Brevet FR2447335A1 — publié le 19800822

Domaine technique. La présente invention concerne des perfectionnements aux réservoirs à toit flottant, lesdits réservoirs étant généralement constitués par des parois cylindriques à l'intérieur desquelles peut se déplacer un toit, à la manière d'un piston, ledit toit comportant des moyens d'étanchéité entre son bord et la paroi. Problème pose. Il s'ait d'éviter le contact de l'air, en particulier l'air atmosphérique, avec le contenu du réservoir. Un réservoircontient une quantité variable de liquide surmonté, en général, d'air atmosphérique. Lorsqu'on remplit le réservoir, le niveau de liquide monte et l'air atmosphérique est chassé à l'extérieur. Lorsqu'on le vide, l'air atmosphérique rentre à l'intérieur. Lorsque l'air est au contact du liquide du réservoir, l'air se charge de vapeur de liquide et, inversement, l'air agit physiquement et chimiquement sur le liQuide. Etat de la technique antérieure et inconvénients. Pour limiter les interactions de l'air et du li quide qui viennent d'être indiquées, on a prévu des réservoirs à toit flottant qui sont en contact direct avec la partie supérieure du liquide. Ces réservoirs sont tres répandus, notam ment dans l'industrie pétrolière, et l'essentiel de leur problème est constitué par le Joint d'étanchéité entre la péri périe du toit flottant et la paroi du réservoir.Afin d'abréger la description de cette partie de l'état de la tecnnique, on peut citer les numéros de délivrance de quelques brevets français ayant traité des problèmes de toit flottant et, en particulier, des joints d'étanchéité à savoir 2.021.767, 2.079.626, 2.079;850, 2.127.193, 2.152.929, 2.175.248, 2.334.298. I1 en existe d'ailleurs de nombreux autres. Ces différentes réalisations de toit flottant prévoient des joints d'étanchéité frottant contre a paroi. Dans le brevet français 2.252.004 du i6 novembre 1973, il est décrit un réservoir comportant une cloison horizontale se déplaçant à la surface du liquide et dont l'étant chéité avec la paroi est réalisée par une Jupe souple ou. membrane étanche dont un bord est fixé à la périphérie de la paroi flottante et l'autre bord à l'intérieur de la paroi du réservoir. Ce brevet décrit aussi une manière de protéger la Jupe souple ou membrane lors de son déploiement et de son reploiement pour éviter sa détérioration. Ce moyen consiste G disposer des liquides de densités différentes. Toutefois, il n'est pas prévu d'autres moyes plus ou moins efficaces pour proteer cette Jupe ou membrane des déchirures possibles par les moyens de fixation au bord de la paroi flottante ou sur la paroi cylindrique. Dans toutes les réalisations qui viennént d'être évoquées, il ntest pas prévu de moyens de purge de gaz pouvant être emprisonnés entre le toit flottant et le niveau supérieur du liquide. Or, il existe un problème, pour certains liquides, qui ne doivent absolument pas être en contact avec un gaz, de l'air notamment. Ce problème existe, en particulier, pour les stockages d'eau déminéralisée, pour éviter un regazaze du liquide ou de l'eau qui pourrait produire des réactions ou une pollution du fluide contenu. L'invention est destinée à remédier à ces inconvénients. Exposé de l'invention. Le réservoir de l'invention est caractérisé par la combinaison d'un ensemble de moyens visant à éviter le con tact du liquide stocké avec l'air, à savoir a) un toit possdant une paroi supérieure et une paroi inférieure, la paroi supérieure étant bombée, en tournant sa convexité vers le haut1 et ayant sa partie la plus basse, à sa périphérie, qui présente des moyens d'écourement de l'eau ; b) une jupe ou membrane souple étanche fixée sur la périphérie du toit, ladite Jupe ou membrane souple étanche étant de hau teur suffisante pour permettre le déplacement du toit sur toute la hauteur du réservoir, et se retournant à la manière d'un doigt de gant lors du déplacement vertical du toit ; c) des moyens propres à faire migrer l'air ou un paz emprisonné sous le toit dans un secteur privilégié de la paroi inférieure dudit toit d) des moyens mettant momentanément en communication ledit secteur privilégié avec ltatmosphère pour évacuer le gaz ou l'air. En général, la jupe a un bord fixé à la périphérie du toit et un autre bord fixé È la mi-hauteur de l'intérieur du réservoir. Cette