Brevet FR2353790A1 — publié le 19771230

La présente invention concerne les structures gonflables pour le stockage de gaz et, plus particulièrement, les ballons gazomètres de grandes dimensions. On connait déjà des structures gonflables pour le stockage de gaz. Celles-ci se présentent sous forme de ballons généralement cylindro-spériques en tissu enduit, qui se vident et se remplissent plus ou moins en fonction de la quantité de gaz introduit. Ils sont parfois légèrement pressurisés par des masses suspendues à des câbles qui les entourent. La dimension modeste de ces réservoirs de gaz (de quelques dizaines de m3 à une ou deux centaines au maximum) permet de les protéger des intempéries, et mEme dans le cas où ils sont exposés au vent, leur surface limitée ne conduit pas à des efforts que leur matériau constitutif ne puisse supporter. On connait également d t autres structures gonflables dans lesquelles la chambre de stockage gonflable est fixée de façon étanche dans une enceinte rigide dont le contenu peut être extrait pour provoquer la dilatation de la chambre de stockage et dans laquelle un gaz peut être réintroduit afin de provoquer une diminution de volume de la chambre de stockage. Ces modes de réalisation présentent des inconvénients pour des installations de grande capacité de stockage, par exemple de ltordre de dizaines de milliers de 2. Les ballons gazomètres auraient alors des diamètres de plusieurs dizaines de mètres et ne pourraient plus Autre abrités dans des bâtiments. En plein air, le vent aurait une forte prise sur eux surtout quand ils sont peu gonflés, auquel cas des mouvements ondulatoires de grande amplitude seraient induits par les phénomènes aérodynamiques entraînant des efforts qui ne seraient plus répartis entre les différents points d'attache au sol, d1où des concentrations de contraintes, des usures et des risques de rupture.Dans les structures du deuxième type, les dimensionnements requis posent également des problèmes pour la réalisation de l'enceinte extérieure rigide qui doit être suffisant ment résistante pour subir les efforts aérodynamiques et pour pouvoir supporter la dépression nécessaire à la dilatation de la chambre de stockage intérieure. Un objet de la présente invention est de réaliser une struo- ture gonflable pour le stockage de gaz, en particulier pour des volumes de stockage importants,et ne présentant pas les incon vénients de l'art antérieur. Un autre objet de la présente invention est de réaliser une structure gonflable pour le stockage de gaz, comportant une enveloppe souple extérieure soumise à une légère surpression par rapport à l'atmosphère ambiante pour garder la rigidité qui la rend propre à résister aux efforts aérodynamiques des vents. Un autre objet de la présente invention est de réaliser une structure gonflable pour le stockage de gaz, comportant au moins une chambre ménagée dans l'enveloppe souple extérieure, cette chambre recevant un gaz auxiliaire servant à maintenir la légère surpression dans l'enveloppe et intervenant aussi bien pour compenser la dilatation des gaz stockés en fonction des variations de température que pour compenser les variations de volume dues à la vidange ou au remplissage du gaz stocké. Un autre objet de la présente invention est de réaliser une structure gonflable pour le stockage de gaz, dans laquelle la chambre de stockage de gaz est séparée de la chambre de gaz auxiliaire par une cloison souple, cette cloison souple coopérant avec des moyens mécaniques de suspension intérieurs à l'enveloppe pour empêcher la cloison souple de venir obstruer les ouvertures d'ame- née et de vidange du gaz de stockage ou du gaz auxiliaire. Encore un autre objet de la présente invention est de réaliser une structure gonflable de grande dimension pour le stockage de gaz pouvant être installée à l'air libre et maintenue au sol par des moyens de solidarisation tI que, par exemple, un haubannage. Une caractéristique de la structure gonflable selon l1in- vention est de comporter une enveloppe