Brevet FR3022534A1 — publié le 20151225

La présente invention concerne un nouveau groupe de sécurité muni d'un obturateur commandé, pour équiper les cuves contenant des produits chimiques tels que de l'engrais liquide azoté. Actuellement, le stockage des engrais liquides azotés s'effectue dans des cuves présentant les dispositions suivantes : - Des cuves horizontales, en acier à simple paroi, disposées sur bac de rétention bétonné, mais cette solution présente de nombreux inconvénients : o la durabilité d'une peinture epoxy 600 microns à l'intérieur d'une cuve en acier en présence de produits chimiques agressifs doit être surveillée avec une protection anodique contre les courants galvaniques ; o la cuvette de rétention aérienne réalisée sous la cuve se remplit d'eau de pluie, qui génère des salissures et gèle l'hiver, il faut donc la vider périodiquement et la nettoyer tous les ans; o lorsque le produit chimique provenant des égouttures est moins dense que l'eau, il surnage à la surface de la cuvette de rétention et il déborde lorsque celle-ci est remplie d'eau de pluie ; o ces eaux de pluie se mélangeant avec les égouttages des flexibles lors des livraisons et des soutirages, et il faut les analyser avant d'autoriser leur rejet en milieu naturel, ou les re-pomper pour les traiter en station d'épuration si leur pollution est avérée; o les parois basses de la cuvette de rétention ne protègent pas d'une fuite de la cuve survenant en paroi haute, dont le jet dépasserait son périmètre ; o cette conception traditionnelle : cuve à simple paroi + cuvette de rétention ouverte génère des coûts de construction importants: terrassement + édification d'une cuvette étanche + évacuation. o On trouve en variante des cuves à double parois en acier, mais elles sont onéreuses : 0,42 à 0,59 E/litre HT, de ce fait elles sont limitées à des petites contenances : 26 à 53 m3 maxi. - Des citernes souples en textile armé, sur fosse de rétention terrassée doublée d'une feuille d'étanchéité « géomembrane »: Mais cette solution présente de nombreux inconvénients : o les citernes souples pour contenir des engrais liquides sont apparues récemment sur le marché, elles ne disposent pas de plus de 10 années de recul sur la tenue des matériaux aux UV et aux diverses agressions climatiques, chocs mécaniques & chimiques ; 3022534 -2- o les inconvénients de la cuvette de rétention façonnée dans un talus de terre doublé d'une feuille d'étanchéité sont identiques à ceux d'une cuvette aérienne maçonnée : accumulation de la pluie ; gel et salissures; 5 o ils sont aggravés en cas de cuvette hors-sol constituée d'une simple paroi souple relevée maintenue sur des piquets, sans talutage de terre, car alors cette paroi n'est pas incombustible ; o en cas d'édification en zone inondable, une citerne souple simplement posée au sol risque d'être soulevée par flottaison et 10 entraînée par les eaux lorsque le liquide qu'elle contient est moins dense que l'eau; de même, une citerne souple textile vide peut flotter dans son bassin de rétention qui serait rempli d'eau de pluie; o les textiles armés ne résistent pas au feu de broussaille qui se déclarerait à proximité, ni aux rongeurs qui nicheraient en terre 15 sous la cuve, ni à l'impact des plombs de chasse, dommage fréquent et reconnu pour provoquer des pannes sur les câbles des lignes téléphoniques rurales. - Constat d'absence de systèmes de sécurité anti-pollution intégrés aux stockages, pour prévenir les risques qui seraient dus à : 20 o la vétusté des cuves (corrosion des aciers, actions des UV sur les textiles armés..), o la rupture par choc d'une canalisation ou défaillance d'une vanne, o le déversement accidentel pendant le dépotage ou le soutirage, o le débordement des cuves aériennes, 25 o l'éclatement des citernes souples, o la rupture de la géomembrane du bac de rétention, o l'erreur de manipulation pendant le chargement ou le déchargement, o l'incendie à proximité du stockage, un choc mécanique, 30 o Enfin, le risque de pollution est réel : un déversement d'engrais azoté de 3% en concentration suffit à rendre impropre à la consommation l'eau potable dont la norme Nitrates est fixée à un maximal 50 mg d'azote /litre ; o Pour ces raisons, les cuves de stockage des produits pétroliers ne 35 doivent pas comporter de point de soutirage situé en partie basse ; o Toutefois, cette dernière disposition est très pénalisante car elle interdit la possibilité de pompage au-delà de la hauteur d'amorçage, ce qui limite la hauteur de nos cuves à 7m50 ; o Sachant que l'emploi de pompe de soutirage immergée n'est pas satisfaisante dans un milieu chimique liquide agressif. 3022534 -3- C'est pourquoi nous avons développé une cuve de stockage qui supprime de part sa construction tous ces inconvénients, en combinaison avec un système d'obturateur de sécurité innovant situé en partie basse de la cuve, qui apporte une sécurité intrinsèque, en empêchant tout déversement polluant accidentel 5 ou malveillant, et justifiant ainsi un point de soutirage en partie basse. Etat de l'art de nos cuves en polyester armé de fibre de verre: Nos cuves de stockage d'engrais liquide azoté sont constituées par une cuve verticale - typiquement de diamètre 3180 mm : - dont la paroi extérieure porteuse est réalisée en résine de polyester 10 polymérisée à chaud armé de fibre de verre obtenue en une seule pièce par projection dans un moule rotatif, - qui est doublée intérieurement par une seconde paroi de polyester armé de fibre de verre, - ces cuves étant équipées d'origine par un groupe de sécurité muni d'un 15 obturateur commandé. Cette disposition supprime tous les inconvénients rencontrés précédemment : - Grande durabilité des matériaux constitutifs de la cuve : les composites polyester armés de fibre de verre ont prouvé depuis plus de 40 ans leur tenue à la corrosion engendrée par les produits chimiques et l'eau de mer 20 (coques de bateaux) ; - le polyester armé est un matériau isolant, donc pas de mise à