Brevet FR3082278A1 — publié le 20191213

Dispositif d'alimentation en fluide et/ou d'évacuation de fluide pour une cuve de stockage de gaz liquéfié DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne notamment un dispositif d'alimentation en fluide et/ou d'évacuation de fluide pour une cuve de stockage de gaz liquéfié, en particulier d'un navire de transport maritime de gaz liquéfié. ETAT DE L'ART Afin de transporter plus facilement du gaz, tel que du gaz naturel, sur de longues distances, le gaz est généralement liquéfié (pour devenir du gaz naturel liquéfié - GNL) en le refroidissant à des températures cryogéniques, par exemple -160°C à la pression atmosphérique. Le gaz liquéfié est ensuite chargé dans des navires, tels que des navires méthaniers, des navires de soutage et des navires commerciaux utilisant le gaz comme carburant. Afin de limiter l'évaporation du gaz liquéfié contenu dans une cuve d'un navire, il est connu de le stocker sous pression dans cette cuve de manière à se déplacer sur la courbe d'équilibre liquide-vapeur du gaz liquéfié considéré, augmentant ainsi sa température de vaporisation. Le gaz liquéfié peut ainsi être stocké à des températures plus importantes ce qui a pour effet de limiter l'évaporation du gaz. L'évaporation naturelle du gaz est toutefois inévitable, ce phénomène étant appelé NBOG qui est l'acronyme de l'anglais Naturel Boit-Off Gas (par opposition à l'évaporation forcée de gaz ou FBOG, acronyme de l'anglais Forced Boit-Off Gas). Le gaz qui s'évapore naturellement dans la cuve d'un navire est en général utilisé pour alimenter une installation de production d'énergie du navire, qui est prévue pour pourvoir aux besoins énergétiques du fonctionnement du navire, notamment pour la propulsion du navire et/ou la production d'électricité pour les équipements de bord. Une cuve de stockage de gaz liquéfié comprend donc du gaz liquéfié et du gaz d'évaporation qui s'accumule en partie haute de la cuve du fait qu'il est plus léger que le gaz liquéfié. Une cuve est en général disposée sous un 2 plancher du navire qui comprend classiquement un dôme liquide et un dôme gaz ou un dôme combiné (liquide et gaz), permettant d'avoir accès respectivement au contenu liquide (gaz liquéfié) et au contenu gazeux (gaz d'évaporation) de la cuve. 5 Le dôme liquide donne accès à une tour de pompage qui s'étend verticalement dans la cuve jusqu'au fond de celle-ci. Une telle tour de pompage comprend un dispositif d'alimentation en gaz liquéfié de la cuve, qui comprend un tube d'axe longitudinal vertical dont une extrémité supérieure est reliée à une source d'alimentation en gaz liquéfié et dont l'extrémité inférieure définit 10 une ouverture débouchante en direction verticale. Ce dispositif à tube vertical permet d'injecter du gaz liquéfié directement au fond de la cuve, de façon à créer un talon liquide au fond de la cuve. Le dispositif peut être utilisé pour charger une cuve préalablement vide avec du gaz liquéfié ou bien injecter du gaz liquéfié dans la cuve contenant déjà du gaz 15 liquéfié (ou réinjecter du gaz liquéfié après prélèvement dans la cuve de ce même gaz sous forme gazeuse ou liquide). Le dispositif peut également être utilisé pour alimenter avec un gaz la cuve ou vider un gaz de la cuve. C'est par exemple le cas lors d'une opération de maintenance de la cuve lors de laquelle elle est entièrement vidée et remplie 20 d'un gaz inerte destinée à forcer l'évacuation et le gaz provenant de l'évaporation du gaz liquéfié de la cuve à l'extérieur de la cuve. La présente invention propose un perfectionnement à la technologie actuelle qui permet d'assurer une injection optimale et/ou une évacuation efficace de fluide, en particulier en protégeant les pièces environnantes au 25 dispositif. