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FR3148067A1 - Pressure gas tank with improved sealing - Google Patents

Pressure gas tank with improved sealing Download PDF

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FR3148067A1
FR3148067A1 FR2303993A FR2303993A FR3148067A1 FR 3148067 A1 FR3148067 A1 FR 3148067A1 FR 2303993 A FR2303993 A FR 2303993A FR 2303993 A FR2303993 A FR 2303993A FR 3148067 A1 FR3148067 A1 FR 3148067A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
base
tank
tubular part
inner tubular
sealing ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2303993A
Other languages
French (fr)
Inventor
Christophe Baverel
David FARALDI
Gaëtan RICHARD
Dorian HERNANDEZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faurecia Systemes dEchappement SAS
Original Assignee
Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faurecia Systemes dEchappement SAS filed Critical Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority to FR2303993A priority Critical patent/FR3148067A1/en
Priority to PCT/EP2024/060675 priority patent/WO2024218278A1/en
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Abstract

Réservoir de gaz sous pression, à étanchéité améliorée La présente invention concerne un réservoir (10) de gaz haute pression, notamment pour hydrogène, comprenant une embase (16) s’étendant le long d’un axe d’embase (Y), un revêtement intérieur (14) comportant une partie annulaire (32) s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe d’embase (Y). Il comporte une bague d’étanchéité (30) entourant une partie intérieure (22a, 22b) de l’embase (16), et un joint circulaire (34) comprimé longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase (Y), entre la bague d’étanchéité (30) et la partie annulaire (32) du revêtement intérieur (14). Figure pour l'abrégé : Figure 1Pressurized gas tank with improved sealing The present invention relates to a tank (10) for high-pressure gas, in particular for hydrogen, comprising a base (16) extending along a base axis (Y), an inner lining (14) comprising an annular portion (32) extending substantially perpendicular to the base axis (Y). It comprises a sealing ring (30) surrounding an inner portion (22a, 22b) of the base (16), and a circular seal (34) compressed longitudinally, in the direction of the base axis (Y), between the sealing ring (30) and the annular portion (32) of the inner lining (14). Figure for abstract: Figure 1

Description

Réservoir de gaz sous pression, à étanchéité amélioréePressure gas tank with improved sealing

La présente invention concerne un réservoir de gaz sous pression, notamment d’hydrogène, par exemple destiné à équiper un véhicule automobile.The present invention relates to a pressurized gas tank, in particular hydrogen, for example intended to equip a motor vehicle.

On connaît déjà, dans l’état de la technique, un réservoir de gaz sous pression, comportant une embase, et un revêtement intérieur connecté à cette embase, par exemple surmoulé sur cette embase.We already know, in the state of the art, a pressurized gas tank, comprising a base, and an internal coating connected to this base, for example overmolded on this base.

Afin d’assurer un fonctionnement optimal, l’embase doit pouvoir résister à de hautes pressions (au moins 700 bars), à des cycles de vidage/remplissage, et à de fortes variations de température (par exemple de -40°C à 85°C).To ensure optimum operation, the base must be able to withstand high pressures (at least 700 bars), emptying/filling cycles, and large temperature variations (for example from -40°C to 85°C).

Le but de l’invention est alors de proposer un réservoir de gaz à étanchéité améliorée, permettant à l’embase d’assurer une bonne étanchéité même dans les conditions évoquées ci-dessus.The aim of the invention is then to propose a gas tank with improved sealing, allowing the base to ensure good sealing even under the conditions mentioned above.

A cet effet, l’invention a pour objet un réservoir de gaz haute pression, notamment pour hydrogène, comprenant une embase s’étendant le long d’un axe d’embase, un revêtement intérieur comportant une partie annulaire s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe d’embase, caractérisé en ce qu’il comporte une bague d’étanchéité entourant une partie intérieure de l’embase, et un joint circulaire comprimé longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase, entre la bague d’étanchéité et la partie annulaire du revêtement intérieur.For this purpose, the invention relates to a high-pressure gas tank, in particular for hydrogen, comprising a base extending along a base axis, an inner coating comprising an annular part extending substantially perpendicular to the base axis, characterized in that it comprises a sealing ring surrounding an inner part of the base, and a circular seal compressed longitudinally, in the direction of the base axis, between the sealing ring and the annular part of the inner coating.

Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le réservoir comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to other advantageous aspects of the invention, the reservoir includes one or more of the following characteristics, taken individually or in all technically possible combinations:

- Le réservoir comprend un écrou de serrage, vissé sur la partie intérieure de l’embase, et étant en appui contre la bague d’étanchéité.- The tank includes a tightening nut, screwed onto the inner part of the base, and resting against the sealing ring.

