WO2023247449A1 - Procédés de fabrication de réservoirs polymorphes - Google Patents

Procédés de fabrication de réservoirs polymorphes Download PDF

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WO2023247449A1
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    • F17C2270/0189—Planes

Definitions

  • the invention relates to the field of fluid storage, in particular a fluid forming a fuel contained in a tank of a transport device such as a motor vehicle, an aircraft, a boat, or any other mobile equipment.
  • the invention is of particular interest, in no way limiting, in the sector of vehicles using gas as fuel.
  • the invention aims to provide a solution for storing a fluid under pressure by maximizing the useful storage volume while reducing the risks resulting from the pressure exerted by the fluid thus stored.
  • the subject of the invention is a method of manufacturing a tank comprising a body which delimits a cavity intended to contain a fluid, in particular a gas, the body comprising walls forming an envelope of the tank and one or more reinforcements each connecting two of said walls arranged opposite each other, each of the reinforcements comprising a first end part secured to one of said walls, a second end part secured to the other of said walls and a central part extending between the first end part and the second part of 'end.
  • the method of the invention uses tooling comprising a mold and well heads and comprises: holding a part, intended to form one of said reinforcements, between two shells of the mold, a shaping step comprising: o an arrangement of wall elements, intended to form said envelope, on surfaces of said shells, o an arrangement of material elements, intended to form said first end part and said second end part of the reinforcement , on support zones formed by said well heads, a step of assembling said wall elements, said material elements and said part so as to form a continuous extension of material between the envelope and the reinforcement(s) .
  • the arrangement of said wall elements on the surfaces of the mold shells is carried out using a molding, casting or blowing technique.
  • the arrangement of said wall elements on the surfaces of the mold shells comprises a deposition of several layers of the material forming the wall elements.
  • the wall elements and/or said part comprise a thermoplastic material.
  • said part is manufactured before implementing the assembly step, for example by machining, injection, roto-molding or extrusion-blowing.
  • said material elements intended to form the first end part and the second end part of the reinforcement are formed by said part.
  • the assembly step can be carried out so that said elements of material intended to form the first end part and the second end part of the reinforcement are connected in a substantially tangential manner to said elements of wall.
  • said elements of material intended to form the first end part and the second end part of the reinforcement are formed by said wall elements.
  • the assembly step can be carried out so that said material elements intended to form the first end part and the second end part of the reinforcement are connected in a substantially tangential manner to said part .
  • the invention can be implemented to manufacture a tank for a transport device such as a motor vehicle, an aircraft or a boat,
  • the size of the tank that is to say the total volume that it occupies in space, is mainly determined by the geometry of its envelope and therefore by the geometry of said walls, which designate different parts of the envelope which can together constitute a single, monolithic piece. In particular and in a clever way, the reinforcements can remain completely contained in this volume.
  • the reinforcements occupy a space of the tank which could constitute an additional part of the fluid storage cavity.
  • such an arrangement of reinforcements makes it possible to improve the mechanical strength of the envelope and to confer the required mechanical properties on the tank, the envelope of which can have a very wide variety of geometries.
  • the invention thus makes it possible to produce a polymorphic reservoir, optimizing the fluid storage volume formed by the cavity taking into account the space actually available in the vehicle which it is intended to equip.
  • This storage volume can thus be greater than that which would be constituted by a conventional cylindrical tank, or by an assembly of conventional tanks and makes it possible to eliminate the connections between tanks as well as the risks associated with such an assembly.
  • the latter may comprise a relatively simple geometry, for example a generally parallelepiped shape or other elementary shapes, or comprise several parts, at least some of which have a relatively simple geometry.
  • the reservoir can also include parts of more complex shape, for example defining convex or concave walls or surfaces and/or walls or surfaces respectively oriented in different directions of space.
  • the reinforcements make it possible to join together different parts of the envelope, in this case the walls that they connect, so as to locally reinforce the mechanical resistance of the tank.
  • the invention thus makes it possible to improve both the compactness, the storage volume and the mechanical resistance of the tank.
  • the invention makes it possible to manufacture such a tank in which the reinforcements are integral with the envelope, that is to say in which the reinforcements form a continuous extension of material with the envelope, in particular with the walls which 'they connect.
  • each of the reinforcements can have a connection direction along which it extends.
  • each of the reinforcements can be perpendicular or oblique relative to one and/or the other of the first walls which are connected to each other by this reinforcement.
  • the direction of connection of this reinforcement can be perpendicular to each of these walls.
  • the direction of connection of this reinforcement can be perpendicular to one of these walls and oblique to the other of these walls.
  • each of the reinforcements forms an external surface circumferentially closed around the connection direction.
  • each of the reinforcements forms an internal surface delimiting a hollow space.
  • this hollow space defines an opening which passes through the tank in the connection direction.
  • a given reinforcement can be formed by a wall which forms a solid of revolution or more generally by a solid closed around the direction of connection that it constitutes.
  • such a reinforcement may have a generally annular or frustoconical geometry, which may be different on different sections of the reinforcement along the connection direction.
  • a tank comprising reinforcements forming such hollow spaces can thus form a cellular structure, the envelope delimiting a volume comprising the fluid storage cavity crossed by cells formed by the hollow spaces of the reinforcements.
  • a reinforcement provided with such a hollow space makes it possible both to fulfill its mechanical strength function, to reduce the mass of the tank and, when the hollow space forms an opening passing through the tank, to form empty spaces in which can be housed additional elements such as tank fixing elements.
  • connection direction of one or more of said reinforcements is perpendicular or oblique relative to the connection direction of one or more other of said reinforcements.
  • certain reinforcements can connect two walls of the tank which extend for example parallel to a first reference direction while other reinforcements can connect two walls of the tank which extend in this direction. example parallel to a second reference direction oblique or perpendicular to the first reference direction.
  • each of the reinforcements comprises a first end part secured to one of said walls which it connects, a second end part secured to the other of said walls that it connects and a central part extending between the first end part and the second end part.
  • the central part may have a tubular geometry.
  • the first end part and/or the second end part can each have an increasing dimension going from the central part towards the first wall to which it is respectively connected.
  • the walls and/or reinforcements comprise a material chosen from thermoplastics, such as polyethylene, polyamide, polyurethane, thermosets, and biosourced resins.
  • thermoplastics such as polyethylene, polyamide, polyurethane, thermosets, and biosourced resins.
  • thermoplastic in particular makes it possible to give the body of the tank flexibility and resistance properties.
  • the tank body is manufactured in one piece.
  • the tank body can be manufactured by assembling several previously manufactured parts.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view, partially cut away, of a tank conforming to a first embodiment of the invention, the tank comprising reinforcements oriented in a single direction, forming a network of mono-axial reinforcements;
  • FIG. 2 is a partial schematic perspective view of a tank similar to that of Figure 1, showing four adjacent reinforcements;
  • FIG. 3 is a schematic perspective view, partially cut away, of a tank conforming to a second embodiment of the invention, the tank comprising reinforcements oriented in two mutually orthogonal directions, forming a network of bi-axial reinforcements;
  • FIG. 4 is a schematic perspective view, partially cut away, of a tank conforming to a third embodiment of the invention, the tank comprising reinforcements oriented in three mutually orthogonal directions, forming a network of tri-axial reinforcements;
  • FIG. 5 is a partial schematic sectional view of manufacturing elements of a tank according to a first mode of implementation of the invention
  • FIG. 6 is a partial schematic sectional view of manufacturing elements of a tank according to a second mode of implementation of the invention.
  • FIG. 7 is a partial schematic sectional view of manufacturing elements of a tank according to a third mode of implementation of the invention.
  • Figures 1 to 4 include a frame of reference defining three mutually orthogonal directions DI, D2 and D3.
  • DI is a longitudinal direction
  • D2 a vertical direction
  • D3 a transverse direction.
  • FIG. 1 a tank 1 conforming to a first embodiment of the invention.
  • the tank 1 is intended to equip a motor vehicle in order to supply it with fuel.
  • the tank 1 has a generally flattened shape, in this case a dimension in the vertical direction D2, or height, relatively small compared to its longitudinal and transverse dimensions, that is to say according to the directions DI and D3 respectively.
  • the height according to D2 of tank 1 can be approximately 100 mm.
