FR2792392A1

FR2792392A1 - Protecting device for bottle, reservoir, etc., made of composite material and carrying fluid under pressure, comprises outer shell and compressible material placed at end of container

Info

Publication number: FR2792392A1
Application number: FR9905055A
Authority: FR
Inventors: Claude Leon Hembert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-04-19
Also published as: CA2367515A1; FR2792392B1; BR0009853B1; WO2000063611A1; BR0009853A; AR023537A1; ES2232438T3; CN1344359A; ATE286580T1; DE60017256T2; EP1192389B1; JP2002542443A; DE60017256D1; CA2367515C; EP1192389A1; CN1109216C

Abstract

Protecting device (2) comprises outer shell (10), made of puncture-resistant material, and surrounding dome (1b) and part of wall (1a) next to base of dome. Device also includes compressible material (11) filling gap defined by outer side of wall (5), part (7a) of endpiece (7), and by inner side of shell. An Independent claim is also included for the receptacle carrying the protecting device.

Description

i La présente invention concerne un dispositif de protection d'uni The present invention relates to a device for protecting a

récipient et un récipient équipé de ce dispositif. container and a container equipped with this device.

Il est devenu courant d'utiliser des matériaux composites pour réaliser des récipients destinés à contenir un fluide sous pression. Ces récipients peuvent être des cuves, des réservoirs ou des bouteilles, et peuvent être réalisés notamment en fibres de verre, d'aramide ou de carbone noyées dans une matrice. Ce type de récipient comprend généralement une paroi latérale cylindrique et des extrémités arrondies, couramment dénommées "dômes", ainsi qu'un embout de raccordement It has become common to use composite materials to make containers intended to contain a fluid under pressure. These containers can be tanks, reservoirs or bottles, and can be made in particular from glass, aramid or carbon fibers embedded in a matrix. This type of container generally includes a cylindrical side wall and rounded ends, commonly called "domes", as well as a connection end piece.

situé au sommet de l'un et/ou l'autre de ces dômes. located at the top of one and / or the other of these domes.

Ces matériaux composites ont de nombreux avantages pour cette application mais ont toutefois pour inconvénient d'avoir des résistances très variables aux chocs et aux chutes des récipients, selon la nature des fibres utilisées. En particulier, les récipients réalisés par enroulement filamentaire de fibres de carbone sont très sensibles à de tels These composite materials have numerous advantages for this application but have the drawback, however, of having very variable resistance to impacts and to drops from the containers, depending on the nature of the fibers used. In particular, the containers produced by filament winding of carbon fibers are very sensitive to such

chocs ou chutes.shocks or falls.

Les bases des dômes sont les parties les plus minces de la paroi d'un récipient et donc les plus fragiles. Un choc ou une chute sur un de ces dômes produit un délaminage des couches internes du matériau composite, qui conduit à une baisse de la tenue mécanique du récipient à la pression The bases of the domes are the thinnest parts of the wall of a container and therefore the most fragile. An impact or a fall on one of these domes produces delamination of the internal layers of the composite material, which leads to a reduction in the mechanical resistance of the container to pressure

du fluide et, par conséquent, à un risque de rupture de ce récipient. fluid and, therefore, a risk of rupture of this container.

Pour solutionner ce problème, il a été imaginé, sur un récipient obtenu par bobinage de fibres, de placer un insert de protection en matériau absorbeur ou amortisseur de chocs ou d'impacts, notamment une mousse de polyuréthanne, sur chaque dôme de ce récipient, puis de recouvrir cet insert par un enroulement extérieur de fibres de renfort noyées To solve this problem, it has been imagined, on a container obtained by winding fibers, to place a protective insert made of shock absorbing or impact absorbing material, in particular a polyurethane foam, on each dome of this container, then cover this insert with an outer winding of embedded reinforcing fibers

dans une matrice.in a matrix.

