Brevet FR2651855A1 — publié le 19910315

La présente invention concerne une paroi formant isolant thermique pour séparer des produits. Dans certains domaines o il est indispensable de superposer deux réservoirs renfermant deux produits différents, il est également indispensable de maintenir une isolation thermique appropriée entre lesdits réser- voirs lorsque ceux-ci renferment des produits à des températures telles qu'un échange de chaleur, meme limité, entre ces deux produits pourrait conduire à des inconvénients importants occasionnés notamment par le changement d'état physique de l'un des produits comme la formation de cristaux ou de vapeur, à partir d'un produit, liquide à l'origine, provoquant par exemple le bouchage de micro-canalisations ou une dangereuse surpression. Il peut être aussi impératif d'avoir ces deux réservoirs superposés et d'avoir cependant un volume et un poids de l'ensemble réduits au maximum. Dans ces conditions, la solution classique à ce problème consistant à séparer deux réservoirs classiques par une virole, le gaz contenu dans l'intervalle situé entre ces deux réservoirs servant d'isolant thermique n'est pas satisfaisante. Le volume de gaz-important séparant les deux réservoirs n'est pas utilisable et est ainsi perdu. On pourrait également isoler des réservoirs en collant sur le fond commun une mousse polyuréthanne ou polyisocyanate. Cependant, lorsque les produits ainsi isolés l'un de l'autre sont à des températures cryogéni- ques, par exemple en dessous de 100 K mais différentes, une telle isolation n'est pas acceptable car ladite mousse se fissure rapidement et perd toute efficacité. C'est pourquoi la présente demande a pour objet un réservoir double avec un réservoir inférieur au-dessus duquel est superposé un réservoir supérieur, séparés entre eux par une paroi d'isolation thermique, carac- térisé en ce que ladite paroi d'isolation thermique est une paroi double comportant une cloison rigide supérieure et un voile inférieur, coté réservoir inférieur, qui est perméable aux gaz, mais étanche au liquide destiné à être contenu dans le réservoir inférieur, lesdits cloison rigide et voile étant maintenus écartés l'un de l'autre. Par "cloison rigide", l'on entend une cloison substantiellement indéformable- dont les caractéristiques sont adaptées* à son utilisation de base d'un réservoir. Sa résistance et sa matière seront donc calculées en fonction de la qualité et de la quantité du produit que renfermera le réservoir. Ladite cloison sera en général métallique et, dans la mesure o l'on cherche à minimiser le poids, réalisée en alliage léger mais toutefois résistant. Elle pourra bien sûr être d'une autre matière et/ou traitée, par exemple pour contenir un acide ou autre produit corrosif. Par "écartés l'un de l'autre", l'on entend que l'écartement du voile par rapport à la cloison rigide ménage un espace; compte tenu de la perméabilité aux gaz du voile, cet espace sera rempli d'un gaz qui pourra être de même nature que le liquide inférieur, par exemple hydrogène gazeux lorsque le réservoir inférieur contient de l'hydrogène liquide. Cet écartement sera de préférence faible afin de limiter les turbulences de gaz entre le voile et le fond. Dans le cas d'un réservoir sphérique de 5 m de diamètre, par exemple cet écartement pourra aller de 10 à 20mm. Cet écartement pourra être maintenu par tous moyens et notamment à l'aide d'entretoises. Dans la mesure o l'on souhaite à volume égal de l'ensemble permettre une contenance maximum du réservoir inférieur relié avec une isolation suffisante conférée par l'espace séparant cloison et voile, l'écartement séparant la cloison rigide et le voile est maintenu constant sur toute la surface de la paroi double. Par "maintenu constant", l'on entend que la distance séparant la cloison et le voile est substantiel- lement régulière et donc par exemple que le voile est S substantiellement parallèle à la cloison si celle-ci est plate. Dans d'autres conditions préférentielles de réalisation de l'invention, le voile a un coefficient de dilatation ou de rétraction proche de celui de la cloison rigide. Une telle caractéristique permet de diminuer les contraintes s'exerçant sur le voile et donc, éventuellement, de jouer sur son poids, son épaisseur, ou sur la distance vis-à-vis de la cloison. Lorsque l'on utilise des supports, notamment des entretoises, la distance séparant les différents supports entre eux peut être calculée en relation avec les caractéristiques du voile et en fonction des contraintes auxquelles sera soumis ce dernier, par exemple une dépressurisation rapide du réservoir inférieur, occasion- nant donc une surpression du gaz maintenu entre le voile et la cloison. Ces supports sont avantageusement fixés à la cloison. Ils sont également avantageusement- fixés au voile. Cette fixation peut etre de tout type connu et notamment réalisée par collage. Cette fixation peut être mixte en ce sens que, par exemple, la fixation du support à la paroi pourra être réalisée par collage et la fixation du voile au support par rivets, vis, etc. ou inversement. La fixation du voile au support peut également être renforcée de manière que les contraintes s'exerçant sur le voile soient réparties de manière à éviter par exemple une déchirure au niveau de la fixation. La paroi selon la présente invention