  • the dimension of the tank 1 according to the transverse direction D3, or width, varies along the direction Dl. Starting from the longitudinal end located towards the left and the bottom of Figure 1, the width increases up to a first longitudinal coordinate, remains constant up to a second longitudinal coordinate then decreases up to the opposite longitudinal end, located towards the right and the top of Figure 1.
  • the tank 1 comprises a body forming an envelope 2, also called a “shell”, as well as reinforcements 3.
  • the envelope 2 delimits the external contours of a cavity 4 intended to contain a fluid under pressure which constitutes said fuel in this example.
  • cavity 4 is intended to contain a fluid, gas or liquid, having a pressure of around 300 MPa.
  • the envelope 2 is formed of different walls 5-7, also called “skins”, which are in this example made in one piece (see further below), so as to form a monolithic shell.
  • the envelope 2 more precisely comprises a lower wall 5, an upper wall 6 and side walls 7.
  • the lower wall 5 and the upper wall 6 are spaced apart from each other in the direction D2 so as to define on the one hand the height of the tank 1, which corresponds to the distance along D2 between an external surface of the wall lower 5 and an external surface of the upper wall 6 and, on the other hand, a height of the cavity 4 which corresponds to the distance along D2 between an internal surface of the lower wall 5 and an internal surface of the upper wall 6.
  • the walls 5 and 6 are parallel, facing each other, and the side walls 7 connect the walls 5 and 6 to each other so as to form edges rounding of tank 1.
  • the reservoir 1 also comprises a filling member 8 having in this example a tubular geometry and being integral with one of the side walls 7.
  • the member 8 is configured to establish fluid communication between the cavity 4 and the exterior of the reservoir 1, with a view to filling it or sampling the fluid it contains.
  • the reinforcements 3 are in this example configured to connect the walls 5 and 6 to each other, so as to reinforce the mechanical resistance of the envelope 2 and therefore of the tank 1, taking into account in particular the pressures and depressions that it suffers during its use.
  • each of the reinforcements 3 has a generally elongated shape along a direction D4, called "connection direction".
  • connection direction D4 of each of the reinforcements 3 is substantially parallel to the vertical direction DI and therefore substantially perpendicular to the walls 5 and 6.
  • the reinforcement 3 comprises a central part 11, a lower end part 12 connected to the wall 5 and an upper end part 13 connected to the wall 6.
  • the central part 11 has a cylindrical geometry and has an axis of symmetry which corresponds to the direction D4.
  • the lower end part 12 has a flared geometry, in this case an increasing dimension from the end of the central part 11 to which it is connected towards the wall 5.
  • the upper end part 13 has also a flared geometry having an increasing dimension from the end of the central part 11 to which it is connected towards the wall 6.
  • the central part 11 and the end parts 12 and 13 define radially inside with respect to the direction D4 a hollow space 14 which crosses the tank 1 in the direction D4 (visible in Figure 1).
  • the wall constituted by these different parts 11, 12 and 13 of the reinforcement 3 thus extends circumferentially around the connection direction D4 by defining an internal surface and an external surface.
  • the internal surface of the reinforcement 3 delimits said hollow space 14.
  • this internal surface of the reinforcement 3 is connected to, or opens onto, the external surface of the walls 5 and 6.
  • the external surface of the reinforcement 3 is a circumferentially closed surface around the direction D4 and the entirety of this external surface delimits the cavity 4 of the tank 1. In other words, the cavity 4 extends all around the reinforcement 3.
  • reinforcement 3 thus forms a well which passes through cavity 4.
  • the reinforcements 3 are distributed over the entire length and width of the tank 1, being spaced two by two at a substantially constant distance in the direction DI and in the direction D3.
  • the envelope 2 and the reinforcements 3 comprise a thermoplastic material.
  • each of the reinforcements 3 in Figure 1 is also made integrally with the envelope 2, more precisely with the walls 5 and 6, so as to form a continuous extension of material.
  • the envelope 2 and/or the reinforcements 3 can also include technical fillers or fibers in order to increase resistance to pressure forces generated by the fluid.
  • the thermoplastic matrix can be reinforced by mineral or fibrous fillers, by filaments of glass, carbon, aramid, basalt, or even by plant fibers, so as to produce a fibrous texture.
  • Such fillers or fibers can be integrated into the thermoplastic matrix for example by weaving, braiding, roto-molding, blowing or even by injection.
  • the reinforcements 3 and/or the envelope 2 may include an additive in order to improve adhesion with the retained base and/or be doped with adjuvants, for example in the form of nanoparticles, in order to reinforce the sealing properties, the mechanical strength and/or resistance to pressure of tank 1.
  • the envelope 2 and/or the reinforcements 3 can be manufactured by deposition, for example by roto-molding, of several layers of different thermoplastic materials which, agglomerated together, ensure better sealing or mechanical properties. .
  • FIG. 3 shows a tank 1 according to a second embodiment which is described below only according to its differences compared to that of Figure 1. The preceding description applies by analogy to this second embodiment.
  • the tank 1 has a dimension in the direction D2 relatively greater than the height of the tank in Figure 1.
  • the upper part of the envelope 2 comprises several upper walls 61-65 facing the lower wall 5 as well as two transverse walls 71.
  • the upper walls 61, 63 and 65 are parallel to the lower wall s while the upper walls 62 and 64 are inclined relative to the walls 61, 63 and 65 so as to create a bulge in the tank 1 at its central longitudinal part. .
  • the distance along D2 between the lower wall 5 and the upper wall 63 is greater than the distance along D2 between the lower wall 5 and the upper walls 61 and 65.
  • the distance along D2 between the lower wall 5 and the upper wall 62 evolves monotonically along DI so as to achieve a transition between the upper walls 61 and 63.
  • the distance along D2 between the lower wall 5 and the upper wall 64 evolves monotonically along DI so as to achieve a transition between the upper walls 63 and 65.
  • the maximum height of the tank 1 that is to say the distance along D2 between the lower wall 5 and the upper wall 63, can be approximately 150 mm.
  • transverse walls 71 are parallel to the directions DI and D2 and are spaced apart from each other in the direction D3 so as to define a constant width of the tank 1 .
  • the reinforcements 3 comprise on the one hand reinforcements 31 similar to those of the tank in Figure 1, that is to say reinforcements 31 connecting the lower wall 5 and the upper part of the tank to each other. envelope 2.
  • certain reinforcements 31, called “first reinforcements” connect the lower wall 5 and the upper wall 61, or the lower wall 5 and the upper wall 63, or the lower wall s and the upper wall 65.
  • Other reinforcements 31, called “second reinforcements”, connect the lower wall 5 and the upper wall 62 to each other, or the lower wall 5 and the upper wall 64.
  • the first reinforcements 31 have a connection direction perpendicular to the walls 5, 61, 63 and 65 to which they are respectively connected, while the second reinforcements 31 have a connection direction perpendicular to the lower wall s and oblique relative to the upper walls 62 and 64 to which they are respectively connected.
  • the reinforcements 3 also comprise reinforcements 32 which connect the transverse walls 71 to each other and which in this case have a direction of connection perpendicular to these walls 71 and to the direction of connection reinforcements 31.
  • the reinforcements 3 of the tank 1 of Figure 3 thus extend by intersecting in two different directions of space, in this case D2 and D3, forming a bi-axial network of reinforcements 3.
  • FIG. 4 shows a tank 1 according to a third embodiment which is described below only according to its differences compared to that of Figure 3. The preceding description applies by analogy to this third embodiment.
  • the upper part of the envelope 2 comprises two upper walls 66 and 67 facing the lower wall s, two lower longitudinal walls 72 and two upper longitudinal walls 73.
  • the upper walls 66 and 67 are parallel to the lower wall 5.
  • the distance along D2 between the lower wall 5 and the upper wall 66 is greater than the distance along D2 between the lower wall 5 and the upper wall 67, forming a stepped tank.
  • the maximum height of the tank 1 that is to say the distance along D2 between the lower wall 5 and the upper wall 66, can be approximately 150 mm.
  • the lower longitudinal walls 72 are substantially parallel to the directions D2 and D3 and are spaced from each other in the direction DI so as to define a length of the tank 1.