- Le réservoir comprend un joint d’étanchéité torique comprimé radialement entre la bague d’étanchéité et l’embase.- The tank includes a radially compressed O-ring seal between the sealing ring and the base.

- L’embase comporte une extension annulaire, la partie annulaire du revêtement intérieur étant agencée longitudinalement entre l’extension annulaire et la bague d’étanchéité.- The base has an annular extension, the annular part of the inner liner being arranged longitudinally between the annular extension and the sealing ring.

- La partie annulaire du revêtement intérieur est surmoulée sur une face intérieure de l’extension annulaire de l’embase.- The annular part of the inner coating is overmolded on an inner face of the annular extension of the base.

- Le réservoir s’étend longitudinalement le long d’un axe longitudinal, l’axe d’embase étant perpendiculaire à l’axe longitudinal.- The tank extends longitudinally along a longitudinal axis, the base axis being perpendicular to the longitudinal axis.

- L’embase comporte une partie tubulaire extérieure, s’étendant à l’extérieur d’un espace délimité par le revêtement intérieur et la partie intérieure comporte deux parties de diamètres externe différents, dites première partie tubulaire intérieure et seconde partie tubulaire intérieure, s’étendant à l’intérieur de l’espace délimité par le revêtement intérieur.- The base comprises an outer tubular part, extending outside a space delimited by the inner coating and the inner part comprises two parts of different external diameters, called the first inner tubular part and the second inner tubular part, extending inside the space delimited by the inner coating.

- La première partie tubulaire intérieure est agencée longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase, entre l’extension annulaire et la seconde partie tubulaire intérieure, la première partie tubulaire intérieure présentant un diamètre externe supérieur à celui de la seconde partie tubulaire intérieure, un épaulement étant ménagé entre la première partie tubulaire intérieure et la seconde partie tubulaire intérieure.- The first inner tubular part is arranged longitudinally, in the direction of the base axis, between the annular extension and the second inner tubular part, the first inner tubular part having an external diameter greater than that of the second inner tubular part, a shoulder being provided between the first inner tubular part and the second inner tubular part.

- La seconde partie tubulaire intérieure présente une surface externe filetée recevant l’écrou de serrage, la bague d’étanchéité étant agencée longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase, entre l’extension annulaire et l’écrou de serrage, la bague d’étanchéité comportant une première partie de bague entourant la première partie tubulaire intérieure, et une seconde partie de bague entourant la seconde partie tubulaire intérieure, l’écrou de serrage serrant la seconde partie de bague en appui contre l’épaulement pendant que la première partie de bague comprime le joint plat circulaire sur la partie annulaire.- The second inner tubular part has a threaded external surface receiving the clamping nut, the sealing ring being arranged longitudinally, in the direction of the base axis, between the annular extension and the clamping nut, the sealing ring comprising a first ring part surrounding the first inner tubular part, and a second ring part surrounding the second inner tubular part, the clamping nut tightening the second ring part by pressing against the shoulder while the first ring part compresses the circular flat seal on the annular part.

L’invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels :The invention will appear more clearly on reading the description which follows, given solely as a non-limiting example, and made with reference to the drawings in which:

la est une vue partielle en perspective d’un réservoir selon un exemple de mode de réalisation de l’invention, coupé longitudinalement d’une part, et coupé transversalement selon l’axe de son embase d’autre part. there is a partial perspective view of a tank according to an exemplary embodiment of the invention, cut longitudinally on the one hand, and cut transversely along the axis of its base on the other hand.

On a représenté, sur la , un réservoir 10 de gaz sous pression, notamment d’hydrogène, par exemple destiné à équiper un véhicule automobile.It was represented, on the , a tank 10 of pressurized gas, in particular hydrogen, for example intended to equip a motor vehicle.

Par exemple, le réservoir 10 est de type IV (c’est-à-dire un réservoir en composite avec un liner en polymère) et conformable, de forme prismatique et fabriqué en deux parties.For example, tank 10 is a type IV (i.e. a composite tank with a polymer liner) and conformable, prismatic in shape and manufactured in two parts.

Le réservoir 10 comporte une enveloppe composite 12, enveloppant un revêtement intérieur 14. Le revêtement intérieur 14 est par exemple réalisé en polymère thermoplastique.The tank 10 comprises a composite casing 12, enveloping an interior coating 14. The interior coating 14 is for example made of thermoplastic polymer.