la terre, pas de courants de décharge électrostatiques, pas de conduction de la foudre; - livraison rapide : sa légèreté plus grande que celle de l'acier et la rapidité de sa mise en oeuvre (livraison sur plateau routier), permettent un levage 25 à la grue et son édification sur un simple radier de béton en une journée, - déplacement du stockage facilité : l'absence de bac de rétention permet de modifier facilement l'emplacement des cuves en polyester ; - la double paroi intérieure constitue le dispositif de rétention : il n'y a donc plus besoin de réaliser un bac de rétention sous la cuve. 30 De plus, le dispositif de détection de fuite dans la double paroi a été amélioré en combinaison avec l'obturateur de sécurité commandé : o la paroi intérieure est au contact de l'engrais liquide azoté : sa composition en résine de polyester-époxy armée de fibre de verre lui assure une très bonne protection contre la corrosion, 35 o elle est protégée des agressions extérieures : chocs et action de la lumière par la paroi extérieure plus épaisse armée de fibre de verre qui est revêtue d'un gel-coat opaque à la lumière ; o ainsi une fuite éventuelle qui se produirait au niveau de la paroi intérieure sera contenue et automatiquement drainée par l'espace 40 interne ménagé entre la double paroi: le contenu ne peut donc pas se répandre à l'extérieur ; 3022 5 34 -4- Cette solution innovante a été développée pour répondre à deux objections réglementaires : o Premier point: justifier que la cuve à double-paroi constitue un bac de rétention intégrée 5 ^ Changer la « sémantique » en revenant aux origines des textes, pour expliquer que : - la seconde paroi intérieure constitue la cuve ; - et que la paroi d'armature extérieure en composite armé de fibre de verre constitue le bac de rétention 10 intégral vertical; ^ une partie seulement des Règlements Sanitaires Départementaux acceptent le principe de protection par double paroi avec détecteur de fuite intégré, comme constituant un dispositif de rétention en remplacement de la 15 cuvette de rétention ; ^ Nous avons donc élaboré un cahier d'essais techniques réalisés sur plateforme, démontrant que les fonctions de signalement et de rétention de fuite sont fonctionnelles, ces performances revendiquées ayant été ensuite validées par 20 des essais probants attestés par un PV d'essais constaté par huissier. o Deuxième point : justifier que le « remplissage et le soutirage par le haut » exigés par « l'Arrêté du 1" Juillet 2004 fixant les règles techniques applicables au stockage de produits 25 pétroliers.. » et qui sont par extension recommandées par certaines Chambres d'Agriculture pour application aux stockages d'engrais liquides peuvent être valablement remplacés par un « remplissage et soutirage par le bas de la cuve », lorsque celle-ci est équipée d'un groupe de sécurité à 30 obturateur commandé : ^ Changer de « position dominante » en revenant aux origines des textes pour : - Démontrer qu'aucun texte légal n'impose la solution de « pomper par le haut » pour les engrais liquides, 35 mais pose seulement le principe d'une solution de sécurité interdisant toute possibilité de « vidange gravitaire » et de « siphonage » ; 3022 5 34 -5- - Etudier et proposer une alternative fiable : o A défaut de Norme faisant consensus sur ce point, nous avons examiné les solutions retenues pour le stockage des produits plus 5 dangereux que les engrais liquides : les produits pétroliers ; o Nous avons constaté que les cuves des camions citerne de livraison de produits pétroliers tels que du butane ou du propane liquide, 10 possédaient une vanne de fond de cuve munie d'un obturateur de sécurité à commande pneumatique ; o Puis nous avons repris cette disposition en la modernisant par le recours à une vanne 15 électrique normalement fermée à rappel de fermeture actionné par une batterie autonome de secours, commandée par automate programmable. o Cette position étant justifiée par une analyse de 20 risque validée par des essais. - « Remplissage et Soutirage par le haut » : o Certaines Chambres d'Agriculture disposent que : « en cas de stockage double paroi, les canalisations de remplissage et de pompage du fluide doivent se faire par le haut de la cuve » ; mais 25 cette exigence n'apparaît réglementairement que pour le stockage des produits pétroliers. o De plus cette solution n'est pas rationnelle et souvent irréalisable : ^ le remplissage par le haut n'est pas rationnel car le liquide qui tombe dans la cuve vide lors du remplissage peut 30 endommager la paroi, mais cette solution est sécuritaire car le liquide ne peut pas ressortir, sauf par débordement ; ^ la prolongation de ce tube de remplissage jusqu'au fond de la cuve présente un risque de siphonage en cas de soutirage amorcé par un flexible : il faut donc percer un trou anti- 35 siphonage en partie haute, ce qui interdit alors d'utiliser ce même tube pour le soutirage par pompage (prise d'air parasite) ; 3022534 -6- - deux solutions existent pour soutirer du liquide par le haut, selon que sa hauteur manométrique est inférieure à 7,5 m ou dépasse 8 mètres (qui est la limite pratique d'amorçage d'une pompe courante avec de l'eau) o la première solution lorsque la hauteur du liquide dans la cuve ne 5 dépasse par 7,5 mètres consiste à placer une pompe aérienne (la canalisation de refoulement étant munie d'un trou anti-siphonage comme expliqué précédemment) ; o la seconde solution consiste à placer une pompe immergée au fond de la cuve, mais la tenue à long terme de ce type pompe au contact 10 de l'engrais liquide n'est pas assurée et cette pompe immergée est alors un composant intégré qui vient s'ajouter à l'achat de la cuve ; alors que les exploitants agricoles disposent déjà de pompes autonomes à moteur thermique ou électrique équipant leurs épandeurs, pompe aériennes qui sont incompatibles avec le 15 pompage par le dessus d'une cuve de grande hauteur (difficulté d'amorçage au-delà de 7,5 à 8 mètres) . - « Remplissage et