  • One of the upper longitudinal walls 73 provides the connection between one of the lower longitudinal walls 72 and the upper wall 66, while the other upper longitudinal wall 73 (not visible in Figure 4) provides the connection between the upper wall 66 and the upper wall 67.
  • the upper longitudinal walls 73 face each other and extend along a plane slightly oblique to the plane D2-D3.
  • the reinforcements 3 comprise on the one hand reinforcements 31 similar to the reinforcements 31 of the tank of Figure 3, that is to say reinforcements 31 connecting the lower wall 5 and the upper part of the tank to each other. envelope 2.
  • certain reinforcements 31 connect one to each other the lower wall 5 and the upper wall 66 and other reinforcements 31 connect the lower wall 5 and the upper wall 67 to each other.
  • the reinforcements 3 also comprise reinforcements 32 similar to the reinforcements 32 of the tank in Figure 3, connecting the transverse walls 71 of the envelope 2 to each other.
  • the reinforcements 3 also include reinforcements 33, some of which connect the two lower longitudinal walls 72 to each other and others which connect the two upper longitudinal walls 73 to each other.
  • the reinforcements 3 of the tank 1 of Figure 4 thus extend by intersecting in three different directions of space, in this case DI, D2 and D3, forming a tri-axial network of reinforcements 3.
  • the invention thus makes it possible to create polymorphic reservoirs that can include a network of multi-axial/multi-directional reinforcements.
  • Reinforcements 3 of the well type for example those of the tank 1 of Figure 1, can be manufactured in the manner described below with reference to Figure 5 which shows tooling and material elements intended to form one of the reinforcements 3 as well as the walls 5 and 6 of the envelope 2.
  • Said material elements comprise, on the one hand, a part 101 comprising a central part 102 and two end parts 103 and 104 and, on the other hand, wall elements 105 and 106.
  • Part 101 is in this example prefabricated by machining, injection, roto-molding or even extrusion-blowing.
  • the tooling includes a mold provided with outer shells 111 and 112, well heads 113 and 114, a centering pin 115 and a holding rod 116.
  • the outer shells 111 and 112 are arranged opposite each other and closed on top of each other so as to delimit an interior volume delimited by surfaces of the shells 111 and 112 on which said wall elements 105 and 106 are arranged using a roto-molding, blow-molding process or a similar process.
  • the end parts 103 and 104 of the part 101 have a general shape progressively widened as one approaches the respective wall elements 105 and 106 so as to allow their substantially tangential connection to these wall elements 105 and 106
  • the part 101 thus extends over the entire distance separating the wall elements 105 and 106.
  • the wall elements 105 and 106 are arranged so as to cover the ends of the part 101 to ensure effective anchoring. This solution is particularly preferred for materials of high viscosity where the material has difficulty being injected even when hot.
  • the centering pin 115 has a cylindrical shape and can be solid or hollow. It is arranged in an adjusted manner inside the part 101 so as to extend at the level of the central part 102.
  • the centering pin 115 is fitted at its respective ends into the wellheads 113 and 114, which are themselves centered and held between the two shells 111 and 112 of the mold which include corresponding openings or passages for this purpose.
  • the centering pin 115 thus constitutes a spacer between the wellheads 113 and 114.
  • the centering pin 115 contributes to maintaining the well heads 113 and 114 resting against opposite surfaces of the mold shells, the well heads comprising a shoulder resting against these surfaces.
  • the centering pin 115 is intended to hold the part 101 between the shells 111 and 112 of the mold prior to the shaping and crystallization of the material of the wall elements 105 and 106.
  • This pin 115 can be drilled radially to improve heat exchanges during the shaping process, which can be a roto-molding, extrusion-blowing or similar process.
  • Each of the wellheads 113 and 114 has a shape gradually widening between the centering axis 115 and the corresponding shell 111, 112 of the mold to which it is connected. These wellheads extend the interior shape of the mold shells on which the material of the wall elements 105 and 106 will be deposited during the shaping process.
  • the wellheads 113 and 114 form cores along which the material will be deposited, and these wellheads maintain the part 101 in position, centered on the axis Al along which it extends.
  • the wellheads 113 and 114 can serve essentially to hold the part 101 in position, centered on the axis Al, by constituting support zones for the part 101 in the end parts 103 and 104.
  • the holding rod 116 is designed to pass through the shells 111 and 112, the well heads 113 and 114, the centering pin 115, as well as the part 101, along the axis Al of the part 101.
  • This holding rod 116 comprises tightening means at these ends, such as nuts screwed onto threaded parts, making it possible to keep the elements assembled together with appropriate tightening.
  • This assembly using a holding rod 116 prevents any bending of the part 101 during the softening phase, allowing marriage with the material of the wall elements 105 and 106.
  • This non-limiting method thus comprises the following steps: installation and maintenance between the two well heads 113 and 114 of the centering pin 115 inside the part 101, this centering pin 115 being fitted onto the heads wells 113 and 114; positioning and maintaining the shells 111 and 112 of the mold before closing these shells one on the other, of the assembly formed by the centering pin 115, the part 101 and the well heads 113 and 114; installation of the holding rod 116 passing through the shells 111 and 112, the well heads 113 and 114, the centering pin 115 and the part 101 via corresponding passages provided in each of these elements; final shaping of the material inside the mold, in order to create the body of the tank.
  • the mold is dismantled, the holding rod 116 is removed, the shells 111 and 112 of the mold are opened, the well heads 113 and 114 are removed, as well as the centering pin 115 . Then remain the envelope 2 formed by the wall elements 105 and 106 as well as the reinforcement formed by the part 101 made integrally with the wall elements 105 and 106, the material of the end parts 103 and 104 forming a continuous extension with the material of the wall elements 105 and 106.
  • the outer shells 111 and 112 of the mold and the wellheads 113 and 114 are configured so that the wellheads 113 and 114 are clamped between the centering axis 115 and, respectively, the outer shells 111 and 112.
  • the material elements intended to form the envelope and the reinforcement comprise on the one hand a prefabricated tubular part 121 and, on the other hand, wall elements 105 and 106 which comprise parts 122 and 123 intended to form said parts of ends of the reinforcement.
  • the end parts 122 and 123 have a general shape progressively restricted as one approaches the respective ends of the part 121 so as to allow their substantially tangential connection to this part 121.
  • This manufacturing variant can for example be used to manufacture a relatively long reinforcement or several reinforcements of variable length by varying the length of the part 121.
  • the admissible length of the reinforcement depends on the material used and the conditions of implementation.
  • the adjustment parameters include the rotation speed, the fluidity of the material or even the softening point of this material.
  • the use of a thermoplastic of the HD 1000 polyethylene type is suitable for manufacturing a 50 mm reinforcement in the manner described above.
  • Figure 7 illustrates tools and material elements used in a manner analogous to what has just been described with reference to Figure 6, for the manufacture of reinforcements connecting facing walls to each other. screws inclined relative to each other. The preceding description applies by analogy to the example of Figure 7.
  • the body of the tank 1, including the envelope 2 and the reinforcements 3, can therefore be manufactured using a shaping process of the roto-molding or blow-molding type, or any other technique molding or casting, so as to create an assembly by adhesion of material elements forming on the one hand the walls of the envelope and on the other hand the reinforcements.
  • the tooling can include members for holding the elements of material intended to form the reinforcements, these members being housed in the parts forming these wells during molding.
  • the reinforcements are not hollow but solid, they can be positioned axially in the mold by fitting onto pivots placed in the mold.
  • tanks 1 comprising reinforcements 3 which have connection directions substantially parallel to each other, or slightly oblique to each other, forming a mono-axial network as illustrated in the figure 1.
  • the external mold can comprise different parts each presenting the pivots necessary for maintaining the well supports.
  • the mold can include keys representative of each of the faces presenting the pivots holding the wells, which keys can then be enclosed in an external mold.
  • the invention is not limited to the embodiments and variants described above.
  • the invention makes it possible to produce polymorphic tanks, capable of conforming to available volumes, which makes it possible to increase the fluid carrying capacity and therefore the autonomy of the vehicles they equip.
  • the invention thus makes it possible to produce tanks having a relatively complex geometry, or on the contrary a relatively simple or even conventional geometry, for example a tank with a cylindrical envelope which can be intended for the aeronautics sector in order to store a large quantity of fuel.