Le revêtement intérieur 14 présente par exemple une forme générale de révolution autour d’un axe longitudinal X du réservoir 10.The interior coating 14 has, for example, a general shape of revolution around a longitudinal axis X of the tank 10.

Le réservoir 10 comporte par ailleurs une embase 16, traversant l’enveloppe 12 et le revêtement 14.The tank 10 also includes a base 16, passing through the casing 12 and the covering 14.

L’embase est par exemple réalisée en aluminium.The base, for example, is made of aluminum.

L’embase 16 s’étend le long d’un axe d’embase Y. Dans l’exemple décrit, l’axe d’embase Y est perpendiculaire à l’axe longitudinal X. En effet, dans cet exemple, l’embase 16 est ménagée sur une paroi latérale du revêtement 14.The base 16 extends along a base axis Y. In the example described, the base axis Y is perpendicular to the longitudinal axis X. Indeed, in this example, the base 16 is provided on a side wall of the covering 14.

Conformément à une variante, l’axe d’embase est aligné avec l’axe longitudinal X, l’embase étant agencée à une extrémité longitudinale du réservoir.According to one variant, the base axis is aligned with the longitudinal axis X, the base being arranged at a longitudinal end of the tank.

L’embase 16 comporte une ouverture centrale 18 s’étendant le long de l’axe d’embase Y sur toute la longueur de l’embase 16, permettant la communication entre l’intérieur et l’extérieur du réservoir. Le remplissage et le vidage du réservoir sont effectués à travers cette ouverture centrale 18. A cet effet, une vanne de réservoir (non représentée) est agencée de manière classique sur une extrémité extérieure de l’embase 16.The base 16 has a central opening 18 extending along the base axis Y over the entire length of the base 16, allowing communication between the inside and the outside of the tank. The filling and emptying of the tank are carried out through this central opening 18. For this purpose, a tank valve (not shown) is conventionally arranged on an outer end of the base 16.

L’embase 16 comporte une partie tubulaire extérieure 20, s’étendant à l’extérieur de l’espace délimité par le revêtement intérieur 14, et plus particulièrement de l’espace délimité par l’enveloppe 12. L’embase comporte également une partie tubulaire intérieure en deux parties de diamètres externe différents, dites première partie tubulaire intérieure 22a et seconde partie tubulaire intérieure 22b, s’étendant à l’intérieur de l’espace délimité par le revêtement intérieur 14.The base 16 comprises an external tubular part 20, extending outside the space delimited by the internal coating 14, and more particularly the space delimited by the casing 12. The base also comprises an internal tubular part in two parts of different external diameters, called first internal tubular part 22a and second internal tubular part 22b, extending inside the space delimited by the internal coating 14.

L’embase 16 comporte une extension annulaire 24 s’étendant radialement par rapport à l’axe d’embase Y, et située longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase Y, entre la partie tubulaire extérieure 20 et la partie tubulaire intérieure 22a, 22b.The base 16 comprises an annular extension 24 extending radially relative to the base axis Y, and located longitudinally, in the direction of the base axis Y, between the outer tubular part 20 and the inner tubular part 22a, 22b.

La première partie tubulaire intérieure 22a est agencée longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase Y, entre l’extension annulaire 24 et la seconde partie tubulaire intérieure 22b.The first inner tubular part 22a is arranged longitudinally, in the direction of the base axis Y, between the annular extension 24 and the second inner tubular part 22b.

La première partie tubulaire intérieure 22a présente un diamètre externe supérieur à celui de la seconde partie tubulaire intérieure 22b. Un épaulement 26 est ménagé entre la première partie tubulaire intérieure 22a et la seconde partie tubulaire intérieure 22b.The first inner tubular portion 22a has an external diameter greater than that of the second inner tubular portion 22b. A shoulder 26 is provided between the first inner tubular portion 22a and the second inner tubular portion 22b.

La surface externe de la seconde partie tubulaire intérieure 22b est filetée, afin de permettre le vissage d’un écrou de serrage 28.The external surface of the second inner tubular part 22b is threaded, in order to allow the screwing of a tightening nut 28.

Une bague d’étanchéité 30 est agencée longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase Y, entre l’extension annulaire 24 et l’écrou de serrage 28.A sealing ring 30 is arranged longitudinally, in the direction of the base axis Y, between the annular extension 24 and the clamping nut 28.

