Brevet FR2487807A1 — publié le 19820205

1. L'invention se rapporte aux bras articulés de transfert (chargement ou déchargement d'un navire par exem- ple) de produits fluides, du type général comportant une embase, un tube interne et un tube externe articulés entre eux, et un système de contrepoids, le tube interne pivotant sur l'embase, et le tube externe portant un ensemble à coudes et dispositif de déconnexion d'urgence, une partie de cet ensemble restant solidaire du navire en déconnexion d'urgence. Un problème rencontré dans ce domaine est celui de la difficulté de raccordement au navire des bras de chargement marins lorsqu'ils sont déséquilibrés en manoeuvre normale. Un autre problème est celui des bras de chargement marins qui, lorsqu'ils sont sur-équilibrés sur l'ensemble articulé ou sous-équilibrés (le bras étant en déconnexion d'urgence vide ou plein) peut avoir tendance à se rapprocher du navire avec des risques de chocs. Un autre problème est celui de la courbe décrite par l'extrémité de la partie de l'ensemble coudes-dispositif de déconnexion d'urgence restant solidaire du tube externe, lorsque le tube interne remonte, notamment dans le cas o l'angle entre le tube externe et le tube interne reste constant ou varie très lentement. La présente invention remédie à ces problèmes et vise un procédé permettant, notamment, le dégagement d'un bras articulé en déconnexion d'urgence, caractérisés en ce qu'il consiste: - à prévoir un contrepoids mobile hydrauliquement sur le bras; - à faire varier la position de ce contrepoids suivant que l'on veut obtenir un équilibrage du bras vide ou un équili- brage du bras plein et suivant que le bras est en état de raccordement ou en état de déconnexion d'urgence; - en déconnexion d'urgence, le bras étant plein, le contre- poids sur-équilibrant légèrement le tube interne qui remonte; le bras étant vide, tout déséquilibre important du tube interne provoquant une surpression dans le vérin de commande de ce tube; 2. - à utiliser, dans ce cas, ladite surpression pour commander l'actionnement hydraulique dudit contrepoids mobile, d'o rétablissement de l'équilibre; - en raccordement, l'ouverture de la vanne du dispositif de déconnexion d'urgence commandant le déplacement dudit contrepoids mobile en position d'équilibrage plein. Conformément encore a- ce procédé, ladite surpression est utilisée pour commander l'ouverture d'une vanne de séquence, laquelle ouverture déclenche l'actionne- ment hydraulique dudit contrepoids mobile. L'invention vise également un agencement hydro- mécanique mettant en oeuvre le procédé ci-dessus et, suivant une forme de réalisation de cet agencement, le contrepoids mobile hydrauliquement est un curseur. Suivant une autre forme de réalisation de cet agencement hydromécanique, le contrepoids mobile hydrauli- quement est monté en bascule. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une forme de réalisation possible d'unb ras de transfert de produits fluides équipé conformément à l'invention; la figure 2 est une vue en élévation latérale partielle et à plus grande échelle de cette forme de réalisa- tion, le tube interne du bras articulé étant disposé à la verticale, parallèlement à l'embase; - la figure 3 est une - vue semblable à la figure 2, mais à 900 par rapport à celle-ci; - la figure 4 est une vue encoupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3, à plus grande échelle et montrant le contrepoids mobile hydrauliquement de cette même forme de réalisation, le contrepoids étant un curseur; - les figures 5 et 6 sont des schémas de la commande hydraulique; - les figures 7 à 11 sont des schémas montrant des emplacements différents du dispositif de commande du tube externe du bras; et 3. - la figure 12 est un schéma représentant une autre forme de réalisation du contrepoids mobile hydrauli- quement, ce contrepoids étant alors monté en bascule. Dans la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 4 en particulier, l'invention est appliquée à un bras articulé de transfert de produits fluides, notamment de produits pétroliers, entre une installation à quai (Q) et un navire (N) par exemple. Dans cette forme de réalisation choisie seulement à titre d'exemple pour illustrer l'appli- cation de l'invention, le bras articulé comprend une embase (1) et, monté à pivotement sur cette embase, à l'aide de deux coudes (2) et (3) et de deux roulements (4) et (5), un tube interne (6) à une extrémité duquel est articulé un tube externe (7). Selon cette disposition, un premier pivotement se fait autour d'un axe vertical Z-Z de l'embase et un second pivotement se produit autour