Brevet FR2727943A1 — publié le 19960614

RESERVOIR ETANCHE A VOLUME VARIABLE POUR LE STOCKAGE D' UN LIQUIDE La présente invention concerne un réservoir étanche à volume variable pour le stockage d'un liquide. Un tel réservoir peut être destiné au stockage et éventuellement au transport de toutes sortes de produites liquides, en particulier ceux dont on doit éviter le contact avec 1 atmosphère, par exemple pour des raisons d'hygiène, de conservation, de sécurité et de protection de l'environnement. C'est le cas notamment des boissons ou d'autres produits alimentaires liquides tels que l'eau potable, l'eau minérale, le lait, ou des hydrocarbures présentant des risques d'évaporation, de pollution ou d'explosion, ou encore des liquides devant être tenus à l'abri de l'air pour éviter leur oxydation, comme les jus de fruit ou le vin, ou pour éviter l'émission d'odeurs comme c'est le cas avec le lisler. Dans les cas de ce genre, 1' utilisation d'un réservoir à volume constant peut poser des problèmes à cause du volume des gaz qui varie dans le réservoir lorsque le volume du liquide stocké varie. I1 est alors nécessaire de traiter spécialement les volumes de gaz entrant ou sortant du réservoir, ou de les stocker séparément s'il s'agit par exemple d'un gaz inerte. L'utilisation d'un réservoir à volume variable tel qu'un réservoir souple permet d'éviter la plupart de ces problèmes, mais peut présenter d'autres difficultés bien connues, liées aux matériaux, à la stabilité et à la durabilité des parois souples. La présente invention vise à éviter ces Inconvénients, en créant un réservoir à volume variable qui se compose d'éléments essentiellement rigides, assure une excellente étanchéité vis à vis de l'atmosphère et une grande sécurité vis à vis des risques de pollution du produit ou de l'environnement et permet, le cas échéant, de conserver le liquide stocké à l'abri de tout contact avec l'air. Dans ce but, l'invention concerne un réservoir du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce qu'il comporte un élément inférieur, formant une cuve ouverte vers le haut et agencée pour contenir un volume variable du liquide à stocker, dit premier liquide, et un élément supérieur monté sur l'élément inférieur de manière à assurer une obturation étanche de la cuve et à coulisser verticalement lorsque le volume du premier liquide varie, en ce que l'élément inférieur comporte, autour de la cuve, une chemise d'étanchéité ouverte vers le haut et contenant un second liquide entre deux parois périphériques, en ce que l'élément supérieur comporte un couvercle flottant, s'appuyant sur le premier liquide directement ou par l'entremise d'un gaz, et une jupe verticale solidaire du couvercle et plongeant dans le second liquide dans la chemise d'étanchéité, et en ce qu un gaz intermédiaire est retenu captif dans l'élément supérieur par des surfaces libres respectives du premier et du second liquide. Ainsi, l'élément supérieur du réservoir peut monter et descendre à la manière de la cloche d un gazomètre, mais ces mouvements sont dictés directement par les variations du niveau du premier liquide stocké dans le réservoir. En même temps, l'élément supérieur, dont la construction peut être entièrement rigide, garantit une étanchéité appropriée et durable vis à vis de l'atmosphère, grâce à sa jupe plongée en permanence dans le second liquide. Enfin, la présence d'un volume de gaz intermédiaire faisant tampon entre les surfaces libres du premier et du second liquide à l'intérieur de l'élément supérieur, et pouvant avoir un volume sensiblement constant, permet d'une part d'éviter tout contact entre les deux liquides et, d'autre part, d'éviter un contact du premier liquide avec l'air ou l'oxygène, si ce gaz intermédiaire est un gaz neutre, par exemple l'azote. Dans une forme de réalisation spécialement avantageuse lorsque le premier liquide présente un danger de pollution de l'environnement, la chemise d'étanchéité s'étend aussi en dessous de la cuve de façon à entourer complètement la cuve, sauf vers le haut. De préférence, lesdites parois périphériques comprennent une paroi périphérique intérieure, séparant la chemise d'étanchéité de l'intérieur de la cuve, et une paroi périphérique extérieure ayant un bord supérieur situé plus bas qu'un bord supérieur de la paroi périphérique intérieure. Dans une forme préférée, le couvercle flottant peut comporter un fond et une paroi périphérique s'étendant vers le haut à partir de ce fond et raccordée de manière étanche à un bord supérieur de la jupe. Le fond du couvercle flottant peut s'appuyer directement sur le premier liquide. Le fond du couvercle flottant peut être convexe vers le bas ou convexe vers le haut. Pour les applications où il est souhaitable d'éviter un contact entre le couvercle et le premier liquide, on peut prévoir