Brevet FR2978226A1 — publié le 20130125

EVENT DE SURPRESSION POUR UN RESERVOIR CONTENANT UNE PHASE GAZEUSE ET RESERVOIR EQUIPE DUDIT EVENT La présente invention se rapporte à un évent de surpression pour un réservoir contenant une phase gazeuse ainsi qu'à un réservoir équipé dudit évent. Dans le domaine du stockage de liquide comme par exemple le vin ou l'alcool, la phase liquide stockée dans un réservoir peut être surmontée d'une phase gazeuse. Ce réservoir comprend généralement au moins un orifice pour permettre d'introduire et/ou de sortir la phase liquide. La pression de la phase gazeuse peut varier lors du stockage. Aussi, les parois des réservoirs sont conçues pour résister à une certaine pression. Toutefois, dans certaines conditions non prévues, la pression de la phase gazeuse peut atteindre une valeur susceptible d'induire des contraintes sur la paroi du réservoir qui peuvent engendrer l'explosion du réservoir. Ce phénomène de surpression peut notamment apparaitre lorsqu'un incendie survient dans l'environnement du réservoir et que la température augmente provoquant l'évaporation de la phase liquide. Il est connu d'utiliser des évents ou des soupapes avec des diamètres relativement faibles, inférieurs à 10 cm, pour maitriser les variations de pression à évolution lente comme par exemple, les augmentations ou réductions de pression en raison des variations de température d'amplitudes modérées de l'environnement extérieur du réservoir. Selon un mode de réalisation connu, une soupape ou un évent comprend un obturateur (dont le poids est nettement inférieur à la force générée par la pression du gaz) susceptible d'occuper une première position fermée dans laquelle il empêche tout flux de gaz vers l'extérieur du réservoir et une seconde position ouverte dans laquelle il autorise un flux de gaz vers l'extérieur, un moyen de rappel tel qu'un ressort permettant de maintenir l'obturateur dans la position fermée lorsque la pression à l'intérieur du réservoir est inférieure à une pression de sécurité. Généralement, un mécanisme est prévu pour ajuster le tarage du ressort et ainsi régler le déclenchement de l'ouverture de l'obturateur. Dans le cas de variations de pression à évolution rapide susceptibles d'engendrer l'explosion du réservoir, il est nécessaire de prévoir des diamètres de sortie supérieurs à 20 cm pour pouvoir libérer rapidement des volumes de gaz 1 o importants. Pour ce type de phénomènes, les soupapes et les évents conçus selon l'art antérieur ne conviennent pas, même si leurs diamètres sont adaptés. En effet, les systèmes de rappel à ressort ne permettent pas de libérer rapidement un grand volume de gaz car le ressort engendre un effort à l'encontre de 15 l'ouverture de l'obturateur variable qui augmente proportionnellement à la course de l'obturateur. Ainsi, au lieu de libérer une section de passage importante de manière quasi instantanée, la pression à l'intérieur du réservoir va devoir augmenter pour provoquer une section d'ouverture importante. Selon une autre contrainte, il est nécessaire de prévoir un contrôle périodique 20 afin de s'assurer que le mécanisme de soupape selon l'art antérieur fonctionne correctement en cas d'incidents. Ces contrôles périodiques conduisent nécessairement à augmenter les coûts d'exploitation du réservoir ainsi équipé. Selon une autre solution, pour pallier aux risques d'explosion du réservoir, il est possible de prévoir au niveau de la partie supérieure du réservoir des amorces de 25 rupture visant à fragiliser le réservoir de manière localisée afin qu'une partie de la paroi du réservoir se sépare du reste du réservoir en cas de pression importante, pour produire une ouverture avec une section adaptée. Selon un mode de réalisation, on prévoit au niveau de la paroi une rainure qui s'étend sur un contour fermé. La profondeur de la rainure est ajustée afin que la paroi au droit de la rainure offre une résistance à la rupture adaptée à la pression de déclenchement souhaitée. En cas de surpression accidentelle importante, la paroi rompt de manière localisée au niveau de la rainure ce qui génère une ouverture avec une section importante. Contrairement aux soupapes et aux évents de l'art antérieur, ce dispositif de sécurité ne nécessite pas d'entretien. Selon un autre avantage, il libère rapidement un grand volume de gaz et ne tend pas à freiner le flux de gaz vers l'extérieur. Toutefois, ce système de sécurité n'est pas pleinement satisfaisant. Selon un premier inconvénient, même si la paroi se rompt et empêche l'explosion du réservoir en cas d'incident, ce dernier est toutefois endommagé et ne peut plus être utilisé à moins d'une réparation coûteuse. Selon un autre inconvénient, le dimensionnement de l'amorce de rupture est difficile à déterminer et dépend de nombreux paramètres qui peuvent varier en fonction par exemple du lot de matière utilisé pour réaliser le réservoir. Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un évent de surpression prévu pour limiter les risques d'explosion d'un réservoir, de conception simple, fiable et ne nécessitant pas d'entretien. A cet effet, l'invention a pour objet un évent de surpression susceptible d'équiper un réservoir contenant une phase gazeuse, ledit évent comprenant un obturateur susceptible d'occuper une première position fermée dans laquelle il empêche tout flux de gaz vers l'extérieur du réservoir et une seconde position ouverte dans laquelle il autorise un flux de gaz vers l'extérieur dès que la pression à l'intérieur du réservoir dépasse une certaine valeur appelée pression de sécurité Ps, caractérisé en ce que l'évent a une section de passage 50 dimensionnée pour limiter les risques d'explosion et en ce que l'obturateur a une masse M égale à Ps.SO/g avec un intervalle de tolérance de +/- 10%, Ps étant la pression de sécurité, 50 la section de passage et g l'accélération de la pesanteur. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une représentation schématique d'un réservoir équipé d'un évent selon l'invention, - La figure 2A est une coupe d'un évent selon l'invention en position fermée, - La figure 2B est une coupe d'un évent selon l'invention en position ouverte, - La figure 3 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un évent sans obturateur, et - La figure 4 est une coupe illustrant en détail une partie d'un évent selon un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté en 10 un réservoir. Pour la suite de la description, on entend par réservoir aussi bien une cuve, une citerne ou tout autre contenant apte à stocker au moins un liquide appelé également phase liquide 12, comme par exemple du vin ou un alcool. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce type de liquide. Cette phase liquide peut être surmontée d'une phase gazeuse 14 appelée également ciel. Le réservoir comprend au moins une paroi 16 qui délimite une enceinte étanche dont la contenance V peut varier d'un réservoir à l'autre en fonction notamment 25 des besoins de stockage. Le réservoir 10 comprend au moins une ouverture 18 pour permettre d'introduire la phase liquide 12. Selon un mode de réalisation, le réservoir peut avoir une paroi métallique et être cylindrique avec un fond 20 conique et un dôme 22 sphérique. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à une forme de réservoir, ni à un matériau. Pour limiter les risques d'explosion, le réservoir 10 comprend au moins un évent de surpression 24 qui permet de faire communiquer l'intérieur du réservoir avec l'extérieur dès que la pression Pi à l'intérieur du réservoir dépasse une certaine valeur appelée pression de sécurité Ps. Selon l'invention, la section de passage SO de l'évent est dimensionnée pour limiter les risques d'explosion même en cas d'élévation brutale de la pression Pi. La section de passage est notamment déterminée en fonction de la contenance V du réservoir, de la nature du produit stocké. A titre d'exemple, la section de passage SO peut être équivalente à celle d'un conduit de 200 mm de diamètre ou de 400 mm de diamètre. Généralement, la section de passage SO a une valeur supérieure ou égale à celle d'un conduit de 200 mm de diamètre. Selon un mode de réalisation, l'évent comprend un conduit de forme cylindrique 26 avec un axe 28 vertical dont une première extrémité coopère avec une ouverture 30 ménagée dans la paroi du réservoir, plus particulièrement au niveau de son dôme 22, comme illustré sur la figure 2A. La liaison entre le conduit 26 et la paroi du réservoir doit être étanche et avoir une résistance lui permettant de résister à au moins la pression de sécurité. A titre d'exemple, dans le cas d'un réservoir métallique, le conduit est également métallique et la liaison se présente sous la forme d'un cordon de soudure étanche. