Brevet FR2776636A1 — publié le 19991001

- I - La présente invention concerne un dispositif de joint destiné aux toits flottants ou écrans de réservoirs aériens cylindriques à axe vertical destinés au stockage des hydrocarbures à la pression atmosphérique et dont la capacité unitaire est de l'ordre de 1.000 mètres cubes ou plus. De tels joints sont schématisés dans l'annexe 4 de l'arrêté du 4 septembre 1986 relatif5 à la réduction des émissions atmosphériques d'hydrocarbures provenant des activités de stockage, arrêté publié au Journal Officiel de la République Française daté du 29 novembre 1986. Il est en effet connu et de pratique courante de minimiser les évaporations des produits pétroliers et des hydrocarbures en général par l'usage de toits flottants ou d'écrans (dans le cas de réservoirs munis de toits fixes). La plus grande partie des toits flottants ou des écrans10 existants ont au moins une partie métallique. Ils sont en général munis sur leurs périphéries d'un joint d'étanchéité dont le but est d'obstruer au maximum l'espace annulaire compris entre le toit flottant ou l'écran et la paroi interne du réservoir cylindrique. Pour faire étanchéité entre la paroi interne de la robe cylindrique du réservoir et la structure métallique du toit flottant ou de l'écran, le joint doit s'appuyer sur la paroi interne du réservoir de stockage. Les dispositions présentement en usage consistent ou bien dans l'utilisation des propriétés élastiques de la mousse de polyuréthane disposée dans une enveloppe constituée d'une toile enduite de caoutchouc synthétique assez semblable à celle utilisée pour construire des embarcations gonflables, ou bien dans l'utilisation de lames flexibles en acier ou de contrepoids destinés à appliquer soit des patins métalliques soit la toile enduite contre lajupe cylindrique du réservoir. Le joint peut aussi consister dans une enveloppe étanche emplie d'un liquide approprié (fioul par exemple). Selon les dispositions réglementaires en vigueur ou en élaboration, voir l'arrête cité à la ligne 6, il est considéré que pour avoir une meilleure efficacité, les joints périphériques doivent avoir une partie qui soit baignée par le liquide stocké de telle sorte que ce liquide n'ait pratiquement pas de contact avec l'atmosphère.25 Si les dispositions qui viennent d'être succinctement décrites sont satisfaisantes quand elles sont parfaitement réalisées, il n'en est plus de même quand la toile enduite se trouve être percée, déchirée ou partiellement décollée. Il est de fait qu'en raison des grandes dimensions des bacs de stockage. des imperfections de surface existent dues par exemple à un manque de perfection de la forme de cylindre du réservoir ou bien à des déformations locales causées par les soudures des tôles entre elles ou bien même à des zones de corrosion résultant de l'âge des réservoirs. Les imperfections de forme peuvent également provenir des toiles enduites utilisées, en effet les grandes dimensions des réservoirs (plusieurs dizaines de mètres de diamètre) ont comme résultat que le joint constitué de toile enduite ne peut être réalisé que par vulcanisation, de plusieurs lais de toile assemblés l'un à l'autre pour pouvoir couvrir tout l'espace annulaire. Si les joints présentement en service assurent bien leur rôle quand ils sont en bon état et qu'ils ne se retournent pas comme des parapluies (joints avec lames élastiques) leur démontage et leur renouvellement constituent des opérations délicates et même parfois dangereuses. Il se peut en effet qu'accidentellement la mousse utilisée pour -2 - appliquer la toile sur la robe du bac en raison de son élasticité se soit comportée comme une éponge et se soit gorgée de l'hydrocarbure stocké. De ce fait il est visible que les dispositions constructives présentement en usage ne permettent pas une élimination complète et totale des hydrocarbures stockés. Les poches contenant la mousse élastique constituent en effet des5 enceintes relativement confinées (même si elles ont perdu leur étanchéité absolue) o le produit stocké peut rester piégé. Il en résulte que