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose un dispositif d'alimentation en fluide et/ou d'évacuation de fluide pour une cuve de stockage de gaz liquéfié, en particulier 30 d'un navire de transport maritime de gaz liquéfié, ce dispositif comportant un tube d'axe longitudinal vertical dont une extrémité supérieure est destinée à être reliée à des moyens d'alimentation en fluide et/ou d'évacuation de fluide, et 3 dont une extrémité inférieure définit une ouverture verticale, caractérisé en ce qu'il comprend : - une paroi de fond sensiblement horizontale qui est située en regard de ladite ouverture, et 5 - des parois verticales de liaison du tube à la paroi de fond, au moins certaines de ces parois verticales comportant des orifices de passage de fluide. La paroi de fond a pour fonction de protéger le fond de la cuve de la chute d'un objet et du jet de fluide qui circule dans le tube et sort de son ouverture inférieure en direction verticale. La paroi de fond est en effet située 10 en regard de l'ouverture et évite un impact d'un objet et du jet de fluide sur le fond de la cuve, ce jet étant alors dévié pour se mélanger au fluide déjà contenu dans la cuve. Les parois verticales assurent la liaison et la tenue mécanique de l'ensemble et comprennent des orifices de passage de fluide. La paroi périphérique permet d'orienter le fluide dans des directions souhaitées, et 15 avantageusement vers une paroi ou des parois éloignées de façon à améliorer l'effet « piston » de déplacement de fluide, connu de l'homme du métier spécialisé en écoulement de fluide. Le dispositif selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en 20 combinaison les unes avec les autres : - le tube est sensiblement cylindrique, - ladite paroi de fond s'étend à distance de ladite ouverture, - ladite paroi de fond a une forme générale circulaire, de préférence non perforée, dont le diamètre est de préférence supérieur au diamètre externe du 25 tube, - lesdites parois verticales comprennent des entailles supérieures d'engagement et de fixation dudit tube, - lesdites parois verticales sont au nombre de deux et sont entrecroisées sensiblement en leur milieu et au niveau dudit axe, 30 - lesdits orifices sont formés par des encoches, par exemple en U inversé, formées sur des bords inférieurs desdites parois verticales, ces bords inférieurs étant en appui sur ladite paroi de fond, 4 - chacune desdites parois verticales comprend au plus une ou deux encoches, - les sections de passage cumulées desdits orifices sont supérieures au quart de la section de passage de ladite ouverture, - les sections de passage cumulées desdits orifices sont chacune supérieure au 5 quart de la section de passage de ladite ouverture, - ladite paroi de fond et au moins certaines parois verticales sont reliées à une paroi périphérique qui s'étend autour dudit axe, - ladite paroi périphérique a une forme générale incurvée autour dudit axe, - ladite paroi périphérique a un diamètre supérieur au diamètre externe dudit 10 tube, - ladite paroi périphérique s'étend verticalement depuis ladite paroi de fond jusqu'à au moins un plan qui est perpendiculaire audit axe et qui passe par ladite ouverture, - un espace situé entre ladite paroi périphérique et ledit tube est fermé par une 15 paroi circonférentielle reliée au tube et à la paroi périphérique, - ladite paroi circonférentielle est fixée par soudage au tube et à la paroi périphérique, - ladite paroi circonférentielle est sensiblement horizontale et en arc de cercle, - le dispositif est entièrement métallique. 