fixation des bords de la Jupe se fait par pinçage desdits bords entre le toit ou la paroi du réservoir et une contre-plaque boulonnée ne présentant pas d'arêtes vives, les têtes de boulons étant complètement noyées dans des lamais, les boulons étant complétés par des écrous borgnes et des rondelles en matériau déformable. On prévoit aussi des ouvertures dans la paroi extérieure dù réservoir pour ajuster le lest dans le pli inférieur de la Jupe. Pour obtenir la migration de l'air ou du gaz emprisonné sous le toit dans un secteur privilégié de la paroi inférieure du toit, on s'arrange pour que cette paroi ne soit pas bombée en tournant sa convexité vers le haut mais qu'elle soit bombée avec sa convexité vers le bas ou qu'elle soit plate avec des bords relevés Jusqu'à la jonction avec la jupe qui constitue un anneau collecteur des gaz emprisonr:és sous le toit pour constituer ainsi un secteur privilégié pour ceux-ci. Ce secteur privilégié est alors constitué par un anneau collecteur de gaz qui est mis en communication avec l'atmosphere par un conduit qui est obturé, en général. Cette obturation se fait soit par un bouchon, soit par un purgeur. Exposé de 1' Solution au problème, avantages et résultat industriel. La jupe souple ou membrane réalise, de façon sûre, le problème de l'étanchéité. La protection de cette jupe souple ou membrane est réalisée par les précautions prises dans ces moyens de fixation qui ne comportent aucune arête vive. Par ailleurs, le fait de réaliser une paroi supérieure bombee avec la convexité vers le haut et de prévoir des moyens d'écoulement de l'eau sur la périphérie, fait que les eaux de pluie ou autre se répartissent à la périphérie du toit et tombent sur la jupe souple pour que la partie fléc .ie de cette jupe se trouve toujours ous le point de fixation de la partie médiane de la paroi du réservoir. En effet, cette eau constitue un lest qui alourdit la jupe souple ou membrane à cet endroit , de plus, cette eau constitue un lubrifiant lors des frottements éventuels de la upe souple ou membrane quand elle se retourne à la manière d'un doigt de gant. D'autre part le déséquilibre dû au lest d'eau est éliminé avec les tubulures spéciales de remplissage, de trop plein et de vicane. On ootient ainsi un poids de lest constant dans les différentes phases de remplissage au réservoir. De plus, il est prévu des moyens efficaces permettant de purger tout le gaz ou l'air qui se trouve emprisonné entre le dessous du toit flottant et la surface du liquide que contient le réservoir. Tous les inconvénients du contact de ce saz ou de l'air Bont ainsi éliminés. L'-invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription suivante qui en donne u; exemple non limitatif de réalisation pratique et qui est illustré par les dessins joints. Brève description des figures. Dans ces dessins, La figure 1 est une coupe verticale axiale de l'ensemble du réservoir de l'invention. La figure 2 est une coupe diamétrale partielle représentant la fixation de la ;iuDe souple ou membrane U la périphérie du réservoir, soit le détail A de la figure I. La figure 3 est une coupe diamétrale partielle de la paroi du réservoir à l'endroit de la jonction de la jupe souple ou membrane avec l'intérieur de la paroi du réservoir, Foit-le détail B de la figure 1. Description d'un mode de réalisation. Le réservoir de l'invention, qui repose sur une fondation 1, se compose d'une paroi cylindrique Ë axe vertical 2 et d'un toit flottant 3. A la base du réservoir. il est prévu, dans les fondations I, une cuvette collectrice 4 et un conduit de vidange 5. Il existe aussi un conduit de remplissare 6 et, sur le côté, un trou d'homme 7. Ces particularités sont courantes et e font pas partie de l'invention. Le toit flottant 3 a un diamètre nettement plus petit que celui de la paroi cylindrique 2. I1 se compose d'une couronne cylindrique extérieure 8 qui relie une paroi supérieure 9 à uuie paroi inférieure 10. La paroi- supérieure 9 est bombée en tournant sa convexité vers le haut. Sa partie la plus basse 11, sur la périphérie, est soudée à la couronne 8. La paroi inférieure 10 est bombée en tournant sa convexité vers le bas avec des bords 12, relevés jusqu' la jonction par soudure avec le bord inférieur de la couronneextérieure 8. Toutefois une paroi plate donne aussi