Ce procédé donne globalement satisfaction tout en conservant divers inconvénients, à savoir: - une durée de bobinage augmentée; - des couches de recouvrement de l'insert qui constituent de la matière supplémentaire ne participant pas à la tenue du récipient à la pression du fluide et alourdissant ce récipient; - un amincissement de l'insert au niveau de ses extrémités, c'est-à-dire en direction de la paroi latérale du récipient d'une part et en direction du sommet du dôme d'autre part, pour permettre le recouvrement de cet insert sans que les couches de recouvrement ne subissent des ruptures de niveau; cet insert protège par conséquent le récipient essentiellement contre des chutes "obliques", c'est-à-dire avec l'axe du récipient formant un angle d'environ 45 avec la surface d'impact, mais ne protège pratiquement pas ce récipient contre des chocs se produisant au This method is generally satisfactory while retaining various drawbacks, namely: - an increased winding time; - covering layers of the insert which constitute additional material which does not participate in the holding of the container at the pressure of the fluid and weighs down this container; - a thinning of the insert at its ends, that is to say towards the side wall of the container on the one hand and towards the top of the dome on the other, to allow the recovery of this insert without covering layers undergoing level breaks; this insert consequently protects the container essentially against "oblique" falls, that is to say with the axis of the container forming an angle of about 45 with the impact surface, but practically does not protect this container against shocks occurring at

niveau du sommet du dôme, dans le cas d'une chute "verticale", c'est-à- level of the top of the dome, in the case of a "vertical" fall, that is to say

dire avec l'axe du récipient sensiblement perpendiculaire à la surface d'impact, ou contre des chocs se produisant au niveau de la portion de la paroi latérale du récipient adjacente à la base du dôme, dans le cas d'une chute "horizontale", c'est-à-dire avec l'axe du récipient formant un angle say with the axis of the container substantially perpendicular to the impact surface, or against shocks occurring at the portion of the side wall of the container adjacent to the base of the dome, in the case of a "horizontal" fall , i.e. with the axis of the container forming an angle

faible ou nul avec cette même surface d'impact. weak or zero with this same impact surface.

L'un ou l'autre de ces deux types de chute risque par Either of these two types of falls risks

conséquent de provoquer le délaminage interne précité de la base du dôme. Consequently, the abovementioned internal delamination of the base of the dome is caused.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant un dispositif de protection simple et peu onéreux à mettre en oeuvre, n'alourdissant pas significativement le récipient, et assurant une parfaite protection de ce récipient en cas de chute, quel que soit l'angle The present invention aims to remedy these drawbacks, by providing a simple and inexpensive protection device to implement, not significantly weighing down the container, and ensuring perfect protection of this container in the event of a fall, whatever the 'angle

que forme l'axe de ce récipient avec la surface d'impact. that forms the axis of this container with the impact surface.

A cet effet, ce dispositif de protection comprend - une coque en matériau résistant au poinçonnement, conformée pour envelopper au moins l'ensemble d'un dôme du récipient, en délimitant un espace entre sa face interne et la face externe de la paroi du récipient et - un matériau compressible propre à amortir un choc ou un To this end, this protective device comprises - a shell of material resistant to punching, shaped to envelop at least the whole of a dome of the container, delimiting a space between its internal face and the external face of the wall of the container. and - a compressible material capable of absorbing a shock or a

impact, remplissant l'intégralité de l'espace précité. impact, filling the entire space above.

Ce dispositif est donc réalisé de manière indépendante du récipient, c'est-à-dire sans mise en place d'un insert de protection et bobinage de fibres lors de la fabrication du récipient. Par sa forme qui enveloppe au moins l'ensemble du dôme, et par le remplissage intégral de I'espace existant entre ladite coque et la paroi du récipient, le dispositif assure une parfaite répartition des impacts que le récipient peut être amené à subir, avec éventuelle compression du matériau compressible pour This device is therefore produced independently of the container, that is to say without the installation of a protective insert and winding of fibers during the manufacture of the container. By its shape which envelops at least the whole of the dome, and by the complete filling of the space existing between said shell and the wall of the container, the device ensures a perfect distribution of the impacts that the container can be brought to undergo, with possible compression of the compressible material for

amortir ce choc au moment de cet impact. absorb this shock at the time of this impact.

