Brevet FR2621098A1 — publié le 19890331

L'invention se rapporte à une citerne du type de celles utilisées pour le conditionnement de fluides à haute pression en vue de leur transport. L'invention intéresse plus particulierement mais non exclusivement les conteneurs à citerne, c'est à dire les réceptacles agencés dans une structure de poutres rigides qui s 'étendent principalement selon les arêtes d'un parallélépipède rectangle et constituant en quelque sorte le support de la citerne. Les dimensions de tels conteneurs font l'objet de normes internationales et à chaque taille de conteneur admissible pour son transport et sa manutention correspond une limite maximale de masse totale en charge. Quant aux citernes, elles sont généralement cylindriques et l'épaisseur de leur paroi en acier est classiquement calculée pour leur permettre d'étre éprouvées pour une pression de 30 Bars. Pour permettre à ces citernes de supporter des pressions d'épreuve dix fois supérieures sans changer leur diariétre extérieur, il faudrait évidemment augmenter 1'é3aisseur de leur paroi. Compte tenu du diamètre et de la forme cylindrique des citernes, cette épaisseur devrait être majorée dans des proportions tells que la masse à vide de la citerne seule avoisinerait voire depaserait la masse maximale en charge admissible pour le conteneur. Pour remédier à cet inconvénient, il est connu de répartir le volume de fluide transportable par le conteneur dit volume utile sur une pluralité de capacités cylindriques chacune de faible diametre par rapport à sa longueur. Notamment pour des raisons de sécurite, les capacités doivent alors être indépendantes les unes des autres et, à cet effet, elles doivent chacune être pourvues d'un orifice de vidange et/ou de remplissage qui lui est propre et qui est placé sous le contrôle d'un organe particulier de controle du passage du fluide, l'ensemble de ces organes étant relié à un circuit commun de remplissage et/ou de vidange. Compte tenu des qualités notamment mécaniques exigées, des organes de contrôle du passage du fluide, ceux-ci sont très onéreux, ce qui se répercute notablement sur le prix de l'installation de remplissage et/ou de vidange précitée et donc sur le prix du conteneur. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un conteneur du type précite qui, tout en étant au moins aussi fiable que celui précédemment décrit, soit d'un prix de revient moindre et d'une masse à vide compatible avec la limite maximale de masse totale en charge. A cet effet, la citerne de l'invention est caractérisée e ce que - elle comprend au moins deux récipients sphériques sensiblement de même diamètre interieur et dont les épaisseurs des parois respectives sont voisines, lesquels récipients sont reliés entre eux deux à deux par un manchon globalement cylindrique de révolution de diamètre intérieur moindre que celui des récipients et qui, outre l'entretoisement et la liaison mécanique qu'il réalise entre les parois de ces récipients par ses extrémites permet la communication entre leur volume interne et, - le diamètre intérieur de ce manchon cylindrique est tel que, compte tenu des conditions de résistance mécanique auxquelles il doit satisfaire, l'épaisseur de sa paroi soit sensiblement égale à celle des parois des récipients sphériques qu'il relie. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-aprés faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement et vue en coupe lonoitudinale, un exemple de réalisation de l'invention. Avantagensement, mais non limitativement, la citerne est inscrite dans une structure 3 classiquement composée de poutres rigides agencées selon les arêtes d'un parallélépipède rectange. Cette structure 3 permet principalement d'assurer la stabilité, l'orientation, l'ancrage sur un support et bien entendu la manutention de la citerne. Tel que cela apparaît sur le dessin, la citerne de l'invention ,et en oeuvre des receptacl os à parois sph-riMues 4. Les propriétés de resistance à 1 'éclateent des réceptacles sphériques sont bien connues. On sait en effet qu'à matériau identique et à diamètre égal, un récipient sphérique admet une même résistance à lteclatement pour une épaisseur de paroi qu'on admettra ici, pour approche, pratiquement deux fois moindre que celle d'un récipient sphérique. L'invention exploite cette propriété. A cet effet,la citerne 1 de l'invention est caractérisée en ce que - elle comprend au moins deux récipients sphériques 4 sensi bl eent de même diamètre