EP3717823A1 - Cuve etanche et thermiquement isolante - Google Patents

Cuve etanche et thermiquement isolante

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EP3717823A1
EP3717823A1 EP18819543.2A EP18819543A EP3717823A1 EP 3717823 A1 EP3717823 A1 EP 3717823A1 EP 18819543 A EP18819543 A EP 18819543A EP 3717823 A1 EP3717823 A1 EP 3717823A1
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EP
European Patent Office
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shutter
thermal insulation
groove
housing
corrugations
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18819543.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Patrick Martin
Alain Tessier
Bruno Deletre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gaztransport et Technigaz SA
Original Assignee
Gaztransport et Technigaz SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Gaztransport et Technigaz SA filed Critical Gaztransport et Technigaz SA
Publication of EP3717823A1 publication Critical patent/EP3717823A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F17C3/027—Wallpanels for so-called membrane tanks
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Definitions

  • the invention relates to the field of sealed and thermally insulating tanks, with membranes, for storing and / or transporting fluid, such as a cryogenic fluid.
  • Watertight and thermally insulating membrane tanks are used in particular for the storage of liquefied natural gas (LNG), which is stored at atmospheric pressure at about -162 ° C. These tanks can be installed on the ground or on a floating structure. In the case of a floating structure, the tank may be intended for the transport of liquefied natural gas or to receive liquefied natural gas used as fuel for the propulsion of the floating structure.
  • LNG liquefied natural gas
  • sealed and thermally insulating tanks for the storage of liquefied natural gas, integrated into a supporting structure, such as the double hull of a vessel for the transport of liquefied natural gas.
  • a supporting structure such as the double hull of a vessel for the transport of liquefied natural gas.
  • such tanks comprise a multilayer structure successively presenting, in the direction of the thickness, from the outside to the inside of the tank, a secondary thermal insulation barrier retained to the supporting structure, a waterproofing membrane. secondary against the secondary thermal insulation barrier, a primary thermal insulation barrier resting against the secondary waterproofing membrane and a primary waterproofing membrane resting against the primary thermal insulation barrier and intended to be in contact with the liquefied natural gas contained in the tank.
  • the document WO2016 / 046487 describes a secondary thermal insulation barrier and a primary thermal insulation barrier formed of juxtaposed insulating panels.
  • the secondary waterproofing membrane consists of a plurality of metal sheets having corrugations projecting outwardly of the tank and thus allowing the secondary sealing membrane to deform under the effect of thermal stresses and mechanical generated by the fluid stored in the tank.
  • An inner face of the insulating panels of the secondary thermal insulation barrier has grooves receiving corrugations corrugated metal sheets of the secondary waterproof membrane. These undulations and these grooves form a mesh of channels developing along the walls of the tank.
  • An idea underlying the invention is to provide a sealed and thermally insulating watertight membrane with corrugations in which the convection phenomena are reduced.
  • an idea underlying the invention is to provide a sealed and thermally insulating tank limiting the presence of continuous circulation channels in the thermal insulation barriers in order to limit natural convection phenomena in said insulation barriers thermal.
  • an idea underlying the invention is to provide such a vessel adapted to allow manufacturing tolerances and / or assembly of the various constituent elements of said vessel.
  • the invention provides a sealed and thermally insulating fluid storage tank, in which a tank wall comprises at least one thermal insulation barrier and a sealing membrane, the sealing membrane having a a series of parallel corrugations having a longitudinal direction, and planar portions located between said corrugations, said corrugations projecting planar portions on a protruding side of the sealing membrane, a said thermal insulation barrier being located on the salient side of the waterproofing membrane,
  • thermal insulation barrier comprising a series of parallel grooves in which the corrugations are housed
  • a said groove has a width, taken along a direction of width perpendicular to the longitudinal direction of the corrugations, greater than the width, taken along said width direction, of the corrugation housed in said groove,
  • the thermal insulation barrier further comprising a housing intersecting said groove and having a width greater than the width of the groove, the tank further comprising a shutter arranged in the housing, the shutter having a width greater than the width of the groove, and preferably less than a width of the housing, the shutter having a clearance configured to accommodate the corrugation,
  • the shutter being arranged in the housing so that the clearance is housed in the groove and the corrugation is housed in the clearance and so that the shutter closes a portion of the groove located on the protruding side of the membrane by creating a pressure drop for a flow flowing in the groove.
  • such a tank offers the possibility of sealing flexibly grooves hosting the corrugations of the membrane despite a tolerance affecting the position of the corrugations in the grooves.
  • Such tolerance may arise in particular from the manufacture and assembly of the corrugations in the grooves.
  • the groove portion between the convex side of the corrugation and the bottom of the groove, formed by the thermal insulation barrier, can be closed by the shutter for different positions of the ripple in the groove.
  • the closure of said groove portion can be obtained despite the uncertainty of positioning of the corrugation in the groove related to manufacturing and / or mounting tolerances.
  • the width of the shutter makes it possible to close the groove regardless of the position of the corrugation in the groove.
  • the width of the shutter makes it possible to position said portion of the shutter in the groove portion without requiring modification of the shutter, in particular without modifying its resistance to the flow of gas.
  • the shutter makes it possible to limit the formation of flows in the channels of the thermal insulation barrier, in particular the formation of thermosyphons between these channels and any flow channel situated closer to the shell, for example a masticated space. between the thermal insulation barrier and the supporting structure.
  • such a tank may comprise one or more of the following characteristics.
  • the housing develops in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the corrugation.
  • the clearance of the shutter has a shape complementary to the shape of the corrugation.
  • the clearance has a concave shape and the corrugation has a convex shape with substantially identical radii of curvature.
  • the membrane is a corrugated metal membrane.
  • the thickness of the shutter taken in the longitudinal direction of the corrugation is equal to the thickness of the housing in said longitudinal direction of the corrugation.
  • a clearance between the housing and the shutter is adapted to allow the displacement of the shutter in the housing in the direction of width while preventing a flow of peripheral flow between the housing and the shutter.
  • this game is plus or minus 0.1 mm.
  • the depth of the shutter taken in a direction of thickness of the vessel wall is greater than or equal to the depth of the housing taken along said thickness direction of the vessel wall.
  • the longitudinal direction of the corrugation comprises a vertical component in the terrestrial reference, that is to say in a direction of gravity.
  • the shutter can be made of many materials.
  • the shutter comprises an assembly of materials.
  • the shutter comprises a material having a low coefficient of friction on its faces facing the housing.
  • a low-friction material is for example polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC) or a plastic foam plastic.
  • the shutter is made in a density foam correctly chosen to allow its deformation, for example expanded polystyrene density 10 to 30kg / m A 3.
  • the thermal insulation barrier comprises a plurality of juxtaposed insulating elements held against a supporting wall.
  • a plurality of insulating elements each comprise a respective groove portion, said insulating elements being aligned so that the groove portions of said aligned insulating elements together form the groove in which the corrugation is housed.
  • At least one insulating element comprises a plurality of groove portions housing corrugations distinct from the corrugation series.
  • a plurality of shutters is arranged on said at least one insulating member so as to obstruct respective groove portions.
  • the housing is formed in an insulating element.
