Brevet FR2181475A1 — publié le 19731207

Les réservoirs classiques pour l'emmagasinage de gaz liquéfiés se divisent en deux types, les réservoirs auto-supportés et les réservoirs à membrane. Les réservoirs auto-supportés sont conçus de manière à résister aux pressions de vapeur et de liquide des gaz liquéfiés emmaga sinés dans le réservoir. En conséquence, ils sont d'une construction compliquée et ils doivent être fabriqués avec des matériaux coûteux. En outre, leur construction nécessite de nombreux travaux de soudage,de sorte que ces réservoirs ne sont pas économiques quand il est fait usage pour leur construction de matériaux difficiles à souder. Dans les réservoirs à membrane, les pressions de liquide et de vapeur des gaz liquéfiés agissent sur l'enveloppe extérieure par l'intermédiaire de l'isolateur. Par conséquent, ces réservoirs ont pour avantages que leur construction est simple et que les matériaux coûteux et les travaux de soudage peuvent être réduits. Toutefois il est en général difficile d'absorber la contraction de la membrane due à la basse température des gaz liquéfiés et il est très difficile et compliqué de prendre des précautions contre les "faux plis". L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des réservoirs à membrane connus. Elle concerne à cet effet un réservoir à membrane plate pour l'emmagasinage de gaz liquéfiés comportant une membrane plate supportée, par l'intermédiaire d'un isolateur, par une structure d'enveloppe extérieure sur laquelle agit la pression interne, réservoir caractérisé en ce que chaque arête où se réunissent les parois latérales plates adjacentes est formée par plusieurs arcs ayant des rayons de courbure différents , ces rayons de courbure allant en augmentant progressivement depuis le rayon de courbure de l'arc central jusqu'au rayon de courbure des arcs se raccordant aux parois latérales plates. Un mode de réalisation de l'invention est représenté,à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins cijoints dans lesquels - La figure i montre1 vue schématiquement, la déformation d'un réservoir à membrane pour l'emmagasinage de gaz liquéfiés. - La figure 2 montre, à plus grande échelles un angle ou coin incurvé où les parois latérales plates du réservoir représenté sur la figure l se réunissent, ainsi que la répartition des efforts. - Les figures 3 et 4 sont destinées à expliquer le fonctionnement d'un réservoir à membrane pour l'emmagasinage de gaz liquéfiés, conforme à la présente invention. - La figure 5 montre la répartition des efforts dans un tel réservoir. Une membrane plate 1 est disposée à l'intérieur d'une structure extérieure d'enveloppe et un isolateur 3 est interposé entre l'enveloppe et la membrane, comme le montre la figure i qui est une vue en plan. Le coin où les parois latérales plates de la membrane plate i se réunissent est incurvé, ctest-à-dire présente une section droite en forme d'arc. Le coin où s'assemblent trois parois plates a une surface presque sphérique. Quand le gaz liquéfié est chargé dans le réservoir, la membrane se contracte comme l'indique le tracé i' et elle est pressée contre l'isolateur 3 et déformée comme l'indique le tracé i" sous les pressions de liquide et de vapeur du gaz liquéfié. En conséquence, la déformation du réservoir due à la basse température et aux pressions de liquide et de vapeur du gaz liquéfié est absorbée en tant que déformation des arêtes.Le réservoir à membrane du type décrit est connu sous la désignation de réservoir à membrane plate. Etant donné que les réservoirs à membrane plate sont d'une construction simple, ils sont très avantageux du fait que l'on peut faire des économies sur les matériaux et que la construction est simple. Toutefois, ils ont le défaut que la déformation est concentrée aux artes, de sorte que des efforts élevés s'appliquent sur ces arêtes. Dans le réservoir à membrane plate selon l'invention pour l'emmagasinage de gaz liquéfiés, les efforts aux artels ne sont pas concentrés sur une petite partie mais sont distribués uniformément sur une large zone, ce qui a pour effet de répartir ces efforts. La présente invention est caractérisée en ce que chaque arête où se réunissent les parois latérales plates adjacentes du réservoir à membrane plate est formée à la Jonction des parois par plusieurs arcs ayant des rayons de courbure differents, ces rayons de courbure allant en augmentant progressivement depuis le rayon de courbure de l'arc central jusqu'au rayon de courbure des arcs se raccordant aux parois latérales plates. Suivant la figure 1, un réservoir pour gaz liquéfié conforme à la présente invention comprend une structure 4 d'enveloppe