Soutirage par le bas» : o c'est pourquoi nous proposons pour équiper nos cuves à double paroi, de n'utiliser qu'un seul tube, situé en partie basse, pour 20 effectuer le remplissage et le soutirage ; ^ ce tube unique étant muni après sa pénétration dans la cuve d'un coude à 90° prolongé par un tuyau plongeur terminé par une coupe en biseau et orienté vers le bas de la cuve pour assurer une vidange presque totale du fond de la cuve, 25 o le remplissage par dépotage sous pression avec un camion-pompe est maintenant généralisé ; ^ la présence d'un évent à coiffe évite toute mise en surpression ou dépression accidentelle de la cuve ; ^ bien-sûr cet évent doit être équipé d'un un limiteur de 30 remplissage (fonction intégrée dans notre groupe de sécurité) ; en complément de la jauge électronique qui permet de « faire le creux » (opération qui consiste à déterminer la capacité résiduelle disponible dans la cuve avant de la remplir). 35 Toutefois, cette disposition est contraire à la position dominante qui stipule que le contenu de la cuve ne doit pas pouvoir être vidangé « naturellement » par l'action de la gravité, si la vanne de pied de cuve est ouverte de façon accidentelle (rupture de flexible) ou criminelle (effraction). 3022534 -7- Description de l'innovation : La nouveauté consiste dans le système original de détection de fuite de liquide dans la double paroi, associé à un obturateur de sécurité, de façon que: 5 o toute fuite survenant dans l'espace annulaire de la double paroi ou dans le fond de la cuve, soit signalée par un système de détection étanche intégré, et que o toutes les informations de sécurité soient concentrées sur un 10 automate à logique programmable, pour actionner un groupe de sécurité muni d'un obturateur de sécurité normalement fermé actionné par un moteur électrique à rappel de fermeture par batterie autonome, o le dit groupe de sécurité étant contenu dans un caisson étanche 15 protégée contre les agressions mécaniques. - Le principe utilisé pour la détection de fuite est le suivant : Si du liquide a pénétré dans la double paroi, elle est détectable par un appareil de mesure capacitif : la mesure est basée sur la différence des constantes diélectriques des fluides suivantes : 20 En prenant pour référence la constante diélectrique du vide E = 1 o la constante diélectrique de l'air sec est proche de E = 1 o la constante diélectrique de la résine de polyester E =3 à 4 o la constante diélectrique de l'eau E = 80 o la constante diélectrique de l'eau + engrais azoté E = 180 25 Il est donc possible avec un simple appareil de mesure capacitive sans contact de mesurer la présence d'eau dans la paroi de polyester à une profondeur comprise entre 1Omm et 25mm, par simple apposition de l'appareil sur la surface extérieure de la cuve présentant une dimension plane d'un diamètre de 10 à 25 mm. 30 Ce principe est connu et ce type d'appareil de mesure se trouve disponible dans le commerce pour contrôler l'étanchéité à l'eau de mer des structures des coques de navires en polyester. 3022 5 34 -8- - Un caisson étanche refermable protège également la vanne de vidange (manette de commande de vanne déportée avec presse-étoupe sur la rallonge) ; - L'innovation est constituée par l'adjonction en pied de cuve d'un groupe 5 de sécurité muni d'un obturateur de sécurité actionné par un moteur électrique et commandé par une armoire à logique programmable, le dit groupe de sécurité étant contenu dans le caisson étanche. - En outre, cette commande tient compte de la température ambiante afin d'empêcher l'ouverture de l'obturateur de sécurité par temps de gel, ce 10 qui garantit qu'un glaçon ne viendra pas empêcher la manoeuvre de fermeture automatique de l'obturateur de sécurité en cas de coupure de courant. - Considérant l'état de l'art antérieur et pour lever les objections résultant de l'analyse des risques, nous avons donc développé un groupe de 15 sécurité à obturateur électrique commandé, apportant la fonction d'un clapet de vanne de fond, et dont la logique de commande exerce une surveillance continue : o de la pression hydraulique en amont de cet obturateur (côté interne de la cuve), 20 o et de la contre-pression en aval de cet obturateur (côté extérieur au niveau du raccord de flexible) exercées par le fluide à contenir ; o conjuguées à la surveillance de la température ambiante (l'obturateur de sécurité restant en position de sécurité fermée en cas de risque de gel du liquide). 25 L'innovation est constituée par l'adjonction en pied de cuve d'un groupe de sécurité muni d'un obturateur de sécurité actionné par un moteur électrique et commandé par un automate à logique programmable, le dit groupe de sécurité étant contenu dans un caisson étanche. - En outre, cette commande tient compte de la température ambiante afin 30 d'empêcher l'ouverture de l'obturateur de sécurité par temps de gel, ce qui garantit qu'un glaçon ne viendra pas empêcher la manoeuvre. 3022 534 -9- - Principe de fonctionnement du groupe de sécurité muni d'un obturateur commandé: o Surveillance continue de l'état d'étanchéité de la double paroi de la cuve : 5 ^ La nouveauté réside dans l'inclusion lors de la fabrication de la double enveloppe de mèches et/ou des ronds en matériau absorbant, typiquement en textile de coton ou en papier de type absorbant, qui sont disposées lors de la construction de la double enveloppe et noyées de façon inamovible dans 10 l'espace de la double paroi. ^ cette détection de fuite s'exerce au moins en trois points : - 1 - détection de fuite par une bande hélicoïdale ou une pluralité de bandes parallèles, ou de ronds disposées sur toute la hauteur de la virole ; 15 - 2 - détection de fuite par des bandes rayonnantes disposées en fond de cuve ; - 3 - détection de fuite sur le trou d'homme par des ronds de matériaux absorbant disposées au niveau des points singuliers de raccordement. 