souple et étanche à l'intérieur de laquelle est disposée au moins une paroi souple et étanche définissant au sein de l'enveloppe souple au moins deux chambres distinctes et à volumes variables. Une autre caractéristique de la structure gonflable selon l'invention est que l'une des deux chambres distinctes contient le gaz à stocker et l'autre chambre contient un gaz auxiliaire, ce gaz auxiliaire servant à maintenir en équipression les deux chambres distinctes et ltenveloppe souple. Une autre caractéristique de la structure gonflable selon la présente invention est que le gaz auxiliaire est introduit par une soufflante asservie à un détecteur de la pression de ce gaz auxiliaire dans la chambre. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description suivante faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue longitudinale schématique d'une structure.gonflaole à deux chambres suivant l'invention ; La figure 2 est une coupe schématique, analogue à celle de la figure 1, montrant les moyens mécaniques de suspension de cloison ; La figure 3 est une coupe transversale et schématique de la structure de la figure 1, montrant une autre disposition des moyens mécaniques de suspension ; La figure 4, analogue à la figure 3, montre un autre mode d'implantation de ces moyens de suspension ;; La figure 5 est une coupe transversale schématique d'une structure gonflable arrimée au sol par un haubannage élastique fla figure 6 illustre un haubannage particulier ; La figure 7 est une coupe schématique d'un autre mode de réalisation d'une structure gonflable selon l'invention La figure 8 est une coupe schématique d'une structure gonflable à trois chambres intérieures, avec une ceinture gonflable équatoriale ; et La figure 9 est une coupe schématique d'une installation de stockage d'un gaz dangereux comportant deux structures gonflables suivant l'invention. En se référant à la figure 1, une structure gonflable pour le stockage de gaz selon l'invention comporte une enveloppe extérieure souple et étanche 1, ayant une forme gonflée généralement cylindro-sphérique. Une cloison souple et étanche 2 est fixée de façon étanche le long de son bord à la face interne de ltenve- loppe extérieure suivant une ligne de raccordement 8,par exemple équatoriale. Cette cloison souple 2 délimite ainsi deux chambres distinctes 3 et 4. Elle est susceptible d'épouser la forme d'un hé misphère de l'enveloppe extérieure selon les volumes de gaz dans les chambres 3 et 4. La ligne en traits mixtes 2" représente la cloison étanche dans la position de stockage maximum. Dans le mode de réalisation de la figure 1 le gaz à stocker est introduit dans la chambre 3 par les moyens de raccordement 6. Le gaz auxiliaire, de préférence de l'air, est introduit dans la chambre 4 par les moyens de raccordement 5. La structure gonflable est maintenue en légère surpression par rapport à l'air atmosphérique ambiant au moyen d'une soufflante 7 commandée automatiquement, par exemple par un pressostat mesurant la pression régnant dans la structure gonflable. Le gaz à stocker étant alternativement délivré ou prélevé par les moyens qui le fournissent ou l'absorbent par l'interne médiaire des moyens de raccordement 6, la soufflante alimentant la chambre 4 peut être commandée par le pressostat qui l'arrNte si la pression monte au-uelà d'une valeur pré-réglée - la soufflante fonctionne alors en orifice calibré - et l'actionne dès que la pression redescend Jusqu'à un seuil minimum.La soufflante doit avoir une courbe caractéristique débit/pression assez plate et une bonne stabilité pour maintenir une surpression d'air convenable quand il nty a pas de mouvement de gaz stocké, donc pas de débit. Dans le cas où le réajustement de la pression régnant dans la structure gonflable en fonction du débit serait envisagé, une soufflante avec pales à pas vstabS pourrait entre montre. En effet, la modulation pression/débit peut être rendue nécessaire si le réservoir de gaz 3 est prévu pour être capable de se vider ou de se remplir à