20 La présente invention concerne encore une cuve de stockage de gaz liquéfié, en particulier d'un navire de transport maritime de gaz liquéfié, comportant au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus. La présente invention concerne encore un navire, par exemple de 25 transport maritime de gaz liquéfié, comportant au moins une cuve de stockage de gaz liquéfié, dans laquelle est situé au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 30 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de 5 la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue très schématique en perspective d'une cuve de stockage de gaz liquéfié par exemple d'un navire de transport maritime de gaz 5 liquéfié, - la figure 2 est une vue très schématique en perspective d'un tube d'un dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, 10 - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention qui est positionné en fond de cuve, - les figures 5, 6 et 7 sont des vues schématiques, respectivement en perspective, de côté et de dessus, du dispositif de la figure 4, - la figure 8 est une vue schématique en perspective d'un autre mode de 15 réalisation d'un dispositif selon l'invention, et - les figures 9 et 10 sont des vues schématiques de dessus d'autres variantes de réalisation du dispositif selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 représente de manière très schématique une cuve 10 de 20 stockage de gaz liquéfié d'un navire de transport maritime de gaz liquéfié. Cette cuve 10 est ici représentée avec une forme générale parallélépipédique mais elle peut en réalité avoir une forme plus complexe. Une cuve 10 de ce type peut avoir des dimensions importantes et notamment une hauteur importante, supérieure par exemple à 10 ou 20 mètres. 25 Une cuve 10 est classiquement équipée d'un dôme liquide 12 permettant d'avoir accès au contenu liquide, c'est-à-dire au gaz liquéfié, contenu dans la cuve. Le dôme liquide 12 donne accès à une tour de pompage 14 qui s'étend verticalement dans la cuve 10 jusqu'au fond de celle-ci. Cette tour de pompage 30 14 comprend plusieurs équipements dont un dispositif 16 d'alimentation en fluide et/ou d'évacuation de fluide de la cuve. 6 Ce dispositif 16 comporte un tube 18 d'axe longitudinal A vertical qui a une longueur similaire à la hauteur de la cuve 10 puisqu'il est destiné à s'étendre jusqu'au fond de la cuve, à faible distance de celui-ci. La figure 2 représente de manière schématique un tube 18 d'un 5 dispositif 16 selon l'invention. Ce tube 18 a une forme générale cylindrique dont l'extrémité supérieure 18a est destinée à être reliée à des moyens d'alimentation en fluide et/ou des moyens d'évacuation de fluide, et dont l'extrémité inférieure 18b est ouverte. Le tube est ici représenté rectiligne mais il pourrait en variante comprendre un ou des coudes(s). Le tube 18 a par 10 exemple un diamètre externe compris entre DN 200 et DN 500. Son épaisseur de paroi est par exemple comprise entre 2mm et 10mm. Il est de préférence réalisé en métal. L'extrémité inférieure 18b du tube 18 définit une ouverture 20 circulaire. La section transversale du tube est ici constante sur toute sa hauteur et jusqu'à 15 l'ouverture 20. L'ouverture 20 s'étend dans un plan horizontal et est donc orientée verticalement. En variante, la section du tube pourrait ne pas être constante sur toute sa hauteur, et pourrait varier en fonction par exemple de l'épaisseur du tube. Le tube pourrait par exemple avoir une partie, notamment supérieure, renforcée. 20 L'extrémité inférieure 18b du tube 18 est située avantageusement à distance, c'est-à-dire à une certaine hauteur, du fond de la cuve 10, de façon à permettre l'écoulement de fluide entre l'ouverture 20 et le fond de cuve. Le fond de cuve ainsi que les autres parois de la cuve peuvent être tapissés d'un massif isolant et de membranes. Afin de protéger la membrane du 25 fluide injecté dans la cuve et de la chute d'un objet, le dispositif 16 est équipé d'une paroi de fond 22 qui est située sous l'ouverture 20, à distance et en regard de cette dernière, et est sensiblement perpendiculaire par rapport à l'axe A vertical et de révolution du tube. Dans l'exemple représenté, cette paroi de fond 22 a une forme 30 générale circulaire et plane. Elle est horizontale et a un diamètre noté D1, qui est ici supérieur au diamètre D du tube 18. La hauteur ou distance entre l'ouverture 20 et la paroi de fond 22 est notée H-I. 7 La paroi de fond 22 