20 ^ Ces bandes ou ronds de tissus ou de papier absorbant présentant une largeur ou un diamètre de 10 à 25mm ; ^ La présence et l'emplacement exact des ces indicateurs d'humidité noyés dans la double paroi étant repérée par des marquages extérieurs colorés. 25 o Surveillance continue de la pression hydraulique en amont de l'obturateur de sécurité : ^ La partie haute de la cuve est équipée d'un limiteur de remplissage, agissant sur l'obturateur en pied de cuve : cette sécurité évite toute mise en surpression accidentelle de la 30 cuve par la pompe du camion (ou par l'eau de réseau lors des essais d'étanchéité) ; et sans obturer l'évent... ^ Un capteur de niveau à lames vibrantes détecte le niveau haut lorsque les lames sont immergées dans le liquide, et une temporisation réglable tient compte du temps de fermeture 35 de l'obturateur de sécurité motorisé afin d'anticiper l'atteinte du niveau haut pour éviter tout débordement par l'évent. 3022 5 34 -10- o Surveillance de l'absence de la pression hydraulique en aval (relevée à l'emplacement du raccordement du flexible) : dans ce cas, l'obturateur de retenue en pied de cuve se ferme automatiquement et reste fermé; 5 ^ Pour que cet obturateur s'ouvre, il est nécessaire d'avoir amorcé la pompe et rempli le flexible de liquide, ^ le capteur de pression détecte alors la présence d'une pression supérieure à la pression atmosphérique et commande l'ouverture de l'obturateur électrique ; 10 ^ le liquide d'amorçage nécessaire pour remplir le flexible est fourni par une petite réserve de liquide située dans le bac à égouttures constitué par la virole et est pompé avec une pompe manuelle; ^ selon une variante, cette pompe hydraulique manuelle peut 15 servir également à épuiser les égouttures pour les réinjecter dans le stockage ; Nos recherches ont permis de dégager les caractéristiques fonctionnelles d'un nouveau groupe de sécurité équipé d'un obturateur unique, disposé en pied de cuve, et qui présente une sécurité optimale lorsqu'il rassemble les 20 fonctionnalités suivantes : - détection de fuite intégrée ; - clapet automatique de retenue du liquide (rupture de flexible...) ; limiteur de remplissage ; anti-siphonage (acte de malveillance, amorçage d'un flexible ...) ; 25 - permettant une vidange totale de la cuve ; - intégrant un bac de reprise des purges et un dispositif de réinjection des égouttures ; - protégé du gel (interdiction de manoeuvre) ; - le tout disposé dans un caisson étanche constituant un coffret de rétention 30 fermé, offrant une protection mécanique contre les chocs et les tentatives d'effractions. Selon une première caractéristique ; une cuve contenant des produits liquides potentiellement dangereux tels que de l'engrais liquide, des produits pétroliers ou des produits chimiques, munie d'une canalisation unique de 35 remplissage et de vidange situé en partie basse de cette cuve, constitue une solution de sécurité lorsque cette cuve est équipée d'un groupe de sécurité unique à obturateur mu par un moteur électrique normalement fermé muni d'un dispositif automatique de rappel en position de fermeture par défaut de tension, caractérisé par son association avec un automate programmable dont 40 le cheminement logique est détaillée figure 1, et qui rassemble au-moins les fonctionnalités de sécurité qui suivent, utilisées seules ou en combinaison ; 3022534 Selon une deuxième caractéristique ; cet obturateur électrique commandé remplit la fonction d'un « clapet de fermeture de sécurité » en interdisant tout remplissage ou vidange de la cuve en cas de signalement d'une fuite qui serait repérée par la mesure capacitive de marqueurs 5 d'imprégnation noyés dans la double paroi : ces marqueurs ayant une forme caractéristique appropriée à la forme de l'antenne capacitive de l'appareil de mesure et étant réalisés sous la forme de bandes ou de ronds de tissus ou de papier absorbant noyés à l'interface de la double enveloppe et présentant typiquement une largeur ou un diamètre de 10 à 25 mm ; cette fonctionnalité 10 étant assurée par la surveillance continue de la constante diélectrique de ces marqueurs , le signal recueilli par l'appareil de mesure capacitive agissant sur l'automate électronique contenu dans l'armoire de commande, le dit obturateur de sécurité étant associé à une batterie d'accumulateurs électriques qui actionnent de façon permanente son moteur électrique en 15 position de fermeture au repos, complété par un système d'alerte qui signale et caractérise le défaut à savoir : - constante diélectrique du marqueur sec : E = 1 , voyant vert et autorisation d'ouverture de l'obturateur de sécurité ; - constante diélectrique du marqueur imprégné d'eau de condensation : E 20 80, présence d'humidité dans la double-paroi : passage du voyant à l'orange et autorisation d'ouverture de l'obturateur de sécurité ; constante diélectrique du marqueur imprégné d'eau et engrais azoté : E = 180, présence d'une fuite d'engrais, passage du voyant au rouge et fermeture de l'obturateur de sécurité. 25 Selon une troisième caractéristique ; cet obturateur électrique commandé remplit la fonction d'un « clapet de retenue de sécurité » en interdisant tout remplissage ou vidange de la cuve en l'absence de l'alimentation en courant électrique : cette fonctionnalité est caractérisée par la surveillance continue de la présence de tension d'alimentation sur 30 l'automate électronique contenu dans l'armoire de commande, associé à une batterie d'accumulateur électrique qui actionne automatiquement et de façon autonome le moteur électrique de fermeture de l'obturateur de sécurité par défaut de tension. Selon une quatrième caractéristique, la fonction « Limiteur de 35 remplissage et de sur-remplissage» est assurée par le même automate à logique programmable qui ferme l'obturateur de sécurité, lors de l'obtention d'une alarme de niveau haut. Cette fonction met en oeuvre un capteur de niveau de liquide fournissant le signal à l'automate, et pouvant être indifféremment : 3022534 -12- o un double capteur contact à flotteur, o un double capteur à lames vibrantes, o un capteur manométrique placé en pied de cuve ; o ou une jauge flottante inversée à fil instrumentée. 