Brevet FR2041784A1 — publié le 19710205

La présente invention concerne un dispositif de stockage" pour le produit désigné par la dénomination "gaz liquéfiés à basse.température", qui est obtenu par liquéfaction, par suite d'un refroidissement^ à son point d' ébulition} à la pression ordiraiie, 5 d'un gaz, un tel gaz étant par exemple du méthane,de l'oxygène, de l'ammoniac, etc..»,. de tél-les substances étant gazeuses à la température ordinairë. Plus particulièrément, l'invention concerne un dispositif de stockage de gaz liquéfiés à basse température constitué d'un récipient externe formé par une 10 structure résistant à la compression et d'un récipient interne souple, avec interposition d'une couche isolante thermiquement entre ces récipients. 1 D'habitude, ce type à l'action de la pression interne et subissent une déformation compliquée lorsque se poursuit le changement d'état du récipient interne qui passe alors de la condition non chargée à basse température à l'état chargé à basse température (ce dernier état 35 existant lorsque le récipient interne est rempli avec le gaz liquéfié à basse température). 70 15524 2 2041784 Cependant, les rayons de courbures des angles solides spériques des quatre coins du récipient interne ne peuvent pas être 'beaucoup modifiés en raison d e leur rigidité élevée. De plus, les bords du récipient interne, présentent une résistance 5 élevée dans la direction longitudinale, quoiqu'ils aient"été étirés vers l'extérieur de façon a accroître leur rayon de courbure. Par conséquent, les bords verticaux, en particulier ceux situés selon les quatre angles du récipient interne, de même que les angles spériques solides des coins s'étendant en 10 dessous, offrent "une résistance tels qu'ils se comportent comme des colonnes, de sorte que la libre déformation des autres surfaces dudit récipient interne est empêchée et qu'il se produit une concentration d'efforts et/ou contraintes ou, réciproquement, un gauchissement, flambage ou voilage de ses bords eux-mêmes. 15 Un but de la présente invention consiste donc à résoudre ces problèmes qui sont inhérents aux appareils classiques de stockage et à prévoir un appareil de stockage de gaz liquéfiés à basse température qui puisse empêcher les domnEgss dus a la concentration des contraintes en permettant à la paroi du récipient interne 20 àe se déformer naturellement, à l'état chargé et à basse température. Par conséquent, une caractéristique du dispositif de stockage selon 1'invention consiste en ce qu'il comprend un récipient interne formé d'un matériau résistant à basse température et comprenant des bords courbes à deux dimensions, des angles 25 solides à trois dimensions consituant des coins, et des surfaces qui les relient, et un récipient externe rigide qui est placé à l'extérieur dudit récipient interne, avec interposition d'une couche de compression isolante thermiquement et résistant à la compression, ce réœipient interne possédant des évidements 30 spécifiques pour recevoir les angles solides des coins du fond du récipient interne à l'état chargé à basse température. Avec le dispositif de stockage selon la présente invention, l'ensemble du récipient interne,flexible, qui est supporté par la couche isolante thermiquement, résistant à la compression 35 et placée à l'intérieur du récipient externe de structure rigide, peut être déformé naturellement sans production de concentrations de contraintes ou d'efforts au fiiveau de parties tels que ces bords, 15524 3 2041784 etc.., puisque_les angles solides^ courbés dans les trois dimensions, des coins du fond de ce récipient interne, viennent s'adapter dans les évidements formés dans la couche isolante thermiquement lorsque le récipient interne subit un changement d'état le faisant passer de l'état non expansé, en l'absence de charge, à la température ambiante, à un état déformé, sous charge, et à basse température,'en passant par un état intermédiaire contracté, en l'absence de charge et à basse température. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au courscfe la description qui va suivre. Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d1exemple; - la figure 1 représente une vue en coupe horizontale d'une partie d'un réservoi:çâ.e transport d'un gaz liquéfié à basse température ; - la figure 2 est une vue partielle, à échelle agrandie, en coupe, selon II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vie partielle, à échelle agrandie, en coupe, selon III-III de la figure t; - la figure 4 est une vue en perspective du récipient interne consituant l'une des parties dudit réservoir de stockage; - la figure 5 est une vue à échelle agrandie de la partie A de la figure 2; - la figure 6 est une vue en élévation de la paroi latérale dudit récipient interne. Les figures 5 et 6 correspondent toutes deux à un état dans lequel la paroi latéraHe du récipient interne est descendue. En se référant aux figures 1 et'2, on voit qu'un récipient interne 3 constitué d'un matériau résistant aux basses températures telles que.par exemple des plaques d'acier au nickel ou d'acier inoxydable,esi&laeé à l'intérieur d'une double paroi ou double coque 1 qui constitue un récipient externe rigide. Une couche isolante thermiquement 2 constituée d'un matériau ayant de fortes propriétés de résistance à la compression, telle que par exemple de la mousse rigide de polyurétbane, est placée entre le récipient interne 3 et la double paroi t. Comme représenté sur la figure 4, le récipient interne 3 est constitué de surfaces presque plates 3a, de bords cylindriques 70 15524 4 2041784 3b et d'angles solides spériques formant coins 3c, son épaisseur étant déterminée de sorte que ce récipient interne 3, considéré comme un tout, puisse conserver sa souplesse ou flexibilité. Ainsi qu'il est illustré par la figure 1, la couche isolante 5 thermiquement 2, qui supporte le récipient interne 3, possède des évidements 2a à ses quatre coins, de façon à recevoir les angles solides des coins correspondant 3c du fond dudit récipient interne lorsque ce dernier est à l'état chargé k_basse température; la surface de chaque évidement 2a comme représenté sur la 10 figure 3, est relié3d'une manière continue et régulière à la surface de la couche isolante thermiquement 2 qui supporte les autres parties du fond du récipient interne 3. A peu près au centre de la plaque de dessus du récipient interne est adapté, d'une manière étanche aux gaz, le flasque inférieur d'un embout rigide 5 renforcé par des consoles 4 tandis que les flasques supérieur et inférieur dudit embout rigide 5 sont aussi solidement fixés à la double paroi 1 constituant le récipient externe, par l'intermédiaire des supports 6 et 7 constitués par un matériau isolant thermiquement. Entre la paroi 20 ou coque 1 et 1'embout 5 on a placé un matériau isolant thermiquement 8 de façon à empêcher le foid régnant dans le récipient interne d'exercer une influence directe sur le.s conditions thermiques de ladite paroi"ou coque. le passage des canalisations d'alimentation ou de décharge 25 dans le récipient interne 3 se fait à travers l'embout 5 dont l'ouverture est obturée par un couvercle étanche aux gaz (non représenté) qui est percé d'orifices empruntes par lesdites canalisations. Ainsi qu'il est visible sur la coupe selon la ligne II-II ^0 et© la figure 1, c'est-à-dire une coupe en travers du bord du récipient interne 3, ce récipient interne qui est initialement à l'état non chargé, à la température ordinaire, illustré par la ligne en trait plein de la figure 2, subit, lors du début d'introduction d'un gaz liquéfié à basse température,une constrac-35 tion thermique centrée sur la partie fixée à l'embout 5 et se déforme, en passant dans un état non chargé à basse température, illustré par le trait mixtiligne 3'• Au fur et à mesure 70 15524 5 2041784 de l'introduction du gaz liquéfié à basse température, la pression interne étire les bords qui viennent occuper la position représentée par la ligne en pointillés représentative de l'état chargé à basse température 3"; le fond du récipient interne, à l'exception 5 des coins constituant des angles.solides, devient supporté par la paroi ou coque 1, ce fond épousant alors étroitement la couche isolante thermiquement et résistant à la compression 2 par suite de l'abaissement de la paroi latérale du récipient interne. 