Brevet FR2259313A1 — publié le 19750822

L'invention concerne un remplissage de transfert de charge destiné à l'espacement étroit entre l'extérieur d'une paroi latérale calorifuge d'un réservoir et ltintérieur d'une paroi porteuse de charge située à une petite distance de ce réservoir. Les réservoirs munis d'une paroi porteuse de charge sont très répandus et peuvent avoir de très grandes dimensions. Ils comprennent par exemple des citernes terrestres ou sur navire servant à stocker et à transporter des liquides tels que du gaz naturel liquéfié, des gaz de pétrole liquides ou de l'azote liquide. Ces citernes comprennent généralement une citerne intérieure qui est isolée de manière à empêcher la conduction de chaleur et qui est protégée et supportée par une paroi enveloppante, le plus souvent formée d'acier. Etant donné que la citerne intérieure est sujette à la dilatation et à la contraction, il est désirable que cette citerne ne soit pas reliée rigidement à la paroi porteuse de charge.De même que pour les applications cryogènes, les citernes munies d'une paroi porteuse de charge sont aussi utilisées pour des substances chimiquement agressives ou pour des liquides chauds. Il faut remplir d'une matière de soutien l'espacement étroit entre la citerne et la paroi porteuse de charge afin de communiquer à tout l'ensemble la résistance désirée et il est nécessaire de tenir compte des mouvements relatifs de la citerne intérieure et de la paroi porteuse de charge L'invention apporte une solution élégante à ce problème. melon l'invention, le remplissage de transfert de charge est formé d'au moins deux amortisseurs étanches aux liquides qui permettent une déformation et qui occupent pratiquement tout l'espacement étroit, ces amortisseurs étant formés d'une matière de faible élasticité, au moins deux des amortisseurs étant situés l'un au dessus de l'autre et étant séparés l'un de l'autre au moins dans la direction verticale et au moins partiellement et étant munis d'un dispositif de remplissage et entièrement remplis de liquide. Aussitôt qu'un tel amortisseur rempli de liquide subit un effort de l'extérieur, la pression augmente. Si maintenant on remplit d'amortisseurs l'espacement étroit, de la façon indiquée, une pression peut s'accumuler individuellement à l'endroit de chaque amortisseur de sorte que les pressions sont indépendantes les unes des autres. Il est possible que l'adaptation aux nécesssOlM s locales de pression entre les parois de l'espacement étroiV Dlus exacte à mesure qu'un plus grand nombre d'amortisseurs de dimensions relativement petites sont placés dans l'espacement étroit. Chaque amortisseur peut se déformer librement en direction verticale sans qu'unie pression soit transmise à des amortisseurs situés au-dessus ou en dessous de celui-ci.La pression appliquée aux parois latérales du réservoir augmente avec la distance à la surface du liquide dans le réservoir. La mesure dans laquelle il faut faire face extérieurement à cette pression dépend de la résistance des parois latérales du réservoir. D'autre part, avec le temps, il peut se produire des variations de l'état de pression, par exemple par suite de déformations qui se produisent dans la paroi du réservoir et/ou dans la paroi porteuse de charge. Sur les navires-citernes en particulier, des déformations se produisent fréquemment à cause des mouvements du navire. Toutefois, avec un remplissage selon l'invention, la contre-pression correcte sera toujours aussit8t engendrée localement. Un autre avantage important d'un remplissage selon l'invention est que lorsqu'on vide le réservoir par pompage, il n'est pas pousse vers le haut par la pression ascendante. Les réservoirs destinés à des Liquides à basse température sont généralement isolés au moyen de matière polymère, par exemple de mousse de polyuréthane ou de polychlorure de vinylé. Dans la construction de ces réservoirs il faut tenir compte expressément de la dilatation et de la contraction dues à des variations de température et qui, pour le gaz naturel liquéfié point dtébullition -1600C- peuvent être très appréciables. Lorsque la dilatation et la contraction se font librement, les très grands réservoirs qui existent sur les navires-citernes présentent des variations de dimensions de plusieurs centimètres. tant donné que la paroi d'acier quilles entoure ne subit pas ces variations de température, il faut prendre des précautions spéciales. Il faudrait un espacement d'environ 15 cm de largeur pour tenir compte de Ia dilatation lors du réchauffement dans le cas où le réservoir se dilaterait librement. Avec le remplissage selon l'invention, un espacement beaucoup plus étroit suffit, par exemple un espacement de 5 -cm de largeur. Les amortisseurs ont alors une épaisseur de 5 cm au maximum. Quand le réservoir se dilate par suite du réchauffement, une tension de compression est engendrée sur les parois du réservoir mais cette tension est adaptée au besoin local qui peut varier selon les écarts dimensionnels.La tension