Il en résulte que ce dispositif permet de protéger efficacement le dôme du récipient quel que soit l'angle que forme, au moment d'un impact, As a result, this device makes it possible to effectively protect the dome of the container whatever the angle that forms, at the time of an impact,

l'axe de ce récipient avec la surface d'impact. the axis of this container with the impact surface.

La coque peut être réalisée notamment en résine synthétique, The shell can be made in particular of synthetic resin,

notamment en résine thermoplastique telle que acrylonitrile-butadiène- especially in thermoplastic resin such as acrylonitrile-butadiene-

styrène ou polycarbonate, tandis que ledit matériau compressible peut être du polystyrène expansé, une mousse de polyuréthanne ou de polyéthylène, ou toute autre matière synthétique expansée. Avantageusement, le dispositif est conformé pour recouvrir non seulement l'ensemble du dôme du récipient, mais également la portion de la styrene or polycarbonate, while said compressible material can be expanded polystyrene, polyurethane or polyethylene foam, or any other expanded synthetic material. Advantageously, the device is shaped to cover not only the entire dome of the container, but also the portion of the

paroi latérale du récipient adjacente à la base de ce dôme. side wall of the container adjacent to the base of this dome.

L'enveloppement de cette portion renforce la protection du The wrapping of this portion strengthens the protection of the

récipient contre les chutes "horizontales". container against falling "horizontally".

Le dispositif peut avoir une épaisseur sensiblement constante, c'est-àdire que la coque peut "suivre" ainsi la paroi du récipient; de préférence, toutefois, cette coque présente, du côté de la paroi latérale du récipient, une paroi sensiblement parallèle à l'axe du récipient et, du côté du sommet du dôme du récipient, une paroi perpendiculaire à cet axe, ces The device can have a substantially constant thickness, that is to say that the shell can thus "follow" the wall of the container; preferably, however, this shell has, on the side of the side wall of the container, a wall substantially parallel to the axis of the container and, on the side of the top of the dome of the container, a wall perpendicular to this axis, these

deux parois se raccordant l'une à l'autre par une zone arrondie. two walls connecting to each other by a rounded area.

Par cette forme, le dispositif présente une épaisseur notablement augmentée au regard de la partie du dôme la plus mince, ce By this shape, the device has a significantly increased thickness compared to the thinnest part of the dome, which

qui améliore encore la protection du récipient contre les chutes "obliques". which further improves the protection of the container against "oblique" falls.

Avantageusement, le dispositif comprend, lorsqu'il est destiné à équiper un récipient comprenant un embout de raccordement situé au sommet d'un dôme, une saillie annulaire dont la hauteur est telle qu'elle s'étend audelà de l'extrémité libre de cet embout lorsque le dispositif est Advantageously, the device comprises, when it is intended to equip a container comprising a connection end piece located at the top of a dome, an annular projection whose height is such that it extends beyond the free end of this tip when the device is

placé sur ce dôme.placed on this dome.

En cas de chute "verticale", cette saillie permet de protéger In the event of a "vertical" fall, this projection protects

parfaitement l'embout contre tout impact direct. the tip perfectly against any direct impact.