  • the shutter can be arranged in the prefabricated insulating element, prior to installation in the tank.
  • a tank is simple and fast manufacturing.
  • the housing can be made in the insulating element in many ways. According to one embodiment, the housing is made by machining in the insulating element. According to one embodiment, the housing is made by end milling by means of a two-size milling cutter. According to one embodiment, the housing is made by rolling milling with a milling cutter of diameter adapted to three sizes.
  • the housing is formed in a gap between two adjacent insulating elements.
  • the shutter does not require modifications of the insulating elements to be housed in the tank.
  • the insulating elements and therefore the tank are simple to manufacture.
  • the shutter is fixed on one side of an insulating element.
  • an insulating pad is arranged in the gap between the two adjacent insulating elements, said insulating pad forming a bottom of the housing.
  • Such a tank has good insulating characteristics.
  • the housing for the shutter is thus simple to achieve.
  • the depth of the shutter taken in a thickness direction of the vessel wall is greater, preferably slightly greater, for example of the order of 1 to 3 mm, at the depth of the housing taken. in said direction of thickness of the vessel wall before installation of the waterproofing membrane.
  • the shutter has a depth such that its upper surface protrudes 1 to 3 mm from the upper surface of the insulating element when it is arranged in the housing, on the surface of the insulating padding, before introduction of the waterproofing membrane.
  • the insulating padding is compressible. According to one embodiment, the insulating padding is compressed by the shutter when the corrugation bears in the release of the shutter.
  • the shutter comprises a lower portion in contact with a bottom of the housing made of a rigid material, preferably with a low coefficient of friction to allow the sliding of the shutter in the housing.
  • the shutter comprises a locally deformable portion, the corrugation being supported on the locally deformable portion.
  • the lower portion of the shutter in contact with the bottom of the housing is made of a material selected from the group of material consisting of polypropylene, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyethylene, synthetic foam plastic or their combinations.
  • the locally deformable portion is made of a material selected from the group of materials consisting of materials fibrous, glass wool, melamine foam, soft polyurethane foam or their combinations.
  • the pressure drop in the channel formed by the groove can be controlled.
  • a locally deformable portion does not seal the groove and allows the passage of gas in the channel while causing a significant loss of pressure preventing flow and convection phenomena.
  • a locally deformable portion allows the shutter to marry at best the profile of the corrugation.
  • a locally deformable shutter makes it possible to accommodate by local deformation manufacturing tolerances of the various elements with which it cooperates.
  • the shutter comprises a band of compressible material on its upper face, that is to say on the face vis-à-vis the sealing membrane.
  • this band is an attached band.
  • such a strip has a thickness of 1 to 2 mm.
  • such a strip is for example of fibrous material, melamine foam or other.
  • this band has dimensions substantially equal to the dimensions of the upper face of the shutter so as not to create parasitic flow bypass.
  • the upper face of the shutter has a profile promoting local deformation, for example a sawtooth profile perpendicular to the longitudinal direction of the corrugation.
  • the corrugation has a first lateral surface inclined with respect to a direction of thickness of the tank wall, the shutter having a second surface inclined with respect to said thickness direction of the tank so that slide the shutter into the width of the housing when the corrugation is inserted into the groove.
  • the positioning of the undulation in the shutter release is achieved automatically when inserting the corrugation in the groove.
  • the cooperation between the inclined surface of the corrugation and the inclined surface of the clearance makes it possible to simply and quickly impose a displacement of the shutter in the housing in order to position the clearance properly to receive the ripple.
  • these characteristics allow the displacement of the shutter without generating on the high stress undulation may cause deformation of said corrugation.
  • the width of the shutter is greater than or equal to the width of the corrugation plus twice the difference in width between the groove and the corrugation.
  • the shutter has a width adapted to close the groove portion between the corrugation and the thermal insulation barrier for any position of the corrugation in the groove.
  • the width of the shutter makes it possible to close said portion of the groove even when the corrugation is in an extreme lateral position in the groove due to manufacturing and / or assembly play.
  • the shutter is housed in the housing with a degree of freedom in displacement in the direction of width.
  • the shutter is housed in the blocked housing in displacement in the thickness direction of the tank wall between the sealing membrane and the thermal insulation barrier.
  • the shutter has a fixing member in the housing adapted to block said moving shutter in the direction of thickness of the vessel wall and to allow its displacement in the direction of width in the housing.
  • the fixing member is composed of at least two hooks fixed in at least one insulating block.
  • the shutter comprises a blade housed, for example in force, between one of the insulating elements forming the gap and the insulating padding so as to retain the shutter in the thickness direction of the tank.
  • the clearance forms a cam surface along which the ripple slides when positioning the ripple in the groove.
  • the longitudinal direction of the corrugation comprises a vertical component relative to the terrestrial reference, that is to say a component according to the direction of earthly gravity.
  • the tank comprises a row of housings, said housing of the row of housing intersecting a respective groove of the series of grooves, said housing having a width greater than the width of said respective grooves, the vessel further comprising a row of shutters arranged in a respective housing, said shutters having a width greater than the width of the groove cut by said respective housing and less than a width of said housing, the shutters having a clearance configured to accommodate the corresponding corrugation, the shutters being arranged in said housing so that the clearance is housed in the corresponding groove and that the corrugation is accommodated in said clearance and so that the shutter closes a portion of said groove located on the protruding side of the diaphragm; sealing by creating a pressure drop for a flow circu in said groove.
  • the series of parallel corrugations of the sealing membrane is a first series of parallel corrugations of the sealing membrane and in which the longitudinal direction of said corrugations said first series of corrugations is a first direction.
  • the sealing membrane further comprising a second series of corrugations perpendicular to the first series, a longitudinal direction of the corrugations of the second series of corrugations forming a second direction perpendicular to the first direction, the shutters of the first row; shutters being arranged between two adjacent corrugations of the second series of corrugations.
  • the tank comprises a plurality of rows of shutters housed in respective housings, said rows of shutters being arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the corrugations. Thanks to these characteristics, their effect accumulates and creates series pressure losses in the grooves housing the corresponding corrugations.
  • the tank comprises a plurality of rows of shutters housed in respective housings.
  • the rows of shutters are arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the corrugations so that their effect is cumulative and creates losses in series in the grooves housing the corresponding corrugations.
  • the shutters of two rows of shutters are spaced in the longitudinal direction of the corrugations by a distance of 3m.
  • the shutters of two rows of shutters are spaced in the longitudinal direction of the corrugations by a distance of 1 m.
  • At least one shutter is arranged in the tank wall in order to close a groove portion housing a corrugation of the second series of waves.
  • the sealing membrane is carried by the thermal insulation barrier, the corrugations projecting towards the carrier wall.
  • the waterproofing membrane is a secondary waterproofing membrane
  • the thermal insulation barrier is a primary thermal insulation barrier
  • the corrugations projecting towards the inside of the tank
  • the tank further comprises a secondary thermal insulation barrier retained on the carrier wall and carrying the secondary sealing membrane, the primary thermal insulation barrier being carried by the secondary sealing membrane
  • the vessel further comprising a membrane primary seal carried by the primary thermal insulation barrier and intended to be in contact with the fluid in the tank, the grooves being formed on a lower surface of the primary thermal insulation barrier.