de compression empêche la formation de fissures dans la couche isolante lors du refroidissement. On peut obtenir cette adaptation aussi bien en direction horizontale que verticale si un grand nombre d'amortisseurs sont disposés dans les deux directions de sorte que le degré d'indépendance de chaque amortisseur est suffisant pour que le transfert de pression d'un amortisseur à l'autre soit impossible. Il est préférable que chaque amortisseur ait une forme aplatie, les côtés plats étant disposés contre une paroi porteuse de charge et une paroi latérale du réservoir. Four une adaptation optimale aux besoins locaux de pression, il est désirable d'utiliser un grand nombre d'amortisseurs distincts comme on l'a dit plus haut, mais dans bien des cas, des amortisseurs allongés et dirigés horizontalement peuvent suffire. La longueurd'un amortisseur peut être approximativement égale à la dimension horizontale de la paroi porteuse de charge à 11 endroit où se trouve cet amortisseur. La longueur d'un amortisseur peut même être approximativement égale à la dimension horizontale de la circonférence de la paroi porteuse de charge à l'endroit où se trouve cet amortisseur. Cette construction convient par exemple aux citernes cylindriques. Des amortisseurs allongées disposés horizontalement engendrent en tout cas une contre-pression qui suit étroitement la pression hydrostatique engendrée dans le réservoir par le contenu liquide et elle est généralement suffisante parce que cette pression hydrostatique dépend exclusivement de la hauteur du liquide. La largeur d'un amortisseur peut être de 2 à 10 fois supe- rieure à son épaisseur. Cela veut dire par exemple qu'avec un espacement de 5 cm de largeur, un amortisseur à une largeur de 10 à 50 cm..La longueur peut être de plusieurs mètres. Les amortisseurs doivent rester en place, condition que l'on peut remplir-en les fixant par des moyens appropriés à l'une des parois de l'espacement étroit. L'intérieur de la paroi porteuse convient le mieux à cet effet. -Un procédé approprié à cet effet consiste à fixer les amortisseurs situés l'un au dessus de l'autre à des bandes de métal que l'on peut fixer à l'intérieur de la paroi porteuse de charge. Une autre possibilité est de fixer les amortisseurs à des liens flexibles tels que des rubans d'acier précontraints qui arrivent au dessus de l'espacement étroit, un appareil de levee étant prévu au dessus du réservoir. Pendant le levage ou la descente, les amortisseurs sont de préférence vides. Cette possibilité d'enlever et de mettre en place facilement les amortisseurs est importante pour l'inspection et la réparationW Pour des raisons de sécurité, il est désirable que chaque amortisseur soit muni d'un dispositif permettant de limiter la pression à une valeur maximale. Cela est important pour empêcher un aimortisseur de crever. On assure aussi de cette manière que la force agissant sur le réservoir soit limitée à une valeur maximale de sorte que l'enfoncement et/ou la flexion des parois sont empêchées.Il est utile aussi que chaque amortisseur soit muni d'un dispositif permettant de limiter la pression à une valeur minimale. De cette manière, il est assuré que la paroi porteuse de charge et la paroi du réservoir soient en contact continu, même quand le réservoir est vide. La pression minimale est de préférence choisie assez élevée pour que le réservoir soit continuellement précontraint dans une mesure désirée. Cela est important afin de maintenir sous une tension de compression la couche calorifuge du réservoir de sorte qu'à ltétat refroidi, la fissuration est impossible. Chaque dispositif li-miteur de pression peut être relié à un conduit commun. Il est ainsi plus facile de remplir de liquide les amortisseurs. Le dispositif limiteur de pression maximale peut être formé d'un tuyau montant ouvert suffisamment long pour permettre de déterminer la pression maximale permise. Quand un effort est appliqué à -un amortisseur entièrement rempli de liquide et formé d'une matière qui permet la déformation et qui a une faible élasticité, la pression augmente de façon còrrespondante. Si un tuyau montant est prévu, la pression est indiquée par la hauteur de la colonne de liquide et la pression ne peut pas augmenter au delà de la longueur du tuyau montant. Si un effort est appliqué à l'amortisseur, le volume varie à peine du moment que le volume de liquide de l'amortisseur est grand en comparaison du volume de liquide du tuyau montant, condition qui est remplie dans la plupart des cas. Le tuyau montant peut se décharger dans un récipient plus large destiné à recueillir le liquide qui sort éventuellement. Ce récipient peut être fermé de manière à empêcher l'encrassement du tuyau montant et l'évaporation du liquide. Ce récipient peut être formé d'un tuyau flexible de dimensions appropriées, situé en haut du réservoir. La flexibilité a son importance pendant les opérations de levage et de descente du système d'amortisseurs. Si on le désire, chaque amortisseur peut être