'espace de stockage 3 sur une face supérieure 9 de la bouteille 1 qui est opposée à la face inférieure 7. La bouteille 1 comprend en outre un embout tubulaire fileté 10, formé sur le corps de bouteille 2 de façon qu'il puisse recevoir (par vissage) la soupape de 30 fermeture communiquant avec l'espace de stockage de gaz 3. La référence numérique 11 désigne globalement un composant de structure qui est fabriqué séparément et qui est raccordé ultérieurement au corps de la bouteille 2, lequel composant de structure 11 coopère structurellement 35 avec le corps de bouteille 2, mais ne participe pas notablement à la fonction de stockage de gaz sous pression (en d'autres termes, il ne contribue pas notablement à la résistance à la pression du corps de bouteille 2). Conformément à un aspect de la présente invention, ce composant de structure il est collé au corps de bouteille 2 au moyen d'un adhésif 4, pour ainsi remédier aux inconvénients des raccordements connus par soudage et emmanchement à force. Conformément à un mode de réalisation, une surface extérieure 12 du corps de bouteille 2 comprend au moins une zone de collage 13 rendue rugueuse, par exemple par sablage ou brossage, et le composant de structure 11 est collé dans cette zone de collage 13. De manière avantageuse, la totalité de la surface extérieure 12 du corps de bouteille 2 est rendue rugueuse d'une façon sensiblement homogène afin de permettre et de faciliter le raccordement du composant de structure 11 par collage en divers points du corps de bouteille 2. Plus généralement, la présente invention fait en sorte que la zone de collage 13 ait un fini de surface sensiblement semblable à celui des zones restantes 12 de la surface extérieure du corps de bouteille 2. Cela permet de choisir librement le point de raccordement et de séparer temporellement les étapes de fabrication servant à la formation du corps de bouteille 2 et au raccordement par collage. A titre non limitatif d'exemple, l'adhésif destiné à coller le composant de structure peut par exemple être sélectionné parmi des adhésifs à base d'époxyde à un seul ou à deux constituant(s), des adhésifs comprenant du méthacrylate de méthyle ou du polyuréthane, selon les conditions d'utilisation auxquelles est destinée la bouteille 1. De manière avantageuse, la zone de collage 13 de la surface extérieure 12 du corps de bouteille 2 est convexe et une surface de collage 14 du composant de structure 11, située en face de la zone de collage 13 et raccordée à celle-ci au moyen de la couche d'adhésif 4, est sensiblement concave et suit la forme de la zone de collage 13. Cette configuration de la zone de collage 13 et de la surface de collage 14 évite tout traitement mécanique supplémentaire de la surface extérieure 12 du corps de bouteille 2 (cela conservant ses courbures et facilitant une déformation notable d'une membrane étirée) et permet, dans certaines limites, une dilatation du corps de bouteille 2 du fait de la pression du gaz. A cet effet, il est particulièrement avantageux de sélectionner un adhésif 4 ayant un module d'élasticité inférieur à 1/10 du module d'élasticité du corps de bouteille 2.
De manière avantageuse, la zone de collage 13 et la surface de collage 14 correspondante définissent une interface de collage en forme de dôme sans inversion du signe de la courbure. Conformément à un mode de réalisation, qui est par exemple illustré sur les figures 1, 2 et 3, le composant de structure 11 comprend un pied sensiblement annulaire 15 ayant une partie fonctionnelle tubulaire 16, de préférence cylindrique, et une partie de raccordement tubulaire 17 agrandie (ou rétrécie, comme indiqué dans la variante de réalisation en pointillés sur la figure 2), et inclinée par rapport à la partie fonctionnelle tubulaire 16, la partie de raccordement tubulaire 17 ayant une surface intérieure sensiblement annulaire formant la surface de collage 14 et qui est raccordée, au moyen d'une couche d'adhésif annulaire 4, à une zone de collage annulaire 13 correspondante de la paroi inférieure 6 du corps de bouteille 2. De manière avantageuse, le diamètre extérieur de la couche annulaire d'adhésif 4 et le diamètre extérieur de la zone annulaire de collage 13 et de la surface annulaire de collage 14 sont plus petits que le diamètre maximum de la paroi inférieure 6 par rapport à l'axe longitudinal L de la bouteille. De manière avantageuse, le diamètre extérieur maximum du pied 15 est inférieur ou égal au diamètre extérieur maximum de la paroi inférieure 6 de la bouteille 1.