  • the waterproofing membrane is a primary waterproofing membrane
  • the thermal insulation barrier is a primary thermal insulation barrier
  • the corrugations projecting towards the outside of the tank
  • the vessel further comprises a secondary thermal insulation barrier retained on the carrier wall and carrying a secondary sealing membrane, the primary thermal insulation barrier being carried by the waterproofing membrane secondary, the primary sealing membrane being carried by the primary thermal insulation barrier and intended to be in contact with the fluid in the tank, the grooves being formed on an upper surface of the primary thermal insulation barrier.
  • Such a tank can be part of a land storage facility, for example to store LNG or be installed in a floating structure, coastal or deep water, including a LNG tank, a floating storage and regasification unit (FSRU) , a floating production and remote storage unit (FPSO) and others.
  • FSRU floating storage and regasification unit
  • FPSO floating production and remote storage unit
  • a vessel for the transport of a cold liquid product comprises a double hull and a aforementioned tank disposed in the double hull.
  • the invention also provides a method of loading or unloading such a vessel, in which a cold liquid product is conveyed through isolated pipes from or to a floating or land storage facility to or from the vessel vessel.
  • the invention also provides a transfer system for a cold liquid product, the system comprising the abovementioned vessel, insulated pipes arranged to connect the vessel installed in the hull of the vessel to a floating storage facility. or terrestrial and a pump for driving a flow of cold liquid product through the insulated pipelines from or to the floating or land storage facility to or from the vessel vessel.
  • FIG. 1 is a partial perspective view of a thermal insulation wall barrier of a sealed and thermally insulating tank wall;
  • FIG. 2 is a view from above of an insulating element of the thermal insulation barrier of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a partial sectional view of a thermal insulation barrier on which a corrugated waterproofing membrane with a corrugation housed in a groove of the thermal insulation barrier and illustrating different possible positions of the corrugation is based. in the groove;
  • FIG. 4 is a partial perspective view of a thermal insulation barrier on which a sealing membrane rests and comprising a shutter according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of a shutter that can be used in the thermal insulation barrier of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a schematic top plan view of a vessel wall thermal insulation barrier illustrating an array of grooves for receiving sealing membrane corrugations and rows of shutters arranged in said barrier. thermal insulation ;
  • FIG. 7 is a partial schematic perspective view of a thermal insulation barrier on which a sealing membrane rests and comprising a shutter according to a second embodiment
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of a thermal insulation barrier on which a sealing membrane rests and comprising a shutter according to a third embodiment
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of a thermal insulation barrier on which a sealing membrane rests and comprising a shutter according to a fourth embodiment prior to its mounting in the thermal insulation barrier;
  • FIG. 10 is a view similar to FIG. 9 showing the thermal insulation barrier after mounting the shutter in the thermal insulation barrier;
  • Figure 1 1 is a partial sectional view of a vessel wall having shutters according to a fifth embodiment
  • FIG. 12 is a sectional view of a detail of the tank wall of FIG. 11 at a shutter of the tank wall;
  • Figure 13 is a schematic cutaway representation of a vessel tank LNG tank with a sealed and thermally insulating tank and a loading / unloading terminal of the tank.
  • FIG. 14 is a plan view of a heat insulating barrier insulating panel of a bottom wall of a sealed and thermally insulating tank schematically illustrating two rows of shutters arranged in said insulating panel.
  • a sealed and thermally insulating tank for the storage and transport of a cryogenic fluid for example Liquefied Natural Gas (LNG) comprises a plurality of tank walls each having a multilayer structure.
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • Such a tank wall comprises, from the outside to the inside of the tank, a secondary thermal insulation barrier anchored to a bearing structure by secondary holding members, a secondary sealing membrane carried by the barrier of secondary thermal insulation, a primary thermal insulation barrier anchored to the secondary thermal insulation barrier and a primary waterproofing membrane carried by the primary thermal insulation barrier and intended to be in contact with the cryogenic fluid contained in the tank.
  • the supporting structure may in particular be a self-supporting metal sheet or, more generally, any type of rigid partition having suitable mechanical properties.
  • the supporting structure may in particular be formed by the hull or the double hull of a ship.
  • the carrier structure has a plurality of walls defining the general shape of the vessel, usually a polyhedral shape. Some tanks may also have only one thermal insulation barrier and a single waterproofing membrane, for example for the storage of LPG.
  • FIG. 1 shows a portion of thermal insulation barrier, for example a secondary thermal insulation barrier, of such a sealed and thermally insulating tank wall for storing a fluid.
  • thermal insulation barrier for example a secondary thermal insulation barrier
  • This thermal insulation barrier comprises a plurality of insulating panels 1 juxtaposed and anchored to the supporting structure.
  • the insulating panels 1 have substantially a rectangular parallelepiped shape.
  • Figure 2 illustrates such an insulating panel 1 in plan view.
  • An insulating panel 1 can be made of various materials or combinations of materials, including plywood, polymer foam, fiber-filled polymer foam.
  • the insulating panel has one or more metal plates fixed on its inner face to be able to weld corrugated metal sheets of waterproofing membrane.
  • the insulating panels 1 each comprise a layer of insulating gasket 2, for example an insulating polymer foam 2, sandwiched between an internal rigid plate 3 and an external rigid plate 4.
  • the rigid plates, internal 3 and outer 4, are, for example, plywood boards glued to said layer of insulating polymer foam 2.
  • the insulating polymer foam 2 may in particular be a polyurethane-based foam.
  • the polymer foam 2 is advantageously reinforced by glass fibers contributing to reducing its thermal contraction.
  • the insulating panels 1 are juxtaposed in parallel rows and separated from each other by interstices 5 guaranteeing a functional assembly play.
  • the interstices 5 are filled with a heat-insulating lining 6, shown in FIGS. 7 to 10.
  • the heat-insulating lining 6 is advantageously made of a porous material so as to avoid the formation of free spaces in the thermal insulation barrier without completely prohibiting a flow of gas in the interstices 5 between the insulating panels 1, for example a circulation of inert gas, such as nitrogen.
  • the heat-insulating lining 6 is for example made of glass wool, rockwool or open-cell flexible synthetic foam.
  • the interstices 5 have, for example, a width of the order of 10 to 60 mm, in particular 30 mm.
  • the inner plate 3 has two series of grooves 7, 8, perpendicular to each other, so as to form a network of grooves.
  • Each of the series of grooves 7, 8 is parallel to two opposite sides of the insulating panels 1.
  • the grooves 7, 8 are intended for the reception of corrugations 9, represented for example in FIGS. 3 and 4, projecting outwardly of the tank, formed on metal sheets 10 of the sealing membrane.
  • the inner plate 3 has three grooves 7 extending in the longitudinal direction of the insulating panel 1 and nine grooves 8 extending in the transverse direction of the insulating panel 1.
  • the inner plate 3 is equipped with metal plates 1 1, 12 for anchoring the edge of the corrugated metal sheets 10 of the waterproofing membrane on the insulating panels 1.
  • the metal plates 1 1, 12 extend according to two perpendicular directions which are each parallel to two opposite sides of the insulating panels 1.