  • the geometry and structure of the reinforcements 3 may be different from those described above.
  • the end parts of the reinforcements may have a concave or other shape of revolution.
  • the central part of the reinforcements or all of their parts may have a square, hexagonal or other section.
  • the reinforcements can be solid or include a filling material, unlike the well-type reinforcements which are described above.
  • the respective orientation of the reinforcements can also have numerous variations, whether in relation to one or more walls of the envelope to which they are connected or in relation to other reinforcements.
  • the envelope 2 and/or the reinforcements 3 may comprise another type of thermoplastic or another type of material, for example a thermosetting material or even a resin.
  • a tank according to the invention can be used in a transport device other than a motor vehicle, for example in an aircraft or in a railway or naval vehicle.

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Abstract

Procédés de fabrication d'un réservoir (1) pour un appareil de transport tel qu'un véhicule automobile, un aéronef ou un bateau, le réservoir (1) comprenant un corps qui délimite une cavité (4) destinée à contenir un fluide, notamment un gaz, le corps comprenant des parois (5-7) formant une enveloppe (2) du réservoir (1) et un ou plusieurs renforts (3), chacun des renforts (3) reliant l'une à l'autre deux desdites parois (5, 6) disposées en vis-à- vis l'une par rapport à l'autre.

Description

Description
Titre : Procédés de fabrication de réservoirs polymorphes
Domaine technique
L'invention se rapporte au domaine du stockage de fluide, notamment d'un fluide formant un carburant contenu dans un réservoir d'un appareil de transport tel qu'un véhicule automobile, un aéronef, un bateau, ou tout autre matériel mobile.
L'invention présente un intérêt particulier, nullement limitatif, dans le secteur des véhicules utilisant du gaz en tant que carburant.
État de la technique antérieure
Dans le secteur du transport, l'utilisation de gaz comme carburant permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Compte tenu du faible espace disponible pour stocker du carburant dans les appareils de transport contemporains et futurs, une solution consiste à utiliser non pas un unique réservoir aussi grand que possible mais plusieurs petits réservoirs.
L'utilisation de plusieurs réservoirs de dimension restreinte permet notamment de réduire les contraintes mécaniques exercées par le fluide stocké sur les réservoirs, et donc de réduire l'épaisseur de leur coque.
Il existe toutefois un besoin d'augmenter le volume utile de stockage de fluide compte tenu de l'espace effectivement disponible pour placer le ou les réservoirs.
Exposé de l'invention
L'invention vise à procurer une solution permettant de stocker un fluide sous pression en maximisant le volume utile de stockage tout en réduisant les risques résultant de la pression exercée par le fluide ainsi stocké.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un réservoir comprenant un corps qui délimite une cavité destinée à contenir un fluide, notamment un gaz, le corps comprenant des parois formant une enveloppe du réservoir et un ou plusieurs renforts reliant chacun deux desdites parois disposées en vis-à-vis l'une par rapport à l'autre, chacun des renforts comprenant une première partie d'extrémité solidaire de l'une desdites parois, une deuxième partie d'extrémité solidaire de l'autre desdites parois et une partie centrale s'étendant entre la première partie d'extrémité et la deuxième partie d'extrémité.
Le procédé de l'invention met en œuvre un outillage comprenant un moule et des têtes de puits et comprend : un maintien d'une pièce, destinée à former l'un desdits renforts, entre deux coquilles du moule, une étape de mise en forme comprenant : o une disposition d'éléments de paroi, destinés à former ladite enveloppe, sur des surfaces desdites coquilles, o une disposition d'éléments de matière, destinés à former ladite première partie d'extrémité et ladite deuxième partie d'extrémité du renfort, sur des zones d'appui formées par lesdites têtes de puits, une étape d'assemblage desdits éléments de paroi, desdits éléments de matière et de ladite pièce de manière à former un prolongement continu de matière entre l'enveloppe et le ou les renforts.
Dans un mode de réalisation, la disposition desdits éléments de paroi sur les surfaces des coquilles du moule est réalisée à l'aide d'une technique de moulage, de coulée ou de soufflage.
Dans un mode de réalisation, la disposition desdits éléments de paroi sur les surfaces des coquilles du moule comprend un dépôt de plusieurs couches de la matière formant les éléments de paroi.
Dans un mode de réalisation, les éléments de paroi et/ou ladite pièce comprennent un matériau thermoplastique.
Dans un mode de réalisation, ladite pièce est fabriquée avant mise en œuvre de l'étape d'assemblage, par exemple par usinage, injection, roto-moulage ou extrusion-soufflage. Selon une variante de réalisation, lesdits éléments de matière destinés à former la première partie d'extrémité et la deuxième partie d'extrémité du renfort sont formés par ladite pièce.
Dans le cadre de cette variante, l'étape d'assemblage peut être réalisée de sorte que lesdits éléments de matière destinés à former la première partie d'extrémité et la deuxième partie d'extrémité du renfort soient raccordés de manière sensiblement tangentiel auxdits éléments de paroi.
Selon une autre variante de réalisation, lesdits éléments de matière destinés à former la première partie d'extrémité et la deuxième partie d'extrémité du renfort sont formés par lesdits éléments de paroi.
Dans le cadre de cette variante, l'étape d'assemblage peut être réalisée de sorte que lesdits éléments de matière destinés à former la première partie d'extrémité et la deuxième partie d'extrémité du renfort soient raccordés de manière sensiblement tangentiel à ladite pièce.
L'invention peut être mise en œuvre pour fabriquer un réservoir pour un appareil de transport tel qu'un véhicule automobile, un aéronef ou un bateau,
L'encombrement du réservoir, c'est-à-dire le volume total qu'il occupe dans l'espace, est principalement déterminé par la géométrie de son enveloppe et donc par la géométrie desdites parois, lesquelles désignent différentes parties de l'enveloppe qui peuvent constituer ensemble une pièce unique, monolithique. En particulier et de manière astucieuse, les renforts peuvent rester totalement contenus dans ce volume.
Selon l'agencement proposé, les renforts occupent un espace du réservoir qui pourrait constituer une partie supplémentaire de la cavité de stockage de fluide. Cependant, une telle disposition des renforts permet d'améliorer la résistance mécanique de l'enveloppe et de conférer les propriétés mécaniques requises au réservoir, dont l'enveloppe peut présenter une très grande diversité de géométries.
L'invention permet ainsi de réaliser un réservoir polymorphe, optimisant le volume de stockage de fluide formé par la cavité compte tenu de l'espace effectivement disponible dans le véhicule qu'il est destiné à équiper. Ce volume de stockage peut ainsi être supérieur à celui qui serait constitué par un réservoir cylindrique conventionnel, ou par un assemblage de réservoirs conventionnels et permet d'éliminer les connections entre réservoirs ainsi que les risques associés à un tel assemblage.
En fonction de la forme de l'espace disponible pour le réservoir, ce dernier peut comprendre une géométrie relativement simple, par exemple une forme globalement parallélépipédique ou d'autres formes élémentaires, ou comprendre plusieurs parties dont certaines au moins présentent une géométrie relativement simple. Le réservoir peut aussi comprendre des parties de forme plus complexe, en définissant par exemple des parois ou surfaces convexes ou concaves et/ou des parois ou surfaces respectivement orientées selon différentes directions de l'espace.
Les renforts permettent de solidariser différentes parties de l'enveloppe, en l'occurrence les parois qu'ils relient, de manière à renforcer localement la résistance mécanique du réservoir.
L'invention permet ainsi d'améliorer à la fois la compacité, le volume de stockage et la résistance mécanique du réservoir.
L'invention permet de fabriquer un tel réservoir dans lequel les renforts sont venus de matière avec l'enveloppe, c'est-à-dire dans lequel les renforts forment un prolongement continu de matière avec l'enveloppe, en particulier avec les parois qu'ils relient.
De manière générale, chacun des renforts peut présenter une direction de liaison le long de laquelle il s'étend.
La direction de liaison de chacun des renforts peut être perpendiculaire ou oblique par rapport à l'une et/ou l'autre des premières parois qui sont reliées l'une à l'autre par ce renfort.