est portée par le tube 18 et reliée au tube 18 par l'intermédiaire de parois verticales 24 de liaison. Dans l'exemple représenté, elles sont au nombre de deux et entrecroisées sensiblement en leur milieu. Les parois 24 ont ici une forme sensiblement parallélépipédique. Elles ont 5 sensiblement les mêmes dimensions si bien qu'elles forment un + ou un x, vues de dessus. Les parois 24 ont une largeur supérieure au diamètre D du tube 18 et sensiblement égale ou légèrement inférieure au diamètre D1 de la paroi de fond 22. Leurs cotés latéraux qui ont une orientation sensiblement verticale 10 s'étendent donc sensiblement au droit du bord périphérique de la paroi 22. Les parois 24 ont une hauteur H2 supérieure à la hauteur H1. Leurs bords inférieurs sont horizontaux et en appui et fixés sur la paroi de fond 22, par exemple par soudage. Leurs bords supérieurs sont horizontaux et comprennent des entailles 26 de réception de portions du tube 18. 15 La ligne verticale de croisement des parois 24 est alignée sur l'axe A du tube 18 et les entailles verticales 26 sont séparées l'une de l'autre d'une distance sensiblement égale au diamètre D du tube 18 de façon à ce que le tube s'engage par translation axiale du haut vers le bas dans les entailles 26. Il reste alors à fixer les parois 24 au tube 18, par exemple par soudage. 20 On comprend que, dans ce cas de soudage des parois 22, 24 au tube 18, ces parois sont réalisées également en métal. Les parois 24 découpent la section de passage de l'ouverture 20 en quatre secteurs ou quartiers de taille identique et régulièrement répartis autour de l'axe A. 25 Au moins une des parois 24 comprend des orifices 28 de passage de fluide. Chaque paroi 24 peut comprendre un ou deux orifices 26, voire plus, qui sont chacun formés par une encoche en U inversé. Une encoche de ce type est formée depuis le bord inférieur de la paroi 24 et a une orientation générale verticale. 30 Avantageusement, les sections de passage cumulées des orifices 28 sont supérieures au quart de la section de passage du tube 18 ou de l'ouverture 20. 8 Dans une variante non représentée, le tube 18 pourrait s'étendre verticalement jusqu'à la paroi de fond 22 et être fixé à celle-ci. Les figures 4 à 7 illustrent une autre variante de réalisation du dispositif 16, qui comprend ici une paroi additionnelle qui est une paroi périphérique 30 5 qui s'étend autour de l'axe A. La paroi périphérique 30 a une forme générale incurvée autour de l'axe A. Elle a ici un rayon de courbure correspondant à un diamètre D2 supérieur au diamètre externe D du tube et qui est sensiblement égal au diamètre D1 de la paroi de fond 22. La paroi périphérique 30 s'étend donc de préférence le long 10 d'une portion du bord périphérique de la paroi de fond 22, comme cela est visible dans les dessins. La paroi périphérique 30 s'étend verticalement depuis la paroi de fond 22 jusqu'à au moins un plan P qui est perpendiculaire à l'axe A et qui passe par l'ouverture 20. Dans l'exemple représenté, la paroi 30 s'étend même au-delà de 15 ce plan P et recouvre (à distance radiale) une partie du tube 18 en définissant autour du tube un espace E de forme circonférentielle. Dans le cas représenté où la paroi 30 a une étendue angulaire de l'ordre de 90-100° environ autour de l'axe A, l'espace circonférentiel E a également une même étendue angulaire (figure 7). 