5 fonction caractérisée par son association avec un automate à logique programmable qui recueille le signal de la jauge et qui intègre les fonctions logiques suivantes: o paramétrage résident en mémoire de l'automate des constantes dimensionnelles (diamètre et hauteur propres à chaque cuve), qui 10 calcule la capacité de la cuve, associées à la constante de dilatation du fluide et une acquisition continue de la mesure de la température ambiante pour ménager une marge pour la dilatation du fluide ; o la protection contre le sur-remplissage est réalisée de la façon 15 suivante : suppression du bouton inverseur « ouverture »/ »fermeture » et remplacement par deux boutons distincts ; Dans le cas ou une ouverture de l'obturateur est demandée, alors que la cuve est déjà pleine, l'automate est capable de reconnaître si 20 il s'agit d'un soutirage ou d'une tentative de sur-remplissage, en suivant la logique qui suit : L'automate autorise cette ouverture pendant un court laps de temps (typiquement égal à 30 secondes), correspondant à l'écart (hystérésis) d'enclenchement du deuxième niveau de limite haute 25 du double capteur de niveau ; - si le second contact haut de ce capteur de niveau se ferme, il révèle une tentative de sur-remplissage de la cuve, et la conséquence est le blocage de longue durée de l'obturateur de sécurité (typiquement 1H00 à 3H00), avec intervention manuelle ; 30 - si le second contact haut reste ouvert, il révèle que la demande d'ouverture de l'obturateur de sécurité correspond bien à un soutirage et il maintient l'ordre d'ouverture. o émission d'un signal (sonore ou voyant lumineux ou signal télétransmis ou relayé à la pompe de dépotage) lorsque le niveau 35 haut est atteint ; o Une fonction de temporisation ajustable par programmation signale que la limite de remplissage va être atteinte, de façon à tenir compte du temps de fermeture de l'obturateur de sécurité ; 3022534 -13- Selon une cinquième caractéristique, la fonction « anti-gel du groupe de sécurité » est réalisée par temps de gel par : - une sonde de température, associée à l'automate programmable, mesure la température ambiante en continu afin d'interdire toute opération 5 de soutirage ou de dépotage par temps de gel , ceci pour prévenir le risque de présence d'un glaçon qui viendrait bloquer le groupe en position ouverte ; - la consigne de température programmable est ajustable à la température effective de gel du produit chimique contenu dans la cuve. Selon une sixième caractéristique, la fonction « jaugeage électronique 10 & calcul du creux » est réalisée par une jauge électronique : Le jaugeage est réalisé par une sonde de pression manométrique montée sur une douille filetée, munie d'une vanne à passage intégral, ou d'un obturateur automatique ; ^ Cette conception permet d'afficher le volume contenu en temps réel et 15 par différence avec le volume total de la cuve, d'afficher le « Creux » c'est-à-dire la capacité libre restant à remplir, le livreur peut ainsi connaître la quantité qu'il peut dépoter dans la cuve sans la calculer. ^ La conservation dans la mémoire de l'automate programmable des constantes dimensionnelles (diamètre et hauteur propres à chaque cuve), associée au jaugeage permettent d'effectuer par le calcul les opérations 20 de détermination du creux et d'autoriser ou non le dépotage. Le modem associé permet de télétransmettre ces données au bureau de l'exploitant. Une prise commandée de puissance électrique est disponible pour alimenter la pompe électrique externe de dépotage et l'interrompre en fin de remplissage 25 Selon une septième caractéristique, la fonction « cuvette de rétention » est réalisée pour recueillir les égouttures des flexibles, le produit est retenu sur place par un dispositif faisant cuvette de rétention en matériau résistant au produit stocké : 30 notre double enveloppe constitue un « dispositif faisant cuvette », un point bas bouchonné réalisé dans le caisson 2) est prévu afin de faciliter le pompage du liquide qui serait présent dans la double paroi en cas de fuite ; ce caisson 2) pouvant être complétée par un bac au sol de reprise des 35 égouttures ; ^ lequel bac peut est équipée d'un dispositif de réinjection des égouttures dans la cuve. 3022534 -14- Selon une huitième caractéristique, la fonction « anti-fragilisation des cuves » provoquée par l'exposition directe au chaud, au froid et à l'action du rayonnement solaire ultra violet des parois est traitée par : - la disposition de la paroi interne qui est placée au contact du liquide 5 agressif , qui est moulée à l'intérieur de la cuve de structure qui constitue la paroi externe, cette-ci étant réalisée en polyester armé de fibre de verre pour résister aux intempéries et est rendue opaque aux rayons UV par le recouvrement d'un gel-coat ; Selon une neuvième caractéristique, la fonction « vidange intégrale » 10 de la cuve est assurée par : - une canalisation unique de remplissage et de soutirage qui présente après sa pénétration dans la partie basse de la cuve, un col de cygne orienté vers le bas de cette cuve dont l'extrémité est munie d'un bec coupé en biseau, qui permet une vidange quasi-totale du fond de la cuve ; 15 Selon une dixième caractéristique, la fonction « protection mécanique et anti-effraction » de l'obturateur de sécurité est assurée par : un caisson étanche 2) constituant un coffret fermé anti-effraction, et offrant une protection mécanique contre les chocs ; et l'extrémité du raccord à griffe de la canalisation unique de remplissage-soutirage est fermée par un bouchon étanche qui est 20 cadenassé Selon une onzième caractéristique ; cet obturateur électrique commandé remplit la fonction d'un « clapet de retenue de sécurité » en interdisant toute vidange accidentelle de la cuve par ouverture intentionnelle ou criminelle. . Cette fonctionnalité est caractérisée par la mise en place 25 d'une vanne quart de tour manuelle 3B) placée en série derrière l'obturateur de sécurité 3a) et qui obture cette canalisation unique : - la manette de cette vanne 3b) possède un contact de fin de course qui détecte la position d'ouverture et qui bloque l'obturateur de sécurité dans le cas où cette manoeuvre n'est pas autorisée. 