  • the metal plates 1 1, 12 are fixed on the inner plate 3, by screws, rivets or staples, for example.
  • the metal plates 1 1, 12 are placed in recesses formed in the inner plate 3 so that the inner surface of the metal plates 1 1, 12 is flush with the inner surface of the inner plate 3.
  • the inner plate 3 has a inner surface which is substantially flat, out of any singular areas such as grooves 7, 8 or countersinks for housing the metal plates 1 1, 12.
  • the metal plates 1 1 and 12 as shown are an illustrative example. These metal plates can be arranged in numbers, relative dimensions and positions different from those shown.
  • the inner plate 3 may also be equipped with threaded studs 13 protruding towards the inside of the tank, and intended to ensure the fixing of a primary thermal insulation barrier on the insulating panels 1.
  • the metal studs 13 pass through of orifices formed in the metal plates 1 1, 12.
  • the sealing membrane comprises a plurality of corrugated metal sheets 10 each having a substantially rectangular shape.
  • Each corrugated metal sheet 10 has a first series of parallel corrugations 9 extending in a first direction and a second series of parallel corrugations 9 extending in a second direction.
  • the directions of the two sets of corrugations 9 of each corrugated metal sheet 10 are perpendicular.
  • These corrugations 9 project outwardly of the vessel, that is to say in the direction of the carrier structure.
  • the corrugated metal sheet 10 comprises between the corrugations 9 a plurality of flat surfaces.
  • the corrugations 9 corrugated metal sheets 10 are housed in the grooves 7, 8 formed in the inner plate 3 of the insulating panels 1. Alternatively and not shown, corrugations 9 can also be housed in the interstices between insulating blocks.
  • the corrugated metal sheets 10 are, for example, made of Invar®: that is to say an alloy of iron and nickel whose expansion coefficient is typically between 1.10 -6 and 2.10 6 K 1 , or in a high manganese iron alloy whose expansion coefficient is typically of the order of 7.10 -6 K 1 .
  • the corrugated metal sheets 10 may also be made of stainless steel or aluminum.
  • the grooves 7, 8 are sized to form an adjustment zone of the arrangement of the corrugations 9 in the tank.
  • these grooves 7, 8 must be dimensioned to allow dimensional variations of the corrugations 9 related to the manufacturing tolerances of said corrugations 9 in the corrugated metal sheets 10.
  • these dimensioning must take into account the positioning tolerances of the panels. insulators 1 and corrugated metal sheets 10 relative to each other.
  • FIG. 3 illustrates a central position 35 and extreme positions 34 defining a range of possible positions of a corrugation 9 housed in a groove 7 or 8.
  • the groove 7 or 8 is dimensioned so as to have a width 14 , taken in a direction perpendicular to a longitudinal direction 15 of the corrugation 9 and parallel to an inner face 16 of the inner plate 3, greater than or equal to a width 17 of the corrugation 9 along said direction, increased by one dimension predetermined tolerance corresponding to twice the positioning tolerance of the corrugation 9 in the groove 7 on either side of the central position 35.
  • grooves 7, 8 Due to these dimensions, a space remains in the grooves 7, 8 between the thermal insulation barrier and the sealing membrane. These grooves 7, 8 could therefore constitute a network of traffic channels. Such channels developing continuously between the waterproofing membrane and the thermal insulation barrier throughout the tank wall would promote convection movements, particularly on the walls of tanks having a significant vertical component such as the walls of the tank. transverse tanks. Such a network of continuous channels could generate thermosiphon phenomena favoring heat transfer by gas convection in the thermal insulation barrier.
  • One aspect of the invention starts from the idea of preventing these convection movements in the walls of the tank.
  • one aspect of the invention starts from the idea of limiting the length of the channels formed by the grooves 7, 8 of the thermal insulation barrier.
  • shutters 18 are inserted in one, some, or all grooves 7, 8 of the thermal insulation barrier. These shutters 18 are arranged in the grooves 7, 8 to be arranged between the sealing membrane and the thermal insulation barrier.
  • Figure 4 schematically illustrates a portion of an insulating panel at a groove 7 in which is housed a corrugation 9 of the sealing membrane and having a shutter 18 according to the first embodiment.
  • the insulating panel 1 comprises a housing 19 in which is housed the shutter 18 with freedom of movement.
  • This housing 19 is growing perpendicular to the longitudinal direction 15 of the corrugation 9.
  • a width 20 of the housing 19 taken in the width direction of the groove 7 is greater than the width 14 of the groove 7.
  • the groove 7 has inclined side walls substantially parallel to the corrugation 9.
  • the width 20 of the housing 19 is greater than the maximum width 14 of the groove 7, that is to say at the junction between the groove 7 and the inner face 16 of the inner plate 3.
  • This housing 19 passes through the groove 7.
  • the housing 19 has a common central portion with the groove 7 and two lateral portions each opening into the groove 7 on either side ripple 9.
  • This housing 19 can be made in many ways in the insulating panel 1, for example by machining, milling or other.
  • the shutter 18 here has a generally flat shape.
  • a central portion of the shutter 18 has a clearance 21.
  • This clearance 21 has a shape complementary to the convex face of the corrugation 9. More particularly, the clearance 21 is of concave shape and has a concavity whose radius of curvature is preferably identical to the radius of curvature of the corrugation 9.
  • an internal face of the shutter takes the form of the sealing membrane in the groove 7.
  • the shutter 18 has a thickness in the longitudinal direction 15 of the corrugation 9 substantially equal to that of the housing 19 but without tightening so that the shutter 18 can easily be moved in the housing 19.
  • the shutter 18 has for example a thickness between 5mm and 30mm, preferably between 10mm to 12mm.
  • the shutter 18 has a depth taken in a direction of thickness of the vessel wall corresponding substantially to the depth in this direction of the housing 19. In other words, with the exception of the clearance 21, the shutter is developed over the entire depth of the groove 7 taken in the thickness direction of the vessel wall.
  • the adjustment between the housing 19 and the shutter 18 in the longitudinal direction 15 of the corrugation 9 is sufficient to allow movement of the shutter 18 in the housing 19 in the width direction of the housing 19 without allowing a penalizing peripheral flow.
  • this adjustment is able to limit or block the movement of the shutter 18 under its own weight.
  • the game is for example of the order of plus or minus 0.1 mm.
  • the shutter 18 may be made of a material or an assembly of different materials.
  • the shutter 18 is made of a single material. Such a material is chosen so as to allow sliding movement of the shutter 18 in the housing 19.
  • a material is for example a plastic material such as a plastic foam, polyvinyl chloride (PVC), polymethacrylate methyl (PMMA), polyethylene (PE), polypropylene (PP) or polystyrene (PS) expanded or not.
  • the shutter 18 is made by an assembly of material, for example based on a plastic material covered with a layer of porous material on its face cooperating with the sealing membrane.
  • a porous material is, for example, glass wool, melamine foam or felt.
  • Such a layer of porous material allows the shutter 18 to let an inert gas flow while generating a pressure drop of the flows.
  • the shutter 18 can be coated on its different faces facing the walls of the housing 19 of a material having a low coefficient of friction relative to the material forming the housing 19.
