FR2895488A1 - Dispositif de securite assurant la vidange d'un reservoir contenant un gaz comprime - Google Patents

Dispositif de securite assurant la vidange d'un reservoir contenant un gaz comprime Download PDF

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Marc Mouthon
Alain Leclair
Jean Pierre Mattei
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de sécurité assurant la vidange d'un réservoir (10) contenant un gaz inflammable comprimé, la vidange du réservoir (10) étant commandée par au moins un moyen de mise à l'air libre du réservoir, chaque moyen de mise à l'air libre étant déclenché par une amorce pyrotechnique située à proximité, chaque amorce pyrotechnique étant reliée à une mèche inflammable (18) enroulée autour du réservoir (10) ou disposée à proximité de celui-ci, de manière que lorsqu'une partie du réservoir (10) ou de l'environnement du réservoir (10) est soumise à l'action d'un incendie, la mèche (18) s'enflamme et se consume, puis allume l'amorce pyrotechnique (16) à laquelle elle est reliée, ce qui entraîne le déclenchement du moyen de mise à l'air libre du réservoir et ainsi la vidange du réservoir (10).

Description

DISPOSITIF DE SECURITE ASSURANT LA VIDANGE D'UN RESERVOIR CONTENANT UN GAZ
COMPRIME
La présente invention concerne un dispositif de vidange d'urgence d'un réservoir, notamment un réservoir embarqué dans un véhicule, contenant un gaz sous pression, notamment un gaz inflammable.
Dans le but de limiter les émissions de polluants et de gaz à effet de serre, de plus en plus de véhicules utilisent des carburants gazeux, comme par exemple le gaz naturel véhicule (GNV) ou le gaz de pétrole liquéfié (GPL), ou encore l'hydrogène. Lorsque ces carburants sont utilisés dans des véhicules, et plus particulièrement les véhicules de tourisme, le stockage doit être effectué sous pression dans un réservoir adapté afin de pourvoir conserver une quantité de gaz importante dans un volume raisonnable (sous forme liquide pour le GPL et sous forme gazeuse pour le GNV), afin de concilier autonomie du véhicule et volume acceptable du réservoir. En revanche, le stockage du gaz à une pression pouvant atteindre 200 bars engendre de forts risques d'explosion lorsque se déclare un incendie dans un, ou à proximité d'un, véhicule équipé d'un tel réservoir. En effet le réservoir est par nécessité parfaitement étanche, et, sous l'action d'un incendie, directement par les flammes ou indirectement par la forte chaleur dégagée, la pression interne du réservoir augmente très vite jusqu'à l'explosion de celui-ci, avec de graves conséquences. Pour diminuer les risques d'explosion, ces réservoirs sont aujourd'hui équipés de systèmes de sécurité permettant de dépressuriser le réservoir en assurant la vidange rapide de ce dernier en cas d'incendie ou de très haute température. Dans la plupart des cas, le gaz ainsi libéré s'enflamme au contact de l'incendie, mais cette issue est préférable car moins destructrice qu'une explosion. Actuellement, les systèmes de sécurité équipant les réservoirs de gaz utilisent soit une soupape, soit un élément de rupture, soit un fusible thermique. Or, si les systèmes actuels diminuent effectivement les risques d'explosion, ils ne les suppriment pas totalement.
En effet, les dispositifs connus présentent une certaine inertie, ou encore ils réagissent uniquement lorsqu'ils sont directement soumis à l'action des flammes, provoquant dans tous les cas une vidange trop tardive, ce qui peut entraîner une rupture du réservoir et son explosion. C'est particulièrement le cas des dispositifs utilisant un fusible thermique : si les flammes d'un incendie attaquent le réservoir à l'extrémité opposée de celle où est disposé le fusible, l'explosion peut dans certaines condition se produire malgré tout car le réservoir atteint sa pression critique avant que la chaleur n'ait fait déclenché le fusible. L'invention a pour but d'assurer le déclenchement du système de sécurité avec une fiabilité proche de 100% pour toute attaque au feu en n'importe quel endroit du réservoir ou proche de celui ci.
Ainsi l'invention concerne un dispositif de sécurité assurant la vidange d'un réservoir contenant un gaz comprimé, notamment un gaz inflammable, la vidange du réservoir étant commandée par au moins un moyen de mise à l'air libre du réservoir, chaque moyen de mise à l'air libre étant déclenché par une amorce pyrotechnique située à proximité, chaque amorce pyrotechnique étant reliée à une mèche inflammable enroulée autour du réservoir ou disposée à proximité de celui-ci, de manière que lorsqu'une partie du réservoir ou de l'environnement du réservoir est soumise à l'action d'un incendie, la mèche s'enflamme et se consume, puis allume l'amorce pyrotechnique à laquelle elle est reliée, ce qui entraîne le déclenchement du moyen de mise à l'air libre du réservoir et ainsi la vidange du réservoir. Ainsi, un dispositif selon l'invention agit dès qu'un incendie se propage à proximité du réservoir, quelle que soit la partie du réservoir touchée en premier, libérant rapidement le gaz stocké dans ce réservoir avant même que la chaleur n'affecte la tenue du réservoir. On diminue ainsi le risque d'explosion. Le dispositif selon l'invention réagit donc plus tôt qu'un dispositif classique, et, dans certains cas, le dispositif permet même que le gaz s'échappe sans s'enflammer car le moyen de mise à l'air libre est déclenché alors que les flammes sont encore éloignées de l'endroit du réservoir d'où s'échappe le gaz.