30 Ainsi l'opérateur peut agir manuellement en cas d'urgence sur cette vanne de sécurité 3b) pour interrompre le dépotage ou le soutirage, notamment dans le cas ou le flexible aurait éclaté. 3022 534 -15- Selon une douzième caractéristique, la fonction « évent » : Assure la mise à l'air libre de la cuve lorsqu'elle est soumise à une surpression ou à une dépression, ^ Constitue une sécurité intrinsèque qui permet d'assurer que la cuve ne 5 peut jamais être mise en pression, avec 3 sécurités : o L'évent à l'air libre présente une section (diamètre 200mm), 6 fois supérieure à celle de la canalisation de remplissage (DN 80mm) ; o L'évent est protégé contre le bouchage par des oiseaux (grillage) ; Cet évent doit déboucher dans une zone exempte de présence humaine 10 et posséder un chapeau pour empêcher l'entrée d'eau de pluie. Selon une treizième caractéristique, la fonction « jaugeage mécanique » constitue une variante_ simplifiée de cette fonction, qui est réalisée par une jauge inversée à flotteur. - Cette conception permet de s'affranchir des tubes de niveau en verre 15 ou en plastique, qui sont interdits pour les produits pétroliers et fortement déconseillés pour les autres produits chimiques dangereux. Exemples d'application : cette cuve à double enveloppe constitue un « dispositif faisant cuvette » intégré et les domaines d'application requérant la de mise en oeuvre d'un groupe de sécurité à obturateur commandé par un 20 automate programmable s'appliquent à toutes les cuves atmosphériques ouvertes à l'air libre, répondant typiquement aux applications suivantes : - L'agro-alimentaire : o matériau certifié apte au contact alimentaire pour le stockage des liquides, des granulés et des poudres alimentaires; vin, cidreries, 25 bière... - La viabilité des voiries et pistes d'aéroports : o Stockage de sels de déneigement en saumures o et de déverglaçants liquides ; L'industrie : 30 o Cuves de process contenant des liquides agressifs o Cyclones d'épuration de liquides agressifs - L'environnement : o Stockage des rejets polluants, o décantation, extraction des boues liquides... 35 l'agriculture ; o stations de stockage : distribution d'engrais & amendements liquides ; o Station de stockage/distribution d'engrais azoté liquide. 3 022 534 -16- Les dessins annexés illustrent l'invention : - La figure 1 représente le Diagramme de la logique d'ouverture du groupe de sécurité à obturateur commandé par un automate programmable ; 5 - La figure 2 présente la cuve vue en élévation, sur laquelle on distingue les composants suivants : o 2) caisson de protection et de rétention - diamètre 700 mm - muni de son tampon de visite plein rapporté par boulonnage ; o 7) deux anneaux de levage en acier doux galvanisé ; 10 o 8) jauge mécanique inversée à flotteur gradué, à raison d'une marque tous les 5 m3 et un chiffre tous les 10 m3 ; o 10) détecteur de fuite dans la double paroi, à détection par lames vibrantes et bande textile marqueur capacitif noyée dans la double peau ; 15 - La figure 3 représente o 1) évent à coiffe diamètre 200 mm o 6) Chemin de descente de câbles o 9) sonde de détection de niveau maxi ; - La figure 4 représente 20 o 2) caisson de protection et de rétention - diamètre 700 mm - muni de son tampon de visite plein 16) rapporté par boulonnage ; o 3) Piquage de la canalisation unique de remplissage et de soutirage- diamètre 80 mm - orienté vers le bas pour servir de vidange ; comportant deux vannes en série : 25 ^ 3a) un obturateur de sécurité comportant une vanne papillon : corps en fonte et papillon en acier inoxydable - à commande par actionneur électrique 15) et rappel par batterie électrique autonome embarquée maintenant le papillon en position normalement fermée en cas de manque 30 de tension; o 4) Trappe ovale en acier inoxydable 640mm x 340 mm ; o 11) détecteur de fuite dans le caisson, à détection par lames vibrantes ; o 13) Peau intérieure 35 0 14) Peau extérieure o 17) Bride tuyauterie diamètre 80 mm 3 022 534 -17- - La figure 5 représente o 2) caisson de protection et de rétention - diamètre 700 mm en position ouverte ; o 3) Piquage de la canalisation unique de remplissage et de 5 soutirage- diamètre 80 mm - orienté vers le bas pour servir de vidange ; comportant deux vannes en série : ^ 3a) un obturateur de sécurité comportant une vanne papillon : corps en fonte et papillon en acier inoxydable - à commande par actionneur électrique et rappel par batterie 10 électrique autonome embarquée maintenant le papillon en position normalement fermée en cas de manque de tension; ^ 3b) et une vanne papillon : corps en fonte et papillon en acier inoxydable - à commande manuelle, avec contact de fin de course ; 15 o 4) Trappe ovale en acier inoxydable 640mm x 340 mm ; o 10) détecteur de fuite dans la double paroi, à détection par lames vibrantes et/ou par une rondelle ou une bande de tissus absorbant placée entre les deux parois ; o 11) détecteur de fuite dans le caisson, à détection par lames 20 vibrantes ; o 12) Plaque constructeur. o 18) Fond plat de la cuve, reposant sur une aire bétonnée. - La figure 6 représente o 2) caisson de protection et de rétention - diamètre 700 mm - muni 25 de son tampon de visite plein rapporté par boulonnage ; o 5 ) Coffret électrique pour commande de l'obturateur de sécurité, comportant un détecteur de fuite interne; o 6) Chemin de descente de câbles électriques de la jauge de niveau - La figure 7 représente 30 - La figure 3 représente o 13) Peau intérieure o 14) Peau extérieure o 19) toit de la cuve o 20) collage de la peau intérieure au-dessus du niveau le plus haut 35 o 21) niveau haut de premier déclenchement de la sonde de niveau o 22) niveau le plus