EP0248721A1 - Structure de paroi thermiquement isolante de réservoir étanche - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device forming a thermally insulating wall structure of an enclosure or containment vessel forming a sealed insulated tank for storing or conserving a very cold fluid such as in particular liquefied natural gas.
- reservoirs for the storage or transport of fluids liquids and / or gaseous having for the most part a liquid phase such as for example cryogenic fluids such as in particular liquefied natural gases and in particular methane.
- These tanks have a self-supporting or rigid external wall, an impermeable internal wall or a substantially flexible or flexible primary barrier forming a membrane spaced from the external wall and a thermally insulating intermediate material, fixed to the external wall and serving as a support surface for the wall. internal, and essentially comprising a layer formed of adjacent panels separated from each other by gas-tight interlayer gasket liners.
- the intermediate seal gasket is laterally bonded between two prefabricated insulating panels and is made of an elastic material such as flexible polyvinyl chloride foam.
- this known wall structure has the drawback of causing a delay in the detection of leakage of the fluid through in particular the secondary impermeable barrier forming part of the structure and a portion of which is integrated by gluing to the intermediate gasket, delay due to the gas tightness of the insulating foam used (cellular insulation with closed cells in polyurethane for example).
- each intermediate seal lining comprises, on each of its sides, at least one lateral seal, made of a flexible thermally insulating material expandable, housed in a corresponding recess in the lining body and connected to it, said seal, after mounting of the lining between two adjacent panels, being in free pressed contact against the neighboring panel, which also makes it easier to mounting taking into account the positioning tolerances of the adjacent panels.
- the side seal consists of a pad of glass wool coated externally, except on its end face facing the barrier primary, of a sheet of material, impervious to cold liquid, permeable to gas and with good cryogenic resistance properties, and folded transversely into a U.
- the aforementioned sheet is made of Kraft paper or equivalent.
- the device preferably comprises at least two superposed buffers.
- the side seal is bonded to the packing body.
- the heat-insulated wall structure of such a tank successively includes from outside to inside: - A self-supporting or rigid external wall 1, in particular metallic, constituted for example by the double steel hull of a ship; - an external extreme layer 2 comprising a grid of bands or pellets of mastic or equivalent material along spaced apart lines of pastillage and ensuring the connection between the elements 1 and 8.
- intermediate seal linings 5 constituted for example by a rigid insulating cellular material such as polyurethane foam with closed cells and covered internally by strips of joint cover 6; a sealed primary barrier 7 supported by the internal face of the intermediate layer 3 and advantageously constituted by a thin corrugated, pleated, embossed or ribbed metal sheet, for example made
- Each sandwich panel 3 advantageously consists, from the outside towards the inside: of an external plywood plate 8; an intermediate plate of insulating material 9 made of polyurethane foam, for example with superimposed layers of a thickness much greater than that of the external plate 8; an internal plate 10 which, together with the joint covers 6, serve as a sealed secondary barrier; an internal extreme heat-insulating layer 11, forming a separating layer between the two barriers sealing spaced respectively secondary 6, 10 and primary 7, and constituted by aligned elements 11 juxtaposed not contiguously forming blocks with opposite sides or edges respectively parallel to the respective directions of the waves 7a of the primary barrier 7, the blocks 11 being spaced apart from each other and of a size such that each separation gap 12 between two neighboring paving stones is situated substantially in line with a wave 7a of the primary barrier and extends along it; a relatively rigid distribution layer 13 constituted by plates, for example of plywood or of suitable synthetic material and interposed between the separating layer 11 and the primary barrier 7.
- This inner inner layer 11 is made of a cellular synthetic material, in particular expanded or foam, such as, for example, polyurethane which is relatively flexible, especially compared to the relatively more rigid distribution layer 13, advantageously discontinuous, being interrupted respectively at each interval 12 between the blocks. 11, so as not to hinder, by their relative stiffness, the aforementioned thermal deformations while allowing them to follow.
- the distribution layer 13 is assembled respectively to the various elements making up the inner end layer 11, in particular by bonding at the time of the prefabrication of these elements separately.