d'un axe horizontal X-X. Sur une poutre (8) prolongeant, à l'arrière, le tube interne (6) on trouve la roue (9) du système de contrepoids (10) laquelle est reliée par un câble (11) à l'autre roue (12) du système. Le tube externe (7) porte à son extrémité un ensemble (13) à coudes (14) et dispositif de déconnexion d'urgence (15) pour la liaison avec le navire. Il doit être remarqué qu'une partie de cet ensemble demeure sur le navire lors d'une déconnexion d'urgence. Conformément à l'invention et pour remédier aux problèmes exposés plus haut, au moins un contrepoids (16) mobile hydrauliquement est prévu sur la poutre (8) de prolon- gement arrière du tube interne (6) du bras articulé. Plus précisément, le contrepoids (16) mobile hydrauliquement est réalisé sous -la forme d'un curseur susceptible de se déplacer sur des glissières (17) fixées par des entretoises (18) à la fois sur le coude (3) du tube interne (6) et sur la poutre (8). Le contrepoids-curseur porte des rouleaux (19) facili- tant son déplacement sur les glissières (17). Il est réparti en deux masses (16A) et 16B) reliées par une plaque (20) sur laquelle est articulée en (21) la tige (22) d'un vérin de commande (23) fixé sur le tube interne (6). 4. Un vérin (24) monté oscillant sur le tube interne (6) et dont le piston est relié à un câble (25) réunissant une poulie (26) fixée à l'embase et une poulie (27) montée folle sur le tube interne, constitue le dispositif de commande du tube interne. Un autre vérin (28), quel que soit son empla- cement, permet la commande du tube externe tube externe seront décrites plus loin. La description de la partie "hydraulique" de l'agencement hydromécanique selon l'invention va suivre en relation avec un exposé donné ci-après du fonctionnement général d'un bras articulé équipé conformément à ladite invention et en relation avec un exposé du fonctionnement hydraulique proprement dit. Le fonctionnement général d'un bras articulé de transfert de fluides équipé selon l'invention est donc le suivant: En marche normale, le bras est manoeuvré pour le raccordement, le contrepoids (16) étant en position "bras équilibré vide" position (Pi) figure 1. Un détecteur (29) autorise la manoeuvre. Après raccordement au navire, l'ouver- ture de la vanne (VI) de verrouillage hydraulique du dispo- sitif de déconnexion d'urgence commande automatiquement le déplacement (flèche F1) du contrepoids en position "bras équilibré plein" position (P2) figure 1. Un détecteur (30) du contrepoids dans cette position ou position de chargement, autorise alors l'ouverture de la vanne (31) du pied ou embase du bras. En déconnexion d'urgence du bras plein le contre- poids (16) suréquilibre légèrement le tube interne (6) qui remonte. La mise en pression du vérin (32) du dispositif de déconnexion d'urgence bloque en position le vérin du tube externe (7). La mise en position de verrouillage se fait à l'aide des commandes normales. En déconnexion d'ugence du bras vide, le contre- poids (16) étant en position "bras équilibré plein" (P2), le 5. déséquilibre du tube interne (6) provoque une surpression dans le vérin (24) du tube interne, cette surpression commande l'ouverture d'une vanne de séquence (VS) et l'huile est dirigée dans le vérin (23) de commande de déplacement du contrepoids (16). Par conséquent, au fur et à mesure du mouvement du tube interne, le contrepoids se déplace (flèche F2) jusqu'à ce que l'équilibre soit à nouveau rétabli. Le tube externe (7) est bloqué par la mise en pression du vérin (32) du dispositif de déconnexion d'urgence. Les commandes normales permettent la mise en posi- tion de verrouillage. Le fonctionnement spécifiquement hydraulique est le suivant: En service normal, le bras de chargement étant connecté au navire, l'opérateur ouvre la vanne (Vl) de ver- rouillage du système de déconnexion. Le détecteur électrique (13A) agit automatiquement sur une électrovanne (EV1) qui met sous pression le vérin (23) de commande du contrepoids mobile (16) qui se déplace (flèche Fl) en position "bras équilibré plein" (P2). Des limiteurs de débit (L1-L2) permettent le contrôle de la vitesse de déplacement du contrepoids et des clapets pilotés (C1-C2) permettent le blocage du vérin (23) en position fixe, en cas de rupture de canalisation hydrau- lique. En déconnexion d'urgence, le bras étant plein, lorsque le bras est raccordé au navire le sélecteur-valve (SV1) permet la mise en intercommunication des deux chambres des vérins de commande du tube interne ligne (AB) et du tube externe ligne (CD). En cas d'urgence, une électrovanne (EV2) est mise sous tension et le vérin (32) du