de bons résultats. Mais il ne faut pas de paroi bombée à convexité tournée vers le haut. Une Jupe ou membrane souple étanche 13 est fixée sur le bord du toit 3 suivant un dispositif qui est représenté à la figure 2. Cette fixation est réalisée par pinçage du bord de la jupe 13 entre la couronne 8 et une contre-plaque 14 boulonnée par des boulons 15 composés d'une vis 16 et d'un écrou borgne 17. I1 est prévu un joint élastique 18 entre le bord de la Jupe 13 et la couronne 8. I1 est encore prévu des rondelles 19 et 20 sous la tête de la vis .6 et sous l'écrou 17. La tête de vis 16 est noyée dans un lamage 21 de manière qu'au- cune aspérité ne fasse saillie à l'extérieur de la contre-plaque 14. D'ailleurs, les arêtes de ladite contre-plaque 14 présentent des pans coupés 22 et 23 pour éviter tout risque de détérioration de la Jupe ou membrane souple 13. L'autre bord de la Jupe 13 est fixé à mi-hauteur de la paroi cylindrique 2 qui est d'ailleurs renforcée par une couronne 24 à cet endroit. Le bord de la jupe i3 est alors fixé sur la couronne 24 par un dispositif similaire à celui qui la fixe sur la couronne 8. Ce dispositif est représenté à la figure 3 où l'on voit qu'une contre-plaque 25 est prévue pour serrer le bord de la Jupe 13 et le Joint élastique 26 contre la couronne 24 à l'aide des boulons 27 constitués d'une vis 28 et d'un écrou borgne 29. Les rondelles 30 et 31 sont prévues respectivement sous la tête de la vis 28 et sous l'écrou 29. Un lamage 32 est creusé dans la contre plaque pour noyer complètement la tete de la vis 28.La contre-plaque 25 présente aussi des pans coupés 33, 34 pour éviter toute arête vive sur ladite contre-plaque qui pourrait risquer de détériorer la jupe ou membrane souple étanche 13. Comme la jupe 13 est fixée à la partie supérieure de la couronne 8, il est réalisé autour de cette couronne 8, entre celle-ci et la jupe 13, un espace annulaire 35 qui est un secteur privilégié où l'air ou les gaz emprisonnés sous le toit 3 peut migrer, notamment à cause de la convexité de la paroi inférteure 10 et d'où on peut l'extraire à l'aide d'un tube purgeur 36 qui prend naissance à la partie supérieure de l'espace 35 et qui s & rolonge jusqu'à un endroit voulu, par exemple vers la partie centrale du toit 3 sous une ouverture 37 pratiquée dans la paroi supérieure 9. Le tube purgeur 36 est obturé à cet endroit par un bouchon 38. On pourrait toutefois remplacer ce bouchon par un robinet purgeur classique. On conçoit que la hauteur de la Jupe 13 est suffisante pour permettre la course complète du toit flottant 3 entre le bas et le haut du réservoir quand celui-ci est respectivement vide et rempli. Cette hauteur est un peu supérieure à la moitié de la hauteur de la paroi cylindrique 2 en tenant compte du fait que l'ancrage se fait sur la couronne 24 qui est ainsi à mi-hauteur de la paroi cylindrique 2. L'ouverture 37 est représentée à tltre purement indicatif. Si le réservoir est à l'extérieur, elle peut être recouverte par un couvercle 39. D'autre part, afin d'éviter un déséquilibre dû au d'eau lest on a prévu sur la paroi 2 (figure 1) une tubulure de remplis sage 40, une tubulure de trop plein 41, et une tubulure de vidange 42 ceci afin que le poids du lest dans le pli inférieur de la jupe 13 soit constant dans les différentes phases de remplissage du réservoir. Fonctionnement. Lorsque le réservoir est vide, le toit 3 repose sur la fondation i et la Jupe est complètement déroulée vers le bas. Cette position est représentée en pointillé à la figure -1. Lorsqu'on remplit le réservoir, le toit 3 se met à flotter et monte avec le niveau du liquide. A un moment quelconque de sa position, on peut, en retirant le bouchon 38, éliminer les gaz ou l'air qui auraient pu s'accumuler sous la paroi inférieure 10 du toit 3, migrer vers l'extérieur et monter le long de la couronne 8 pour s'accumuler dans l'espace annulaire 35. Cette opération peut se répéter à tout moment. Au fur et à mesure de la montée du toit 3t la jupe 13 s'enroule, comme un doigt de gant que l'on retourne, jusqu'au niveau de la couronne 24. A partir de ce moment, si la montée du toit continue, la Jupe 13 se déroule jusqu'au moment où le toit arrive à la partie supérieure dans la position qui est représentée en traits pleins à la figure 1. Ce mouvement d'enroulement