- Each panel stud 4 retains the corresponding sandwich panel 3 by its clamping nut 14 applying against the internal face of the external plywood plate 8 by means of a plate 15 also of plywood and while being screwed to the bottom of a recess in the corresponding packing body 5.
- the stud 4 encloses the plate 15 and part of the plate 8 between the nut 14 and a metal support 4a screwed to the stud under the plate 8.
- the various plates and layers constituting the sandwich panels 3 are all glued against one another at the time of prefabrication, the external plywood plate 8 then being glued against the strips of mastic 2 after fixing the sandwich panels 3 to the outer wall 1.
- the internal plate 10 and the joint covers 6 consist of a laminated material with three contiguous layers described in detail in particular in French patent No. 2,302,482 in the name of the applicant.
- the secondary barrier comprising the external plate 10 is embedded in the sandwich panel 3 so as to be spaced from the bearing face of the primary barrier 7.
- Each sandwich panel 3 comprises, along each edge adjacent to a neighboring sandwich panel, a rebate 16 creating a shoulder 17 leaving uncovered a corresponding marginal strip of the secondary barrier 10.
- the joint cover barrier strip 6 overlaps the shoulders 17 opposite the two neighboring sandwich panels 3 and is fixed in a sealed manner, for example by gluing against the shoulders, covering the gasket lining 5 to establish the continuity of the secondary barrier.
- the block 11, located above the corresponding gasket lining 5, fills the cavity defined by the corresponding rebates 16 with two neighboring sandwich panels 3 (as shown in phantom in the figure) in order to restore the continuity of the face of support of the primary barrier 7.
- this block 11 is shown in the figure partially set back from its housing cavity, it being understood that this block is in reality entirely housed in this cavity to ensure the aforementioned continuity of the bearing face of the primary barrier.
- each intermediate seal gasket 5 is mounted in the gap between two adjacent intermediate layers 9 and is bonded, once mounted by its opposite end faces, respectively upper and lower to the plate 15 and to the joint cover strip. 6 but no adherent lateral connection of the lining to the longitudinal edges of the intermediate layers 9 is provided.
- the bonding by bonding of the lower face of the lining body 5 is carried out using a thick adhesive of the charged resin type to thus allow during the prefabrication to glue the body against the bottom of its housing between two adjacent panels 9, while the upper end face of this body, when the latter is definitively mounted, is flush with the internal planar faces of the intermediate layers 9.
- Each intermediate seal lining 5 comprises, at each of its sides facing the longitudinal edges of the intermediate layers 9, at least one seal side 18 consisting of a compressed or expandable flexible insulating material housed in a corresponding recess 19 in the body of the seal gasket 5.
- Each side gasket 18 is bonded, for example, by gluing to the gasket body at the time of prefabrication. In the mounting position, shown in the figure, of the seal lining 5 between the two adjacent intermediate layers 9, each side seal 18 is in free pressed contact against the adjacent intermediate layer.
- each lateral seal 18 is constituted by a glass wool pad coated externally, except on its end face facing the secondary barrier 6, 10, with a sheet 20 of material impervious to cold liquid and permeable to gas and having good cryogenic properties.
- This sheet of waterproof material may for example be a sheet of Kraft paper, each pad thus being constituted by a strip of glass wool coated on its face with Kraft paper and folded transversely in a U.
- Each pad 18 acts as a retaining gutter for the fluid liquid through the secondary barrier but allows, thanks to the porous gas permeable, the balancing of gas pressures in the side seal, quick and easy detection of leaks as well as degassing of the structure, either by simple sweeping with an inert gas, either by performing alternating vacuum cycles followed by injection of inert gas.
- at least two such buffers are provided on each side of the intermediate seal lining 5 in their corresponding recess 19.
- the internal block 11 bonded to the joint cover strip 6 is coated on its external face adjacent to the secondary barrier 6, 10 with a fiberglass fabric 21 bonded to said external face to reinforce the mechanical resistance of the block which must achieve the continuity between the two adjacent sandwich panels 3.
- the block 11 is glued against the bottom of its housing cavity 16 formed by the shoulders 17 and the inner end face of the seal gasket.