A titre d'exemple non limitatif, dans le cas d'un renfort reliant l'une à l'autre deux parois parallèles l'une à l'autre, la direction de liaison de ce renfort peut être perpendiculaire par rapport à chacun de ces parois. Dans le cas d'un renfort reliant l'une à l'autre deux parois obliques l'une par rapport à l'autre, la direction de liaison de ce renfort peut être perpendiculaire par rapport à l'une de ces parois et oblique par rapport à l'autre de ces parois.
Dans un mode de réalisation, chacun des renforts, ou l'un au moins parmi eux, forme une surface externe circonférentiellement fermée autour de la direction de liaison.
De préférence, l'intégralité de cette surface externe, ou au moins une partie d'entre elle, délimite la cavité.
Dans un mode de réalisation, chacun des renforts, ou l'un au moins parmi eux, forme une surface interne délimitant un espace creux.
De préférence, cet espace creux définit une ouverture qui traverse le réservoir selon la direction de liaison.
Autrement dit, un renfort donné peut être formé par une paroi qui forme un solide de révolution ou plus généralement par un solide fermé autour de la direction de liaison qu'il constitue.
A titre d'exemple non limitatif, un tel renfort peut présenter une géométrie globalement annulaire ou tronconique, qui peut être différente sur différents tronçons du renfort le long de la direction de liaison.
Un réservoir comprenant des renforts formant de tels espaces creux peut ainsi former une structure alvéolaire, l'enveloppe délimitant un volume comprenant la cavité de stockage de fluide traversée par des alvéoles formées par les espaces creux des renforts.
Un renfort pourvu d'un tel espace creux permet à la fois de remplir sa fonction de tenue mécanique, de réduire la masse du réservoir et, lorsque l'espace creux forme une ouverture traversant le réservoir, de constituer des espaces vides dans lesquels peuvent être logés des éléments annexes tels que des éléments de fixation du réservoir.
Dans un mode de réalisation, la direction de liaison d'un ou plusieurs desdits renforts est perpendiculaire ou oblique par rapport à la direction de liaison d'un ou plusieurs autres desdits renforts. Notamment, de manière non limitative, certains renforts peuvent relier entre elles deux parois du réservoir qui s'étendent par exemple parallèlement à une première direction de référence tandis que d'autres renforts peuvent relier entre elles deux parois du réservoir qui s'étendent dans cet exemple parallèlement à une deuxième direction de référence oblique ou perpendiculaire par rapport à la première direction de référence.
Dans un mode de réalisation, chacun des renforts, ou l'un au moins parmi eux, comprend une première partie d'extrémité solidaire de l'une desdites parois qu'il relie, une deuxième partie d'extrémité solidaire de l'autre desdites parois qu'il relie et une partie centrale s'étendant entre la première partie d'extrémité et la deuxième partie d'extrémité.
A titre d'exemple non limitatif, la partie centrale peut avoir une géométrie tubulaire.
La première partie d'extrémité et/ou la deuxième partie d'extrémité peuvent présenter chacune une dimension croissante en allant de la partie centrale vers la première paroi à laquelle elle est respectivement reliée.
Une telle géométrie des parties d'extrémité permet de réduire les contraintes de cisaillement introduites par la pression interne du réservoir.
De préférence, les parois et/ou les renforts comprennent un matériau choisi parmi des thermoplastiques, tels que le polyéthylène, le polyamide, le polyuréthane, des thermodurcissables, et des résines biosourcées.
Entre autres avantages de ces matériaux, le thermoplastique notamment permet de conférer au corps du réservoir des propriétés de souplesses et de résistance.
Dans un mode de réalisation, le corps du réservoir est fabriqué d'une seule pièce.
Alternativement, le corps du réservoir peut être fabriqué par assemblage de plusieurs pièces préalablement fabriquées.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, non limitative, qui suit.
Brève description des dessins
La description détaillée qui suit fait référence aux dessins annexés sur lesquels : [Fig. 1] est une vue schématique en perspective, partiellement écorchée, d'un réservoir conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, le réservoir comprenant des renforts orientés selon une unique direction, formant un réseau de renforts mono-axial ;
[Fig. 2] est une vue schématique partielle en perspective d'un réservoir analogue à celui de la figure 1, montrant quatre renforts adjacents ;
[Fig. 3] est une vue schématique en perspective, partiellement écorchée, d'un réservoir conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, le réservoir comprenant des renforts orientés selon deux directions orthogonales entre elles, formant un réseau de renforts bi-axial ;
[Fig. 4] est une vue schématique en perspective, partiellement écorchée, d'un réservoir conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, le réservoir comprenant des renforts orientés selon trois directions orthogonales entre elles, formant un réseau de renforts tri-axial ;
[Fig. 5] est une vue schématique partielle en coupe d'éléments de fabrication d'un réservoir selon un premier mode de mise en œuvre de l'invention ;
[Fig. 6] est une vue schématique partielle en coupe d'éléments de fabrication d'un réservoir selon un deuxième mode de mise en œuvre de l'invention ;
[Fig. 7] est une vue schématique partielle en coupe d'éléments de fabrication d'un réservoir selon un troisième mode de mise en œuvre de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation
Les figures 1 à 4 comprennent un référentiel définissant trois directions DI, D2 et D3 orthogonales entre elles. Dans cet exemple, DI est une direction longitudinale, D2 une direction verticale et D3 une direction transversale.
Il est représenté sur la figure 1 un réservoir 1 conforme à un premier mode de réalisation de l'invention.
Dans cet exemple nullement limitatif, le réservoir 1 est destiné à équiper un véhicule automobile afin de lui fournir du carburant. En référence à la figure 1, le réservoir 1 a une forme globalement aplatie, en l'occurrence une dimension selon la direction verticale D2, ou hauteur, relativement petite devant ses dimensions longitudinale et transversale, c'est-à-dire selon les directions DI et D3 respectivement.
A titre indicatif, la hauteur selon D2 du réservoir 1 peut être d'environ 100 mm.
La dimension du réservoir 1 selon la direction transversale D3, ou largeur, varie le long de la direction Dl. En partant de l'extrémité longitudinale située vers la gauche et le bas de la figure 1, la largeur croît jusqu'à une première coordonnée longitudinale, reste constante jusqu'à une deuxième coordonnée longitudinale puis décroît jusqu'à l'extrémité longitudinale opposée, située vers la droite et le haut de la figure 1.
Le réservoir 1 comprend dans cet exemple un corps formant une enveloppe 2, aussi appelée « coque », ainsi que des renforts 3.
L'enveloppe 2 délimite des contours extérieurs d'une cavité 4 destinée à contenir un fluide sous pression qui constitue dans cet exemple ledit carburant.
Dans cet exemple, la cavité 4 est destinée à contenir un fluide, gaz ou liquide, ayant une pression de l'ordre de 300 MPa.
L'enveloppe 2 est formée de différentes parois 5-7, aussi appelées « peaux », qui sont dans cet exemple réalisées d'une seule pièce (voir plus loin ci-dessous), de manière à former une coque monolithique.
En référence à la figure 1, l'enveloppe 2 comprend plus précisément une paroi inférieure 5, une paroi supérieure 6 et des parois latérales 7.
La paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 6 sont éloignées l'une de l'autre selon la direction D2 de manière à définir d'une part la hauteur du réservoir 1, qui correspond à la distance selon D2 entre une surface externe de la paroi inférieure 5 et une surface externe de la paroi supérieure 6 et, d'autre part, une hauteur de la cavité 4 qui correspond à la distance selon D2 entre une surface interne de la paroi inférieure 5 et une surface interne de la paroi supérieure 6. Dans cet exemple, les parois 5 et 6 sont parallèles, en vis-à-vis l'une de l'autre, et les parois latérales 7 relient les parois 5 et 6 l'une à l'autre de manière à former des bords arrondis du réservoir 1.
Le réservoir 1 comprend par ailleurs un organe de remplissage 8 présentant dans cet exemple une géométrie tubulaire et étant solidaire de l'une des parois latérales 7.
L'organe 8 est configuré pour établir une communication fluidique entre la cavité 4 et l'extérieur du réservoir 1, en vue de son remplissage ou d'un prélèvement du fluide qu'il contient.
Les renforts 3 sont dans cet exemple configurés pour relier l'une à l'autre les parois 5 et 6, de sorte à renforcer la résistance mécanique de l'enveloppe 2 et donc du réservoir 1, compte tenu notamment des pressions et des dépressions qu'il subit lors de son utilisation.