10 A propos de cette particularité, une explication plus détaillée sera donnée ci-après en référence à la figure 5• Le point a de la paroi latérale du récipient interne 3 à l'état non chargé, à la température ordinaire, se déplace jusqu'au point &*_ à lrétat non chargé, à basse température, et ensuite 15 jusqu'au point a^, par suite de l'étirage des bords, à l'état chargé et à basse température. Ceci signifie que la paroi latérale du récipient interne descend d'une longueur b en allant de a à a". ce qui amène le bord cylindrique 3b au fond du récipient interne près de la couche isolante thermiquement 2. D'autre part, 20 cependant, une telle descente de la paroi latérale ne se produit pas pour le coin formant angle solide 3c où la pression interne exercée sur la paroi ne peut pas produire d'étirage important en raison d'une rigidité considérablement élevée. Par conséquent, la paroi latérale dans son ensemble descend de la manière 25 représentée sur la figure 6. On suppose maintenant qu'une ligne horizontale o d a été tracée sur la paroi latérale, à l'état non chargé et .à la température ordinaire. La plus grande partie de cette ligne horizontale correspondant au bord -3h descend d'une longueur b pour constituer une ligne horizontale ef. Mais, aux 30 points ç et d, cette ligne descend à peine et reste dans sa position initiale, puisque le coin formant angle solide 3c ne s'étire pas, ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus. Ainsi, la ligne horizontale ççTest forcée de prendre la forme d'une courbe cefd. Cependant, étant donné que la paroi latérale plane ne peut 35 pas subir une telle déformation tout en restant plate, il se produit certains gauchissements près des points e et f ou sur les bords cylindriques s'étendant verticalement à partir du coin formant 70 15524 angle solide 3c. la présente invention permet, d'une manière adroite, d'éviter l'apparition d'un tel phénomène, ce qui permet au récipient interne de subir une déformation sans contrainte. Ainsi qu'il apparait sur la'coupe selon la ligne III-III 5 de la figure 1, c'est-à-dire sur une coupe transversale par rapport aux coins constituant angles solides, du fond du récipient interne 3, ce récipient interne, initialement dans un état non chargé et à basse température qui est représenté par un trait continu sur la figure 3, subit une contraction thermique et se 10 déforme pour venir dans l'état non chargé et à basse température qui est représenté par une ligne 3' en trait mixtiligne. Lorsqu'une quantité plus grande de gaz liquéfiés à basse température est contenue dans le récipient interne, bien que les coins formant angles solides 3'c ne peuvent pas être étirés vers l'extérieur 15 d'une façon importante^même en considérant la pression interne, en raison de leur rigidité considérablement élevée/ et bien que les bords s'étendant au-dessus de ces coins présentent "une résistance élevée dans la direction verticale, le coin formant angle solide 3'c se déplace vers le bas jusqu'à la position 3"c, 20 qui est représentée par une ligne en pointillés, avec descente de la paroi latérale et adaptation dans l'évidement 2a formé dans la couche isolante thermiquement 2, ce qui permet à l'ensemble de la paroi du vaisseau interne d'avoir un mouvement de déformation naturelle, ce qui empêche d'une manière suffisante la 25 concentration d'efforts et/ou de contraint^de même que l'apparition de flambages ou gauchissements particulièrement sur les bords. Comme décrit ci-dessus, le récipient interne flexible du dispositif de stockage de gaz liquéfiés à basse température selon la présente invention peut être naturellement déformé même à l'état 30 chargé et à basse température et supporté d'une manière très rationnelle par le récipient externe rigide par interposition de la couche de matériau isolant thermiquement et résistant à la compressai. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant „j_ des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de 1'invention. 15524 7 2041784 RETBIDICAïIOIS 1 - Dispositif de stockage de gaz liquéfiés à "basse température caractérisé en ce qu'il est constitué par un récipient interne souple et/ou flexible formé d'un matériau résistant à basse température et comprenant des bords courbes à deux dimensions, des coins formant des angles courbes à trois dimensions et des surfaces qui les relient, et par un récipient externe rigide qui est placé à l'extérieur dudit récipient interne, avec interposition d'une couche de matériau isolant thermiquement et résistant à la compression qui possède des évidements spécifiques pour recevoir les coins du fond dudit récipient interne à l'état chargé et à basse.température. 2 - Dispositif de stockage de gaz liquéfiés à basse température selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits coins constituant des angles à courbure dans les trois dimensions sont relativement rigides par comparaison aux autres parties dudit récipient interne.