des vitesses variables pouvant conduire à de grandes amplitudes de débit. La soufflante doit pouvoir être adaptée aux variations des débits, à la fois pour améliorer son rendement et pour réduire autant que possible les écarts de pression résultant des écarts de débit. On peut prévoir comme dispositif de régulation de la pression du gaz auxiliaire toutes sorts de combinaisons d'éléments ventilateurs ou surpresseurs, en cascade ou en parallèle, complétés par des soupapes anti-retour et des circuits de décharge évitant les temps morts dlarrEt ou de remise en route des soufflantes. On peut également prévoir, au lieu d'une cloison équatoriale, une cloison fixée à l'intérieur de l'enveloppe extérieure suivant un plan sécant délimitant deux chambres 3 et 4 inégales au repos, ou encore une paroi souple fermée, suspendue élastiquement à l'enveloppe extérieure et réalisant une forme de ballon intérieur à I'enveloppe, ce ballon formait une des chambres 3 ou 4. La cloison souple de stockage prend une forme concave ou convexe plus ou moins plissée suivant l'importance du volume de gaz stocké par rapport à sa pleine capacité, c' est-à-dire suivant le coefficient de remplissage. Qu'il s'agisse d'un ballon intérieur ou d'une cloison intérieure comme sur la figure 1, un dispositif est prévu pour empêcher que la toile ou la feuille, constituant la cloison, ne puisse venir obstruer les orifices des moyens de raccorde ment d'air 5 ou de gaz 6 avant que la capacité ne soit entièrement pleine ou vide.Ce dispositif est constitué de moyens mécaniques de suspension déformant localement la cloison souple, de telle sorte qu'autour des orifices des moyens de raccordement d'air ou de gaz, la paroi constituant la cloison, ou le ballon intérieur, ne puisse approcher de ces ouvertures qu'au prix d'un effort d'aspiration supplémentaire en fin d'opération. En se référant à la figure 2, les orifices d'entrée ou de sortie des moyens 5 ou 6 étant de préférence placés assez loin de la ligne d'implantation 8 de la cloison, on peut disposer par exemple un jeu de sandows 9 sur la cloison, les extrémités des sandows étant fixées sur deux portions de surface de la cloison situées de part et d'autre de ces orifices, de manière à ce que la cloison soit toujours en légère tension au droit de ces orifices, même quand,en position médiane, elle partage deux volumes 3 et 4 sensiblement égaux. Ainsi la cloison ne se déplace au droit d'un orifice qu'en dernier lieur et la dernière bulle de gaz est ainsi positionnée par les sandows g en face de l'orifice de sortie des moyens 6 ou 7. Dans le cas où les orifices des moyens de raccordement-6 ou 7 sont placés en face l'un de l'autre, de chaque côté de la cloison 2, les sandows peuvent être répartis entre les deux faces de la cloison, comme illustré sur la figure 3, de telle sorte que la partie non tendue de la cloison se plisse en sandwich entre deux jeux de sandows 9 et 9' et ne puisse se développer en oméga ni d'un côté ni de l'autre. I1 peut ne pas être nécessaire de vider complètement la chambre de stockage de gaz ou la chambre 4 du gaz auxiliaire. Dans ce cas, et en se référant à la figure 4, il suffit de placer des simples nappes de maintien 9" fixées entre des portions de la surface interne. de l'enveloppe souple situées de part et d'autre et à une certaine distance des orifices à protéger. Une telle nappe de maintien peut être constituée par une nappe de sandows, une nappe de sangle ou un simple tissu à porosité suffisante. Elle peut être fixée à la paroi interne de l'enveloppe par des anneaux ou des boucles fixées dans des languettes de tissus collées ou soudées à la paroi. Dans une forme de réalisation particulière, illustrée sur la figure 5, l'enveloppe souple 1 comporte des éléments extensibles élastiques 10 dits "fuseaux dilatables". Ces fuseaux dilatables sont réalisés généralement à l'aide de nappes de sandows en caoutchouc ou matériau similaire tendues entre deux ralingues collées, soudées ou piquées le long de deux méridiens de l'enveloppe