  • this coating can be made from a material plastic such as plastic foam, polyvinyl chloride (PVC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene (PE), polypropylene (PP) or polystyrene (PS) expanded or not.
  • PVC polyvinyl chloride
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • the shutter 18 may also be made of a material whose mechanical strength and geometry allow the local deformation of its contact surface with the housing 19 and / or the sealing membrane during its setting in position. Such a shutter 18 locally deformable makes it possible to accommodate the manufacturing tolerances of the housing 19 and / or the sealing membrane.
  • the shutter 18 may be made of expanded polystyrene density 10 to 30kg / m 3 .
  • a width 22 of the shutter 18, taken in the width direction of the housing 19, is between the width 20 of the housing 19 and the width 14 of the groove 7.
  • the width 22 of the shutter 18 is greater or equal to width 14 of the groove 7 increased by twice the positioning tolerance of the corrugation 9 in the groove 7 on either side of the central position 35 of the corrugation 9 in the groove 7.
  • the width 20 of the housing 19 is greater than or equal to the width 22 of the shutter 18 increased by twice said positioning tolerance of the corrugation 9 in the groove 7.
  • the shutter 18 can be housed in the housing 19 in different positions along the width direction 20 of the housing 19. In addition, regardless of the position of the shutter 18 in the housing 19, the shutter 18 grows over the entire width 14 of the groove 7.
  • the clearance 21 is centered in the width direction of the shutter 18 and the housing 19 is centered on the groove 7 in the width direction of the groove 7.
  • the housing 19 is symmetrical with respect to the groove 7 and the shutter is symmetrical with respect to the clearance 21.
  • the position of the clearance 21 in the width direction 22 of the shutter 18 and / or the position of the housing 19 according to the width direction 14 of the groove 7 may be different than those shown in Figure 4 while allowing positioning of said clearance 21 adapted to all possible positions of the corrugation 9 in the groove 7.
  • the clearance can be arranged asymmetrically with respect to the shutter 18, the housing then having side portions asymmetrical with respect to the groove 7 so that the die 21 can take all possible positions in the groove 7 in the width direction of the groove 7.
  • the shutter 18 is housed in the housing 19 in prefabrication, that is to say before the installation of the insulating panel 1 carrying the housing 19 in the carrier structure.
  • the corrugated metal sheet 10 When installing the waterproofing membrane in the tank, the corrugated metal sheet 10 is positioned to accommodate the corrugation 9 in the groove 7.
  • the complementary shape between the clearance 21 and the corrugation 9 allows the clearance to fulfill the cam surface function upon insertion of the corrugation 9 into the groove 7.
  • the corrugation 9 thus has at least one inclined outer face, two in the illustrated embodiment, with respect to the inner face 16 of the inner plate 3 of the insulating panel 1.
  • the clearance 21 has at least one inclined inner face, two in the embodiment shown, with respect to said inner face 16.
  • the complementary shape between the clearance 21 and the corrugation 9 allows the shutter 18 to conform to the shape of the sealed membrane in the groove 7.
  • the shutter 18 is developed throughout the portion of the groove 7 between the sealing membrane and a bottom of the groove 7 at the housing 19.
  • the shutter 18 closes said portion of the groove 7 at the housing 19. It is not necessary that this shutter is completely waterproof.
  • this shutter must create a pressure drop sufficient to prevent the flows that can be generated in the groove 7 by convection in the form of thermosiphon.
  • FIG. 5 illustrates an alternative embodiment of the shutter 18 according to the first embodiment illustrated in FIG. 4.
  • the profile of the shutter 18 intended to be in contact with the sealing membrane has a plurality 23.
  • these ribs 23 develop on the internal face of the shutter 18 in the width direction 22 of the shutter 18. These ribs 23 promote the local deformation of the shutter 18. shutter 18, allowing a better cooperation between the inner face of the shutter 18 and the sealing membrane.
  • a band 1 to 2 mm thick of compressible material is added on the inner face of the shutter 18.
  • this band allows the shutter 18 to marry the best profile of the corrugation 9 and the sealing membrane with which it cooperates.
  • the band has dimensions substantially equal to those of the inner face of the shutter 18 so as not to create parasitic flow bypass.
  • FIG. 6 schematically represents a portion of thermal insulation barrier, for example a secondary thermal insulation barrier, of a tank wall and illustrates an example of arrangement of a plurality of shutters 18 in said barrier of FIG. thermal insulation.
  • Shutters 18 are placed at regular intervals on a plurality of insulating panels 1 whose grooves 7, 8 could form flow channels in the vessel wall. More particularly, a shutter 18 is here positioned in all the grooves 7 crossing two adjacent grooves 32 of the series of grooves 8, said shutters 18 being positioned in said grooves 7 interposed between said adjacent grooves 32. In other words, a shutter 18 is positioned in the thermal insulation barrier in all the grooves 7 connecting two adjacent grooves 32 data.
  • Such a row of shutters 18 thus does not allow a flow a possibility of bypassing a shutter 18 by temporarily borrowing one of the grooves 8 perpendicular.
  • a row of shutters 18 is disposed aligned in a plane in the set of parallel grooves 7 intersecting said plane.
  • such shutters 18 are implemented in all the grooves 7 or 8 having a vertical component according to the terrestrial reference system, for example the side walls, the cofferdams or chamfered walls of the tank. Similarly, such shutters 18 are advantageously positioned in the thermal insulation barrier of a bottom wall of the tank, and this in all the grooves 7 and 8.
  • these shutters 18 are placed at a regular interval 33 along the grooves 7, 8 so that their effect is cumulative and created series pressure losses in the preferred direction of the flow.
  • these shutters 18 may be arranged along said corrugations 9 every 3m see every 1 m.
  • shutters 18 are for example arranged every 1 m.
  • shutters 18 are arranged near the lower edge at the grooves 7, 8 having a vertical component.
  • the distance between the shutter 18 of the heat-insulating lining 6 housed between two insulating panels 1 is not sufficient for a downward flow of the tank is formed between the shutter 18 and said insulating lining 6, limiting and the pressure that can be exerted on said insulating lining 6.
  • FIG. 14 illustrates an exemplary arrangement of shutters 18 in the context of an insulating panel 1 integrated in a bottom wall of a tight and thermally insulating tank.
  • shutters 18 are arranged in all the grooves 7, 8 formed by said insulating panel 1. These shutters 18 are aligned along two adjacent edges of the insulating panel 1, forming two rows of perpendicular shutters 18 having substantially the same thickness. in the insulating panel 1.
  • the rows of shutters of said insulating panels 1 juxtaposed are aligned for forming a mesh of shutters in all the channels formed by the grooves 7, 8 of the different insulating panels 1
  • the maximum spacing between two rows of shutters 18 is chosen in such a way that the pressure drop thus created at a determined speed and considered to be tolerable is greater than the hydrostatic head of the flow to be constrained.
  • a pressure drop coefficient can be easily determined by testing, by establishing a flow in a shutter model, by varying the flow velocities and by measuring the pressure differential between downstream and upstream or numerically.
  • the load can be calculated by considering the integral of the variation of the density p of the given fluid on the direction fixed by gravity in the considered circulation loop and to multiply it by the universal constant of gravitation.