Un avantage d'un dispositif selon l'invention est qu'il ne nécessite aucune énergie extérieure autre que son énergie intrinsèque. En effet l'embrasement de la mèche se déclenche sous une action extérieure et se propage instantanément jusqu'à l'action finale de déclenchement du moyen de mise à l'air libre du réservoir. Selon une réalisation, le réservoir est embarqué dans un véhicule. Selon une réalisation, la mèche est logée dans une gaine.
Selon une réalisation, la gaine se dégrade sous l'action d'une flamme, où à une température déterminée, par exemple 250 C. Selon une réalisation, la mèche est soit fixée sur le réservoir, par exemple par collage, soit insérée dans une couche 35 superficielle du réservoir.
Selon une réalisation, la composition de la mèche est telle qu'elle détermine la température d'ignition, par exemple de l'ordre de 400 C. Selon une réalisation, la composition de la mèche est telle qu'elle détermine la vitesse de combustion déterminée. Selon une réalisation, le moyen de mise à l'air libre du réservoir comprend une vanne dont l'ouverture est actionnée par un fusible thermique se déclenchant à une température prédéterminée, par exemple comprise entre 150 C et 250 C.
Selon une réalisation, le moyen de mise à l'air libre comprend un opercule obturant un conduit, l'ouverture de l'opercule étant déclenchée par l'amorce pyrotechnique. Selon une réalisation, le moyen de mise à l'air libre comprend un conduit tel qu'il permet la vidange du réservoir à distance du corps du réservoir, diminuant ainsi le risque d'inflammation du gaz au contact des flammes. L'invention concerne également un réservoir destiné à contenir un gaz comprimé, équipé d'un tel dispositif de sécurité.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation considérés à titre non limitatif, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés, sur lesquels : û La figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention équipant un réservoir cylindrique. La figure 2 représente une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention équipant un réservoir de forme parallélépipédique.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, un réservoir cylindrique 10, de section sensiblement circulaire, est embarqué dans un véhicule. Le réservoir, réalisé en métal ou en matériau composite, contient le carburant nécessaire au fonctionnement du moteur du véhicule. Le carburant est un gaz comprimé, comme par exemple du gaz naturel véhicule (GNV) ou du gaz de pétrole liquéfié (GPL), ou encore de l'hydrogène. La pression interne du réservoir atteint plusieurs centaines de bars. Une vanne de sécurité 12 solidaire du réservoir 10 est destinée à assurer la vidange du réservoir en cas d'incendie. La vanne 12 est pourvue d'un fusible thermique 14 dont le déclenchement, c'est-à-dire la fusion du matériau constituant ce fusible à une température déterminée, par exemple 150 C, provoque l'ouverture de la vanne 12. Une amorce pyrotechnique 16 est située à proximité du fusible, l'allumage de l'amorce pyrotechnique 16 dégageant la chaleur nécessaire pour déclencher le fusible thermique 14. L'amorce pyrotechnique est constituée d'une capsule à poudre noire installée sur le fusible thermique. La mise à feu de la poudre noire entraîne une élévation de température suffisante pour faire fondre n'importe quel fusible thermique dont la température de fusion se situe entre 150 C et 250 C. L'amorce pyrotechnique est connectée à une mèche 18 qui, une fois enflammée et consumée, déclenche l'amorce pyrotechnique 16.
La mèche 18 est dans l'exemple enroulée autour du réservoir 10, avec un pas p entre deux enroulements. Plus la valeur de p est faible, plus les enroulements sont resserrés et plus le dispositif sera réactif en cas d'incendie, car la mèche couvre une surface d'autant plus importante sur le réservoir.
Dans le cas d'un réservoir en matériau composite, la mèche peut être noyée dans le réservoir, notamment disposée sous l'une quelconque des couches externes lors la fabrication du réservoir composite. La mèche peut également être disposée à proximité du réservoir ou dans un endroit quelconque du compartiment où est logé le réservoir, permettant ainsi de sécuriser ce compartiment. La mèche comprend un mélange de poudres et un liant pyrotechnique. Sa composition peut varier en fonction des caractéristiques que l'on désire obtenir : on peut par exemple déterminer la vitesse de combustion de la mèche ou la température à laquelle celleci prend feu. Dans la plupart des cas, on souhaitera obtenir une vitesse de combustion importante, car de celle-ci dépend le temps de réponse du dispositif de sécurité.