En référence à la figure 2 qui montre une partie d'un réservoir 1 semblable à celui de la figure 1, chacun des renforts 3 présente une forme globalement allongée le long d'une direction D4, appelée « direction de liaison ». Dans cet exemple, la direction de liaison D4 de chacun des renforts 3 est sensiblement parallèle à la direction verticale DI et donc sensiblement perpendiculaire aux parois 5 et 6.
Il va maintenant être décrit la géométrie d'un renfort 3 en référence au deuxième renfort 3 en partant de la droite de la figure 2.
Le renfort 3 comprend une partie centrale 11, une partie d'extrémité inférieure 12 reliée à la paroi 5 et une partie d'extrémité supérieure 13 reliée à la paroi 6.
La partie centrale 11 a une géométrie cylindrique et présente un axe de symétrie qui correspond à la direction D4.
La partie d'extrémité inférieure 12 présente une géométrie évasée, en l'occurrence une dimension croissante depuis l'extrémité de la partie centrale 11 à laquelle elle est reliée vers la paroi 5. De manière analogue, la partie d'extrémité supérieure 13 présente également une géométrie évasée en ayant une dimension croissante depuis l'extrémité de la partie centrale 11 à laquelle elle est reliée vers la paroi 6. Dans cet exemple, la partie centrale 11 et les parties d'extrémité 12 et 13 définissent radialement à l'intérieur par rapport à la direction D4 un espace creux 14 qui traverse le réservoir 1 selon la direction D4 (visible sur la figure 1).
La paroi constituée par ces différentes parties 11, 12 et 13 du renfort 3 s'étend ainsi circonférentiellement autour de la direction de liaison D4 en définissant une surface interne et une surface externe.
La surface interne du renfort 3 délimite ledit espace creux 14. Dans cet exemple, cette surface interne du renfort 3 est reliée à, ou débouche sur, la surface externe des parois 5 et 6.
La surface externe du renfort 3 est une surface circonférentiellement fermée autour de la direction D4 et l'intégralité de cette surface externe délimite la cavité 4 du réservoir 1. Autrement dit, la cavité 4 s'étend tout autour du renfort 3.
Dans cet exemple, le renfort 3 forme ainsi un puits qui traverse la cavité 4.
Les autres renforts 3 représentés sur la figure 2, de même que chacun des renforts 3 du réservoir 1 de la figure 1 sont similaires au renfort 3 qui vient d'être décrit.
En référence à la figure 1, les renforts 3 sont répartis sur toute la longueur et la largeur du réservoir 1, en étant espacés deux-à-deux d'une distance sensiblement constante selon la direction DI et selon la direction D3.
Bien entendu, la géométrie, la position et le nombre de renforts 3 peut être modifiée sans sortir du cadre de l'invention, en fonction de la répartition des efforts dans le réservoir 2 lors de son utilisation, qui dépend en particulier de la géométrie de l'enveloppe 2.
Dans cet exemple, l'enveloppe 2 et les renforts 3 comprennent un matériau thermoplastique.
Chacun des renforts 3 de la figure 1 est par ailleurs venu de matière avec l'enveloppe 2, plus précisément avec les parois 5 et 6, de sorte à former un prolongement continu de matière. De manière optionnelle, l'enveloppe 2 et/ou les renforts 3 peuvent aussi comprendre des charges ou fibres techniques afin d'augmenter la tenue aux efforts de pression engendrés par le fluide. De manière non limitative, la matrice thermoplastique peut être renforcée par des charges minérales ou fibreuses, par des filaments de verre, de carbone, d'aramide, de basalte, ou encore par des fibres végétales, de manière à réaliser une contexture fibreuse. De telles charges ou fibres peuvent être intégrées dans la matrice thermoplastique par exemple par tissage, tressage, roto-moulage, soufflage ou encore par injection.
Les renforts 3 et/ou l'enveloppe 2 peuvent comprendre un additif afin d'améliorer l'adhésion avec la base retenue et/ou être dopés d'adjuvants, par exemple sous forme de nanoparticules, afin de renforcer les propriétés d'étanchéité, la tenue mécanique et/ou la résistance à la pression du réservoir 1.
En variante, l'enveloppe 2 et/ou les renforts 3 peuvent être fabriqués par dépôt, par exemple par roto-moulage, de plusieurs couches de matériaux thermoplastiques différents qui, agglomérées les unes aux autres, assurent de meilleures propriétés d'étanchéité ou mécaniques.
Des procédés de fabrication d'un tel réservoir 1 sont décrits plus loin ci-dessous à titre d'exemple.
La figure 3 montre un réservoir 1 selon un deuxième mode de réalisation qui est décrit ci- dessous uniquement selon ses différences par rapport à celui de la figure 1. La description qui précède s'applique par analogie à ce deuxième mode de réalisation.
Dans cet exemple, le réservoir 1 a une dimension selon la direction D2 relativement plus grande que la hauteur du réservoir de la figure 1.
La partie supérieure de l'enveloppe 2 comprend plusieurs parois supérieures 61-65 en vis- à-vis de la paroi inférieure 5 ainsi que deux parois transversales 71.
Les parois supérieures 61, 63 et 65 sont parallèles à la paroi inférieure s tandis que les parois supérieures 62 et 64 sont inclinées par rapport aux parois 61, 63 et 65 de manière à créer en renflement du réservoir 1 au niveau de sa partie longitudinale centrale. En particulier, la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 63 est supérieure à la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et les parois supérieures 61 et 65. La distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 62 évolue de manière monotone selon DI de manière à réaliser une transition entre les parois supérieures 61 et 63. De même, la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 64 évolue de manière monotone selon DI de manière à réaliser une transition entre les parois supérieures 63 et 65.
A titre indicatif, la hauteur maximale du réservoir 1, c'est-à-dire la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 63, peut être d'environ 150 mm.
Concernant lesdites parois transversales 71, dont une seule est visible sur la figure 3, celles- ci sont parallèles aux directions DI et D2 et sont éloignées l'une de l'autre selon la direction D3 de manière à définir une largeur constante du réservoir 1.
Les renforts 3 comprennent d'une part des renforts 31 analogues à ceux du réservoir de la figure 1, c'est-à-dire des renforts 31 reliant l'une à l'autre la paroi inférieure 5 et la partie supérieure de l'enveloppe 2. Ainsi, certains renforts 31, appelés « premiers renforts », relient l'une à l'autre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 61, ou la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 63, ou la paroi inférieure s et la paroi supérieure 65. D'autres renforts 31, appelés « deuxièmes renforts », relient l'une à l'autre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 62, ou la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 64. Compte tenu de l'orientation respective des parois 5 et 61-65, les premiers renforts 31 présentent une direction de liaison perpendiculaire aux parois 5, 61, 63 et 65 auxquelles elles sont respectivement reliées, tandis que les deuxièmes renforts 31 présentent une direction de liaison perpendiculaire à la paroi inférieure s et oblique par rapport aux parois supérieures 62 et 64 auxquelles elles sont respectivement reliées.
Les renforts 3 comprennent d'autre part des renforts 32 qui relient l'une à l'autre les parois transversales 71 et qui présentent en l'occurrence une direction de liaison perpendiculaire par rapport à ces parois 71 et par rapport à la direction de liaison des renforts 31. Les renforts 3 du réservoir 1 de la figure 3 s'étendent ainsi en s'entrecroisant selon deux directions différentes de l'espace, en l'occurrence D2 et D3, formant un réseau bi-axial de renforts 3.
La figure 4 montre un réservoir 1 selon un troisième mode de réalisation qui est décrit ci- dessous uniquement selon ses différences par rapport à celui de la figure 3. La description qui précède s'applique par analogie à ce troisième mode de réalisation.
La partie supérieure de l'enveloppe 2 comprend deux parois supérieures 66 et 67 en vis-à- vis de la paroi inférieure s, deux parois longitudinales inférieures 72 et deux parois longitudinales supérieures 73.
Les parois supérieures 66 et 67 sont parallèles à la paroi inférieure 5.
La distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 66 est supérieure à la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 67, formant un réservoir étagé.