- the joint covering block 11 is chamfered bilaterally along these two external longitudinal edges, as indicated by the reference 22, to create a space for discharging the excess glue in order to avoid internal stresses which can cause a primer. cracking.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne un dispositif formant structure de paroi thermiquement isolante d'une enceinte ou cuve de confinement formant réservoir calorifugé étanche d'emmagasinage ou de conservation d'un fluide très froid tel que notamment du gaz naturel liquéfié.
- On connait déjà, dans l'état antérieur de la technique constitué par le brevet français No. 2 271 497 et son premier Certificat d'Addition No. 2 286 341 aux noms de la demanderesse, des réservoirs pour le stockage ou le transport de fluides liquides et/ou gazeux présentant en majeure partie une phase liquide, tels que par exemple des fluides cryogéniques tels que notamment des gaz naturels liquéfiés et en particulier le méthane. Ces réservoirs présentent une paroi externe autoportante ou rigide, une paroi interne imperméable ou barrière primaire sensiblement flexible ou souple formant membrane espacée de la paroi externe et une matière intermédiaire thermiquement isolante, fixée à la paroi externe et servant de surface d'appui à la paroi interne, et comprenant essentiellement une couche formée de panneaux adjacents séparés les uns les autres par des garnitures de joints intercalaires étanches au gaz.
- La garniture de joint intercalaire est latéralement collée entre deux panneaux isolants préfabriqués et est constitueé par une matière élastique telle que de la mousse de chlorure de polyvinyle souple.
- Cependant, cette structure de paroi connue a pour inconvénient d'occasionner un retard à la détection de fuite du fluide à travers notamment la barrière imperméable secondaire faisant partie de la structure et dont une portion est intégrée par collage à la garniture de joint intercalaire, retard dû à l'étanchéité au gaz de la mousse isolante utilisée (isolant cellulaire à cellules fermées en polyuréthane par exemple).
- La présente invention a principalement pour but de supprimer l'inconvénient ci-dessus en créant une structure nouvelle perfectionnée. A cet effet, pour résoudre le problème technique posé, l'invention propose un dispositif qui est caractérisé en ce que chaque garniture de joint intercalaire comprend, à chacun de ses côtés, au moins un joint latéral, constitué d'un matériau thermiquement isolant souple expansible, logé dans un évidement correspondant du corps de garniture et lié à celui-ci, ledit joint, après montage de la garniture entre deux panneaux adjacents, étant en appui pressé libre contre le panneau voisin, ce qui permet, en outre de faciliter le montage compte tenu des tolérances depositionnement des panneaux adjacents.
- Selon une autre caractéristique du dispositif de l'invention, destiné notamment à un fluide très froid tel que notamment du gaz naturel liquéfié, le joint latéral est constitué par un tampon de laine de verre revêtu extérieurement, sauf sur sa face extrême tournée vers la barrière primaire, d'une feuille de matière, étanche au liquide froid, perméable au gaz et à bonnes propriétés de tenue cryogénique, et repliée transversalement en U.
- Conformément à une autre caractéristique de l'invention, la feuille précitée est en papier Kraft ou équivalent.
- Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend de préférence au moins deux tampons superposés.
- Selon toujours une autre caractéristique de l'invention, le joint latéral est lié par collage au corps de garniture.
- L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel :
- la figure unique représente une vue fragmentaire en coupe d'une portion de la structure de paroi thermiquement isolante conforme à l'invention. - Selon l'exemple de réalisation représenté sur la figure et tel qu'appliqué à une cuve intégrée à la coque ou cale d'un navire-citerne par exemple de transport de gaz naturel liquéfié, la structure de paroi calorifugée étanche d'une telle cuve comprend successivement de l'extérieur vers l'intérieur :
- une paroi externe autoportante ou rigide 1 notamment métallique et constituée par exemple par la double coque en acier d'un navire ;
- une couche extrême externe 2 comportant un quadrillage de bandes ou pastilles de mastic ou de matière équivalente suivant des lignes de pastillage espacées et assurant la liaison entre les éléments 1 et 8.