  • Fig. 7 shows a second embodiment. Elements identical or fulfilling the same function as elements described above with reference to FIGS. 1 to 6 carry the same reference.
  • This second embodiment differs from the first embodiment in that the housings 19 are not formed in the insulating panels 1 but in the interstices 5 between two adjacent insulating panels 1.
  • Such an embodiment has the advantage of not requiring machining of the insulating panel 1 in order to form the housing 19.
  • the bottom of the housing 19 on which the shutter 18 rests is for example formed by the heat-insulating lining 6 housed in interstices 5.
  • the corrugated metal sheet 10 is positioned on the insulating panel 1 prior to the installation of the shutter 18 in order to determine the position of the corrugation 9 in the corresponding groove 7, 8.
  • the shutter 18 is fixed in the appropriate position on the corresponding side of the insulating panel 1.
  • the shutter 18 is for example fixed by stapling, screwing or gluing at the side of the insulating panel 1.
  • the shutter 18 has a thickness in the longitudinal direction 15 of the corrugation 9 less than the gap 5.
  • Figure 8 illustrates a third embodiment. Elements identical or fulfilling the same function as elements described above with reference to FIGS. 1 to 6 carry the same reference.
  • this third embodiment differs from the first embodiment in that the housing 19 is formed in the gap 5 between two insulating panels 1.
  • the heat-insulating lining 6 has a recess 24 forming the bottom of the The recess 24 has width characteristics similar to the features described above for the width of the housing 19 according to the first embodiment.
  • the shutter 18 is positioned on the heat-insulating lining 6 in the recess 24 without being fixed on the sidewall of the insulating panel 1. This shutter 18 may be positioned prior to the positioning of the corrugated sheets 10 on the thermal insulation barrier.
  • the shutter 18 has a thickness in the longitudinal direction 15 of the corrugation 9 substantially equal to that of the gap 5, typically of the order of 30mm or 40mm.
  • the heat-insulating lining 6 does not have a recess 24, the shutter 18 resting on an inner face of said heat-insulating lining 6.
  • the shutter 18 when the shutter 18 is positioned in the 5 at the level of the groove 7, it protrudes beyond the inner faces of the insulating panels 1 forming said gap 5, for example of the order of 1 to 3 mm.
  • the support of the corrugation 9 on the shutter 18 automatically positions the shutter 18 relative to the groove 7 as explained above. above.
  • the support of the corrugation 9 on the shutter 18 compresses the heat-insulating lining 6 arranged under the shutter 18 so that the shutter 18 is flush with the inner face of the insulating panels 1 forming the gap 5.
  • Figures 9 and 10 illustrate a fourth embodiment of the invention. Elements identical or fulfilling the same function as elements described above with reference to FIGS. 1 to 6 carry the same reference.
  • This fourth embodiment differs from the third embodiment in that the shutter further comprises a blade 25 projecting from the outer face of the shutter 18. This blade 25 is arranged to extend a side face of the shutter 18 in the direction of the carrier wall.
  • the blade 25 is inserted between the heat-insulating lining 6 and one of the insulating panels 1 forming the gap 5 in which is housed said heat-insulating lining 6.
  • the insertion of the blade 25 between the heat insulating lining 6 and the insulating panel 1 makes it possible to press the shutter 18 against the sidewall of the insulating panel 1 while ensuring that said shutter 18 is held in position.
  • the blade 25 advantageously has a clearance of a few degrees in order to make it easier. insertion on the one hand and contribute to the optimal plating of the shutter profile 18 on the surface of the sealing membrane on the other hand. Such a draft ensures that the position of the shutter 18 is maintained during the life of the tank.
  • the fixing member is composed of at least two hooks fixed on at least one insulating block in order to block the displacement along the thickness of the insulating block or blocks while allowing a lateral displacement of the shutter 18.
  • Figures 1 1 and 12 show a fifth embodiment of the invention suitable for a tank having a secondary thermal insulation barrier and a primary thermal insulation barrier. Elements identical or fulfilling the same function as elements described above with reference to FIGS. 1 to 6 carry the same reference.
  • the vessel wall according to this fifth embodiment comprises a secondary waterproof membrane whose corrugations 9 protrude towards the interior of the vessel and resting on a secondary thermal insulation barrier.
  • the primary thermal insulation barrier comprises a plurality of primary insulating panels 26 of substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the primary insulating panels 26 comprise any structure, for example a sandwich structure consisting of an insulating lining layer such as an insulating polymer foam layer 27 sandwiched between two rigid plates, internal 28 and outer 29, for example made of plywood.
  • the primary waterproofing membrane is obtained by assembling a plurality of corrugated metal sheets 30.
  • the grooves 7, 8 for accommodating the corrugations 9 are formed in the primary insulating panels 26. These grooves 7, 8 are formed in the outer rigid plate 29 of said primary insulating panels 26, and possibly also in the insulating lining of said panels primary insulators 26.
  • this fifth embodiment differs from the first embodiment in that the housing 19 is formed in the primary insulating panel 26 to accommodate the shutter 18.
  • Such housings 19 and shutters 18 also have sizing characteristics and positioning in the tank similar to those of the housing 19 and shutter 18 described above with reference to Figures 1 to 6 in the first embodiment.
  • FIG. 12 illustrates a detail sectional view of the tank wall illustrated in FIG. 11 at a shutter 18 in a housing 19 and cutting a groove 7 housing a corrugation 9, said groove 7 cut by the housing 19. being shown in dashed lines in this figure 12.
  • the technique described above for producing a sealed and thermally insulating tank can be used in various types of tanks, for example to form a tank of LNG or LPG in a land installation or in a floating structure such as a LNG tanker or other vessel comprising several waterproofing membranes or a single waterproofing membrane.
  • a broken view of a LNG tank 70 shows a sealed and insulated tank 71 of generally prismatic shape mounted in the double hull 72 of the ship.
  • the wall of the tank 71 comprises a primary sealed barrier intended to be in contact with the LNG contained in the tank, a secondary sealed barrier arranged between the primary waterproof barrier and the double hull 72 of the ship, and two insulating barriers arranged respectively between the primary watertight barrier and the secondary watertight barrier and between the secondary watertight barrier and the double hull 72.
  • loading / unloading lines 73 arranged on the upper deck of the ship can be connected, by means of appropriate connectors, to a marine or port terminal to transfer a cargo of LNG from or to the tank 71.
  • FIG. 13 represents an example of a marine terminal comprising a loading and unloading station 75, an underwater pipe 76 and an onshore installation 77.
  • the loading and unloading station 75 is a fixed off-shore installation comprising an arm mobile 74 and a tower 78 which supports the movable arm 74.
  • the movable arm 74 carries a bundle of insulated flexible pipes 79 that can connect to the loading / unloading pipes 73.
  • the movable arm 74 can be adapted to all gauges of LNG carriers .
  • a connection pipe (not shown) extends inside the tower 78.
  • the loading and unloading station 75 enables the loading and unloading of the LNG tank 70 from or to the shore facility 77.
  • the underwater line 76 allows the transfer of the liquefied gas between the loading or unloading station 75 and the onshore installation 77 over a large distance, for example 5 km, which makes it possible to keep the tanker vessel 70 at great distance from the coast during the loading and unloading operations.