extérieure. Ces fuseaux dilatables permettent de faire varier sensiblement le volume du gaz contenu dans l'enveloppe sans presque faire varier la pression à laquelle l'enveloppe est soumise. Ces fuseaux dilatables sont particulièrement intéressants dans le cas où le gaz stocké peut autre aspiré ou refoulé brusquement, avec un très grand débit.Un ventilateur unique, capable de ce grand débit momentané, et tournant en permanence aurait, d'une part, un mauvais rendement aux régimes normaux et, d'autre part, risquerait de perdre sa stabilité ou de conduire à un régime de pression trop élevé pour les débits faibles, surtout en l'absence de mouvement de gaz. Les fuseaux dilatables permettent d'autoriser des variations brusques du volume de l'enveloppe extérieure sans perte de pression mettant en cause la tenue de la structure gonflable dans le vent, ou sans causer une pression excessive, suivant le sens de variation du volume du gaz stocké. D'une part, cela permet de démarrer, éventuellement, des soufflantes complémentaires si le grand débit doit durer, d'autre part, cela permet, en réduisant la pression maxima à laquelle peut être soumise la structure gonflable, d'utiliser des matériaux moins résistants pour la construction de l'enveloppe, ce qui conduit à une réalisation moins onéreuse. Les moyens de solidarisation d'une structure gonflable suivant l'invention à une structure fixe, telle que, par exemple, le sol, peuvent être réalisés au moyen de haubans. L'existence de fuseaux dilatables peut poser certains problèmes pour l'arrimage au sol au moyen de cordages du fait des variations du mattre-couple de l'enveloppe extérieure. Ceci est résolu en adjoignant aux cordages ou haubannages, des éléments extensibles, tels que ressorts, sandows ou vérins, ou bien des dispositifs à contre-poids. Sur la figure 5 la structure gonflable à deux fuseaux dilatables 10 est arrimée au sol par des haubans 11 équipés d'un dispositif d'extension à ressort. Le système de haubannage peut aider au rôle des fuseaux dilatables, voire remplacer ces derniers. Une variation de volume de l'enveloppe de la structure gonflable peut, en effet, être obtenue par modification de sa forme due à l'action des cordages ou haubans fixés sur la structure fixe. Si les haubans sont suffisamment serrés ils ont tendance à ovaliser toutes les sections droites de la structure gonflable, ce qui occasionne une perte de volume fonction de cette ovalisation. La figure 6 en-montre un exemple dans lequel la déformation est aidée par des masses 13. Au lieu d'être arrimée au sol par des cordages issus de la partie supérieure de la structure gonflable, cette structure peut être maintenue sur la structure fixe au moyen de bavolets ou d'une raiingue continue comportant laçage ou boulonnage ou tout autre dispositif d'attache sur une armature rigide ou sur des platines disposées autour de la structure gonflable sur un périmètre qui peut autre alors inscrit à l'intérieur de la projection horizontale de l'équateur de cette structure. La forme cylindro-sphérique décrite précédemment n'est pae limitative. Une forme sphérique peut Autre préférée Si le site est relativement protégé du vent.Une forme fuselée peut être également adoptée lorsqu'il y a lieu de tenir compte d'une direction de vent violent dominant, tel que par exemple le mistral. Les formes précédentes peuvent aussi autre tronquées par un plan horizontal séquent de la structure fixe. Le gaz peut, par exemple, autre stocké entre le toit et la cloison, le gaz auxiliaire s'étendant entre la base et la cloison, ou vice-versa. Dans le cas où le gaz à stocker est du côté de la structu e fixe, l'étanchéité est obtenue avec un tapis de sol collé ou soudé sur les bords inférieurs de l'enveloppe. La figure 7 représente un exemple de réalisation où l'enveloppe 1 est maintenue sur la structure fixe 15 au moyen de fixations étanches 14. Une autre caractéristique avantageuse d'une structure gonflable suivant la présente invention est la possibilité d'adJoin- dre, comme illustré