20 La paroi 30 peut être fixée par soudage à la paroi de fond 22 ainsi qu'à des bords verticaux des parois verticales 24. Dans le cas représenté, les extrémités circonférentielles de la paroi 30 sont fixées respectivement aux bords verticaux les plus proches des deux parois verticales 24. Comme cela est mieux visible à la figure 5, les parois 24 comportent 25 chacune un orifice 28 qui est situé sur cette paroi, du côté du bord latéral lié à la paroi 30. On comprend donc que cette paroi 30 ferme latéralement un secteur cylindrique délimité par les parois 24, et que le fluide du tube dans ce secteur est apte à en sortir via les orifices 28. On peut noter également que la paroi 30 a une hauteur H2 qui est donc 30 égale à la hauteur H2 des parois verticales 24. La paroi 30 a pour fonction de protéger les équipements de la tour de pompage ou de la cuve, qui seraient disposés à proximité du dispositif 16. Elle 9 permet aussi de diriger le fluide dans une direction voulue, par exemple vers l'avant de la cuve si le tube est situé du côté arrière de la cuve. La paroi 30 est donc positionnée angulairement autour de l'axe A du tube 18 pour que le fluide injecté dans la cuve soit dévie et injecté dans une direction de préférence 5 opposée aux équipements à protéger. La figure 8 illustre une variante avantageuse de l'invention dans laquelle l'espace E précité entre le tube 18 et la paroi périphérique 30 est fermé par une paroi circonférentielle 32 de fermeture. Cette paroi 32 est de préférence sensiblement horizontale. Elle est par exemple fixée par soudage sur le tube 18 10 et la paroi 30. Elle s'étend de préférence, d'une part radialement, sur toute la dimension radiale de l'espace E, et circonférentiellement sur toute la dimension circonférentielle de cet espace E et donc de la paroi périphérique 30, qui a ici une étendue angulaire de 90-100°. La paroi circonférentielle 32 a pour but de ne pas laisser passer de fluide 15 à travers l'espace E, vers le haut, et donc de ne pas créer de sortie dans cette zone. Cela favorise le déversement du fluide en fond de cuve et donc une stratification en fond de cuve, c'est-à-dire la formation d'une strate ou couche de fluide, par exemple de plus faible température, sur le fond de la cuve. Dans la variante de la figure 8, on constate également que les orifices 20 28 ont des dimensions supérieures à celles des orifices des précédents modes de réalisation. Les sections de passage des encoches formant ces orifices peuvent être chacune supérieure au quart de la section de passage du tube 18 ou de l'ouverture 20. Les encoches s'étendent en hauteur sur plus de la moitié de la hauteur des parois verticales 24. L'augmentation des sections de passage 25 des orifices permet notamment de diminuer la vitesse de passage du fluide à travers ces passages. Les figures 9 et 10 illustrent encore d'autres variantes de réalisation du dispositif, qui sont toutefois plus schématiquement représentées. Dans le cas de la figure 9, la paroi de fond 22 est identique à celle 30 décrite dans ce qui précède. Les parois verticales 24 ont des dimensions et des positions similaires à celles décrites dans ce qui précède. La différence concerne la paroi périphérique 30 qui a ici une étendue angulaire de l'ordre de 10 180°. Cette paroi 30 est fixée sur les bords latéraux d'une même paroi latérale 24. Cette paroi latérale 24 comprend deux orifices 28 qui sont disposés de manière symétrique par rapport à un plan défini par l'autre des parois 24. Cette autre paroi 24 comprend un seul orifice 28 du côté de son bord latéral relié à la 5 paroi 30. La paroi 30 s'étend donc ici autour de deux secteurs cylindriques définis par les parois 24. La variante de la figure 10 est une simplification de la variante de la figure 9. La paroi 24 reliée à l'extrémité circonférentielles de la paroi 30 est identique à celle de la précédente variante. L'autre paroi 24 est plus petite et 10 forme un T avec la première paroi (vu de dessins). Cette autre paroi 24 s'étend donc seulement entre la première paroi 24 et le bord périphérique de la paroi de fond 22, et n'est donc pas reliée à la paroi 30. Cette autre paroi 24 peut ne pas comprendre d'orifices REVENDICATIONS1. Dispositif (16) d'alimentation en fluide et/ou d'évacuation de fluide pour une cuve (12) de stockage de gaz liquéfié, en particulier d'un navire de transport maritime de gaz liquéfié, ce dispositif comportant un tube (18) d'axe longitudinal (A) vertical dont une extrémité supérieure (18a) est destinée à être reliée à des moyens d'alimentation en fluide et/ou d'évacuation de fluide, et dont une extrémité inférieure (18b) définit une ouverture verticale (20), caractérisé en ce qu'il comprend : - une paroi de fond (22) sensiblement horizontale qui est située en regard de ladite ouverture, et - des parois verticales (24) de liaison du tube à la paroi de fond, au moins certaines de ces parois verticales comportant des orifices (28) de passage de fluide. 