  • pumps on board the ship 70 and / or pumps equipping the shore installation 77 and / or pumps equipping the loading and unloading station 75 are used.
  • housings and shutters are described in the various embodiments above in the context of a waterproofing membrane.
  • secondary whose corrugations are housed in grooves formed on an inner face of the secondary insulating panels or on an outer face of the primary insulating panels according to whether the corrugations are protruding towards respectively the outside of the tank or the inside of the tank.
  • such grooves, housings and shutters can also be made and installed at an inner face of the primary insulating panels in the context of a primary sealing membrane having corrugations projecting outwardly of the vessel.
  • such grooves, housings and shutters can also be made and installed at an inner face of insulating panels in the context of a vessel having only a single thermal insulation barrier and a single membrane of sealing having corrugations projecting outwardly of the vessel.

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Abstract

Cuve étanche et thermiquement isolante de stockage de fluide, dans laquelle une paroi de cuve comporte au moins une barrière d'isolation thermique et une membrane d'étanchéité comportant une série d'ondulations (9), la barrière d'isolation thermique comportant une série de rainures (7) parallèles dans lesquelles sont logées les ondulations (9), la barrière d'isolation thermique comportant en outre un logement (19) coupant ladite rainure (7), la cuve comportant en outre un obturateur (18) agencé dans le logement (19) et présentant un dégagement (21) configuré pour accueillir l'ondulation (9), l'obturateur (18) étant agencé dans le logement (19) de manière à ce que le dégagement (21) soit logé dans la rainure (7) et que l'ondulation (9) soit logée dans le dégagement (21) et de sorte que l'obturateur (18) obture une portion de la rainure (7) située du côté saillant de la membrane d'étanchéité en créant une perte de charge pour un écoulement circulant dans la rainure (7).

Description

Cuve étanche et thermiquement isolante
Domaine technique
L’invention se rapporte au domaine des cuves, étanches et thermiquement isolantes, à membranes, pour le stockage et/ou le transport de fluide, tel qu’un fluide cryogénique.
Des cuves étanches et thermiquement isolantes à membranes sont notamment employées pour le stockage de gaz naturel liquéfié (GNL), qui est stocké, à pression atmosphérique, à environ -162°C. Ces cuves peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d’un ouvrage flottant, la cuve peut être destinée au transport de gaz naturel liquéfié ou à recevoir du gaz naturel liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l’ouvrage flottant.
Arrière-plan technologique
Dans l’état de la technique, il est connu des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage de gaz naturel liquéfié, intégrées dans une structure porteuse, telle que la double coque d’un navire destiné au transport de gaz naturel liquéfié. Généralement, de telles cuves comportent une structure multicouche présentant successivement, dans le sens de l’épaisseur, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière d’isolation thermique secondaire retenue à la structure porteuse, une membrane d’étanchéité secondaire reposant contre la barrière d’isolation thermique secondaire, une barrière d’isolation thermique primaire reposant contre la membrane d’étanchéité secondaire et une membrane d’étanchéité primaire reposant contre la barrière d’isolation thermique primaire et destinée à être en contact avec le gaz naturel liquéfié contenu dans la cuve.
Le document WO2016/046487 décrit une barrière d’isolation thermique secondaire et une barrière d’isolation thermique primaire formées de panneaux isolants juxtaposés. Dans ce document WO2016/046487, la membrane d’étanchéité secondaire est constituée d’une pluralité de tôles métalliques comportant des ondulations faisant saillie vers l’extérieur de la cuve et permettant ainsi à la membrane d’étanchéité secondaire de se déformer sous l’effet des sollicitations thermiques et mécaniques générées par le fluide emmagasiné dans la cuve. Une face interne des panneaux isolants de la barrière d’isolation thermique secondaire présente des rainures recevant les ondulations des tôles métalliques ondulées de la membrane étanche secondaire. Ces ondulations et ces rainures forment un maillage de canaux se développant le long des parois de la cuve.
Résumé
Une idée à la base de l’invention est de proposer une cuve étanche et thermiquement isolante à membrane d’étanchéité comportant des ondulations dans laquelle les phénomènes de convection sont réduits. En particulier, une idée à la base de l’invention est de fournir une cuve étanche et thermiquement isolante limitant la présence de canaux de circulation continus dans les barrières d’isolation thermique afin de limiter les phénomènes de convection naturelle dans lesdites barrières d’isolation thermique. En outre, une idée à la base de l’invention est de fournir une telle cuve apte à permettre des tolérances de fabrication et/ou de montage des différents éléments constitutifs de ladite cuve.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage de fluide, dans laquelle une paroi de cuve comporte au moins une barrière d’isolation thermique et une membrane d’étanchéité, la membrane d’étanchéité comportant une série d’ondulations parallèles présentant une direction longitudinale, et des portions planes situées entre lesdites ondulations, lesdites ondulations faisant saillie des portions planes sur un côté saillant de la membrane d’étanchéité, une dite barrière d’isolation thermique étant située du côté saillant de la membrane d’étanchéité,
ladite barrière d’isolation thermique comportant une série de rainures parallèles dans lesquelles sont logées les ondulations,
et dans laquelle une dite rainure présente une largeur, prise selon une direction de largeur perpendiculaire à la direction longitudinale des ondulations, supérieure à la largeur, prise selon ladite direction de largeur, de l’ondulation logée dans ladite rainure,
la barrière d’isolation thermique comportant en outre un logement coupant ladite rainure et présentant une largeur supérieure à la largeur de la rainure, la cuve comportant en outre un obturateur agencé dans le logement, l’obturateur présentant une largeur supérieure à la largeur de la rainure, et de préférence inférieure à une largeur du logement, l’obturateur présentant un dégagement configuré pour accueillir l’ondulation,
l’obturateur étant agencé dans le logement de manière à ce que le dégagement soit logé dans la rainure et que l’ondulation soit logée dans le dégagement et de sorte que l’obturateur obture une portion de la rainure située du côté saillant de la membrane d’étanchéité en créant une perte de charge pour un écoulement circulant dans la rainure.
Grâce à ces caractéristiques, une telle cuve offre la possibilité d’obturer de manière flexible des rainures accueillant les ondulations de la membrane malgré une tolérance affectant la position des ondulations dans les rainures. Une telle tolérance peut notamment découler de la fabrication et du montage des ondulations dans les rainures. En outre, grâce à ces caractéristiques, la portion de rainure comprise entre le côté convexe de l’ondulation et le fond de la rainure, formée par la barrière d’isolation thermique, peut être obturée par l’obturateur pour différentes positions de l’ondulation dans la rainure. En particulier, l’obturation de ladite portion de rainure peut être obtenue malgré l’incertitude de positionnement de l’ondulation dans la rainure liée aux tolérances de fabrication et/ou de montage. De préférence, la largeur de l’obturateur permet d’obturer la rainure quelle que soit la position de l’ondulation dans la rainure. De préférence, la largeur de l’obturateur permet de positionner ladite portion de l’obturateur dans la portion de rainure sans nécessiter de modification de l’obturateur, notamment sans modification de sa résistance à l’écoulement du gaz.