La bague d’étanchéité 30 comporte une première partie de bague 30a entourant la première partie tubulaire intérieure 22a, et une seconde partie de bague 30b entourant la seconde partie tubulaire intérieure 22b.The sealing ring 30 comprises a first ring portion 30a surrounding the first inner tubular portion 22a, and a second ring portion 30b surrounding the second inner tubular portion 22b.

Un joint d’étanchéité torique 31 est agencé radialement entre la première partie de bague 30a et la première partie tubulaire intérieure 22a.An O-ring 31 is arranged radially between the first ring portion 30a and the first inner tubular portion 22a.

La seconde partie de bague 30b est agencée longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase Y, entre l’épaulement 26 et l’écrou de serrage 28.The second ring part 30b is arranged longitudinally, in the direction of the base axis Y, between the shoulder 26 and the clamping nut 28.

Le revêtement intérieur 14 comporte une partie annulaire 32, reposant sur une face intérieure de l’extension annulaire 24 de l’embase 16. Généralement, cette partie annulaire 32 est surmoulée sur cette face intérieure de l’extension annulaire 24. A cet effet, la face intérieure est conformée pour une bonne adhésion de la partie annulaire 32, par exemple comporte des rainures, des aspérités, ou tout traitement de surface envisageable, et/ou encore une colle permettant une bonne cohésion entre la matière du revêtement intérieur 14 avec la matière de l’embase 16.The inner coating 14 comprises an annular portion 32, resting on an inner face of the annular extension 24 of the base 16. Generally, this annular portion 32 is overmolded onto this inner face of the annular extension 24. For this purpose, the inner face is shaped for good adhesion of the annular portion 32, for example it comprises grooves, roughness, or any conceivable surface treatment, and/or even an adhesive allowing good cohesion between the material of the inner coating 14 and the material of the base 16.

Le réservoir 10 selon l’invention comporte un joint circulaire 34 comprimé longitudinalement entre la bague d’étanchéité 30 et la partie annulaire 32. Le joint circulaire 34 est plat dans l’exemple décrit, mais il pourrait être torique en variante, ou présenter toute autre section permettant une étanchéité.The tank 10 according to the invention comprises a circular seal 34 compressed longitudinally between the sealing ring 30 and the annular part 32. The circular seal 34 is flat in the example described, but it could be toric as a variant, or have any other section allowing sealing.

Avantageusement, une gorge est ménagée dans la bague d’étanchéité 30 de manière à limiter le risque d’extrusion du joint 34 (plat ou torique) hors de son logement sous l’effet de la pression.Advantageously, a groove is provided in the sealing ring 30 so as to limit the risk of the seal 34 (flat or toric) being extruded from its housing under the effect of pressure.

Ainsi, lorsque l’écrou de serrage 28 est vissé, la seconde partie de bague 30b vient en appui contre l’épaulement 26, pendant que la première partie de bague 30a comprime le joint circulaire 34 sur la partie annulaire 32.Thus, when the tightening nut 28 is screwed, the second ring part 30b comes to bear against the shoulder 26, while the first ring part 30a compresses the circular seal 34 on the annular part 32.

L’étanchéité du réservoir est donc assurée par le joint circulaire 34 entre la bague d’étanchéité 30 et la partie annulaire 32, et par le joint torique entre la bague d’étanchéité 30 et l’embase 16.The sealing of the tank is therefore ensured by the circular seal 34 between the sealing ring 30 and the annular part 32, and by the O-ring between the sealing ring 30 and the base 16.

Claims (9)