2. Dispositif (16) selon la revendication précédente, dans lequel le tube (18) est sensiblement cylindrique. 3. Dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite paroi de fond (22) s'étend à distance de ladite ouverture (20). 4. Dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite paroi de fond (22) a une forme générale circulaire, de préférence non perforée, dont le diamètre (D1) est de préférence supérieur au diamètre externe (D) du tube (18). 5. Dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites parois verticales (24) comprennent des entailles (26) supérieures d'engagement et de fixation dudit tube (18). 6. Dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites parois verticales (24) sont au nombre de deux et sont entrecroisées sensiblement en leur milieu et au niveau dudit axe (A). 7. Dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits orifices (28) sont formés par des encoches, par exemple en U inversé, formées sur des bords inférieurs desdites parois verticales (24), ces bords inférieurs étant en appui sur ladite paroi de fond (22). 12 8. Dispositif (16) selon la revendication précédente, dans lequel chacune desdites parois verticales (24) comprend au plus une ou deux encoches. 9. Dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les sections de passage cumulées desdits orifices sont supérieures au quart de 5 la section de passage de ladite ouverture (20). 10. Dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les sections de passage cumulées desdits orifices sont chacune supérieure au quart de la section de passage de ladite ouverture (20). 11. Dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel 10 ladite paroi de fond (22) et au moins certaines parois verticales (24) sont reliées à une paroi périphérique (30) qui s'étend autour dudit axe (A). 12. Dispositif (16) selon la revendication précédente, dans lequel ladite paroi périphérique (30) a une forme générale incurvée autour dudit axe (A). 13. Dispositif (16) selon la revendication précédente, dans lequel ladite paroi 15 périphérique (30) a un diamètre (D2) supérieur au diamètre externe (D) dudit tube (18). 14. Dispositif (16) selon la revendication précédente, dans lequel ladite paroi périphérique (30) s'étend verticalement depuis ladite paroi de fond (22) jusqu'à au moins un plan (P) qui est perpendiculaire audit axe (A) et qui passe par 20 ladite ouverture (A). 15. Dispositif (16) selon la revendication précédente, dans lequel un espace (E) situé entre ladite paroi périphérique (30) et ledit tube (18) est fermé par une paroi circonférentielle (32) reliée au tube et à la paroi périphérique. 16. Dispositif (16) selon la revendication précédente, dans lequel ladite paroi 25 circonférentielle (32) est fixée par soudage au tube (18) et à la paroi périphérique (30). 17. Dispositif (16) selon la revendication 13 ou 14, dans lequel ladite paroi circonférentielle (32) est sensiblement horizontale et en arc de cercle. 18. Dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel il 30 est entièrement métallique. 13 19. Cuve (12) de stockage de gaz liquéfié, en particulier d'un navire de transport maritime de gaz liquéfié, comportant au moins un dispositif (16) selon l'une des revendications précédentes. 20. Navire, par exemple de transport maritime de gaz liquéfié, comportant au 5 moins une cuve (12) de stockage de gaz liquéfié, dans laquelle est situé au moins un dispositif (16) selon l'une des revendications 1 à 18.