que le gaz intermédiaire s'étend entre le premier liquide et le fond du couvercle flottant et supporte l'élément supérieur. Dans une première forme de réalisation des moyens de remplissage et de vidange de la cuve, ceux-ci peuvent comporter au moins une conduite passant sous le réservoir et débouchant dans la cuve à travers un fond de celle-ci. Dans une autre forme, ceux-ci peuvent comporter au moins une conduite montée sur 1' élément supérieur et débouchant dans la cuve à travers le couvercle flottant. D' autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante de différents exemples de réalisation, présentés à titre non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'une première forme de réalisation d'un réservoir selon l'invention, lorsque le réservoir est plein, - la figure 2 représente le réservoir de la figure 1 lorsqu'il est pratiquement vide, - la figure 3 représente une variante de la réalisation selon la figure 1, où le tampon de gaz intermédiaire s'étend aussi entre l'élément supérieur et le liquide stocké, - la figure 4 représente une autre variante de la réalisation selon la figure 1, - la figure 5 est une vue analogue à la figure 2 et représente une variante de réservoir à double enveloppe offrant une sécurité accrue, - les figures 6 à 8 sont des vues en plan schématiques montrant différentes formes possibles d'un réservoir selon l';nvention, et - la figure 9 est une vue schématique en coupe verticale de deux réservoirs jumelés. En référence aux figures 1 et 2, le réservoir représenté se compose principalement d'un élément inférieur stationnaire 1 et d'un élément supérieur 2 monté sur l'élément inférieur de manière à pouvoir coulisser verticalement suivant la double flèche A. Les deux éléments 1 et 2 sont en construction rigide, de préférence métallique. Ils sont de préférence cylindriques, mais d'autres formes sont possibles comme on le décrira plus loin. L'élément inférieur 1 comporte un fond étanche 10 légèrement conique, une paroi périphérique intérieure 11 raccordée au fond 10, une paroi périphérique extérieure 12 et un fond annulaire 13 reliant de manière étanche les parois 11 et 12. Le fond 10 et la paroi 11 forment ensemble une cuve cylindrique 14 contenant un volume variable d'un premier liquide 15 qui est le liquide à stocker dans le réservoir.Autour de la cuve 14, les parois 11 et 12 et le fond annulaire 13 définissent ensemble une étroite chemise annulaire d'étanchéité 16, qui ne communique pas avec l'intérieur de la cuve et dans laquelle est placé un volume constant d'un second liquide 17 servant de liquide d'étanchéité. La paroi périphérique extérieure 12 a un bord supérieur 18 situé un peu plus bas que le bord supérieur 19 de la paroi périphérique intérieure 11, afin de prévenir tout risque de déversement accidentel du liquide d'étanchéité 17 à l'intérieur de la cuve 14. L' élément supérieur 2 comporte un couvercle 20 qui obture la majeure partie de l'ouverture supérieure de la cuve 14 et flotte sur le premier liquide 15 contenu dans cette cuve. Le couvercle 20 comprend un fond circulaire 21 et une paroi périphérique cylindrique 22. Le fond 21 est convexe vers le bas, par exemple conique, pour éviter de retenir du gaz sous lui. Il peut être pourvu d'une trappe de visite 23 fermant de manière étanche un trou d'homme destiné à l'accès pour les travaux d'entretien. La paroi périphérique 22 est entourée extérieurement d'une jupe cylindrique 24 à laquelle elle est raccordée de manière étanche par un anneau supérieur 25 qui peut supporter une toiture 26 ( représentée schématiquement) si le réservoir est utilisé en plein air.La jupe 24 coulisse à l'intérieur de la chemise 16, où son bord inférieur 27 est plongé en permanence dans le liquide d'étanchéité 17, ce qui interdit tout passage de gaz dans un sens ou dans l'autre entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir. La paroi 22, l'anneau 25 et la jupe 24 définissent une chambre annulaire 28 dans laquelle un volume de gaz intermédiaire 29 est retenu, ce gaz étant en contact avec la surface supérieure 30 du premier liquide 15 et la surface supérieure 31 du second liquide 17 à l'intérieur de la chambre 28. Le gaz intermédiaire 29 peut être par exemple de l'air ou un gaz neutre tel que l'azote. Il est de préférence à une pression voisine de la pression atmosphérique, de sorte que la surface libre 32 du second liquide 17 à l'extérieur de la jupe 24 se trouve sensiblement au même niveau que la surface 31 de ce même liquide à l'intérieur de la jupe. La chambre 28 peut être raccordée à un renifleur de décompression 34, permettant d'ajuster la pression du gaz intermédiaire 29 et pouvant être raccordé à une bâche d'alimentation ou d'accumulation de ce gaz (non représentée). Des moyens connus de détection de niveau peuvent être installés dans la chemise