dispositif de déconnexion d'urgence commande la déconnexion du bras, si une butée de contrôle de fermeture des vannes (FdC) est ouverte et si la vanne (Vi) est en position déverrouillée (ouverte). Dans le même temps, une vanne de blocage (VB) est pilotée en position fermée. Le vérin (28) de commande du tube externe (7) est bloqué en position. Il doit être remarqué qu'en fonction de 6. l'emplacement choisi pour ce vérin (28), le tube externe (7) est, soit bloqué par rapport au tube interne (6), soit bloqué par rapport à l'embase (1). Le dispositif de déconnexion d'urgence étant ouvert, le tube interrne (6), légèrement suréquilibré par le contrepoids mobile (16) remonte lentement, la vitesse étant contrôlée par un régulateur de débit (P2). La pression dans la chambre (B) du vérin (24) étant inférieure au tarage de la vanne de séquence (VS) celle-ci reste fermée et une valve pilotée (VP) ne change pas d'état, l'huile venant de la chambre (B, retourne à travers le sélecteur-valve (SV1) vers la chambre (A). La remontée du tube interne 16, s'arrête lorsque l'équilibre est atteinte (Tube interne près de la verticale). En déconnexion d'urgence, le bras étant vide, aucun détecteur n'indiquant si la bras est vide ou plein, on considère que le contrepoids mobile (16) se trouve en posi- tion "bras équilibré plein" P2. Le dispositif de déconnexion d'urgence étant ouvert, le tube externe (7) se bloque comme précédemment. Le déséquilibre, dans ce cas, est très important, le régulateur de débit (R2) installé sur la chambre (B) du vérin (24) du tube interne (6) permet un débit fixe; par conséquent, la pression dans cette chambre est supérieure à la pression de tarage de la vanne de séquence (VS) qui s'ouvre. L'huile sous pression provenant de la chambre (B) pilote la valve pilotée (VP) qui change d'état (ligne P1) le débit d'huile passant par le régulateur (R2) est dirigée vers la ligne (P1). Cette ligne connectée également à la sortie de la valve de séquence (VS) alimente alors à travers un sélec- teur de direction (S1) la chambre (B) du vérin (23) de commande du contrepoids mobile (16). L'huile s'échappe de la chambre (B) vers le réservoir à travers l'électrovalve (EVl). Le contrepoids mobile (16) remonte, le déséqui- libre diminue ainsi que la pression dans la chambre (B) du vérin (24) du tube interne (6). Lorsque la valeur de cette pression est inférieure au tarage de la valve de séquence (VS) elle se ferme, mais la remontée du tube interne se 7. poursuit lentement. La valve pilotée (VP) reste en position pilotée, la pression provenant de la chambre (B) du vérin est en communication avec la chambre de pilotage (ligne Pi) à travers un limiteur de débit (L3); cette ligne alimente toujours la remontée du contrepoids jusqu'à une position d'équilibre. Le changement d'état de la valve pilotée (VP) est effectuée automatiquement lorsque l'opérateur reprend la commande du bras. En effet, lorsque la pression est appliquée sur la chambre (A) du vérin (24) du tube interne (remontée du bras) ligne (A) du sélecteur-valve (SV1) l'huile sous pression commande l'ouverture d'un clapet pilotée (CP) qui draine la ligne (Pi) vers le réservoir (R) de la centrale hydraulique. L'orifice de pilotage de la valve (VP) n'est plus sous pression; elle revient en position de fonction- nement normale à l'aide de son ressort de rappel. Pendant la remontée du tube interne (6) la valve (VP) étant pilotée, la chambre (A) du vérin (24) du tube interne est en communica- tion avec le réservoir de la centrale hydraulique à travers la valve pilotée (VP). Des clapets tarés (CT) installés entre les chambres (A) et (B) du vérin (24) du tube interne permettent l'intercommunication de ces deux chambres lorsque la pression atteint une valeur supérieure à celle du tarage de ces clapets, en cas de défaut de fonctionnement des appareils décrits ci-dessus. Sur la figure 7 ont été représentées deux courbes. La courbe (El) montre le débattement de l'extrémité (O) du tube externe (7) après déconnexion, la position dudit tube externe étant bloquée par rapport au tube interne (6). La courbe (E2) montre le débattement de la même extrémité (O) du tube externe (7) après déconnexion, l'inclinaison du tube externe restant constante par rapport à l'axe vertical ZZ de l'embase d'o le dégagement du tube externe par rapport au navire. Pour se faire, le vérin (28) de commande du bras externe agit sur une poulie mobile (33) reliée par un câble (34) à une poulie (35) fixe par rapport à l'embase. Le corps du vérin (28) est monté oscillant sur la roue (9). Le détail de ce montage du vérin est représenté à la figure 8. 