- une couche intermédiaire 3 en une matière thermiquement isolante formée de panneaux sandwich adjacents séparés les uns des autres et fixés à la paroi externe 1 en des points discrets par des goujons 4 avantageusement soudés à la paroi externe 1, les intervalles entre panneaux adjacents étant remplis par des garnitures de joint intercalaires 5 constituées par exemple par une matière cellulaire isolante rigide telle que mousse de polyuréthane à cellules fermées et recouvertes intérieurement par des bandes de couvre-joint 6 ;
- une barrière primaire étanche 7 supportée par la face interne de la couche intermédiaire 3 et constituée avantageusement par une tôle métallique mince ondulée, plissée, gaufrée ou nervurée par exemple en acier inoxydable, avec au moins une série d'ondes espacées, sensiblement parallèles et en saillie seulement du côté interne. - Chaque panneau sandwich 3 se compose avantageusement, de l'extérieur vers l'intérieur : d'une plaque externe en bois contre-plaqué 8 ; d'une plaque intermédiaire en matière isolante 9 en mousse de polyuréthane par exemple à couches superposées d'une épaisseur beaucoup plus importante que celle de la plaque externe 8 ; d'une plaque interne 10 laquelle, conjointement avec les couvre-joints 6, servent de barrière secondaire étanche ; une couche calorifuge extrême interne 11, formant couche séparatrice entre les deux barrières d'étanchéité espacées respectivement secondaire 6, 10 et primaire 7, et constituée par des éléments alignés 11 juxtaposés non jointivement formant pavés à côtés ou bords opposés respectivement parallèles aux directions respectives des ondes 7a de la barrière primaire 7, les pavés 11 étant espacés les uns des autres et de dimension telle que chaque intervalle de séparation 12 entre deux pavés voisins est situé sensiblement au droit d'une onde 7a de la barrière primaire et s'étend le long de celle-ci; une couche de répartition relativement rigide 13 constituée par des plaques par exemple en bois contre-plaqué ou de matière synthétique appropriée et interposée entre la couche séparatrice 11 et la barrière primaire 7.
- Le fractionnement par division de la couche extrême interne 11 permet à celle-ci de suivre plus facilement les dilatations et contractions thermiques non seulement d'elle même mais aussi de la barrière primaire 7 en réduisant ainsi des contraintes internes résiduelles d'origine thermique. Cette couche extrême interne 11 est en une matière synthétique cellulaire notamment expansée ou mousse telle que par exemple le polyuréthane qui est relativement souple surtout par rapport à la couche de répartition relativement plus rigide 13 avantageusement discontinue en étant interrompue respectivement à chaque intervalle 12 entre les pavés 11, de façon à ne pas gêner, par leur raideur relative, les déformations thermiques précitées tout en permettant de les suivre. La couche de répartition 13 est assemblée respectivement aux divers éléments composant la couche extrême interne 11, notamment par collage au moment de la préfabrication de ces éléments séparément.
- Chaque goujon de panneau 4 retient le panneau sandwich correspondant 3 par son écrou de serrage 14 s'appliquant contre la face interne de la plaque de bois contre-plaqué externe 8 par l'intermédiaire d'une plaque 15 également de bois contre-plaqué et en étant vissé au fond d'un évidement du corps de garniture correspondant 5. Le goujon 4 enserre la plaque 15 et une partie de la plaque 8 entre l'écrou 14 et un support métallique 4a vissé au goujon sous la plaque 8.
- Les différentes plaques et couches constituant les panneaux sandwich 3 sont toutes collées les unes contre les autres au moment de la préfabrication, la plaque externe en bois contre-plaqué 8 étant alors collée contre les bandes de mastic 2 après fixation des panneaux sandwich 3 à la paroi externe 1.
- La plaque interne 10 et les couvre-joints 6 sont constitués par un matériau stratifié à trois couches jointives décrit en détail notamment dans le brevet français No. 2 302 482 au nom de la demanderesse. La barrière secondaire comprenant la plaque externe 10 est noyée dans le panneau sandwich 3 de façon à être espacée de la face d'appui de la barrière primaire 7.