q, muni d'un manomètre. Les manomètres peuvent être disposés de façon que l'on puisse les lire en un poste central. Une matière appropriée à la fabrication des amortisseurs est le caoutchouc renforcée d'une matière fibreuse. Les amortisseurs peuvent être remplis d'eau qui peut en outre contenir un agent d'abaissement de point de congélation. D'autres additifs peuvent être des inhibiteurs de vieillissement et des agents d'arrêt de fuites. Il est possible aussi d'utiliser une huile ou un produit huileux. On expliquera maintenant l'invention à propos d'un exemple représenté par les dessins sur lesquels La figure l est une coupe d'un réservoir muni d'un remplissage selon l'invention; La figure 2 montre un détail du remplissage de la figure 1 la figure 3 montre un mode de fixation d'un remplissage selon l'invention. Sur la figure 1, la référence, 1 désigne le réservoir dont la paroi 2 est formée d'une couche de matière calorifuge. Cette couche peut être formée d'une matière polymère sous la forme d'une mousse qui peut être munie d'une ou plusieurs membranes minces et étanches, par exemple en feuille d'aluminium. A une petite distance est située une paroi porteuse de charge 3. Il peut s'agir d'une paroi d'acier . Le béton est aussi utilisé à cet effet. Dans l'espacement étroit entre la paroi 3 et la couche 2 se trouve un remplissage formé d'un certain nombre d'amortisseurs 4. Ces amortisseurs sont étanches aux liquides permettent une déformation et ont une élasticité faible ou nulle. Ils sont entièrement remplis de liquide, par exemple d'eau. Dans cet exemple, un grand nombre d'amortisseurs sont disposés les uns au dessus des autres et ne se touches pas. Cela- implique que ces amortisseurs n'exercent pas de forces les uns sur les autres. Le réservoir 1 repose sur le fond 5. Il doit être possible au côté inférieur du réservoir 1 de glisser le long du fond 5 de manière à empêcher l'apparition de tension excessives dans la couche isolante 6 lors du refroidissement. A cet effet,une feuille 7 est appliquée et est fixée à la couche isolante 6 mais non au fond 5. Un liquide peut aussi être utile. En outre, dans la couche 6, en vue d'un renforcement, quelques couches d'une matière fibreuse telle que la laine de verre sont appliquées de manière à empêcher la formation possible de fissures ou du moins, à empêcher leur propagation. Le réservoir peut être muni dans le bas d'un tuyau 9 servant à amener et à évacuer le contenu liquide. Etant donné les variations de longueur qui sont prévues avec un contenu cryogène un joint de dilatation 10 peut être prévu. Sur les figures 2 et 3, les références ont la même signifi- cation que ci-dessus. Selon la figure 2, chaque amortisseur est muni d'un tuyau montant ll qui se dirige vers l'extérieur et vers le haut à travers une couverture de la paroi 5. Si le réservoir se trouve à bord d'un navire, la coque se trouve à une petite distance de la paroi porteuse 3 de sorte que les tuyaux montants se trouvent dans l'espacement étroit entre ces parois. Tout en servant à accumuler une pression, les tuyaux montants peuvent aussi servir à remplir et à vider les amortisseurs. Selon la figure 3, les amortisseurs sont fixés à une bande de métal 12, par exemple par vulcanisation ou collage. Une bande 12 peut être fixée par des boulons 13 à la paroi porteuse 3. Selon la figure 4, les amortisseurs 4 sont fixés à des liens flexibles 5, dont plusieurs peuvent être prévus parallèlement. Ils arrivent au dessus du sommet de l'espacement étroit. Un appareil de levage 7 sert à retirer et à mettre en place les amortisseurs. La construction de 11 ensemble peut s'effectuer comme suit. Le réservoir, formé de parois en matières calorifuge qui peuvent être munies de membranes étanches, peut être assemblé~ séparément et placé ensuite à l'intérieur des parois porteuses. Il est possible aussi d'assembler le réservoir à itintérieur des parois porteuses. Les parois porteuses peuvent être munies à l'avance de bandes munies d'amortisseurs, ces amortisseurs n'étant cependant pas remplis de liquide. Aussitôt que tout est convenablement disposé, on peut remplir les amortisseurs de liquide; dans cette opération, il faut bien veiller-à-assurer que l'air reste absent des amortisseurs. Si le réservoir est destiné au stockage de liquides à une très basse température, par exemple d'azote liquide ou de gaz naturel liquéfié, on peut alors fixer la pression de compression appliquée à la couche calorifuge en réglant la pression de liquide et la maintenir à une valeur désirée pendant le refroidissement. Pendant le réchauffement du réservoir, il est possible, à nouveau en réglant la pression de liquide, de faire en sorte que la pression de compression augmente pas excessi vement. On a trouvé qu'avec un réservoir vide refroidi destiné à un navire-citerne, il suffit d'appliquer une pression de 0,5 m de colonne d'eau (0,05 bar) à la paroi extérieure du réservoir pour empêcher la fissuration.Cette pression est suffisamment faible pour empêcher l'enfoncement