8. Dans la variante de la figure 9, le corps du vérin (28) est toujours monté oscillant sur la roue (9) et la tige de ce vérin est reliée par une chape ou pivot (9A) de la roue sur lequel est fixée la poulie (33). Dans la variante représentée aux figures 2 et 3, le corps du vérin (28) est monté oscillant sur la poutre (8) alors que sa tige est reliée par une chape au pivot (9A). D'autres emplacements du vérin (28) sont prévus aux figures 10 et Il des dessins, sans que ces choix d'empla- cements soient limitatifs. Sur la figure 10, deux vérins (28) de commande du tube externe (7) sont disposés sur chacun des brins d'un câble (36) reliant une poulie (37) fixée au tube externe (7) et une poulie (38) fixée à l'embase. Sur la figure 11, le corps du vérin (28) de commande du tube externe (7) est monté oscillant sur l'embase (1) alors que l'extrémité de sa tige est articulée en (39) à une poulie (40) montée folle sur l'embase. La poulie (40) est reliée par un câble (41) à une poulie (42) fixée au tube externe. Dans la forme de réalisation schématisée à la figure 12, le contrepoids mobile (16) se trouve être monté en bascule sur la poutre (8) de prolongement arrière du tube interne (6) mais il est toujours commandé, et de la même façon, par le vérin (23). Le contrepoids (16) est monté sur une branche (43A) d'un levier coudé pivotant sur la poutre (8) autour d'un axe (44) l'autre branche (43B) du levier étant par ailleurs articulée à la tige du vérin de commande (23). Le contrepoids (16) est représenté sur cette figure dans deux positions différentes de basculement correspondant sensiblement aux positions (Pi) et (P2) de l'autre forme de réalisation. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans, pour autant, sortir du cadre de ladite invention qui est défini dans les revendications qui suivent. 9. C'est ainsi que le vérin (23) de commande du contrepoidscurseur mobile (16) peut être fixé sur la poutre arrière (8) au lieu de se trouver fixé sur le tube interne. 10. REVENDICATIONS 1. - Procédé permettant notamment le dégagement, en déconnexion d'urgence, qu'il soit plein ou vide et quelle que soit sa position, d'un bras articulé de transfert de produits fluides, du type général comportant une embase, un tube interne et un tube externe articulés entre eux, et un système de contrepoids, le tube interne pivotant sur l'embase et le tube externe portant un ensemble à coudes et dispositif de déconnexion d'urgence, caractérisé en ce qu'il consiste: - à prévoir un contrepoids (16) mobile hydrauliquement sur le bras; - à faire varier la position de ce contrepoids suivant que l'on veut obtenir un équilibrage du bras vide ou un équili- brage du bras plein et suivant que le bras est en état de raccordement ou en état de déconnexion d'urgence; - en déconnexion d'urgence, le bras étant plein, le contre- poids sur-équilibrant le tube interne qui remonte; le bras étant vide tout déséquilibre important du tube interne provoquant une surpression dans le vérin de commande de ce tube; - à utiliser, dans ce cas, ladite surpression pour commander l'actionnement hydraulique dudit contrepoids mobile, d'o rétablissement de l'équilibre; - en raccordement, l'ouverture de la vanne (Vl) du dispositif de déconnexion d'urgence commandant Le déplacement dudit contrepoids mobile en position d'équilibrage plein. 2. - Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il consiste à utiliser ladite surpression pour commander l'ouverture d'une vanne de séquence (VS), laquelle ouverture déclenche l'actionnement hydraulique dudit contre- poids mobile. 3. - Agencement hydromécanique mettant en oeuvre le procédé exposé aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le contrepoids (16) mobile hydrauliquement se déplace à l'arrière du tube interne (6) du bras articulé. 4. - Agencement selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le contrepoids (16) mobile hydrauliquement est un curseur se déplaçant sur des glissières (17) disposées i1. sur la poutre (8) de prolongement arrière du tube interne (6). 5. - Agencement selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le contrepoids (16) mobile hydrauliquement est monté à bascule sur la poutre (8) de prolongement arrière du tube interne (6) du bras articulé. 6. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'un vérin (23) sous la dépendance de ladite vanne de séquence (VS) provoque les déplacements du contrepoids mobile. 7. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'un vérin (24) monté oscillant sur le tube interne (6) et dont le piston est relié à un câble (25) réunissant une poulie (26) fixée à l'embase et un epoulie (27) montée folle sur le tube interne, constitue un dispositif de commande dudit tube interne. 8. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'un autre vérin (28), quel que soit son emplacement, permet la commande du tube externe. 9. - Agencement selon la revendication 8, carac- térisé en ce que le corps du vérin (28) est monté oscillant sur la roue (9) du système classique de contrepoids (10) alors que sa tige est articulée à une poulie mobile (33) reliée par un câble (34) à une poulie (35) fixe par rapport à l'embase. 10. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le corps du vérin (28) est monté oscillant sur la poutre arrière (8) alors que sa tige est reliée par un echape au pivot (9A) de la roue (9) sur lequel est fixée la poulie (33). 11. - Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que deux vérins (28) de commande du tube externe (7) sont disposés sur chacun des brins d'un câble (36) reliant une poulie (37) fixée au tube externe (7) et une poulie (38) fixée à l'embase. 12. - Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que le corps du vérin (28) de commande du 12. tube externe (7) est monté oscillant sur l'embase (1) alors que l'extrémité de sa tige est articulée à une poulie (40) montée folle sur l'embase, ladite poulie (40) étant reliée par un câble (41) à une poulie (42) fixée au tube externe. 13. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte une centrale hydraulique, ladite vanne de séquence (VS) en relation avec lesdits vérins (23, 24, 28) et le vérin (32) du dispositif de déconnexion d'urgence, de sorte que le contrepoids (16) étant en position "bras équi- libré plein" (P2) le déséquilibre du tube interne (6) provoque une surpression dans le vérin (24) du tube interne, cette surpression commandant l'ouverture de ladite vanne de séquence, d'o l'actionnement du vérin (23) de commande de déplacement du contrepoids (16). 14. - Agencement selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite centrale hydraulique comprend, une électrovanne (EVl) mettant sous pression en service normal, le bras articulé étant connecté au point de chargement ou de déchargement (par exemple un navire), le vérin (23) de commande du contrepoids mobile (16) qui se déplace en position "bras équilibré plein" (P2), la vanne (Vl) de verrouillage du système de déconnexion ayant été ouverte. 15. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que des limiteurs de débit (Ll, L2) permettent le contrôle de la vitesse de déplacement du contrepoids mobile (16). 16. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que des clapets pilotés (Cl, C2) permettent le blocage en position fixe du vérin (23) de commande du contrepoids mobile, en cas de rupture de canalisation hydraulique. 17. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que la centrale hydraulique comprend un sélecteur-valve (SVl) permettant la mise en intercommunication des deux chambres des -vérins de commande du tube interne et du tube externe, en déconnexion d'urgence, le bras étant plein et raccordé au navire. 13. 18. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que la centrale hydraulique comprend, en outre, une électrovanne (EV2) mise sous tension en cas d'urgence, afin que le vérin (32) du dispositif de déconnexion d'urgence commande la déconnexion du bras, le vérin de commande du tube externe comportant, également, une vanne de blocage (VB) permettant le blocage, en cas d'urgence, du vérin (28) de commande du tube externe (7) soit par rapport au tube interne (6), soit par rapport à l'embase (1). 19. - Agencement selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que le vérin de commande du tube interne comprend un régulateur de débit (R2) de contrÈle de la vitesse de remontée du tube interne (6) et une vanne pilotée (VP) de sorte que, en déconnexion d'urgence, le bras étant plein, la pression dans l'une des chambres du vérin (24) étant inférieure au tarage de la vanne de séquence (VS) celle-ci reste fermée et la valve pilotée (VP) ne changeant pas d'état, l'huile venant de ladite chambre retourne à travers le sélecteur-valve (SV1) vers l'autre chambre du vérin (24). 20. - Agencement selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'en déconnexion d'urgence, le bras étant vide, ledit régulateur de débit (R2) permet un débit fixe, de sorte que la pression dans la chambre considérée du vérin (24) est supérieure à la pression de tarage de la vanne de séquence (VS) qui s'ouvre, de sorte que la valve pilotée (VP) change d'état et qu'une des chambres du vérin (23) du contre- poids mobile (16) se trouve alimentée.