Le dispositif peut être fixé de manière inamovible sur le récipient, par tout moyen approprié, notamment par collage; il peut également être monté de manière amovible sur ce récipient, pour permettre The device can be fixed irremovably to the container, by any suitable means, in particular by gluing; it can also be removably mounted on this container, to allow

une inspection périodique de la paroi de ce dernier. a periodic inspection of the wall of the latter.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, utilisable sur des récipients comprenant un embout de raccordement, cet embout est fileté au niveau de son extrémité libre et le dispositif est conformé pour entourer cet embout de telle sorte que la face extérieure de la coque vienne en retrait de l'extrémité libre filetée de l'embout, et comprend une bague taraudée propre à être vissée sur ledit embout et à prendre appui sur ladite According to a preferred embodiment of the invention, usable on containers comprising a connection end piece, this end piece is threaded at its free end and the device is shaped to surround this end piece so that the external face of the shell comes back from the threaded free end of the end piece, and includes a threaded ring suitable for being screwed onto said end piece and to bear on said end

coque pour assurer le montage du dispositif sur le dôme. shell for mounting the device on the dome.

Pour sa bonne compréhension, I'invention est à nouveau décrite ci- dessous en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée du dispositif For its proper understanding, the invention is again described below with reference to the appended schematic drawing representing, by way of nonlimiting example, a preferred embodiment of the device

qu'elle concerne.it concerns.

La figure 1 en est une demi-vue alors qu'il est monté sur un réservoir, en coupe longitudinale, et les figures 2 à 4 en sont des vues en coupe longitudinale à échelle réduite, en cas de chute respectivement (i) "verticale", c'est-à-dire avec l'axe du réservoir sensiblement perpendiculaire à la surface d'impact au moment de cet impact, (ii) "oblique", c'est-à-dire avec cet axe formant un angle de sensiblement 45 avec ladite surface d'impact au moment de l'impact et (iii) "horizontale", c'est-à-dire avec cet axe formant un angle Figure 1 is a half view while it is mounted on a tank, in longitudinal section, and Figures 2 to 4 are views in longitudinal section on a reduced scale, in case of fall respectively (i) "vertical ", that is to say with the axis of the reservoir substantially perpendicular to the impact surface at the time of this impact, (ii)" oblique ", that is to say with this axis forming an angle of substantially 45 with said impact surface at the time of impact and (iii) "horizontal", that is to say with this axis forming an angle

faible ou nul avec ladite surface, au moment de l'impact. weak or zero with said surface, at the time of impact.

La figure 1 représente une partie de la paroi latérale la et de l'extrémité arrondie lb, dite "dôme", d'un réservoir 1 en matériau composite, ce réservoir étant équipé d'un dispositif 2 pour la protection de FIG. 1 represents part of the side wall 1a and of the rounded end 1b, called the "dome", of a tank 1 made of composite material, this tank being equipped with a device 2 for the protection

sa paroi contre les chocs ou les chutes. its wall against shocks or falls.

Le réservoir 1 est du type destiné à contenir un fluide sous pression, et comprend une paroi 5 en matériau composite, une paroi interne de doublage 6 et un embout métallique 7 pour le raccordement de ce The reservoir 1 is of the type intended to contain a fluid under pressure, and comprises a wall 5 of composite material, an internal lining wall 6 and a metal end piece 7 for the connection of this

réservoir 1 à l'installation devant être alimentée en fluide. tank 1 at the installation to be supplied with fluid.

L'embout 7 comprend une partie tubulaire 7a, filetée et taraudée à son extrémité libre, et une embase circulaire 7b. Le taraudage de la partie 7a permet le raccordement précité tandis que le filetage permet le vissage d'une bague taraudée 8, qui assure le montage amovible du dispositif 2 sur le réservoir 1. L'embase 7b est prise en sandwich entre les parois 5 et 6, The end piece 7 comprises a tubular part 7a, threaded and tapped at its free end, and a circular base 7b. The tapping of the part 7a allows the aforementioned connection while the thread allows the screwing of a tapped ring 8, which ensures the removable mounting of the device 2 on the tank 1. The base 7b is sandwiched between the walls 5 and 6,

pour assurer le montage solide de l'embout 7 sur le réservoir 1. to ensure solid mounting of the nozzle 7 on the tank 1.