La mèche 18 est contenue dans une gaine 20 (non représentée) qui permet d'éviter le délitement des poudres et de protéger la mèche 18 de l'humidité. La gaine 20 permet également d'assurer la continuité de la combustion de la mèche 18, et favorise cette combustion par apport de l'oxygène nécessaire. La gaine peut être constituée de matériau(x) organique(s) (polyéthylène, polypropylène, PVC...) ou d'un (des) végétal(aux) tressés (s) (lin, chanvre...). La gaine est prévue pour se dégrader au contact des flammes, ou à une température déterminée, par exemple 300 C. Cette gaine, par exemple en polyuréthane ou en silicone assure également la protection de la mèche contre les chocs. Cette disposition est très intéressante quand il s'agit de mettre en place ce dispositif sur un réservoir existant, en matériaux composites ou métallique. La mèche 18 est soit fixée sur la surface externe du réservoir 10, par exemple par collage, soit insérée dans une couche superficielle du réservoir 10, lors de sa fabrication. Lorsque qu'un incendie se propage à proximité du réservoir, quel que soit la partie touchée en premier par l'incendie, une partie de la mèche 18 s'allume, et cette mèche 18 se consume jusqu'à allumer l'amorce pyrotechnique 16, qui déclenche alors le fusible 14. La fusion du fusible 14 entraîne l'ouverture de la vanne 12. Le gaz contenu dans le réservoir s'échappe alors, faisant chuter la pression interne du réservoir, éliminant pratiquement tout risque d'explosion. Le gaz libéré peut s'enflammer au contact des flammes entourant le réservoir, mais une telle issue est évidemment moins destructrice que l'explosion du réservoir. Dans certaines configurations de l'incendie, c'est la partie du réservoir où se situe la vanne 12 et le fusible 14 qui sera touchée en premier par les flammes. Dans ce cas, le fusible se déclenche directement avant qu'il y ait allumage de la mèche 18 et de l'amorce pyrotechnique 16. Dans une variante, non représentée, le réservoir est équipé de plusieurs fusibles thermiques. Chaque fusible est alors associé à une mèche respective, chaque mèche étant connectée à une amorce pyrotechnique respective. L'exemple représenté sur la figure 2 est analogue à celui montré sur la figure 1. Il s'en distingue par le fait que le réservoir est de forme parallélépipédique.
En variante, le moyen de mise à l'air libre du réservoir comprend un opercule obturant un conduit. Un tel conduit peut par exemple être un insert implanté sur le réservoir. En cas d'incendie, l'opercule est ouvert par l'amorce pyrotechnique, permettant alors la vidange du réservoir.
En variante encore, un conduit de dégazage peut être adjoint au dispositif. Un tel conduit permet de faire échapper le gaz contenu dans le réservoir à bonne distance du corps du réservoir, permettant ainsi de limiter les risques d'inflammation du gaz au contact des flammes.
Il est à noter que le dispositif selon l'invention peut être implanté hors réservoir, dans l'environnement immédiat du ou des réservoirs, afin de sécuriser l'ensemble du compartiment où sont disposés ces réservoirs.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de sécurité assurant la vidange d'un réservoir (10) contenant un gaz comprimé, notamment un gaz inflammable, la vidange du réservoir (10) étant commandée par au moins un moyen de mise à l'air libre du réservoir, chaque moyen de mise à l'air libre étant déclenché par une amorce pyrotechnique située à proximité, chaque amorce pyrotechnique étant reliée à une mèche inflammable (18) enroulée autour du réservoir (10) ou disposée à proximité de celui-ci,, de manière que lorsqu'une partie du réservoir (10) ou de l'environnement du réservoir (10) est soumise à l'action d'un incendie, la mèche (18) s'enflamme et se consume, puis allume l'amorce pyrotechnique (16) à laquelle elle est reliée, ce qui entraîne le déclenchement du moyen de mise à l'air libre du réservoir et ainsi la vidange du réservoir (10).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le réservoir (10) est embarqué dans un véhicule.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la mèche (18) est logée dans une gaine (20).
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la gaine (20) est telle qu'elle se dégrade sous l'action d'une flamme, où à une température déterminée, par exemple 250 C.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la mèche (18) est soit fixée sur le réservoir (10), par exemple par collage, soit insérée dans une couche superficielle du réservoir (10).
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la composition de la mèche (18) est telle qu'elle détermine la température d'ignition, par exemple 400 C.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la composition de la mèche (18) est telle qu'elle détermine la vitesse de combustion.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de mise à l'air libre duréservoir comprend une vanne dont l'ouverture est actionnée par un fusible thermique se déclenchant à une température prédéterminés, par exemple comprise entre 150 C et 250 C.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le moyen de mise à l'air libre comprend un opercule obturant un conduit, l'ouverture de l'opercule étant déclenchée par l'amorce pyrotechnique.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de mise à l'air libre comprend un conduit tel qu'il permet la vidange du réservoir à distance du corps du réservoir, diminuant ainsi le risque d'inflammation du gaz au contact des flammes.
11. Réservoir (10) destiné à contenir un gaz comprimé, équipé d'un dispositif de sécurité selon l'une des revendications 1 à 8
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