d' étanchéité 16 pour surveiller les niveaux des surfaces 31 et 32. Dans l'exemple des figures 1 et 2, le liquide à stocker 15 est introduit dans la cuve 14 et soutiré de cette cuve via une conduite 35 raccordée au point bas 36 du fond 10 de la cuve et pourvue d'une vanne 37 ou d'autres moyens de commande. Lorsqu' on augmente ou diminue le volume du liquide stocké 15, l'élément supérieur 2 se déplace dans la même mesure que la surface supérieure 30 de ce liquide, tandis que sa jupe 24 coulisse dans la chemise extérieure 16 où elle peut être guidée par des organes de guidage tels que des glissières ou des galets (non représentés). Ainsi, ces organes de guidage sont à l'abri du liquide stocké 15 et peuvent être lubrifiés par le liquide d'étanchéité 17. Le niveau et le volume du liquide stocké 15 sont donc visibles directement par la position de l'élément supérieur 2. Pour supporter l'élément supérieur 2, la pression à exercer par le liquide stocké 15 sur le fond 21 du couvercle 20 n' a pas besoin d' être élevée, vu la grande surface du couvercle. Dans les grands réservoirs métalliques, une pression inférieure à 10 kPa (0,1 bar) est suffisante, c'est-à-dire que le couvercle 20 s'enfonce légèrement dans le liquide stocké 15, selon la surface et le poids du couvercle flotteur. Une surpression du gaz intermédiaire dans la chambre annulaire 28 n'est pas nécessaire. Si l'élément supérieur 2 doit supporter d'importants efforts dus au vent, on peut envisager de le guider par coulissement dans une structure extérieure comportant des poteaux verticaux fixés à l'extérieur de la paroi extérieure 12. Cette structure peut alors supporter la toiture éventuelle 26. Au lieu de cette structure, on peut aussi envisager un poteau central de guidage, s'étendant à partir du fond de la cuve et chevauché par une partie protubérante étanche prévue au centre du couvercle 20. Dans la position représentée à la figure 2, la cuve 14 est pratiquement vide et le fond 21 du couvercle peut s'appuyer sur le fond 10 de forme correspondante de la cuve. Pour les travaux d'entretien, il est possible de vider le réservoir par gravité, de soulever l'élément supérieur 2 par injection d'air comprimé à travers la conduite 35 ou le renifleur 34, puis d'accrocher cet élément 2 au bord supérieur 19 de l'élément inférieur au moyen de verrous appropriés, ce qui permet de relâcher la pression d'air et d'ouvrir la trappe 23 pour accéder dans la cuve. L'exemple représenté à la figure 3 est semblable à celui de la figure 1, sauf qu' un matelas 40 du gaz intermédiaire 29 est maintenu entre le liquide stocké 15 et le fond 21 du couvercle afin d' empêcher un contact entre ceux-ci. Dans ce cas, le fond 21 est de préférence plat ou convexe vers le haut. Le gaz intermédiaire 29 est soumis à la pression supportant l'élément supérieur 2, par exemple 10 kPa au maximum, ce qui correspond à une différence de niveau d'un mètre au maximum entre les surfaces 30 et 31 du liquide d'étanchéité 17 si celui-ci a la densité de 1' eau. Dans l'exemple de la figure 4, le remplissage ou soutirage du liquide par-dessous au moyen de la conduite o5, selon les figures 1 et 2, est remplacé par un remplissage ou pompage du liquide stocké 15 par le haut, au moyen d'une conduite 42 montée sur l'élément supérieur 2 et débouchant dans la cuve à travers le fond 21 du couvercle, qui est convexe vers le haut dans ce cas. Pour le reste, la construction et le fonctionnement du réservoir sont les mêmes que dans l'exemple des figures 1 et 2. Dans la variante illustrée par la figure 5, la chemise d'étanchéité 16 s étend aussi sous le fond 10 de la cuve, grâce à un second fond plat étanche 44 situé à une petite distance au-dessous du fond 10. Il en résulte une double enveloppe de sécurité tout autour de la cuve. Cette disposition est spécialement utile pour garantir le maintien et le contrôle de l' étanchéité entre la cuve et 1' environnement dans les cas de stockage de liquides polluants, tels que des hydrocarbures. Le second liquide 17 peut être un liquide non polluant, tel que l' eau, et une éventuelle fuite du premier liquide dans le second sera aisément détectée. La double enveloppe offre aussi une étanchéité plus sûre dans le sens inverse, entre l'environnement et l' intérieur de la cuve. Dans tous les cas, il est possible de choisir et de contrôler à volonté la composition du gaz intermédiaire 29 qui est en contact avec les deux liquides. La forme en plan du réservoir selon l'invention peut être quelconque, selon les conditions particulières telles que sa taille, les matériaux utilisés, la place disponible et le fait que le réservoir est enterré ou non. Les figures 6 à 8 montrent quelques exemples de formes en plan. La forme circulaire des éléments 1 et 2 selon la figure 6 est en général préférée du point de vue de la construction. Le