intérieur D et dont les épaisseurs E des parois respectives 41 sont voisines, lesquels récipients sont reliés entre eux deux à deux par un manchon 5 globalement cylindrique de,révolution de diamètre intérieur d moindre que celui des récipients 4 et qui, outre 1 'entretoiseent et la liaison lilecanique qu'il réalise entre les parois de ces récipients par ses extrémités 51 permet la communication entre leur volume interne 42 et, - le diamètre intérieur d de ce manchon cylindrique est tel que, compte tenu des conditions de résistance mécanique auxquelles il doit satisfaire, l'épaisseur de sa paroi 52 soit sensiblement égale à celle E des parois 41 des récipients sphériques 4 qu'il relie. Cette particularité est tres avantageuse pour la construction de la citerne. En effet, les citernes de ce type qui sont réalisées en acier, sont constituées de plusieurs tronçons 12 de paroi ayant généralement une forme de révolution et qui sont assemblés par soudage bout à bout. Les épaisseurs des tronçons de parois ainsi assemblées bout à bout presentent toutes les caractéristiques requises pour leur assemblage optimal selon les techniques de soudage connues et notamment une épaisseur semblable. De nrférence, les récipients sphériques 4 qui constituent la citerne sont chacun au droit de leur zone de raccordement à un manchon cylindrique 5 renforcé par un voile circulaire 6 d'épaisseur convenable, de diamètre sensiblement égal 'à celui du manchon 5 et dans lequel est réservée une ouverture 8 de communication avec le dit manchon. Selon l'invention, chaque voile 6 de renforcement est un élément monobloc d'épaisseur V superieure à celle des parois des récipients 4 et du manchon 5 mais qui présente deux collerettes 7, d'une part, situees et orientées dans le prolongement et, d'autre part, dont l'épaisseur W est sensiblement égale à celle des tronçons de citerne correspondante l'une de la paroi du manchon, l'autre de la paroi d'un récipient sphérique. Conformément à l'invention, chaque voile de renforcement 6 comprend d'une part, centré sur l'axe longitudinal 53 de la citerne, une ouverture transversale 8 de diametre moindre que celui du manchon cylindrique 5 et, d'autre part, au moins un canal 9 qui le traverse de part en part tangentiellernent à la génératrice interne de la paroi 52 du manchon cylindrique 5 qui, compte tenu de l'orientation donnée à la citerne dans la structure support 4 qui l'englobe sera située au point le plus bas du manchon afin de permettre l'écoulement vers le récipient sphérique du fluide accumule dans le manchon cylindrique. De préférence, la citerne comprend au moins une ouverture ou trou d'homme 13 avec pour l'obturer une trappe de visite 10 et l'ouverture 13 qui est realisee dans une embase 11 reliee à l'une des extrémités de la citerne et est centrée sur l'axe longitudinal 53 de cette dernière. Bien entendu, comme l'épaisseur de la trappe 10, celle de l'embase 4-1 est adaptée aux efforts engendres par la pression qui doit régner dans la citerne. A l'exemple du voile 6, l'embase 11 dans laquelle est réalisée l'ouverture 13 obturée par la trappe de visite 10 présente une collerette 111 d'épaisseur en rapport avec la paroi du récipient sphérique à laquelle elle doit être raccorde par soudure. De préférence, chaque récipient sphérique 4 coil1prend sa partie haute, compte tenu de ltorientction qui lui est donnée par la structure 3, un doyen 18 tel un bossage de raccordement d'une soupape de securité. Suivant l'invention, chaque moyen 14, 15 de raccordement d'organe de contrôle du passage du fluide en phase liquide et/ou gazeuse d'une part est un bossage solidaire de la paroi du manchon cylindrique qui relie deux à deux les récipients sphériques et, d'autre part est traversé par une conduite 16, 17 qui, selon la nature de la phase du fluide contrôlé débouche par l'une de ses extrémités dans tous les récipients sphériques et ce au point correspondant soit le plus haut pour la phase gazeuse et le plus bas pour la phase liquide compte tenu de l'orientation de la citerne dans la structure 3 qui l'englobe. Outre l'économie réalisée sur les organes de contrôle du passage du fluide, d'ailleurs limités ici à un seul par phase liquide ou gazeuse, les gains-en volume utile et en poids, par rapport à un conteneur traditionnel à citerne pour haute pression sont considérables. Correctement dimensionnées, les citernes ainsi concues peuvent être éprouvées pour des pressions très importantes et notamment de trois cents