A titre indicatif, la hauteur maximale du réservoir 1, c'est-à-dire la distance selon D2 entre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 66, peut être d'environ 150 mm.
Les parois longitudinales inférieures 72, dont une seule est visible sur la figure 4, sont sensiblement parallèles aux directions D2 et D3 et sont éloignées l'une de l'autre selon la direction DI de manière à définir une longueur du réservoir 1.
L'une des parois longitudinales supérieures 73 assurent la liaison entre l'une des parois longitudinales inférieures 72 et la paroi supérieure 66, tandis que l'autre paroi longitudinale supérieure 73 (non visible sur la figure 4) assure la liaison entre la paroi supérieure 66 et la paroi supérieure 67.
Les parois longitudinales supérieures 73 sont en vis-à-vis l'une de l'autre et s'étendent selon un plan légèrement oblique par rapport au plan D2-D3.
Les renforts 3 comprennent d'une part des renforts 31 analogues aux renforts 31 du réservoir de la figure 3, c'est-à-dire des renforts 31 reliant l'une à l'autre la paroi inférieure 5 et la partie supérieure de l'enveloppe 2. Ainsi, certains renforts 31 relient l'une à l'autre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 66 et d'autres renforts 31 relient l'une à l'autre la paroi inférieure 5 et la paroi supérieure 67.
Les renforts 3 comprennent d'autre part des renforts 32 analogues aux renforts 32 du réservoir de la figure 3, reliant l'une à l'autre les parois transversales 71 de l'enveloppe 2.
Dans ce mode de réalisation, les renforts 3 comprennent aussi des renforts 33 dont certains relient l'une à l'autre les deux parois longitudinales inférieures 72 et d'autres relient l'une à l'autre les deux parois longitudinales supérieures 73.
Les renforts 3 du réservoir 1 de la figure 4 s'étendent ainsi en s'entrecroisant selon trois directions différentes de l'espace, en l'occurrence DI, D2 et D3, formant un réseau tri-axial de renforts 3.
L'invention permet ainsi de créer des réservoirs polymorphes pouvant comprendre un réseau de renforts multi-axiaux / multi-directionnels.
Il va maintenant être décrit des exemples non limitatifs de procédés de fabrication de réservoirs conformes à l'invention.
Des renforts 3 du type puits, par exemple ceux du réservoir 1 de la figure 1, peuvent être fabriqués de la manière décrite ci-dessous en référence à la figure 5 qui montre un outillage et des éléments de matière destinés à former l'un des renforts 3 ainsi que les parois 5 et 6 de l'enveloppe 2.
Lesdits éléments de matière comprennent d'une part une pièce 101 comprenant une partie centrale 102 et deux parties d'extrémités 103 et 104 et, d'autre part, des éléments de paroi 105 et 106.
La pièce 101 est dans cet exemple préfabriquée par usinage, injection, roto-moulage ou encore extrusion-soufflage.
L'outillage comprend un moule pourvu de coquilles extérieures 111 et 112, des têtes de puits 113 et 114, un axe de centrage 115 et une tige de maintien 116.
Les coquilles extérieures 111 et 112 sont disposées en vis-à-vis l'une de l'autre et refermées l'une sur l'autre de manière à délimiter un volume intérieur délimité par des surfaces des coquilles 111 et 112 sur lesquelles lesdits éléments de paroi 105 et 106 sont disposées à l'aide d'un procédé de roto-moulage, de soufflage ou d'un procédé analogue.
Les parties d'extrémité 103 et 104 de la pièce 101 ont une forme générale progressivement élargie à mesure que l'on se rapproche des éléments de paroi 105 et 106 respectifs de manière à permettre leur raccordement sensiblement tangentiel à ces éléments de paroi 105 et 106. La pièce 101 s'étend ainsi sur toute la distance séparant les éléments de paroi 105 et 106.
Les éléments de paroi 105 et 106 sont disposés de manière à recouvrir les extrémités de la pièce 101 pour assurer un ancrage efficace. Cette solution est notamment préférée pour des matériaux de forte viscosité où la matière a des difficultés à être injectée même à chaud.
Dans cet exemple, l'axe de centrage 115 a une forme cylindrique et peut être plein ou creux. Il est disposé de manière ajustée à l'intérieur de la pièce 101 de manière à s'étendre au niveau de la partie centrale 102. L'axe de centrage 115 est emmanché à ses extrémités respectives dans les têtes de puits 113 et 114, lesquelles sont elles-mêmes centrées et maintenues entre les deux coquilles 111 et 112 du moule qui comprennent à cet effet des ouvertures ou passages correspondants. L'axe de centrage 115 constitue ainsi une entretoise entre les têtes de puits 113 et 114.
Dans cet exemple, l'axe de centrage 115 contribue à maintenir les têtes de puits 113 et 114 en appui contre des surfaces opposées des coquilles du moule, les têtes de puits comportant un épaulement en appui contre ces surfaces. L'axe de centrage 115 est destiné à maintenir la pièce 101 entre les coquilles 111 et 112 du moule préalablement à la mise en forme et à la cristallisation de la matière des éléments de paroi 105 et 106. Cet axe 115 peut être percé radialement pour améliorer les échanges thermiques pendant le procédé de mise en forme, qui peut être un procédé de roto-moulage, d'extrusion-soufflage ou analogue.
Chacune des têtes de puits 113 et 114 a une forme s'élargissant progressivement entre l'axe de centrage 115 et la coquille correspondante 111, 112 du moule à laquelle elle est reliée. Ces têtes de puits prolongent la forme intérieure des coquilles du moule sur laquelle la matière des éléments de paroi 105 et 106 va se déposer durant le procédé de mise en forme.
Dans cet exemple, les têtes de puits 113 et 114 forment des noyaux le long desquels la matière va se déposer, et ces têtes de puits maintiennent la pièce 101 en position, centrée sur l'axe Al le long duquel elle s'étend. En variante, les têtes de puits 113 et 114 peuvent servir essentiellement à maintenir la pièce 101 en position, centrée sur l'axe Al, en constituant des zones d'appui pour la pièce 101 dans les parties d'extrémité 103 et 104.
La tige de maintien 116 est prévue pour traverser suivant l'axe Al de la pièce 101 les coquilles 111 et 112, les têtes de puits 113 et 114, l'axe de centrage 115, ainsi que la pièce 101. Cette tige de maintien 116 comprend des moyens de serrage à ces extrémités, tels que des écrous vissés sur des parties filetées, permettant de maintenir assemblés les éléments entre eux avec un serrage approprié. Ce montage à l'aide d'une tige de maintien 116 évite tout fléchissement de la pièce 101 pendant la phase de ramollissement, permettant le mariage avec le matériau des éléments de paroi 105 et 106.
Ce procédé non limitatif comprend ainsi les étapes suivantes : mise en place et maintien entre les deux têtes de puits 113 et 114 de l'axe de centrage 115 à l'intérieur de la pièce 101, cet axe de centrage 115 étant emmanché sur les têtes de puits 113 et 114 ; mise en place et maintien des coquilles 111 et 112 du moule avant fermeture de ces coquilles l'une sur l'autre, de l'ensemble formé par l'axe de centrage 115, la pièce 101 et les têtes de puits 113 et 114 ; mise en place de la tige de maintien 116 traversant les coquilles 111 et 112, les têtes de puits 113 et 114, l'axe de centrage 115 et la pièce 101 via des passages correspondants ménagés dans chacun de ces éléments ; mise en forme définitive de la matière à l'intérieur du moule, afin de réaliser le corps du réservoir.
Après cristallisation ou réticulation de la matière thermoplastique, le moule est démonté, la tige de maintien 116 est retirée, les coquilles 111 et 112 du moule sont ouvertes, les têtes de puits 113 et 114 sont retirées, ainsi que l'axe de centrage 115. Restent alors l'enveloppe 2 formée par les éléments de paroi 105 et 106 ainsi que le renfort formé par la pièce 101 venue de matière avec les éléments de paroi 105 et 106, la matière des parties d'extrémité 103 et 104 formant un prolongement continu avec la matière des éléments de paroi 105 et 106.
Bien entendu, le procédé décrit ci-dessus peut être mis en œuvre pour réaliser simultanément plusieurs renforts 3.
