Brevet FR2294938A1 — publié le 19760716

La présente invention concerne un réservoir sous pression, permettant nots=ent de stocker des volumes de liquides importants à une pression sensiblement constante. Âctuellentent, le stockage de grandes quantités de liquide à maintenir sous pression est réalisé principalement au moyen de réservoirs surélevés couramment appelés "b > fitesux d'eau", qui présentent de nombreux inconvénients. En particulier, leur construction est très onéreuse si l'on désire avoir des volumes importants et une grande hauteur, et ces réservoirs sont en outre inextensibles et peu esthétiques. Pour remédier à ces inconvénients, on a déjà songé à réaliser des réservoirs sous pression souterrains, dans lesquels le liquide est mis en pression par un gaz tel que de l'air comprimé ou de l'szote, remplissant l'espace situé au-dessus du liquide. Pour éviter la dissolution de ce gaz dans le liquide, on prévoit souvent une membrane dêforiable assumant la séparation entre le liquide et le gaz, auquel cas le gaz doit etre choisi de manière à ne pas détériorer la membrane. Cependant la contrainte la plus importante est de ne pas faire subir au liquide des variations de pression trop fortes, ce qui limite le wolue utile d'un réservoir de ce genre à environ un tiers de son volume total.Cet inconvénient ntest pas trop sensible pour des réservoirs de petites dimensions lais il rend difficile la construction de réservoirs analogues de grandes dinensions. Dans le but de pouvoir utiliser tout le volume du réservoir, il a déjà été prévu de remplacer le gaz surmontant le liquide par une vapeur saturée ou un mélange de vapeurs saturées, en équilibre avec leurs liquides. Un tel réservoir sous pression se trouve décrit dans le brevet français 1.340.977 du 14 septembre 1962, au nom de Monsieur Jean-Pul CHARBONNIER. Les réservoirs de ce type peuvent fonctionner à l'aide d'un gaz inerte, non corrosif et sans danger, tel que du fréon, qui se transforme en un liquide occupant un faible volume.Bien entendu, il est nécessaire de retirer des calories à ce fluide ou de lui en fournir, selon que ce dernier doit être liquéfié ou vaporisé pour absorber les variations de volume du liquide stocké, et à cet effet la présence d'un changeur thermique approprié est obligatoire. Â ce problème, le brevet français mentionné plus haut n'apporte aucune solution précise et rationnelle, et la présente invention vise précisément à pallier cette lacune. Un autre but de la présente invention, toujours li à l'utilisation de vapeurs saturées pour maintenir une pression sensiblement constante, est l'amélioratión de la séparation des phases liquide et gazeuse au moyen d'une membrane déformable. Ce deuxième objectif est directement lié au premier car la présence d'une membrane isolante interdit tout échange thermique direct à travers ladite membrane. Â cet effet, dans le réservoir sous pression selon l'invention, qui appartient toujours au type de ceux où le liquide stocké est mis en pression par une vapeur saturée en équilibre avec son liquide et séparée du liquide stocké au moyen d'une- membrane défoma8ble, il est prévu que la liquéfaction et la vaporisation du fluide assurant la mise en pression du liquide stocké s'effectuent dans un condenseur-évaporateur extérieur au réservoir, également parcouru par le liquide arrivant dans le réservoir en le quittant, de sorte que ce liquide absorbe ou fournit toutes les calories nécessaires à la liquéfaction ou à la vaporisation du fluide précité. Dans le cas le plus courant où le liquide stocké est de l'eau, un calcul simple montre qu'une modification minime de la température de cette eau est suffisante pour autoriser la condensation ou l'évaporation d'une quantité de fluide convenable, ce que lton peut exprimer différemment en disant que "lion trouve - dans l'eau toutes les calories ou frigories nécessaires"; cette propriété permet le fonctionnement du dispositif et évite le recours à des moyens de réfrigération ou de chauffage spéciaux. Dans la pratique, l'invention s'applique à des réservoirs destinés à contenir des eaux souterraines, de température constante à tout moment-de l'année, ou des eaux superficielles dont la température reste la meme au cours d'une saison, ce gui permet le fonctionnement du dispositif à température sensiblement constante et, par conséquent, à pression sensiblement constante. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la séparation du liquide stocké et de la vapeur sature en équilibre. avec son liquide est assurée au moyen d'une membrane double dont les deux parois délimitent une chambre intermédiaire dans laquelle règne normalement une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique. Cette chambre intermédiaire peut être remplie par un matériau en nappe perméable aux gaz interposé entre les deux parois de la membrane double, ou encore être matérialisée au moyen de striures réalisées sur l'une au moins des deux parois. La membrane double ainsi constituée offre une sécurité totale, même si ses parois laissent passage aux gaz sous pression, ce qui est le cas avec les matières habituellement utilisées (élastomères de synthèse et gaz fréon); en effet, toute fuite de gaz se répand d'abord dans la chambre intermédiaire, où elle peut facilement être mise en évidence au moyen d'un manomètre,et éventuellement être évacuée grâce à une soupape convenablement tarée, mettant la chambre en communication avec l'air libre.Dans le cas où les parois de cette chambre présentent des striures, ces dernières forment des canaux internes qui guident le gaz en cas de fuite. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes de réalisation du réservoir selon l'invention. Figure 1 est une vue d'ensemble, en coupe verticale, d'une installation comportant application d'une première forme de réalisation de ce réservoir; Figure 2 est une vue en coupe verticale d'une seconde forme de réalisation du réservoir selon l'invention. be réservoir sous pression 1 représenté à la figure 1 est un réservoir métallique, de forme cylindrique, enterré dans le sol 2 à proximité d'un petit bâtiment technique . Ce réservoir contient par exemple de l'eau potable 4 et il se trouve mis en relation, par un conduit , avec un réseau de distribution. De manière connue, l'intérieur du réservoir 1 est divisé en deux parties de volume variable par une membrane non élastique mais déformable 6, dont les bords sont fixés de manière étanche aux parois du réservoir grâce à une bride circulaire 2, située près d'une extrémité du réservoir dans l'exemple de la figure 1. La partie du réservoir 1 entourée par la membrane 6 contient lteau stockée 4, tandis que la partie 8 située au-dessus de la membrane 6 est remplie par un gaz du genre fréon connu sous 1' appellation commerciale de "FORAINE". Conformément à la présente invention, la partie supérieures8 du réservoir 1 communique, par un conduit 9 avec un condenseurévaporateur 10 logé à l'intérieur du bâtiment 2. Cet appareil constitue un échangeur de chaleur; connu en soi, qui est parcouru par l'eau 4 arrivant dans le réservoir 1, ou le quittant, à travers le conduit 2. La figure 2 représente de manière plus détaillée la membrane 6, montée dans un réservoir 1 de forme mogi9iée par rapport à celui de la figure 1. On peut voir que cette membrane 6 est double, étant formée de deux parois voisines Il et 12 qui délimitent entre elles une chambre intermédiaire 2. Les bords des parois Il et 12 sont fixés de manière étanch à la partie inférieure du réservoir 1, à proximité du débouché de son conduit d'alimentation 5, grâce à une double bride 14-15. La chambre intermédiaire JI peut être mise en eommunication avec l'air libre par un conduit 16, traversant la paroi du réservoir 1 entre les brides 14 et X et portant d'une part un manomètre 17, d'autre part une soupape 18. En fonctionnement normal, lachambre intermédiaire JI est maintenuenà une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique,au moyen d'un matériau perméable,par exemple un tissu du genre reps, interposé entre les deux parois Il et 12, ou encore au moyen de striures réalisées sur l'une de ces parois et évitant l'écrasement de la chambre 22. En cas de fuite accidentelle, le manomètre 21 permet la détection du défaut et la soupape 18 permet l'évacuation des fuites à l'extérieur. Comme on l'a déjà expliqué plus haut, le condenseurévaporateur 10 permet les échanges de chaleur entre l'eau 4 et le fluide qui emplit la partie supérieure 8 du réservoir 1,de telle manière que les calories absorbées ou produites par ledit fluide, correspondant à une vaporisation ou une liquéfaction partielle, sont prélevées ou évacuées dans Liteau 4, sans que cela entrain une modification trop importante de la température de cette dernière. De cette manière, la partie supérieure 8 du réservoir 1 est toujours remplie de vapeur saturée à pression pratiquement constante, quel que soit le volume d'eau stockée dans ce résersxr. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce réservoir sous pression qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. Ainsi il est bien évident que le fonctionnement que l'on vient de décrire peut être obtenu, sans s'éloigner de ltesprit de l'invention, avec des réservoirs de formes et de dimensions très diverses, pouvant servir au stockage à pression constante de toutes sortes de liquides et pouvant utiliser diverses vapeurs saturantes échan- geant de la chaleur avec ces liquides. REVENDICAtIONS 1.- Réservoir sous pression, du type de ceux où le liquide stocké est mis en pression par une vapeur saturée en équilibre avec son liquide et séparée du liquide stocké au moyen d'une membrane déformable, caractérisé en ce que la liquéfaction et la vaporisation de fluide assurant la mise en pression du liquide stocké s'effectuent dans un condenseur-évaporateur extérieur au réservoir, également parcouru par le liquide arrivant dans le réservoir ou le quittant, de sorte que ce liquide absorbe ou fournit toutes les calories nécessaires à la liquéfaction ou à la vaporisation du fluide précité. 2.- Réservoir sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la séparation du liquide stocké et de la vapeur saturée en équilibre avec son liquide est assurée au moyen d'une membrane double dont les deux parois délimitent une chambre intermédiaire dans laquelle règne normalement une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique. 3.- Réservoir sous pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que lachambre intermédiaire est remplie par un matériau en nappe perméable aux gaz interposé entre les deux parois de la membrane double. 4.- Réservoir sous pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre intermédiaire est matérialisée au moyen de striures réalisées sur l'une au moins des deux parois - de la membrane double.