haut intégrant l'hystérésis de sur-remplissage - La figure 8 représente o 2) caisson de protection et de rétention - diamètre 700 mm - muni de son tampon de visite 16) plein rapporté par boulonnage ; 3 022 534 -18- o 3) Piquage de la canalisation unique de remplissage et de soutirage- diamètre 80 mm - orienté vers le bas pour servir de vidange ; comportant deux vannes en série : ^ 3a) un obturateur de sécurité comportant une vanne 5 papillon : corps en fonte et papillon en acier inoxydable - à commande par actionneur électrique et rappel par batterie électrique autonome embarquée maintenant le papillon en position normalement fermée en cas de manque de tension; ^ 3b) et une vanne papillon : corps en fonte et papillon en 10 acier inoxydable - à commande manuelle, avec contact de fin de course ; o 4) Trappe ovale en acier inoxydable 640mm x 340 mm. - La figure 9 représente o 2) caisson de protection et de rétention - diamètre 700 mm - muni 15 de son tampon de visite 16) plein rapporté par boulonnage o 3) Piquage de la canalisation unique de remplissage et de soutirage- diamètre 80 mm - orienté vers le bas pour servir de vidange ; comportant deux vannes en série : ^ 3a) un obturateur de sécurité comportant une vanne 20 papillon : corps en fonte et papillon en acier inoxydable - à commande par actionneur électrique et rappel par batterie électrique autonome embarquée maintenant le papillon en position normalement fermée en cas de manque de tension; ^ 3b) et une vanne papillon : corps en fonte et papillon en 25 acier inoxydable - à commande manuelle, avec contact de fin de course ; o 4) Trappe ovale en acier inoxydable 640mm x 340 mm o 11) détecteur de fuite dans le caisson, à détection par lames vibrantes ; 30 - La figure 10 représente o 1) évent à coiffe diamètre 200 mm o 2) caisson de protection et de rétention - diamètre 700 mm - muni de son tampon de visite plein rapporté par boulonnage ; o 7 ) deux anneaux de levage en acier doux galvanisé ; 35 o 8) jauge mécanique inversée à flotteur gradué, à raison d'une marque tous les 5 m3 et un chiffre tous les 10 m3 ; o 9) sonde de détection de niveau maxi ; o 10) détecteur de fuite dans la double paroi, à détection par lames vibrantes et/ou par une bande ou une rondelle de tissus absorbant 40 placée entre les deux parois. REVENDICATIONS1) groupe de sécurité à obturateur commandé pour équiper les cuves de stockage contenant des produits liquides potentiellement dangereux, opérant sur une canalisation unique utilisée pour le remplissage et la vidange située en partie basse de cette cuve, caractérisé par le fait que cet obturateur lorsqu'il est associé à un automate dont la logique de commande est programmable et qui rassemble les critères suivants : température hors-gel ET absence de signalement de fuite ET absence de défaut de tension ET limiteur de remplissage non-activé ET creux suffisant en demande de dépotage ET contact de position de la vanne manuelle 3b) en accord avec la demande de dépotage, ces signaux étant utilisés seuls ou en combinaison et opérés en mode série avec la fonction « ET » selon de schéma présenté à la Fig.1, qui provoque la fermeture de l'obturateur si un seule des consignes de sécurité n'est pas remplie, constitue une solution de sécurité intrinsèque pour le stockage de produits chimiques liquides lorsqu'une cuve en est équipée ; 2) groupe de sécurité à obturateur commandé pour équiper les cuves contenant des produits liquides potentiellement dangereux, opérant sur une canalisation unique pour le remplissage et la vidange situé en partie basse de cette cuve, associé à un automate programmable dont la logique 20 de commande rassemble les critères suivants : température hors-gel ET absence de signalement de fuite ET absence de défaut de tension ET limiteur de remplissage non-activé ET creux suffisant en demande de dépotage ET contact de position de la vanne manuelle en accord avec la demande de dépotage, utilisés seuls ou en combinaison selon la première 25 revendication, caractérisé par la position de ce groupe de sécurité qui est placé dans un caisson étanche 2), de façon à sécuriser le groupe de sécurité ; 3) groupe de sécurité à obturateur commandé pour équiper les cuves contenant des produits liquides potentiellement dangereux, opérant sur 30 une canalisation unique pour le remplissage et la vidange situé en partie basse de cette cuve, associé à un automate programmable dont la logique de commande rassemble les critères suivants : température hors-gel ET absence de signalement de fuite ET absence de défaut de tension ET limiteur de remplissage non-activé ET creux suffisant en demande de 35 dépotage ET contact de position de la vanne manuelle en accord avec la demande de dépotage, utilisés seuls ou en combinaison selon la première revendication, 10 15 3022 534 -20- caractérisé par la fonction interdisant tout remplissage ou vidange de la cuve en l'absence de l'alimentation en courant électrique : cette fonctionnalité est obtenue par une surveillance continue de la présence de tension d'alimentation sur l'automate programmable, associé à une batterie d'accumulateur électrique qui actionne automatiquement et de façon autonome le moteur électrique de l'obturateur de sécurité en position fermeture par défaut de tension ; 4) groupe de sécurité à obturateur commandé pour équiper les cuves contenant des produits liquides potentiellement dangereux, opérant sur une canalisation unique pour le remplissage et la vidange situé en partie basse de cette cuve, associé à un automate programmable dont la logique de commande rassemble les critères suivants : température hors-gel ET absence de signalement de fuite ET absence de défaut de tension ET limiteur de remplissage non-activé ET creux suffisant en demande de dépotage ET contact de position de la vanne manuelle en accord avec la demande de dépotage, utilisés seuls ou en combinaison selon la première revendication, caractérisé par la fonction combinée de « Limiteur de remplissage » qui est assurée par un dispositif automatique qui ferme l'obturateur de sécurité lors de l'obtention d'une alarme de niveau haut. Cette fonction met en oeuvre un capteur de niveau de liquide 9) qui fournit un signal à l'automate, ce capteur pouvant être indifféremment : o un double capteur de contact à flotteur, o un double capteur à lames vibrantes, o un capteur manométrique placé en pied de cuve ; o ou une jauge flottante inversée à fil instrumentée; l'automate recueille les signaux de cette jauge et intègre des fonctions logiques suivantes: o paramétrage résident en mémoire de l'automate des constantes dimensionnelles (diamètre et hauteur propres à chaque cuve), qui calcule la capacité de la cuve, associées à la constante de dilatation du fluide et une acquisition continue de la mesure de la température ambiante pour ménager une marge pour la dilatation du fluide ; o la protection contre le sur-remplissage est réalisée de la façon suivante : dans le cas ou une ouverture de l'obturateur est demandée, alors que la cuve est déjà pleine, l'automate est capable de reconnaître si il s'agit d'un soutirage ou d'une tentative de sur-remplissage, en suivant la logique qui suit : 3022534 -21- - L'automate autorise cette ouverture pendant un court laps de temps (typiquement égal à 30 secondes), correspondant à l'écart (hystérésis) d'enclenchement du deuxième niveau 22) de limite haute du double capteur de niveau ; 5 - si le second contact haut de ce capteur de niveau se ferme, il révèle une tentative de sur-remplissage de la cuve, et la conséquence en est le blocage en position fermé de l'obturateur de sécurité, avec intervention de déblocage manuelle ; - si le second contact haut reste ouvert, il révèle que la demande 10 d'ouverture de l'obturateur de sécurité correspond bien à un soutirage et il maintient l'ordre d'ouverture ; - et une fonction de temporisation ajustable par programmation signale que la limite de remplissage va être atteinte, de façon à tenir compte du temps de fermeture de l'obturateur de sécurité. 5 ) groupe de sécurité à obturateur commandé pour équiper les cuves contenant des produits liquides potentiellement dangereux, opérant sur une canalisation unique pour le remplissage et la vidange situé en partie basse de cette cuve, associé à un automate programmable dont la logique de commande rassemble les critères suivants : température hors-gel ET absence de signalement de fuite ET absence de défaut de tension ET limiteur de remplissage non-activé ET creux suffisant en demande de dépotage ET contact de position de la vanne manuelle en accord avec la demande de dépotage, utilisés seuls ou en combinaison selon la première revendication, caractérisé par la fonction combinée de « jaugeage électronique » qui est réalisée par l'automate programmable : Le jaugeage est réalisé par une sonde de pression manométrique montée en partie basse de la cuve; cette conception permet d'afficher le volume contenu en temps réel et par différence avec le volume total de la cuve, d'afficher le « Creux » c'est-à-dire la capacité libre restant à remplir, le livreur peut ainsi connaître la quantité qu'il peut dépoter dans la cuve sans la calculer. La conservation dans la mémoire de l'automate programmable des constantes dimensionnelles (diamètre et hauteur propres à chaque cuve), associées aux données provenant de la jauge électronique permettent d'effectuer par un calcul de différence (capacité totale moins contenu résiduel = creux disponible), les opérations de détermination du creux, et d'autoriser ou non le dépotage ; 15 20 25 30 35 3022534 -22- 6) groupe de sécurité à obturateur commandé pour équiper les cuves contenant des produits liquides potentiellement dangereux, opérant sur une canalisation unique pour le remplissage et la vidange situé en partie basse de cette cuve, associé à un automate programmable dont la logique 5 de commande rassemble les critères suivants : température hors-gel ET absence de signalement de fuite ET absence de défaut de tension ET limiteur de remplissage non-activé ET creux suffisant en demande de dépotage ET contact de position de la vanne manuelle en accord avec la demande de dépotage, utilisés seuls ou en combinaison selon la première 10 revendication, caractérisé par la fonction « anti-gel du groupe de sécurité » réalisée par temps de gel par une sonde de température, associée à l'automate programmable, qui mesure la température ambiante en continu afin d'interdire toute opération de soutirage ou de dépotage par temps de gel , ceci pour prévenir le risque de présence d'un glaçon qui 15 viendrait bloquer le groupe de sécurité en position ouverte ; la consigne de température programmable est ajustable à la température effective de gel du produit chimique contenu dans la cuve ; 7) groupe de sécurité à obturateur commandé pour équiper les cuves contenant des produits liquides potentiellement dangereux, opérant sur 20 une canalisation unique pour le remplissage et la vidange situé en partie basse de cette cuve, associé à un automate programmable dont la logique de commande rassemble les critères suivants : température hors-gel ET absence de signalement de fuite ET absence de défaut de tension ET limiteur de remplissage non-activé ET creux suffisant en demande de 25 dépotage ET contact de position de la vanne manuelle en accord avec la demande de dépotage, utilisés seuls ou en combinaison selon la première revendication, caractérisé par l'interposition d'une vanne quart de tour manuelle 3b) placée en série derrière l'obturateur de sécurité 3a) et qui obture cette canalisation unique ; la manette de cette vanne 3b) possède un 30 contact de fin de course qui détecte la position d'ouverture et qui bloque l'obturateur de sécurité dans le cas où cette manoeuvre n'est pas autorisée. Ainsi l'opérateur peut agir manuellement en cas d'urgence sur cette vanne manuelle 3b) pour interrompre le dépotage ou le soutirage, notamment dans le cas ou le flexible aurait éclaté.