lorsque les nécessités des travaux de maintenance et d'entretien portent sur des parties métalliques, les travaux à la flamme tels que découpage au chalumeau ou travaux de soudure à l'arc présentent des dangers en raison des quantités d'hydrocarbures liquides ou gazeux qui,.de fait, restent dans ces diverses10 poches ou dans la mousse élastique. Les dispositions proposées par la présente invention permettent au contraire une élimination totale des produits stockés tout en assurant a la fois une grande adaptabilité du joint aux imperfections géométriques des bacs et un bon contact entre toile enduite et paroi latérale des bacs. De plus les dispositions constructives sont simples et permettent une sécurité15 renforcée tant en service que pendant les périodes de travaux évoquées précédemment. Les dispositions particulières du joint selon l'invention ne comportent en effet que des espaces ouverts qui, lors d'une vidange complète du bac dans lequel le joint selon l'invention est installé se vident en même temps que lui. En service, le joint selon l'invention sera très efficace car il comporte plusieurs barrières successives qui s'opposent au contact direct du20 produit stocké avec l'atmosphère qui surmonte le toit flottant ou l'écran. Le premier obstacle au contact direct entre liquide stocké et atmosphère est constitué par de multiples boules creuses de polyéthylène résistant aux hydrocarbures tel que celui utilisé universellement pour la construction des réservoirs de carburant des véhicules automobiles. Les obstacles suivants sont constitués par une paroi éventuellement multiple en tissu enduit tel25 que celui déjà utilisé pour les joints construits suivant la technique actueUe. Selon des modes particuliers de réalisation: - Le joint peut comporter plusieurs épaisseurs de toile enduite, ceci est permis par le fait que sa forme est plus simple que celle des joints actuels. Le dessin annexé illustre l'invention:30 La figure unique représente une coupe partielle suivant un plan diamétral d'un réservoir muni d'un joint suivant l'invention. En référence à ce dessin, le réservoir a une paroi cylindrique (1) le long de laquelle le joint attaché au toit flottant (2) est constitué d'une ou plusieurs épaisseurs de toile enduite (3). La ou les toiles enduites (3) sont boulonnées d'une manière conventionnelle sur un plat de35 bordure (4) soudé sur le périmètre du toit flottant (2). De multiples sphères de polyéthylène (5) creuses de préférence soutiennent les toiles enduites (3) dont le périmètre bas situé dans le liquide stocké est lesté par des pièces de tôles d'acier - 3 - (6) Fixées par boulons traversant la ou les toiles enduites (3).Une grande partie de l'espace (7) limité par la ou les toiles (3) est empli de sphères (5). La poussée d'Archimede de celles qui sont situées sous le niveau (8) du liquide stocké équilibre le poids de celles qui sont émergées et qui soutiennent la ou les toiles enduites (3) en remplissant l'espace (7) et aussi le poids des lests.5 Quand le bac est complètement vidé les sphères (5) sont soutenues par une paroi souple faite en grillage (9), grillage dont les mailles sont inférieures au diamètre des sphères (5). Pour fixer les idées, l'espace qui sépare la paroi (1) du réservoir et le toit flottant (2) est de l'ordre de 25 a 30 centimètres. Le diamètre des sphères (5) est par exemple de l'ordre de celui des balles utilisées pour le tennis de table. Les sphères (5) peuvent être obtenues par10 rotomoulage. Le fonctionnement du joint est assuré par la flottabilité des sphères (5) immergées. Quand le niveau (8) de liquide monte, les sphères (5) qu'il atteint flottent, elles font monter toutes les autres, leur forme fait qu'aucun blocage n'est possible. Le diamètre des sphères (5) est faible, les imperfections géométriques des bacs sont aisément absorbées et un bon contact entre la paroi (3) et le réservoir (1I) est assuré car les sphères (5) exercent une pression15 latérale sur la paroi (1) et sur la surface latérale extérieure du toit flottant (2). Roulant les unes sur les autres, les sphères (5) agissent