Le dispositif 2 comprend une coque extérieure 10, qui enveloppe l'ensemble du dôme lb ainsi qu'une portion de la paroi la adjacente à la base de ce dôme 1 b, et un remplissage 11 en matériau compressible, occupant l'intégralité de l'espace délimité par la face externe de la paroi 5, par la partie 7a de l'embout 7 et par la face interne de la The device 2 comprises an outer shell 10, which envelops the whole of the dome 1b as well as a portion of the wall 1a adjacent to the base of this dome 1b, and a filling 11 of compressible material, occupying the entirety of the space delimited by the external face of the wall 5, by the part 7a of the end piece 7 and by the internal face of the

coque 10.shell 10.

Cette dernière est en matériau résistant au poinçonnement, The latter is made of a material resistant to punching,

styrène ou polycarbonate. Elle présente, du côté de la paroi la, une paroi a sensiblement parallèle à l'axe du réservoir 1, et, du côté du sommet du dôme lb, une paroi lo0b perpendiculaire à ce même axe, ces parois 10a et lo0b se raccordant l'une à l'autre par une zone arrondie 10c. Il résulte de cette structure que le remplissage 11 présente une épaisseur importante en regard de la partie du dôme lb qui se trouve du côté de la paroi la, partie styrene or polycarbonate. It has, on the side of the wall 1a, a wall has substantially parallel to the axis of the reservoir 1, and, on the side of the top of the dome 1b, a wall lo0b perpendicular to this same axis, these walls 10a and lo0b connecting l 'to each other by a rounded area 10c. It follows from this structure that the filling 11 has a significant thickness opposite the part of the dome 1b which is on the side of the wall 1a, part

dans laquelle ce dôme 1 b présente l'épaisseur la plus faible. in which this dome 1 b has the smallest thickness.

La coque 10 comprend en outre une saillie annulaire 12 dont la hauteur est telle qu'elle s'étend au-delà de l'extrémité libre de l'embout 7 et The shell 10 further comprises an annular projection 12 whose height is such that it extends beyond the free end of the end piece 7 and

de la bague 8 lorsque le dispositif 2 est monté sur le réservoir 1. of the ring 8 when the device 2 is mounted on the tank 1.

Le matériau constituant le remplissage 11 est propre à amortir un choc ou un impact grâce à sa compressibilité, ce matériau pouvant être du polystyrène expansé, de la mousse de polyuréthanne ou toute autre The material constituting the filling 11 is able to absorb a shock or an impact thanks to its compressibility, this material can be expanded polystyrene, polyurethane foam or any other

matière synthétique expansée.expanded synthetic material.

Par sa forme enveloppant non seulement le dôme 1 b mais également ladite portion de la paroi 1 a, et par le remplissage 1 1 qui occupe l'intégralité de l'espace existant entre ladite coque 10 et la paroi du réservoir 1, le dispositif 2 assure une parfaite répartition des impacts que By its shape enveloping not only the dome 1 b but also said portion of the wall 1 a, and by the filling 1 1 which occupies the entire space existing between said shell 10 and the wall of the tank 1, the device 2 ensures a perfect distribution of the impacts that

ce réservoir peut être amené à subir. this tank can be brought to undergo.

La figure 2 montre plus particulièrement que la saillie 12 protège parfaitement l'embout 7 ainsi que la bague 8, et donc la paroi du réservoir FIG. 2 shows more particularly that the projection 12 perfectly protects the end piece 7 as well as the ring 8, and therefore the wall of the reservoir

1, contre tout impact direct en cas de chute "verticale". 1, against any direct impact in the event of a "vertical" fall.

La figure 3 montre que la paroi arrondie 10Oc et l'épaisseur maximale du remplissage 11 en regard de cette paroi 10Oc protègent FIG. 3 shows that the rounded wall 10Oc and the maximum thickness of the filling 11 opposite this wall 10Oc protect

parfaitement la partie du dôme 1 b située du côté de la paroi la. perfectly the part of the dome 1 b located on the side of the wall la.