Réservoir (10) de gaz haute pression, notamment pour hydrogène, comprenant une embase (16) s’étendant le long d’un axe d’embase (Y), un revêtement intérieur (14) comportant une partie annulaire (32) s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe d’embase (Y), caractérisé en ce qu’il comporte une bague d’étanchéité (30) entourant une partie intérieure (22a, 22b) de l’embase (16), et un joint circulaire (34) comprimé longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase (Y), entre la bague d’étanchéité (30) et la partie annulaire (32) du revêtement intérieur (14).High-pressure gas tank (10), in particular for hydrogen, comprising a base (16) extending along a base axis (Y), an inner lining (14) comprising an annular portion (32) extending substantially perpendicular to the base axis (Y), characterized in that it comprises a sealing ring (30) surrounding an inner portion (22a, 22b) of the base (16), and a circular seal (34) compressed longitudinally, in the direction of the base axis (Y), between the sealing ring (30) and the annular portion (32) of the inner lining (14). Réservoir (10) selon la revendication 1, comprenant un écrou de serrage (28), vissé sur la partie intérieure (22b) de l’embase (16), et étant en appui contre la bague d’étanchéité (30).Tank (10) according to claim 1, comprising a tightening nut (28), screwed onto the inner part (22b) of the base (16), and bearing against the sealing ring (30). Réservoir (10) selon la revendication 1 ou 2, comprenant un joint d’étanchéité torique (31) comprimé radialement entre la bague d’étanchéité (30) et l’embase (16).Tank (10) according to claim 1 or 2, comprising an O-ring seal (31) compressed radially between the sealing ring (30) and the base (16). Réservoir (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’embase (16) comporte une extension annulaire (24), la partie annulaire (32) du revêtement intérieur (14) étant agencée longitudinalement entre l’extension annulaire (24) et la bague d’étanchéité (30).Tank (10) according to any one of the preceding claims, in which the base (16) comprises an annular extension (24), the annular part (32) of the inner lining (14) being arranged longitudinally between the annular extension (24) and the sealing ring (30). Réservoir (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie annulaire (32) du revêtement intérieur (14) est surmoulée sur une face intérieure de l’extension annulaire (24) de l’embase (16).Tank (10) according to any one of the preceding claims, in which the annular portion (32) of the inner coating (14) is overmolded onto an inner face of the annular extension (24) of the base (16). Réservoir (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réservoir (10) s’étend longitudinalement le long d’un axe longitudinal (X), l’axe d’embase (Y) étant perpendiculaire à l’axe longitudinal (X).A tank (10) according to any preceding claim, wherein the tank (10) extends longitudinally along a longitudinal axis (X), the base axis (Y) being perpendicular to the longitudinal axis (X). Réservoir (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’embase (16) comporte une partie tubulaire extérieure (20), s’étendant à l’extérieur d’un espace délimité par le revêtement intérieur (14) et la partie intérieure comporte deux parties de diamètres externe différents, dites première partie tubulaire intérieure (22a) et seconde partie tubulaire intérieure (22b), s’étendant à l’intérieur de l’espace délimité par le revêtement intérieur (14).Tank (10) according to any one of the preceding claims, in which the base (16) comprises an outer tubular part (20), extending outside a space delimited by the inner coating (14) and the inner part comprises two parts of different external diameters, called first inner tubular part (22a) and second inner tubular part (22b), extending inside the space delimited by the inner coating (14). Réservoir (10) selon la revendication 7, dans lequel la première partie tubulaire intérieure (22a) est agencée longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase (Y), entre l’extension annulaire (24) et la seconde partie tubulaire intérieure (22b), la première partie tubulaire intérieure (22a) présentant un diamètre externe supérieur à celui de la seconde partie tubulaire intérieure (22b), un épaulement (26) étant ménagé entre la première partie tubulaire intérieure (22a) et la seconde partie tubulaire intérieure (22b).Tank (10) according to claim 7, in which the first inner tubular part (22a) is arranged longitudinally, in the direction of the base axis (Y), between the annular extension (24) and the second inner tubular part (22b), the first inner tubular part (22a) having an external diameter greater than that of the second inner tubular part (22b), a shoulder (26) being provided between the first inner tubular part (22a) and the second inner tubular part (22b). Réservoir (10) selon la revendication 8 prise en combinaison avec la revendication 2, dans lequel la seconde partie tubulaire intérieure (22b) présente une surface externe filetée recevant l’écrou de serrage (28), la bague d’étanchéité (30) étant agencée longitudinalement, dans la direction de l’axe d’embase (Y), entre l’extension annulaire (24) et l’écrou de serrage (28), la bague d’étanchéité (30) comportant une première partie de bague (30a) entourant la première partie tubulaire intérieure (22a), et une seconde partie de bague (30b) entourant la seconde partie tubulaire intérieure (22b), l’écrou de serrage (28) serrant la seconde partie de bague (30b) en appui contre l’épaulement (26), pendant que la première partie de bague (30a) comprime le joint plat circulaire (34) sur la partie annulaire (32).Tank (10) according to claim 8 taken in combination with claim 2, wherein the second inner tubular part (22b) has a threaded external surface receiving the clamping nut (28), the sealing ring (30) being arranged longitudinally, in the direction of the base axis (Y), between the annular extension (24) and the clamping nut (28), the sealing ring (30) comprising a first ring part (30a) surrounding the first inner tubular part (22a), and a second ring part (30b) surrounding the second inner tubular part (22b), the clamping nut (28) tightening the second ring part (30b) in abutment against the shoulder (26), while the first ring part (30a) compresses the circular flat seal (34) on the annular part (32).
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