bars. REVENDICATIONS 1. Citerne (1) en vue du stockage de fluide (2) à haute pression, laquelle citerne est notamment inscrite dans une structure (3) de poutres qui perr"et principalel,lent d'assurer la stabilité, l'orientation, l'ancrage sur un support ainsi d'ailleurs que la anutention de la citerne, laquelle met en oeuvre des réceptacles (4) à parois sphériques chacun notamment constitue d'un assemblage par soudure de tronçons (12) de paroi de revolution, la dite citerne comprenant évidenment au moins un organe (14, 15) de contrôle du passage du fluide en phase liquide et/ou gazeuse vers et/ou depuis une installation extérieure, cette citerne etant CARACTERISEE en ce que - elle comprend au moins deux récipients sphériques (4) sensiblement de même diamètre intérieur (D) et dont les épaisseurs (E) des parois respectives (41) sont voisines, lesquels récipients sont reliés entre eux deux à deux par un manchon (5) globalement cylindrique de révolution de diamètre intérieur d moindre que celui des récipients (4) et qui, outre l'entretoise,ent et la liaison mécanique qu'il réalise entre les parois de ces récipients par ses extrémités (51) permet la communication entre leur volume interne (42) et, - le diamètre intérieur (d) de ce manchon cylindrique est tel que, compte tenu des conditions de resistance rècanique auxquelles il doit satisfaire, l'épaisseur de sa paroi (52) soit sensiblement égale à celle (E) des parois (41) des recipients sphériques (4) qu'il relie. 2. Citerne selon la revendication 1 caractérisée en ce que les récipients sphériques (4) qui constituent la citerne sont chacun au droit de leur zone de raccordement à un manchon cylindrique (5) renforce par un voile circulaire (6) d'épaisseur convenable, de diametre sensiblement égal à celui du manchon (5) et dans lequel est réservée une ouverture (8) de comriunication avec le dit manchon. 3. Citerne selon la revendication 2 caractérisée en ce que chaque voile (6) de renforcement est un élément monobloc d'épaisseur (V) supérieure à celle des parois des récipients (4) et du manchon (5) mais qui presente deux collerettes (7), d'une part, situees et orientées dans le prolongement et, d'autre part, dont l'épaisseur (W) est sensiblement égale G celle des tronçons de citerne correspondante 1 'une de la paroi du manchon, l'autre de la paroi d'un récipient sphérique. 4. Citerne selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que chaque voile de renforcement (6) comprend d'une part, centré sur l'axe longitudinal (53) de la citerne, une ouverture transversale (8) de diamètre moindre que celui du manchon cylindrique (5) et, d'autre part, au moins un canal (9) qui le traverse de part en part tangentiellement à la génératrice interne de la paroi (52) du manchon cylindrique (5) qui, compte tenu de l'orientation donnée à la citerne dans la structure support (4) qui l'englobe sera située au point le plus bas du manchon afin de permettre l'écoulement vers le récipient sphérique du fluide accumulé dans le manchon cylindrique. 5. Citerne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une ouverture ou trou d'homme (13) avec pour l'obturer une trappe de visite (10) et l'ouverture (13) qui est réalisée dans une embase (11) reliée à l'une des extrémités de la citerne et est centrée sur l'axe longitudinal (53) de cette dernière. 6. Citerne selon la revendication 5 caractérisée en ce que 1 'embase (11) dans laquelle est réalisée l'ouverture (13) obturée par la trappe de visite (10) présente une collerette (111) d'épaisseur en rapport avec la paroi du récipient sphérique à laquelle elle doit être raccorde par soudure. 7. Citerne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractéri sée en ce que - elle comporte au moins un moyen (14, 15) de raccordement d'organe de controle du passage du fluide en phase liquide et/ou gazeuse vers un réseau de conduites exterieures à la citerne et, - chaque moyen (14, 15) de raccordement d'organe de contrôle du passage du fluide en phase liquide et/ou gazeuse d'une part est un bossage solidaire de la paroi du manchon cylindrique qui relie deux à deux les récipients sphériques et, d'autre part est traverse par une conduite (16, 17) qui, selon la nature de la phase du fluide contrôle débouche par l'une de ses extrémités dans tous les récipients sphériques et ce au point correspondant soit le plus haut pour la phase gazeuse et le plus bas ourla phase liquide compte tenu de l'orientation de la citerne dans la structure (3) qui l'englobe.