Brevet FR2199580A1 — publié le 19740412

L'invention a pour objet des réservoirs de stockage de gaz liquéfiés a basse température. Le secteur technique concerné par l'invention est celui de la construction des réservoirs de stockage, notamment de réservoirs dits cryogéniques a équilibrage de pressions. Les gaz liquéfiés ou liquides cryogéniques sont généralement stockés dans des réservoirs a double enveloppe. Le réservoir intérieur contient le liquide qui est a une température intérieure. L'enceinte extérieure est étanche et l'espace compris entre les deux enveloppes est garni d'un matériau isolant thermique, généralement un produit pulvérulent. Fréquemment, cet espace intermédiaire est mis en communication, à la partie haute, avec l'atmosphère de gaz qui surmonte le liquide. Cette solution présente l'avantage d'équilibrer les pressions statiques qui s'exercent de part et d'autre du réservoir intérieur sans diminuer sensiblement l'efficacité de l'isolation thermique. Cependant, on a constaté que, l'équilibre entre la pression du gaz et la pression dans l'isolant mettait un certain temps a s'établir ce qui engendrait lors des variations de pression du gaz, une différence de pression statique non négligeable entre les deux faces du réservoir intérieur. Cette différence de pression s'exerce surtout de part et d'autre du fond du réservoir par suite du freinage au cheminement du gaz provoqué par l'isolant pulvérulent. Or le fond du réservoir intérieur est fréquemment plan et l'existence d'une pression différentielle s'exerçant de part et d'autre d'un fond plat de grandes dimensions peut avoir des conséquences fâcheuses et limite les dimensions des réservoirs. L'objectif de la présente invention est de limiter a des valeurs très faibles la différence de pression qui s'exerce de part et d'autre des parois du réservoir intérieur, notamment du fond de celui-ci, quelle que soit la rapidité des variations de pression du gaz surmontant un liquide cryogénique. Cet objectif est atteint pour des réservoirs de stockage de gaz liquéfié qui comportent une double enveloppe délimitant un espace intermédiaire rempli d'un isolant thermique, lequel espace communique avec la nappe de gaz surmontant le liquide a travers des ouvertures situées a la partie supérieure, au-dessus du niveau maximum du liquide,en équipant le réservoir de moyens pour mettre en communication, sans perte de charge sensible, ladite nappe de gaz et au moins un point dudit espace intermédiaire éloigné desdites ouvertures supérieures. Ces moyens sont constitués, de préférence, par au moins un conduit, de section suffisante qui débouche d'une part, dans la nappe de gaz, au-dessus du niveau maximum du liquide et, d'autre part, dans ledit espace intermédiaire, a proximité du fond du réservoir. Dans un mode de réalisation préférentiel, ce conduit est constitué par au moins un tube traversant le liquide, qui est ouvert a l'extrémité supérieure, située dans la nappe de gaz, au-dessus du niveau maximum du liquide, et dont l'autre extrémité est raccordée, de façon étanche au liquide, sur un orifice situé dans le fond ou à la base des parois latérales du réservoir interne. Dans le cas de réservoirs sphériques, cas où le réservoir interne comporte à la partie supérieure un goulot ouvert, le conduit est constitué, de préférence, par au moins un tube traversant le liquide, lequel tube est ouvert à l'extrémité supérieure placée dans ledit goulot et dont l'autre extrémité est raccordée, de façon étanche au liquide, sur un orifice situé dans le fond du réservoir interne, en un point sensiblement diamétralement opposé au goulot. Le résultat de l'invention est un nouveau produit constitué par un réservoir de stockage de gaz liquéfiés ou liquides cryogéniques à double enveloppe. Ce nouveau réservoir élimine tout risque de pression statique différentielle s'exerçant de part et d'autre de la paroi interne du réservoir, dans un sens ou dans l'autre. Les efforts que le réservoir interne devra supporter sont limités au poids du liquide et à son poids propre. Ils sont donc connus avec précision et on peut donc construire le réservoir interne en le dimensionnant au plus juste. En dehors de l'économie réalisée dans le coût du réservoir, il en résulte que l'on peut construire des réservoirs de plus grand diamètre, notamment dans le cas des réservoirs à fond plat. On peut également utiliser des produits isolants thermiques présentant une moins bonne perméabilité aux gaz. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation de l'invention. Les figures 1 à 3 représentent schématiquement des coupes transversales de réservoirs de stockage de gaz liquéfiés équipés de dispositifs selon l'invention. Sur ces trois figures le repère 1 désigne la cuve interne contenant le gaz liquéfié, à basse température. Cette cuve est construite en un matériau résistant aux basses températures. Le repère 2 représente l'enveloppe externe, étanche aux gaz, entièrement fermée. La cuve 1 et l'enveloppe 2 délimitent un espace intermédiaire 3 qui est garni d'un produit calorifuge c'est-à-dire d'un isolant thermique. Le repère 4 représente le niveau maximum du liquide. La cuve interne 1 est ouverte à la partie supérieure et le liquide est surmonté d'une nappe de gaz, les deux phases,liquide et gaz étant en équilibre. L'espace intermédiaire 3 communique avec la nappe de gaz à travers des ouvertures 9 équipées d'une grille destinée à retenir le matériau isolant thermique. L'isolant thermique est constitué par un produit pulvérulent, fibreux ou cellulaire perméa ble aux gaz de sorte que le gaz peut cheminer à travers le calorifuge et, à la longue, un équilibre des pressions statiques se produit. Cependant le cheminement des gaz est considérablement freiné par l'isolant thermique. En cas de variations rapides de la pression du gaz dues, par exemple,à des manoeuvres de vidange ou de remplissage de la cuve ou bien à des variations de température, l'équilibre des pressions statiques se rétablit lentement. Il en résulte que les parties de l'espace intermédiaire 3 éloignées des ouvertures 9, c'est-à-dire les parties voisines du fond du réservoir peuvent être soumises à des pressions différentes de la pression de la nappe de gaz en équilibre avec la phase liquide de sorte que les parois du réservoir interne, notamment le fond, sont soumises à des pressions différentielles non négligeables. La figure i représente un mode de réalisation d'un dispositif permettant de remédier à cet inconvénient. Un conduit 6, ayant une section suffisante pour éviter qu'il entraîne des pertes de charge sensibles, est disposé dans le réservoir interne, à travers le liquide. Ce conduit est, par exemple un tube en un matériau résistant aux basses températures du liquide. L'extrémité supérieure est ouverte et située dans la nappe de gaz, au-dessus du niveau 4. Elle est engagée dans un support 7, fixé au toit du réservoir, lequel sert à maintenir et à guider le tube, tout en laissant passer librement le gaz. Le tube 6 coulisse dans le support 7 de sorte qu'il peut se dilater librement. L'extrémité inférieure du tube 6 est raccordée de façon étanche au gaz, par exemple par soudure, sur un orifice 5 percé dans le fond du réservoir 1. Une grille 8 est placée en travers de l'o- rifice 5 afin de retenir le matériau calorifuge remplissant l'espace 3. La figure 2 représente un autre mode de réalisation voisin. Cet exem- ple diffère du précédent par le fait que l'extrémité inférieure du tube 6 est raccordée sur un orifice 5 percé dans la paroi latérale, à proximité du fond du réservoir 1. La figure 3 représente un autre mode de réalisation correspondant au cas de réservoirs sphériques. Dans de tels réservoirs, le réservoir intérieur 1 comporte, à la partie supérieure, un goulot qui communique avec l'espace intermédiaire à travers une grille 9 qui maintient le calorifuge. Un tube 6 est placé à l'intérieur du réservoir i et maintenu le long de la paroi par un ou plusieurs supports 7 qui ne s'opposent pas à la dilatation du tube. L'extrémité inférieure du tube est raccordée de façon étanche, sur un orifice 5 situe dans la paroi du réservoir i sensiblement à l'opposé du goulot. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifications équivalentes pourront être apportées par l'homme de l'art aux exemples qui viennent d'entre décrits. Notamment la canalisation 6 pourra être disposée dans l'espace intermédiaire 3 ce qui la soustraira aux basses températures du liquide ou même à l'extérieur du réservoir. REVE.NDICATIO.S 1 - éservoir de stockage de gaz liquéfié comportant une double enveloppe dé- limitant un espace intermédiaire rempli d'un isolant thermique, lequel es pace communique avec la nappe de gaz surmontant le liquide à travers des ouvertures si tuées à la partie supérieure, au-dessus du niveau maximum du liquide, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mettre en communi cation, sans perte de charge sensible, ladite nappe de gaz et au moins un point dudit espace intermédiaire éloigné desdites ouvertures supérieures. 2 - Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par au moins un conduit de section suffisante qui débouche d'une part dans la nappe de gaz au-dessus du niveau maximum du liquide et d'autre part dans ledit espace intermédiaire à proximité du fond du réser voir. 3 - Réservoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit conduit est un tube traversant le liquide qui est ouvert à l'extrémité supérieure située dans la nappe de gaz dont l'autre extrémité est au-dessus du niveau maxi mum du liquide et raccordé,de façon étanche au liquide, sur un orifice si tué dans le fond ou à la base des parois latérales du réservoir interne. 4 - Réservoir sphérique selon la revendication 2 dans lequel le réservoir inté rieur comporte à la partie supérieure un goulot ouvert, caractérisé en ce que ledit conduit est constitué par au moins un tube traversant le liquide qui est ouvert à l'extrémité supérieure placée dans ledit goulot au-dessus du niveau maximum du liquide et dont l'autre extrémité est raccordée, de façon étanche au liquide, sur un orifice situé dans le fond du réservoir interne en un point sensiblement diamétralement opposé audit goulot. 5 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ledit orifice situé dans le fond ou à proximité du fond du réservoir interne est équipé d'une grille destinée à retenir l'isolant thermique.