La figure 4 montre quant à elle que la paroi 10a assure une parfaite protection du dôme lb et de la paroi la en cas de chute FIG. 4 shows that the wall 10a provides perfect protection of the dome 1b and of the wall 1a in the event of a fall

"horizontale"."horizontal".

L'embout 7 et la bague 8 permettent le montage amovible du dispositif 2 sur le réservoir 1, de sorte que ce dispositif 2 ne fait pas The end piece 7 and the ring 8 allow the removable mounting of the device 2 on the reservoir 1, so that this device 2 does not

obstacle à une inspection de la paroi de ce réservoir 1. obstacle to an inspection of the wall of this tank 1.

L'invention fournit ainsi un dispositif permettant de remédier aux inconvénients des dispositifs homologues de la technique antérieure puisqu'il est simple et peu onéreux à mettre en oeuvre, qu'il n'alourdit pas 6 significativement le récipient, et qu'il assure une parfaite protection de ce récipient en cas de chute, quel que soit l'angle que forme l'axe de ce récipient avec la surface d'impact. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. Ainsi, pour des récipients de The invention thus provides a device which makes it possible to remedy the drawbacks of homologous devices of the prior art since it is simple and inexpensive to implement, it does not significantly weigh down the container, and it ensures a perfect protection of this container in the event of a fall, whatever the angle between the axis of this container and the impact surface. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment described above by way of example but that it embraces, on the contrary, all the variant embodiments. So, for containers of

petites dimensions, tels que des bouteilles, la face latérale extérieure de la saillie 12 peut se trouver dans le prolongement de la paroi 10a. small dimensions, such as bottles, the outer lateral face of the projection 12 can be in the extension of the wall 10a.

Claims

1 - Device (2) for protecting a container (1), in particular a container made of composite material intended to contain a fluid under pressure, and having a cylindrical side wall (la) and rounded ends (lb), commonly called "domes", device (2) characterized in that it comprises: - a shell (10) of material resistant to puncturing, shaped to wrap at least the whole of a dome (lb) of the container (1) , by delimiting a space between its internal face and the external face of the wall of the container (1); and - a compressible material (11) capable of absorbing a shock or a

impact, filling the entire space above.

2 - Device according to claim 1, characterized in that the shell (10) is made of synthetic resin, in particular resin

thermoplastic such as acrylonitrile-butadiene-styrene or polycarbonate.

3 - Device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the compressible material (11) is expanded polystyrene, a polyurethane or polyethylene foam, or any other

expanded synthetic material.

4 - Device according to one of claims 1 to 3, characterized

in that it is shaped to cover not only the entire dome (lb) of the container (1), but also the portion of the side wall (la) of the

container (1) adjacent to the base of this dome (lb).

- Device according to one of claims 1 to 4, characterized

in that the shell (10) has, on the side of the side wall (la) of the container (1), a wall (10a) substantially parallel to the axis of the container (1) and, on the side of the top of the dome ( lb) of the container (1), a wall (10b) perpendicular to this axis, these two walls (10a, 10Ob) connecting one to

the other by a rounded area (10c).

6 - Device according to one of claims 1 to 5, intended for

equip a container (1) comprising a connection end piece (7) located at the top of the dome (lb), characterized in that it comprises an annular projection (12) whose height is such that it extends beyond from the end

free of said tip (7) when the device (2) is placed on this dome (lb).

7 - Device according to one of claims 1 to 6, characterized

in that it is removably mounted on the container (1).

8 - Device according to claim 7, said tip (7) being threaded at its free end, characterized in that it is shaped to surround this tip (7) so that the outer face of the shell (10) comes back from the threaded free end of the end piece (7), and5 in that it comprises a threaded ring (8) suitable for being screwed onto said end piece (7) and to bear on said shell (10) to ensure the

mounting the device (2) on the dome (lb). 9 - Container (1) equipped with the device (2) according to one of claims 1 to 8.