Cela permet d'utiliser pour le raccordement du pied 15 des zones de la bouteille 1 qui ne pourraient pas être utilisées pour un raccordement par emmanchement à force et par conséquent, de réduire la taille hors tout de la bouteille 1.
De manière avantageuse, le corps de bouteille est constitué d'une paroi monocouche constituée de préférence, bien que non nécessairement, d'acier sans soudure, et le composant de structure 11 est constitué d'un matériau métallique ou synthétique.
Conformément à un autre mode de réalisation illustré à titre d'exemple sur les figure 4, 5 et 6, le composant de structure 11 comprend un pied annulaire 18 de préférence constitué d'un matériau synthétique collé à la paroi inférieure 6 du corps de bouteille 2 et ayant un diamètre extérieur inférieur au diamètre extérieur de cette paroi inférieure 6. Conformément à encore un autre mode de réalisation, illustré à titre d'exemple sur les figures 7, 8, 9 et 10, le/les composant(s) de structure 11 comprend/comprennent une patte de fixation 19 munie d'une partie de raccordement 17 ayant la forme d'une plaque incurvée définissant la surface de collage 14 et une partie fonctionnelle d'accouplement 21 permettant d'accoupler la bouteille 1 à une unité, par exemple à un véhicule ou à une installation industrielle fonctionnant au gaz. La partie de raccordement 15 est raccordée à la paroi tubulaire 5 du corps de bouteille 2 au moyen de la couche adhésive 4 et la partie d'accouplement 21 fait saillie vers l'extérieur de la bouteille 1 et peut comprendre un orifice d'accouplement 22.
Les figures 11, 12 et 13 illustrent une bouteille 1 conforme à un autre mode de réalisation, dans laquelle le composant de structure 11 comprend une cage de protection 23 collée à la paroi supérieure (8) du corps de bouteille (2). Dans ce cas également, le diamètre maximum de la zone de collage 13 est de préférence inférieur ou égal au diamètre maximum de la paroi supérieure 8. De manière avantageuse mais non nécessaire, le composant de structure 11 est constitué d'un matériau métallique en forme de plaque, la partie de raccordement 17 qui forme la surface de collage 14 étant incurvée et suivant sensiblement la forme de la paroi du corps de bouteille 2 dans la zone de collage 13 et la partie fonctionnelle 21, 16 étant repliée en formant un angle par rapport à la partie de raccordement 17 et faisant saillie vers l'extérieur du corps de bouteille 2. L'homme du métier normalement compétent cherchant à répondre à des exigences particulières et spécifiques sera bien sûr en mesure de mettre en oeuvre d'autres modifications et variantes qui doivent cependant être considérés comme étant couvertes par la présente invention telle qu'elle est définie dans les revendications annexées.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Bouteille de gaz (1) comprenant un corps de bouteille (2) définissant intérieurement un espace de stockage de gaz (3) pouvant être fermé au moyen d'une soupape de fermeture, dans laquelle ledit corps de bouteille (2) comprend : - une paroi tubulaire (5) définissant ledit espace de stockage de gaz (3), - une paroi inférieure (6) raccordée à une extrémité inférieure de la paroi tubulaire (5) et définissant l'espace de stockage de gaz (3) sur une face inférieure (7) de la bouteille (1), - une paroi supérieure (8) raccordée à une extrémité supérieure de la paroi tubulaire (5) et définissant l'espace de stockage de gaz (3) sur une face supérieure (9) de la bouteille (1) opposée à la face inférieure (7), - un composant de structure (11) fabriqué séparément et raccordé ultérieurement au corps de bouteille (2), ledit composant de structure (11) ne contribuant pas notablement à la résistance à la pression dudit corps de bouteille (2), caractérisé en ce que ledit composant de structure (11) est collé au corps de bouteille (2) au moyen d'un adhésif (4).