et de déroulement peut être opéré en sens inverse lorsque le réservoir se vide et que le toit 3 descend jusqu'à la position représentée en traits pointillés à la figure l. Lors de ces mouvements d'enroulement et de déroulement de la jupe 13, la position correcte de celle-ci peut être améllorde par le fait qu'un liquide dense est placé à l'extérieur de ladite jupe 13, soit entre la jupe et la paroi cylindrique 2 au-dessus de la couronne 4 lorsque le toit 3 est dans la partie supérieure du réservoir, soit au-dessus du pli inférieur de ladite jupe i3 dans tout le reste de son mouvement le lonz de la hauteur de la paroi cylindrique 2. Lorsque le toit 3 est dans sa position la plus basse, cette eau ou liquide dense passe au-dessus de la paroi supérieure 9 comme indiqué au début de la présente description. REVENDICATIONS 10/ Perfectionnements aux réservoirs à toit flottant c a r a c t é- r i s é s par la combinaison d'un ensemble de moyens visant à-éviter le contact du liquide stocké avec l'air, à savoir un un toit possèdant une paroi supérieure et une paroi inférieu- re, la paroi supérieure étant bombée, en tournant sa convexité vers le haut, et ayant sa partie la plus basse, à sa périphérie, qui présente des moyens d'écoulement de l'eau b) une jupe ou membrane souple étanche fixée sur la périphérie du toit, ladite Jupe ou membrane souple étanche étant de hauteur suffisante pour perme'titre le déplacement du toit sur toute la hauteur du réservoir, et se retournant à la manière d'un doigt de gant lors du déplacement vertical du toit ; c) des moyens propres à faire migrer l'air ou un gaz emprisonné sous le toit dans un secteur privilégié de la paroi inférieure dudit toit d) des moyens mettant momentanément en communication ledit secteur privilégié-avec l'atmosphère pour évacuer le gaz ou ltair. 20/ Perfectionnements aux réservoirs à toit flottant, tels que définis dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é s par le fait que la upe a un bord fixé à la périphérie du toit et un autre bord fixé à mi-hauteur de l'intérieur du réservoir. 30/ Perfectionnements aux réservoirs à toit flottant, tels que définisdans la revendication 2, c a r a c t é r i -s é gpar le fait que la fixation des bords de la jupe se fait par pinçage desdits bords entre le toit ou la paroi du réservoir et une contre-plaque boulonnée ne présentant pas d'arêtes vives, les têtes de boulons étant completement noyées dans des lamages, les boulons étant complétés par des écrous borgnes et par des rondelles en matériau déformable. 40/ Perfectionnements aux réservoirs à toit flottant, telsque défing dans l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, prise isolément, c a r a c té r i s é s par le fait que la paroi inférieure du toit est bombée et tourne sa convexité vers le bas avec des bords relevés jusqu'à la jonction avec la Jupe qui constitue un anneau collecteur des gaz emprisonnés sous le toit pour constituer ainsi un secteur priviléié pour ceux-ci. 5 / Perfectionnements aux réservoirs à toit flottant, teb que définis dans les revendications 1, 2 ou 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é s par le fait que la paroi inférieure du toit est plate et se relève à sa périphérie, à sa jonction avec la Jupe qui constitue un anneau collecteur des gaz emprisonnés sous le toit pour constituer ainsi un secteur privilégié pour ceux-ci. 6 / Perfectionnenents aux réservoirs à toit flottant, tels que définis dans l'une ou l'autre des revendications 4 ou 5 > prise isolément, c a r a c t é r i s é s par le fait que l'anneau collecteur de gaz est mis en communication avec l'atmosphère par un conduit que l'on peut obturer. 70/ Perfectionnements aux réservoirs à toit flottant, tels que définis dans la revendication 6, c a r a c t é r i s é s par le fait que le conduit est obturé par un bouchon. 8 / Perfectionnements aux réservoirs à toit flottant, tels que définis dans la revendication 6, c a r a c t é r i s é s par le fait que le conduit est obturé par un purgeur. - - Perfectionnements aux réservoirs à toit flottant, tels que définis dans l'une quelconque des revendications précé dentes, prise isolément, c a r a e t d r i s é s par le fait que des ouvertures sont prévues dans la paroi extérieure du réservoir pour ajuster le lest dans le pli inférieur de la jupe.