fond du couvercle 20 peut être conique, mais aussi bombé, à facettes ou même plat. Dans la forme rectangulaire représentée à la figure 7, le fond du couvercle 20 est de préférence pyramidal, de même que dans la forme ovale à deux côtés droits de la figure 8. Dans les cas où ils ont certalns côtés droits, deux ou plusieurs réservoirs selon l' invention peuvent être juxtaposés et associés comme le montre la figure 9, de façon que leurs chemises d'étanchéité 16 aient une partie commune 16' entre les parois intérieures respectives 11 des deux réservoirs. Il en résulte que l'enveloppe extérieure verticale est formée par une paroi extérieure 12 commune aux deux réservoirs, et que le liquide d'étanchéité leur est aussi commun. Ceci ne pose pas de problème de niveau puisque le niveau du liquide stocké dans chaque réservoir peut varier sans modifier le niveau du liquide d'étanchéité. Des réservoirs selon 1' invention sont réalisables dans n' importe quelle taille et avec n' importe quels matériaux étanches, et sont utilisables pour toutes sortes d'applications, spécialement celles qui exigent une séparation étanche entre le liquide stocké et 1 atmosphère. A part les applications déjà citées au stockage de produits liquides alimentaires, d'hydrocarbures ou de produits chimiques, une application intéressante peut être celle du stockage et du transport d'eau minérale pour la délivrer en vrac aux consommateurs. Dans les pays où la réglementation interdit deux conditionnements successifs de ces eaux avant la vente au détail, l'utilisation d'un réservoir selon l'invention permettrait d'éviter les frais élevés de transport et de stockage de l'eau en bouteilles. La présente invention n est pas limitée aux exemples de réalisation décrits, mais s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier. Revendications 1. Réservoir étanche à volume variable pour le stockage d'un liquide, caractérisé en ce qu'il comporte un élément inférieur (1), formant une cuve (14) ouverte vers le haut et agencée pour contenir un volume variable du liquide à stocker, dit premier liquide (15), et un élément supérieur (2) monté sur l'élément inférieur de manière à assurer une obturation étanche de la cuve et à coulisser verticalement lorsque le volume du premier liquide varie, en ce que l'élément inférieur (1) comporte, autour de la cuve (14), une chemise d'étanchéité (16) ouverte vers le haut et contenant un second liquide (17) entre deux parois périphériques (11, 12), en ce que l'élément supérieur (2) comporte un couvercle flottant (20), s appuyant sur le premier liquide directement ou par l' entremlse d'un gaz, et une jupe verticale (24) solidaire du couvercle et plongeant dans le second liquide (17) dans la chemise d'étanchéité (16), et en ce qu'un gaz intermédiaire (29) est retenu captif dans l'élément supérieur par des surfaces libres respectives (30. 31) du premier et du second liquide. 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chemise d'étanchéité (16) s'étend aussi en dessous de la cuve (14) de façon à entourer complètement la cuve, sauf vers le haut. 3. Réservoir selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites parois périphériques comprennent une paroi périphérique intérieure (11), séparant la chemise d'étanchéité (16) de l'intérieur de la cuve (14), et une paroi périphérique extérieure (12) ayant un bord supérieur (18) situé plus bas qu'un bord supérieur (19) de la paroi périphérique intérieure (11). 4. Réservoir selon l' une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle flottant (20) comporte un fond (21) et une paroi périphérique (22) s'étendant vers le haut à partir de ce fond et raccordée de manière étanche à un bord supérieur de la jupe (24). 5. Réservoir selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fond (21) du couvercle flottant (20) s'appuie directement sur le premier liquide (15). 6. Réservoir selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fond (21) du couvercle flottant (20) est convexe vers le bas. 7. Réservoir selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fond (21) du couvercle flottant (20) est convexe vers le haut. 8. Réservoir selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gaz intermédiaire (29) s'étend entre le premier liquide (15) et le fond (21) du couvercle flottant et supporte l'élément supérieur (2). 9. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens de remplissage et de vidange de la cuve comportent au moins une conduite (35) passant sous le réservoir et débouchant dans la cuve (14) à travers un fond (10) de celle-ci. 10. Réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que des moyens de remplissage et de vidange de la cuve comportent au moins une conduite (42) montée sur l'élément supérieur (2) et débouchant dans la cuve (14) à travers le couvercle flottant (20).