De nombreuses variantes peuvent être apportées à ce procédé de fabrication, par exemple celle qui est décrite ci-dessous en référence à la figure 6 par distinction avec celle de la figure 5. La description qui précède s'applique par analogie.
Dans l'exemple de la figure 6, les coquilles extérieures 111 et 112 du moule et les têtes de puits 113 et 114 sont configurées de sorte que les têtes de puits 113 et 114 soient enserrées entre l'axe de centrage 115 et, respectivement, les coquilles extérieures 111 et 112.
Les éléments de matière destinés à former l'enveloppe et le renfort comprennent d'une part une pièce 121 tubulaire préfabriquée et, d'autre part, des éléments de paroi 105 et 106 qui comportent des parties 122 et 123 destinées à former lesdites parties d'extrémités du renfort.
Les parties d'extrémité 122 et 123 ont une forme générale progressivement restreinte à mesure que l'on se rapproche des extrémités respectives de la pièce 121 de manière à permettre leur raccordement sensiblement tangentiel à cette pièce 121.
Cette variante de fabrication peut par exemple être utilisée pour fabriquée un renfort relativement long ou plusieurs renforts de longueur variable en jouant sur la longueur de la pièce 121.
De manière connue en soi, la longueur admissible du renfort dépend du matériau utilisé et des conditions de mise en œuvre. Par exemple, dans le cadre du roto-moulage, les paramètres d'ajustement incluent la vitesse de rotation, la fluidité du matériau ou encore le point de ramollissement de ce matériau. Typiquement, l'utilisation d'un thermoplastique du type polyéthylène HD 1000 convient pour fabriquer un renfort de 50 mm de la manière décrite ci-dessus.
La figure 7 illustre un outillage et des éléments de matière utilisés de manière analogue à ce qui vient d'être décrit en référence à la figure 6, pour la fabrication de renforts reliant l'une à l'autre des parois en vis-à-vis inclinées l'une par rapport à l'autre. La description qui précède s'applique par analogie à l'exemple de la figure 7.
Selon l'invention, le corps du réservoir 1, incluant l'enveloppe 2 et les renforts 3, peut donc être fabriqué à l'aide d'un procédé de mise en forme du type roto-moulage ou soufflage, ou de toute autre technique de moulage ou de coulée, de sorte à créer un assemblage par adhésion d'éléments de matière formant d'une part des parois de l'enveloppe et d'autre part les renforts. Pour ce faire, lorsque les renforts forment des puits, l'outillage peut comprendre des organes de maintien des éléments de matière destinés à former les renforts, ces organes étant logés dans les pièces formant ces puits pendant le moulage. Lorsque les renforts ne sont pas creux mais pleins, ils peuvent être positionnés axialement dans le moule par des emboîtements sur des pivots disposés dans le moule.
Les procédés décrits ci-dessus conviennent à la fabrication de réservoirs 1 comprenant des renforts 3 qui présentent des directions de liaison sensiblement parallèles entre elles, ou légèrement obliques les unes par rapport aux autres, formant un réseau mono-axial tel qu'illustré sur la figure 1.
Pour fabriquer un réservoir 1 dotés de renforts 3 entrecroisés formant un réseau multi- axial de renforts, tels que ceux illustrés sur les figures 3 et 4, le moule extérieur peut comprendre différentes parties présentant chacune les pivots nécessaires au maintien des supports de puits. Alternativement, le moule peut comprendre des clés représentatives de chacune des faces présentant les pivots de maintien des puits, lesquelles clés peuvent ensuite être enfermées dans un moule extérieur.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation et aux variantes décrits ci-dessus. De manière générale, l'invention permet de réaliser des réservoirs polymorphes, aptes à se conformer à des volumes disponibles, ce qui permet d'augmenter la capacité d'emport de fluide et donc l'autonomie des véhicules qu'ils équipent. L'invention permet ainsi de réaliser des réservoirs ayant une géométrie relativement complexe, ou au contraire une géométrie relativement simple voire conventionnelle, par exemple un réservoir à enveloppe cylindrique pouvant être destinée au secteur aéronautique afin de stocker une grande quantité de carburant. La géométrie et la structure des renforts 3 peuvent être différentes de celles décrites ci- dessus. Par exemple, les parties d'extrémité des renforts peuvent avoir une forme de révolution concave ou autre. La partie centrale des renforts ou l'ensemble de leurs parties peut présenter une section carrée, hexagonale ou autre. Par ailleurs, les renforts peuvent être pleins ou comprendre un matériau de remplissage, contrairement aux renforts du type puits qui sont décrits ci-dessus.
L'orientation respective des renforts peut aussi présenter de nombreuses variantes, que ce soit par rapport à une ou plusieurs parois de l'enveloppe auxquelles ils sont reliés ou par rapport à d'autres renforts.
En termes de matériau, l'enveloppe 2 et/ou les renforts 3 peuvent comprendre un autre type de thermoplastique ou un autre type de matériau, par exemple un matériau thermodurcissable ou encore une résine.
Bien entendu, un réservoir conforme à l'invention peut être utilisé dans un appareil de transport autre qu'un véhicule automobile, par exemple dans un aéronef ou dans un engin ferroviaire ou naval.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication d'un réservoir (1) comprenant un corps qui délimite une cavité (4) destinée à contenir un fluide, notamment un gaz, le corps comprenant des parois (5-7) formant une enveloppe (2) du réservoir (1) et un ou plusieurs renforts (3) reliant chacun deux desdites parois (5, 6) disposées en vis-à-vis l'une par rapport à l'autre, chacun des renforts (3) comprenant une première partie d'extrémité (12) solidaire de l'une desdites parois (5), une deuxième partie d'extrémité (13) solidaire de l'autre desdites parois (6) et une partie centrale (11) s'étendant entre la première partie d'extrémité (12) et la deuxième partie d'extrémité (13), le procédé mettant en œuvre un outillage comprenant un moule et des têtes de puits (113, 114) et comprenant : un maintien d'une pièce (101, 121), destinée à former l'un desdits renforts (3), entre deux coquilles (111, 112) du moule, une étape de mise en forme comprenant : o une disposition d'éléments de paroi (105, 106), destinés à former ladite enveloppe (2), sur des surfaces desdites coquilles (111, 112), o une disposition d'éléments de matière (103, 104, 122, 123), destinés à former ladite première partie d'extrémité (12) et ladite deuxième partie d'extrémité (13) du renfort (3), sur des zones d'appui formées par lesdites têtes de puits (113, 114), une étape d'assemblage desdits éléments de paroi (105, 106), desdits éléments de matière (103, 104, 122, 123) et de ladite pièce (101, 121) de manière à former un prolongement continu de matière entre l'enveloppe (2) et le ou les renforts (3).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la disposition desdits éléments de paroi (105, 106) sur les surfaces des coquilles (111, 112) du moule est réalisée à l'aide d'une technique de moulage, de coulée ou de soufflage.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la disposition desdits éléments de paroi (105, 106) sur les surfaces des coquilles (111, 112) du moule comprend un dépôt de plusieurs couches de la matière formant les éléments de paroi (105, 106).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les éléments de paroi (105, 106) et/ou ladite pièce (101, 121) comprennent un matériau thermoplastique.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ladite pièce (101, 121) est fabriquée avant mise en œuvre de l'étape d'assemblage, par exemple par usinage, injection, roto-moulage ou extrusion-soufflage.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits éléments de matière (103, 104) destinés à former la première partie d'extrémité (12) et la deuxième partie d'extrémité (13) du renfort (3) sont formés par ladite pièce (101).
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'étape d'assemblage est réalisée de sorte que lesdits éléments de matière (103, 104) destinés à former la première partie d'extrémité (12) et la deuxième partie d'extrémité (13) du renfort (3) soient raccordés de manière sensiblement tangentiel auxdits éléments de paroi (105, 106).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits éléments de matière (122, 123) destinés à former la première partie d'extrémité (12) et la deuxième partie d'extrémité (13) du renfort (3) sont formés par lesdits éléments de paroi (105, 106).
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'étape d'assemblage est réalisée de sorte que lesdits éléments de matière (122, 123) destinés à former la première partie d'extrémité (12) et la deuxième partie d'extrémité (13) du renfort (3) soient raccordés de manière sensiblement tangentiel à ladite pièce (121).
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