  2. 2. Bouteille de gaz (1) selon la revendication 1, dans laquelle une surface extérieure (12) du corps de bouteille (2) comprend au moins une zone de collage (13) et le composant de structure (11) comprend une partie de raccordement (17) ayant une surface de collage (14) qui est collée à ladite zone de collage :(13).
  3. 3. Bouteille de gaz (1) selon la revendication 2, dans laquelle ladite zone de collage (13) est rendue rugueuse.
  4. 4. Bouteille de gaz (1) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la presque totalité de la surface extérieure (12) du corps de bouteille (2) est traitée d'une manière sensiblement homogène et identique à la zone decollage (13), excepté en ce qui concerne l'application ultérieure facultative de peinture.
  5. 5. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'adhésif (4) est sélectionné parmi des adhésifs d'époxyde, par exemple des adhésifs d'époxyde à un seul ou à deux constituant(s), et des adhésifs comprenant du méthacrylate de méthyle ou du polyuréthane.
  6. 6. Bouteille de gaz (1) selon les revendications 2 et suivantes, dans laquelle ladite zone de collage (13) du corps de bouteille (2) est convexe et ladite surface de collage (14) du composant de structure (11) est sensiblement concave et suit la forme de la zone de collage (13).
  7. 7. Bouteille de gaz (1) selon les revendications 2 et suivantes, dans laquelle la zone de collage (13) et la surface de collage (14) correspondante définissent une interface de collage en forme de dôme sans inversion du signe de la courbure.
  8. 8. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le composant de structure (11) comprend un pied ayant une forme sensiblement annulaire (15) muni d'une partie fonctionnelle tubulaire sensiblement cylindrique (16) et d'une partie de raccordement tubulaire (17), inclinée par rapport à la partie fonctionnelle (16), dans laquelle ladite partie de raccordement tubulaire (17) forme vers l'intérieur une surface de collage annulaire (14) raccordée, au moyen d'une couche d'adhésif annulaire (4), à une zone de collage annulaire (13) correspondante de la paroi inférieure (6) du corps de bouteille (2).
  9. 9. Bouteille de gaz (1) selon la revendication 8, dans laquelle le diamètre maximum de la zone de collage (13) du pied (15) est inférieur ou égal au diamètre extérieur maximum de la paroi inférieure (6) du corps de bouteille (2).
  10. 10. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le corps de bouteille (2) est constitué d'un acier de paroi monocouche, à l'exception de couches de peinture facultatives.
  11. 11. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit composant de structure (11) est constitué d'un matériau métallique ou synthétique.
  12. 12. Bouteille de gaz (1) selon la revendication 10, dans laquelle la bouteille de gaz (2) est sans soudure.
  13. 13. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit composant de structure (11) comprend une patte de fixation (19) présentant : - une partie de raccordement (17) sous la forme d'une plaque incurvée définissant une surface de collage (14), et - une partie d'accouplement fonctionnel (21) destinée à accoupler la bouteille (1) à une application, dans laquelle ladite partie de raccordement (15) est 20 raccordée à la paroi tubulaire (5) du corps de bouteille (2) et la partie d'accouplement (21) fait saillie vers l'extérieur du corps de bouteille (2).
  14. 14. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit composant 25 de structure (11) comprend un corps métallique du type plaque ayant une partie de raccordement (17) formant la surface de collage (14) et une partie fonctionnelle (21, 16), dans laquelle la partie de raccordement (17) est incurvée et suit sensiblement la forme de la paroi du corps 30 de bouteille (2) dans la zone de collage (13) et ladite partie fonctionnelle (21, 16) est pliée en formant un angle par rapport à la partie de raccordement (17) et fait saillie vers l'extérieur du corps de bouteille (2).
  15. 15. Bouteille de gaz (1) selon l'une quelconque des 35 revendications précédentes, dans laquelle ledit composant de structure (11) comprend une cage de protection (23) collée à la paroi supérieure (8) du corps de bouteille (2).
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