comme un liquide mais aussi comme les billes d'un roulement à billes pour empêcher tout blocage des mouvements du toit lors des emplissages ou vidanges des réservoirs équipés de joints suivant l'invention. Sous l'action des sphères (5) l'espace (7) se déforme de lui même. Dans la description ci-dessus, il a été mentionné surtout20 l'usage de joints suivant l'invention pour des bacs à toit flottants. Pour les bacs à toit fixe qui sont souvent munis d'écrans flottants, l'usage de joint suivant l'invention est aussi possible, le diamètre des sphères sera alors plus réduit en fonction de la distance entre la paroi (1) et le bord de la circonférence externe de l'écran, elle aussi plus réduite. A titre d'exemple non limitatif la paroi (3) pourra être constitué d'une toile externe destinée25 à bien résister au frottement sur la paroi (1) alors que l'étanchéité pourra être renforcée par une seconde toile plus mince et plus souple. Les sphères (5) doivent être résistantes et néanmoins légères elles peuvent être ou creuses ou emplies d'une mousse injectée pour qu'elles restent insubmersibles dans les liquides stockés. Les dispositions constructives ne sont données qu'à titre d'exemple, des variantes de détails30 sont possibles sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi la paroi souple (9) qui doit être à la fois souple et perméable pourra être réalisée soit en métal soit dans la même matière plastique que celle constituant les parois des sphères (5). Bien entendu, l'adjonction d'un joint secondaire classique à un joint selon l'invention est souhaitable notamment pour pouvoir drainer les eaux de pluie reçues par les toits flottants.35 Le joint construit selon les dispositions de l'invention est particulièrement destiné à l'équipement des bacs de stockage de produits pétroliers. - 4 - REVENDICATIONS 1) Joint pour toit flottant ou écran de réservoir de stockage d'hydrocarbures caractérisé en ce qu'il ne comporte qu'un seul espace (7) qui se déforme par lui-même et qui se vide de lui-même lorsque le réservoir est totalement vidé pour dégazage avant travaux à la flamme. 2) Joint pour toit flottant selon la revendication I caractérisé en ce que l'espace (7) est empli partiellement de sphères (5) qui flottent sur le liquide stocké. 3) Joint pour toit flottant selon la revendication I caractérisé en ce que l'espace (7) est limité en partie supérieure par une paroi imperméable souple (3) qui se prolonge sous le niveau (8) du liquide stocké. 4) Joint pour toit flottant selon la revendication I caractérisé en ce que les sphères (5) appuient la paroi souple imperméable (3) contre la paroi (1) du réservoir. ) Joint pour toit flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que les sphères (5) contribuent à maintenir la forme de la paroi souple impermnéable (3) en équilibrant l'action des lests (6). 6) Joint pour toit flottant selon la revendication I caractérisé en ce que les sphères (5) sont maintenues en place dans l'espace (7) déformable par une paroi souple et perméable (9) du type grillage dont les mailles ont une ouverture inférieure au diamètre des sphères (5). 7) Joint pour toit flottant selon la revendication I caractérisé en ce que les sphères (5) emplissent tout l'espace qui leur est offert entre la paroi (1) du réservoir et le toit flottant (2). 8) Joint pour toit flottant selon la revendication I caractérisé en ce que les sphères (5) tout en emplissant tout l'espace qui leur est offert entre la paroi (1) du réservoir et le toit flottant (2) contribuent à la liberté des mouvements du toit flottant (2) lors des emplissages des vidanges des réservoirs équipés de joints suivant l'invention. 9) Joint pour toit flottant selon la revendication I caractérisé en ce que les sphères (5) contribuent à l'étanchéité désirée pour le joint en séparant le niveau de liquide (8) de l'atmosphère dans le cas o la paroi souple imperméable (3) aurait perdu son étanchéité. ) Joint pour toit flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi souple imperméable (3) peut comporter plusieurs couches indépendantes de tissus enduits.