- Chaque panneau sandwich 3 comporte, le long de chaque bord adjacent à un panneau sandwich voisin, une feuillure 16 créant un épaulement 17 laissant à découvert une bande marginale correspondante de la barrière secondaire 10. La bande de barrière couvre-joint 6 chevauche les épaulements 17 en regard des deux panneaux sandwich voisins 3 et est fixée de façon étanche par exemple par collage contre les épaulements en recouvrant la garniture de joint 5 pour établir la continuité de la barrière secondaire. Le pavé 11, situé au-dessus de la garniture de joint correspondante 5, comble la cavité définie par les feuillures correspondantes 16 de deux panneaux sandwich voisins 3(comme représenté en traits mixtes sur la figure) afin de rétablir la continuité de la face d'appui de la barrière primaire 7. Afin de mieux faire comprendre certaines particularités du dispositif de l'invention, ce pavé 11 est représenté sur la figure partiellement en retrait de sa cavité de logement, étant bien entendu que ce pavé est en réalité entièrement logé dans cette cavité pour assurer la continuité précitée de la face d'appui de la barrière primaire.
- Selon l'invention, chaque garniture de joint intercalaire 5 est montée dans l'interstice entre deux couches intermédiaires adjacentes 9 et est collée, une fois montée par ses faces extrêmes opposées respectivement supérieure et inférieure à la plaque 15 et à la bande couvre-joint 6 mais aucune liaison latérale adhérente de la garniture aux bords longitudinaux des couches intermédiaires 9 n'est prévue. Il est à noter que la liaison par collage de la face inférieure du corps de garniture 5 est effectuée à partir d'une colle épaisse du type résine chargée pour permettre ainsi lors de la préfabrication de coller le corps contre le fond de son logement entre deux panneaux adjacents 9, tandis que la face extrême supérieure de ce corps, lorsque celui-ci est définitivement monté, se trouve en affleurement avec les faces planes internes des couches intermédiaires 9.
- Chaque garniture de joint intercalaire 5 comprend, à chacun de ses côtés en regard des bords longitudinaux des couches intermédiaires 9, au moins un joint latéral 18 constitué d'un matériau isolant souple comprimé ou expansible logé dans un évidement correspondant 19 du corps de la garniture de joint 5. Chaque joint latéral 18 est lié par exemple par collage au corps de garniture au moment de la préfabrication. A la position de montage, représentée sur la figure, de la garniture de joint 5 entre les deux couches intermédiaires adjacentes 9, chaque joint latéral 18 est en appui pressé libre contre la couche intermédiaire voisine.
- Avantageusement, chaque joint latéral 18 est constitué par un tampon de laine de verre revêtu extérieurement, sauf sur sa face extrême tournée vers la barrière secondaire 6, 10, d'une feuille 20 de matière étanche au liquide froid et perméable au gaz et ayant de bonnes propriétés de tenue cryogénique. Cette feuille de matière étanche peut être par exemple une feuille de papier Kraft, chaque tampon étant ainsi constitué par une bande de laine de verre revêtue sur sa face de papier Kraft et repliée transversalement en U. Chaque tampon 18 agit comme une gouttière de retenue du liquide de fluide à travers la barrière secondaire mais permet, grâce à la porosité perméable au gaz, l'équilibrage des pressions gazeuses dans le joint latéral, une détection rapide et facile des fuites ainsi qu'un dégazage de la structure, soit par balayage simple avec un gaz inerte, soit en effectuant des cycles alternés de mise sous vide suivie d'injection de gaz inerte. De préférence, on prévoit au moins deux de tels tampons superposés de part et d'autre de la garniture de joint intercalaire 5 dans leur évidement 19 correspondant.
- Le pavé interne 11 collé à la bande couvre-joint 6 est revêtu sur sa face externe adjacente à la barrière secondaire 6, 10 d'un tissu 21 de fibre de verre collé sur ladite face externe pour renforcer la résistance mécanique du pavé qui doit réaliser la continuité entre les deux panneaux sandwich adjacents 3. Le pavé 11 est collé contre le fond de sa cavité de logement 16 formé par les épaulements 17 et la face extrême intérieure de la garniture de joint. Avantageusement, le pavé couvre-joint 11 est chanfreiné bilatéralement le long de ces deux arêtes longitudinales externes, comme indiqué par la référence 22, pour créer un espace de décharge de l'excès de colle afin d'éviter des contraintes internes pouvant provoquer une amorce de fissuration.
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