sur la figure 8, une seconde cloison intérieure 2',de manière à stocker le gaz, non entre la première cloison 2 et une partie de l'enveloppe extérieure 1, mais entre les deux cloisons 2 et 2'. L'intérêt de cette formule est d'éviter le risque d'un échappement important du gaz à stocker dans l'atmosphère extérieure en cas d'avarie de l'enveloppe souple. Ce mode de réalisation intéresse donc particulièrement le stockage des gaz dangereux, soit en raison de leur inflammabilité, soit pour leur action éventuelle sur l'environnement (gaz nocif ou simplement nauséabond). Ainsi, dans le cas d'une avarie accidentelle, par exemple déchirure,de l'enveloppe extérieure 1, la chambre correspondante, par exemple 4, se vide de son gaz auxiliaire, et la cloison 2 intéressant cette chambre vient en contact avec la partie de l'envelop- pe avariée. La structure gonflable fonctionne alors avec la chambre de gaz auxiliaire restée saine 4' exactement comme les structures à une seule cloison décrites précédemment. Les soufflantes alimentant éventuellement la seule chambre avariée 4 peuvent alors être commutées pour renforcer l'faction de selles alimentant la chambre non avariée 4'.La structure peut être ainsi maintenue gonflée avec la surpression lui permettant, lecas échéant, l'attente de conditions météorologiques favorables (vent suffisamment faible) pour son dégonflement en vue de la réparation. Dans le cas d'une avarie à une cloison, par exemple 2, il y aurait alors mélange du gaz de stockage avec le gaz auxiliaire de la chambre d'air avariée 4, mais le mélange pourrait Entre maintenu prisonnier dans l'enveloppe par fermeture du moyen de raccordement de la chambre avariée. Par la suite, le gaz pollué peut être repompé, tandis que la chambre de gaz auxiliaire 4' du coté où la cloison est saine, joue son rôle pour maintenir la pressurisation de la structure gonflable comme dans le cas où celle-ci ne comporte qu'une seule cloison. Ainsi, il nty aura aucun échappement du gaz stocké dans l'air environnant. Les deux cloisons 2 et 2' peuvent avoir une i;plantation commune sur la face intérieure de l'enveloppe 1, ou des lmplanta- tions distinctes et distantes l'une par rapport à l'autre sur tout le tour du ballon, ou sur une partie seulement. L'existence d'une zone entre implantations de cloison, dans laquelle l'enveloppe ez- térieure est, par sa face intérieure, en contact avec le gaz stocké, permet un montage simple des moyens de raccordement du gaz stocké débouchant directement dans la chambre de stockage 3. Au contraire, l'absence de cette zone, lorsque les deux cloisons ont une plan tation commune, nécessite une alimentation en gaz stocké de l'espace entre cloisons 3 par un ou plusieurs dispositifs souples, tels queceux commercialisés sous la marque "Sptagaine", ces dispositifs souples devant traverser l'enveloppe extérieure 1 puis être capables, à l'intérieur de la structure gonflable, de suivre les mouvements de la cloison à travers laquelle ils débouchent dans la chambre 3. Dans le cas où les implantations des deux cloisons 2 et 2' sont distinctes et séparées, il y a intérêt à ce que la partie d'enveloppe 1 comprise entre les deux implantations de cloison soit renforcée ou protégée, pour éviter le risque d'avarie dans cette zone. Comme illustré sur la figure 8, la protection peut entre constituée par exemple par une ceinture gonflable intérieure ou exté- rieure 16, avec alimentation propre ou liée à une des chambres 4, 4' du gaz auxiliaire de la structure gonflable. Un bon moyen pour assurer la tenue de la structure gonflable, même en cas de déchirure de l'enveloppe, consiste à agencer un haubannage,de telle sorte que les pattes auxquelles il est accroché sur la structure gonflable soient au droitde l'impBrtation de l'une des deux cloisons 2, 21. Ainsi, pour la transmission des efforts mécaniques vers les arrimages, chaque cloison 2 ou 2' peut relayer le côté de l'enveloppe 1 qui lui correspond, si celui-ci est défaillant. Sur la figure 8, les haubans ll sont arrimés au