et la flexion de la couche calorifuge s'il n'y a pas de contre-pression hydro--. statique. Aussitôt que l'on charge le réservoir, la pression dans les amortisseurs commence à augmenter par suite de la pression hydrostatique dans le réservoir. EXEMPLE Un réservoir terrestre à-gaz naturel liquéfié présente la forme d'un cylindre de 30 m de rayon et 30 m de hauteur. La couche de mousse calorifuge a une épaisseur de 0,3 m. L'espa- cement étroit a une largeur de 0,2 m. Le remplissage de l'espacement était est formé d'amortisseurs ayant une longueur de 20 m, une largeur de 0,5 m et une épaisseur de 0,2 m. Un nombre total de 50 amortisseurs sont disposés l'un au dessus de 1 t autre Ces amortisseurs sont réunis en groupes de 25 sur des bandes de sorte que 18 de ces groupes au total. Chaque g;roupe, à..vide., pèse 3 - 4 t Chaque amortisseur est muni d'un tuyau montant ayant une section de 3.10-4m2. La pression dans les amortisseurs remplis d'eau est de 0,5 m de colonne d'eau (0,05 bar) pour le réservoir refroidi vide. Quand on remplit le réservoir de gaz naturel liquéfié la pression augmente au maximum de 15 m de colonne d'eau (1,5 bar). L'amortisseur situé tout en bas est. alors comprimé de 0,5 mm seulement. REVENDICATIONS 1) Remplissage de transfert de charge destiné à 1'espace ment étroit entre l'extérieur d'une paroi latérale calorifuge d'un réservoir et l'intérieur d'une paroi porteuse de charge située à une petite distance de ce réservoir, remplissage caractérisé par le fait qu'il est formé d'au moins deux amortisseurs étanches aux liquides qui permettent une déformation et qui occupent pratiquement tout l'espacement étroit, ces amortisseurs, étant formés d'une matière de faible élasticité, au moins deux des amortisseurs étant situés l'un au dessus de l'autre et étant séparés l'un de l'autre au moins dans la direction verticale et au moins partiellement et étant munis d'un dispositif de- remplissage et entièrement remplis de liquide. 2) Remplissage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque amortisseur a une forme aplatie, les côtés plats étant placés contre une paroi porteuse de charge et une paroi latérale du réservoir. 3) Remplissage selon 1tune des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque amortisseur est allongé et disposé de telle sorte que sa longueur est dirigée horizontalement. 4) Remplissage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la longueur d'un amortisseur est approximativement égale à la dimension horizontale de la paroi porteuse de charge à l'endroit où se trouve cet amortisseur. 5) Remplissage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la longueur d'un amortisseur est approximativement égale à la dimension horizontale de la circonférence de la paroi porteuse de charge à l'endroit où se trouve cet amortisseur. 6) Remplissage selon l'une des revendications 1, à 5, caractérisé par le fait que la largeur d'un amortisseur représente de 2 à 10 fois on épaisseur. 7) Remplissage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que chaque amortisseur est fixé à l'une des parois de l'espacement étroit. 8) Remplissage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que des amortisseurs situés l'un au dessus de l'autre sont fixés à des bandes de métal qui peuvent se fixer à l'intérieur de la paroi porteuse de charge. 9) Remplissage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que des amortisseurs qui sont situés l'un au dessus de l'autre sont fixés à des liens flexibles qui arrivent au dessus du sommet de l'espacement étroit, un appareil de levage étant prévu au-dessus du réservoir. 10) Remplissage selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que chaque amortisseur est muni d'un dispositif permettant de limiter la pression à une valeur maximale. 11) Remplissage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que chaque amortisseur est muni d'un dispositif permettant de limiter la pression à une valeur minimale. 12) Remplissage selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la pression minimale est assez élevée pour que le réservoir soit continuellement précontraint à une valeur désirée. 13) Remplissage selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif limitateur de pression maximale est formé d'un tuyau montant ouvert suffisamment long pour permettre de déterminer la pression maximale permise. 14) Remplissage selon la revendication'l3, caractérisé par le fait que le tuyau montant se décharge dans un récipient plus large. 15) Remplissage selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que chaque amortisseur est muni d'un manomètre. 16) Remplissage selon la revendication 15, caractérisé par le fait que les amortisseurs sont fabriqués en caoutchouc renforcé de matière fibreuse. 17) Remplissage selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que les amortisseur sont remplis d'eau. 18) Remplissage selon la revendication 17, caractérisé par le fait que l'eau contient un agent d'abaissement du point de congélation.