extérieure, une membrane plate i et un isolateur 3 qui est interposé entre la structure 4 d'enveloppe extérieure et la membrane 1. Ainsi que le montre la figure 3, au coin incurvé ou à l'angle où se réunissent les parois plates de la membrane 1, le rayon de courbure a sa valeur la plus petite en Y, c'est-à-dire au milieu du coin incurvé et ce rayon de courbure va en augmentant progressivement du point Y vers les points X et Z. Quand un gaz liquéfié tel que du méthane est chargé dans le réservoir à membrane, la membrane 1 se rétrécit ou se contracte comme l'indiquent les lignes 1', en raison de la basse température du gaz liquéfié et elle est en outre déformée comme l'indique le tracé 1" en raison des pressions de liquide et de vapeur du gaz liquéfié. Dans le cas d'un coin incurvé formé par un arc ayant un rayon de courbure constant, la distribution des efforts est celle qui est représentée sur la figure 2 en 2.On a trouvé l'effort maximal sur la partie qui était plate à la température atteinte avant le chargement du gaz liquéfié, et cet effort maximal se trouve au voisinage du point où le coin commence à s'incurver, Toutefois, dans ce cas, lteffort à la partie médiane du bord incurvé a une direction opposée à celle de l'effort maximal mentionné ci-dessus, ainsi que le montrent les zones hachurées sur la figure 2. D'une manière générale, la valeur de l'effort dû à la flexion dépend du taux de variation du rayon de courbure et de sa direction. Conformément à la présente invention, chaque rayon de courbure initial du coin incurvé est déterminé d'une manière telle que les valeurs absolues du taux de variation du rayon de courbure puissent être aussi uniformes que possible. Cela signifie que le coin incurvé de la présente invention est limité par plusieurs arcs ayant des rayons de courbure différents. Les rayons de courbure sont choisis suivant ltétat initial de la membrane, la pression, la matière et l'épaisseur de la membrane, etc.., de manière a réduire les valeurs absolues des efforts. On va décrire maintenant d'une manière plus détaillée le principe de la présente invention à l'aide de la figure 4 illustrant la-forme la plus simple d'un coin incurvé constitué par deux arcs seulement ayant des rayons de courbure différents. Le bord incurvé est limité par les points A et D et les lignes AP et DQ désignent les parois plates. Les lignes courbes AB et CD ont un rayon de courbure R1, tandis que la ligne courbe BC a un rayon de- courbure R2 plus petit que R1. On a représenté sur la figure 5 en 2' la distribution des efforts obtenus par un calcul théorique ainsi que par des essais. On constatera que, comparée à larépartition des efforts représentée sur la figure 2, la répartition des efforts représentée sur la figure 5 est assez uniforme et ne présente pas les pointes désignées par les repères S et S' sur la figure 2. Jusqu'ici la présente invention a été décrite dans le cas où le bord incurvé est limité par deux arcs différents ayant des rayons de courbure différents, mais il est bien évident que le bord incurvé peut être limité par parois ou plusieurs arcs ayant des rayons de courbure différents pourvu que les arcs éloignés du milieu du coin incurvé et voisins des parois planes aient les rayons de courbure les plus grands. Par conséquent, il est possible de diminuer davantage la pointe constatée dans la répartition des efforts. Ainsi qu'il résulte de la description qui précède, conformément à la présente invention, les efforts locaux élevés qui sont produits à la jonction-dès parois latérales du réservoir classique à membrane peuvent entre répartis plus uniformément et entre réduits. En outre, les rayons de courbure des arcs qui limitent le coin incurvé du réservoir à membrane peuvent entre choisis d'une manière telle que les grandeurs absolues des. efforts puissent être réduites. En conséquence, l'aspect économique de la construction et les possibilités d'application des réservoirs à membrane plate peuvent être beaucoup améliorés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de linvention REVENDICATION Réservoir à membrane plate pour l'emmaga- sinage de gaz liquéfiés comportant une mambrane plate supportée, par l'intermédiaire d'un isolateur, par une structure d'enveloppe extérieure sur laquelle agit la pression interne, réservoir caractérisé en ce que chaque arête où se réunissent les parois latérales plates adjacentes est formée par plusieurs arcs ayant des rayons de courbure différents, ces rayons de courbure allant en augmentant progressivement depuis le rayon de courbure de l'arc central jusqu'au rayon de courbure des arcs se raccordant aux parois latérales plates.