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce matériau, à ce type de liaison ou à cette forme de section. La hauteur du conduit peut être plus ou moins importante. Comme pour l'art antérieur, l'évent de surpression comprend un obturateur 32 susceptible d'occuper une première position fermée dans laquelle il empêche tout flux de gaz vers l'extérieur du réservoir et une seconde position ouverte dans laquelle il autorise un flux de gaz vers l'extérieur. L'obturateur 32 a une section S égale ou supérieure à la section de passage S0. Avantageusement, l'extrémité supérieure du conduit 26 forme un siège avec lequel l'obturateur 32 est susceptible de coopérer. De préférence, le contact entre le siège et l'obturateur 32 est compris dans un plan horizontal. Une collerette 34 est avantageusement prévue au niveau de l'extrémité supérieure du conduit 26, sa surface supérieure 36 formant le siège avec lequel coopère l'obturateur 32. Selon un mode de réalisation, la collerette 34 est constituée d'un anneau dont l'orifice comprend une portion supérieure 38 dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre intérieur du conduit 26 et une portion inférieure 40 dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre extérieur du conduit 26. La collerette 34 peut être métallique et reliée au conduit 26 grâce à un cordon de soudure étanche. Selon l'invention, la masse M de l'obturateur est déterminée de manière à ce que la masse soit égale à Ps.SO/g avec un intervalle de tolérance de +/- 10%, Ps étant la pression de sécurité, SO la section de passage et g l'accélération de la pesanteur. Ainsi tant que la pression Pi est inférieure ou égale à Ps, l'obturateur 32 reste en position fermée en contact avec le siège. Dès que la pression Pi est supérieure à Ps, l'obturateur 32 passe en position ouverte et se souleve de manière à s'écarter du siège. Cette solution de conception simple est fiable car elle ne prévoit pas un système de rappel comme un ressort. Par conséquent, elle n'induit pas de coût d'entretien spécifique. Selon un autre avantage par rapport à une solution de l'art antérieur utilisant un ressort de rappel, l'effort nécessaire pour soulever l'obturateur est constant et n'augmente pas en fonction de l'écartement entre l'obturateur et son siège. De préférence, l'obturateur 32 se présente sous la forme d'un disque avec une section s et une hauteur h. Elle est relativement simple à mettre en oeuvre contrairement aux solutions avec des amorces de rupture car les paramètres d'ajustement sont limités. Ainsi, connaissant la masse volumique du matériau de l'obturateur 32, la section de passage SO et la section s de l'obturateur, il suffit d'ajuster la hauteur h de l'obturateur en fonction de la pression Ps. Selon un autre avantage de l'invention, en cas d'incident, le réservoir n'est pas endommagé. Au pire, il suffit de changer d'obturateur. Avantageusement, un joint annulaire 42 est intercalé entre l'obturateur 32 et son siège. Ce joint 42 permet non seulement de renforcer l'étanchéité entre l'obturateur 32 et son siège mais limite les risques d'adhérence entre ces deux éléments métalliques en raison par exemple de phénomènes de corrosion. Selon un mode de réalisation, le joint 42 est torique et en caoutchouc ou en matière plastique comme par exemple en élastomère. Il se loge dans une rainure 44 annulaire, avec une section en U, réalisée au niveau de la face supérieure 36 de la collerette 34 en périphérie du conduit 26. La profondeur de la rainure 44 et la section du joint torique 42 sont ajustée de manière à ce qu'il subsiste un écartement de l'ordre de 2 mm entre l'obturateur 32 et la collerette 34. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'évent de surpression de 25 l'invention comprend des moyens pour retenir l'obturateur 32 en cas de surpression. De préférence, les moyens pour retenir l'obturateur 32 comprennent une tige 46 reliée d'une part au conduit 26 et d'autre part à l'obturateur 32. Avantageusement, les moyens pour retenir l'obturateur 32 assurent la fonction de guidage de l'obturateur selon une direction verticale. Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 2A et 2B, la tige 46 est fixe par rapport à l'obturateur 32 et peut coulisser par rapport à un tube 48 solidaire du conduit 26. La tige 46 comprend un épaulement 50 à proximité de son extrémité supérieure et une portion filetée au niveau de ladite extrémité. En complément, l'obturateur 32 comprend un orifice traversant 52, approximativement centré, dont le diamètre est ajusté à celui de l'extrémité supérieure de la tige et inférieur au diamètre de la partie centrale de la tige 46. Un écrou 54 se visse au niveau de l'extrémité de la tige 46 et assure l'immobilisation en translation de la tige 46 par rapport à l'obturateur 32. La tige 46 comprend à son extrémité inférieure une portion filetée permettant de visser un écrou 56 dont la section est supérieure à celle du tube 48 et forme une butée pour limiter la course de la tige et donc celle de l'obturateur. Selon un point important, la tige 46 a une longueur telle qu'elle autorise un mouvement de translation de l'obturateur qui peut passer de la position fermée à la position ouverte. A titre indicatif, la tige 46 autorise une course pour l'obturateur 32 qui peut 20 varier de 50 à plus de 100 mm. De préférence, le tube 48 est centré par rapport au conduit 26. Il est relié au conduit 26 par des bras 58. Avantageusement, pour limiter l'encombrement du conduit 26, les bras 58 se présentent sous forme de plaques orientées selon l'axe du conduit 26. 25 Selon un mode de réalisation, deux bandes métalliques sont pliées de manière à former chacune un Vé 60, 60'. Pour chaque Vé, les extrémités des branches du Vé sont reliées (grâce à un cordon de soudure) à la face intérieure du conduit 26, la pointe du Vé étant reliée au tube 48. De préférence, les Vés 60, 60' sont disposés de manière symétrique. REVENDICATIONS1. Event de surpression susceptible d'équiper un réservoir (10) contenant une phase gazeuse (14), ledit évent comprenant un obturateur (32) susceptible d'occuper une première position fermée dans laquelle il empêche tout flux de gaz vers l'extérieur du réservoir (10) et une seconde position ouverte dans laquelle il autorise un flux de gaz vers l'extérieur dès que la pression à l'intérieur du réservoir dépasse une certaine valeur appelée pression de sécurité Ps, caractérisé en ce que l'évent a une section de passage 50 dimensionnée pour limiter les risques d'explosion et en ce que l'obturateur (32) a une masse M égale à Ps.SO/g avec un intervalle de tolérance de +/-10%, Ps étant la pression de sécurité, 50 la section de passage et g l'accélération de la pesanteur. 2. Event selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évent comprend un siège avec lequel est susceptible de coopérer l'obturateur. 3. Event selon la revendication 2, caractérisé en ce que le siège est disposé dans un plan horizontal. 4. Event selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un joint (42) intercalé entre l'obturateur (32) et son siège. 5. Event selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'évent est délimité par un conduit (26) cylindrique avec un axe (28) vertical et comprend au niveau de son extrémité supérieure une collerette (34) dont la surface supérieure (36) forme un siège pour l'obturateur (32). 6. Event selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'obturateur (32) a une section s et une hauteur h, h étant ajustée en fonction de la pression de sécurité Ps. 7. Event selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour retenir l'obturateur (32). 8. Event selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens pour retenir l'obturateur (32) comprennent une tige (46) dont l'extrémité supérieure est solidaire de l'obturateur (32), susceptible de coulisser dans un tube (48) solidaire et coaxial à l'évent, et dont l'extrémité inférieure comprend une butée pour limiter la course de l'obturateur. 9. Event selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tube (48) est relié à l'évent par deux bandes métalliques pliées de manière à former chacune un Vé (60, 60') dont les extrémités sont reliées à l'évent et la pointe au tube (48). 10. Réservoir équipé d'un évent selon l'une quelconque des revendications précédentes.