peut etre plate. Cependant, dans le cas o l'on a un réservoir supérieur de volume important, il est avantageux que la cloison rigide ait une forme sensiblement hémisphérique. Dans ce cas, le voile est situé du coté convexe, c'est-&- dire en dessous de ladite cloison rigide. Une telle configuration est illustrée plus loin. Lorsque l'on souhaite- des réservoirs de grand volume et/ou très résistants, ceux-ci sont avantageuse- ment réalisés en métal. Ils sont alors de préférence réalisés en alliage métallique léger, de meme que la cloison rigide de la paroi selon l'invention. Le voile peut être par exemple réalisé à partir d'un tissage métallique, de préférence du même métal que la cloison rigide, lorsque celle-ci est métallique. Ce tissage métallique est alors traité à l'aide d'un produit de manière avoir une certaine imperméabilité aux liquides, tout en conservant leur perméabilité aux gaz. La résistance du voile peut être calculée en fonction des contraintes qu'il devra subir. On peut également utiliser un tissu de verre par exemple enduit de PTFE. Des exemples de tels produits convenables pour le voile sont par exemple ceux commer- cialisé par la société Fothergill sous la référence TYGAVAC poreux. La présente invention sera mieux comprise si l'on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre une paroi selon la présente invention isolant l'un de l'autre deux réser- voirs. On peut distinguer en 1 le réservoir inférieur contenant le liquide, en 2 le réservoir contenant le produit à l'état liquide ou solide. La cloison rigide 3 est séparée du voile 4 par des supports 5 ménageant ainsi un intervalle I susceptible de se remplir de gaz. On distingue également la cloison inférieure 6 du réservoir inférieur et la cloison supérieure 7 du réservoir supérieur qui peuvent être isolées par exemple par une mousse polyuréthanne 8 vis-à-vis de l'air extérieur. La perméabilité au gaz du voile peut etre par exemple quantifiée par mesure de perte de charge ou mesure de vitesse de retour à un équilibre de pression après dépressurisation rapide. L'imperméabilité aux liquides est difficile à quantifier avec précision, uniquement par calcul; de nombreux paramètres doivent en effet être pris en compte (tolérance sur le tissage, mouillabilité, rétraction). Le choix du voile sera effectué de préférence au vu de résultat d'essais. Un tel essai peut être réalisé comme suit: on enfonce dans le liquide inférieur (par exemple de l'hydrogène liquide) un tube à l'origine ouvert aux deux extrémités, mais dont l'orifice inférieur est obturé par le voile à tester. En faisant varier par exemple la masse du tube d'essai, il est possible de quantifier avec précision une force d'imperméabilité. Exemple d'utilisation de la présente invention On prend un réservoir cryogénique H2, 02 liquides avec un fond commun. Le réservoir est en alliage d'aluminium. Une matière adaptée pour le voile est un tissu de verre enduit de PTFE. En effet, ce tissu possède un coefficient de rétraction très voisin de celui de l'alliage d'aluminium utilisé et sa porosité est facilement obtenue et contrôlée en fabrication indus- trielle, selon des méthodes connues en elles-mêmes. Le type de tissage et l'enduction en PTFE doivent prendre en compte: - la vitesse de pressurisation et de dépressuri- sation du réservoir H2 liquide; - l'imperméabilité au H2 liquide. La force d'imperméabilité nécessaire (en poids par unité de surface) doit etre égale ou supérieure au poids par unité de surface du liquide placé au dessus du tissu. Dans la configuration explicitée par le croquis donné en annexe, le voile ne peut etre mouillé que par des projections en cours de remplissage ou par le déplacement du liquide en vol en apesanteur, c'est-à-dire avec un poids nul. La force d'imperméabilité nécessaire devra donc uniquement être supérieure à zéro. R E V E N D I C A T IONS 1. Réservoir double avec un réservoir inférieur au-dessus duquel est superposé un réservoir supérieur, séparés entre eux par une paroi d'isolation thermique, caractérisé en ce que ladite paroi d'isolation thermique est une paroi double comportant une cloison rigide (3) supérieure et un voile inférieur (4), coté réservoir inférieur, qui est perméable aux gaz, mais étanche au liquide destiné à être contenu dans le réservoir inférieur, lesdits cloison rigide (3) et voile (4)étant maintenus écartés l'un de l'autre. 2. Réservoir double selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écartement de la cloison rigide (3) et du voile (4) est faible. 3. Réservoir double selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écartement est maintenu à l'aide d'entretoises. 4. Réservoir double selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'écartement entre la cloison rigide (3) et le voile (4) est maintenu constant sur toute la surface de la paroi double. 5. Réservoir double selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le voile (4) présente un coefficient de dilatation proche de celui de la cloison rigide (3). 6. Réservoir double selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les supports sont fixés notamment par collage à la cloison (3) et/ou au voile (4). 7. Réservoir double selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cloison rigide (3) a une forme hémisphérique, le voile (4) étant situé du coté convexe.