niveaux ltimplantation de la cloison supérieure 2. Dans l'assemblage de la figure 9, une première structure gonflable 20 pour le stockage d'un gaz dangereux a son gaz auxiliaire, en l'occurrence un gaz neutre, régulé par une deuxième structure gonflable 21 identique à la première. Le gaz de stockage de la structure 20 étant dangereux, cette structure comporte une chambre de stockage 3 délimitée par deux cloisons 2 et 2' comme vu précédemment. Les chambres de gaz auxiliaires 4 et 4' sont raccordées par les moyens de raccordement 5, 5'-et 26 à la chambre de stockage 23 de la structure gonflable 21.Le passage du gaz auxiliaire neutre de la chambre 23 aux chambres 4 et 4' peut être assisté par un ou plusieurs ventilateurs, mais, si les sections de passage sont suf fisantes, les deux structures gonflables 20 et 21 sont pratiquement toujours à la même pression imposée par les soufflantes 27 et 27' de contrôle de pression des chambres 24 et 24' de la structure gonflable 21, ces soufflantes suffisant alors à assurer le fonctionnement de l'ensemble. Les moyens de raccordement 5 et 5' peuvent comporter des vannes d'isolation 30 et 30'. Toutes sortes de variantes de forme peuvent être imaginées, imbriquant éventuellement plus ou moins l'une ou l'autre des deux structures gonflables, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. De même, le nombre de structures gonflables de la combinaison n'est pas limitatif. On peut ainsi répartir le gaz auxiliaire neutre dans un ensemble de structures gonflables réparties autour de la structure gonflable principale 20 contenant le gaz dangereux ou vice-versa. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Structure gonflable pour le stockage de gaz, caractérisée en ce qu'elle comprend une enveloppe souple et étanche définissant un volume, et au moins une paroi souple, étanche, intérieure à l'enveloppe et définissant ai sein du volume au moins une première chambre pour contenir le gaz à stocker, cette première chambre comportant des premiers moyens de raccordement pour introduire ou extraire ce gaz, et au moins une seconde chambre pour recevoir un gaz auxiliaire, cette deuxième chambre comportant des seconds moyens de raccordement à un dispositif de régulation de la pression du gaz auxiliaire. 2 - Structure gonflable selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi souple intérieure coopère avec des moyens mécaniques de suspension intérieurs à l'enveloppe pour empêcher cette paroi de venir obstruer inopinément les premier et/ou second moyens de raccordement des chambres. 3 - Structure gonflable selon la revendication 2, caractérisée en ce que ces moyens de suspension sont élastiques. 4 - Structure gonflable selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'enveloppe souple comporte des fuseaux dilatables. 5 - Structure gonflable selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de régulation de pression comporte une soufflante asservie à un détecteur de la pression du gaz auxiliaire. 6 - Structure gonflable selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte une seconde paroi souple, définissant ainsi une troisième chambre, la première chambre se trouvant entre la troiUb~me etla seconde chambres au sein du premier volume. 7 - Structure gonflable selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de régulation de la pression du gaz auxiliaire comporte une seconde structure gonflable selon la revendication 6, le second moyen de raccordement de la première structure gonflable étant relié au premier moyen de raccordement de la seconde structure gonflable. 8 - Structure gonflable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de solidarisation de l'ensemble à une structure fixe. 9 - Structure gonflable selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de solidarisation comportent un haubannage. 10 - Structure gonflable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le volume défini par l'enveloppe extérieure est au moins partiellement délimité par une paroi de la structure fixe.