Ainsi, l’obturateur permet de limiter la formation d’écoulements dans les canaux de la barrière d’isolation thermique, notamment la formation de thermosiphons entre ces canaux et tout canal d’écoulement situés plus près de la coque, par exemple un espace mastiqué entre la barrière d’isolation thermique et la structure porteuse. En particulier, il est possible de limiter la formation de ces écoulements par exemple dans des rainures présentant une composante verticale dans lesquelles de tels écoulements peuvent être favorisés par la gravité. Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, le logement se développe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de l’ondulation.
Selon un mode de réalisation, le dégagement de l’obturateur présente une forme complémentaire à la forme de l’ondulation. Autrement dit, le dégagement présente une forme concave et l’ondulation présente une forme convexe avec des rayons de courbure sensiblement identiques.
Selon un mode de réalisation, la membrane est une membrane métallique ondulée.
Selon un mode de réalisation, l’épaisseur de l’obturateur prise selon la direction longitudinale de l’ondulation est égale à l’épaisseur du logement selon ladite direction longitudinale de l’ondulation.
Selon un mode de réalisation, un jeu entre le logement et l’obturateur est apte à permettre le déplacement de l’obturateur dans le logement selon la direction de largeur tout en empêchant un écoulement de flux périphérique entre le logement et l’obturateur. Selon un mode de réalisation, ce jeu est de plus ou moins 0.1 mm.
Selon un mode de réalisation, la profondeur de l’obturateur prise selon une direction d’épaisseur de la paroi de cuve est supérieure ou égale à la profondeur du logement prise selon ladite direction d’épaisseur de la paroi de cuve.
Selon un mode de réalisation, la direction longitudinale de l’ondulation comporte une composante verticale dans le référentiel terrestre, c’est-à-dire selon une direction de gravité.
L’obturateur peut être réalisé en de nombreux matériaux. Selon un mode de réalisation, l’obturateur comporte un assemblage de matériaux. Selon un mode de réalisation, l’obturateur comporte un matériau présentant un faible coefficient de frottement sur ses faces en regard du logement. Un tel matériau à faible coefficient de frottement est par exemple du Polyéthylène, du Polypropylène, du Polyméthacrylate de méthyle (PMMA), du Polychlorure de vinyle (PVC) ou encore une mousse synthétique de plastique. Selon un mode de réalisation, l’obturateur est réalisé dans une mousse de densité correctement choisie afin de permettre sa déformation, par exemple en polystyrène expansé de densité 10 à 30kg/mA3.
Selon un mode de réalisation, la barrière d’isolation thermique comporte une pluralité d’éléments isolants juxtaposés retenus contre une paroi porteuse.
Selon un mode de réalisation, une pluralité d’éléments isolants comportent chacun une portion de rainure respective, lesdits éléments isolants étant alignés de manière à ce que les portions de rainure desdits éléments isolants alignés forment conjointement la rainure dans laquelle est logée l’ondulation.
Selon un mode de réalisation, au moins un élément isolant comporte une pluralité de portions de rainures logeant des ondulations distinctes de la série d’ondulation. Selon un mode de réalisation une pluralité d’obturateurs est agencée sur ledit au moins un élément isolant de manière à obstruer des portions de rainures respectives.
Selon un mode de réalisation, le logement est formé dans un élément isolant.
Grâce à ces caractéristiques, l’obturateur peut être agencé dans l’élément isolant en préfabrication, préalablement à son installation dans la cuve. Ainsi, une telle cuve est simple et rapide de fabrication.
Le logement peut être réalisé dans l’élément isolant de nombreuses manières. Selon un mode de réalisation, le logement est réalisé par usinage dans l’élément isolant. Selon un mode de réalisation, le logement est réalisé par fraisage en bout au moyen d’une fraise deux tailles. Selon un mode de réalisation, le logement est réalisé par fraisage en roulement avec une fraise scie de diamètre adapté à trois tailles.
Selon un mode de réalisation, le logement est formé dans un interstice entre deux éléments isolants adjacents.
Grâce à ces caractéristiques, l’obturateur ne nécessite pas de modifications des éléments isolants pour être logé dans la cuve. Ainsi, les éléments isolants et donc la cuve sont simples à fabriquer.
Selon un mode de réalisation, l’obturateur est fixé sur un côté d’un élément isolant. Selon un mode de réalisation, un rembourrage isolant est agencé dans l’interstice entre les deux éléments isolants adjacents, ledit rembourrage isolant formant un fond du logement.
Une telle cuve présente de bonnes caractéristiques d’isolation. En outre, le logement pour l’obturateur est ainsi simple à réaliser.
Selon un mode de réalisation, la profondeur de l’obturateur prise selon une direction d’épaisseur de la paroi de cuve est supérieure, de préférence légèrement supérieure, par exemple de l’ordre de 1 à 3 mm, à la profondeur du logement prise selon ladite direction d’épaisseur de la paroi de cuve avant installation de la membrane d’étanchéité. Autrement dit, l’obturateur présente une profondeur telle que sa surface supérieure dépasse de 1 à 3 mm de la surface supérieur de l’élément isolant lorsqu’il est agencé dans le logement, sur la surface du rembourrage isolant, avant mise en place de la membrane d’étanchéité.
Selon un mode de réalisation, le rembourrage isolant est compressible. Selon un mode de réalisation, le rembourrage isolant est compressé par l’obturateur lorsque l’ondulation est en appui dans le dégagement de l’obturateur.
Selon un mode de réalisation, l’obturateur comporte une portion inférieure en contact avec un fond du logement constituée d’un matériau rigide, de préférence à faible coefficient de frottement pour permettre le glissement de l’obturateur dans le logement.
Selon un mode de réalisation, l’obturateur comporte une portion localement déformable, l’ondulation étant en appui sur la portion localement déformable.
Selon un mode de réalisation, la portion inférieure de l’obturateur en contact avec le fond du logement est constituée d’un matériau choisi parmi le groupe de matériau constitué du Polypropylène, du Polyméthacrylate de méthyle, du Polychlorure de vinyle, du Polyéthylène, de mousse synthétique de plastique ou de leurs combinaisons.
Selon un mode de réalisation, la portion localement déformable est constituée d’un matériau choisi parmi le groupe de matériaux constitué de matériaux fibreux, la laine de verre, la mousse mélamine, la mousse de polyuréthane souple ou leurs combinaisons.
Grâce à ces caractéristiques, la perte de charge dans le canal formé par la rainure peut être maîtrisée. En particulier, une telle portion localement déformable n’obture pas de manière étanche la rainure et permet le passage du gaz dans le canal tout en provoquant une perte de charge importante empêchant l’écoulement et les phénomènes de convection. En outre, une telle portion localement déformable permet à l’obturateur d’épouser au mieux le profil de l’ondulation. Enfin, un tel obturateur localement déformable permet de s’accommoder par déformation locale des tolérances de fabrication des différents éléments avec lesquels il coopère.
Selon un mode de réalisation, l’obturateur comporte une bande en matériau compressible sur sa face supérieure, c’est à dire sur la face en vis-à-vis de la membrane d’étanchéité. Selon un mode de réalisation, cette bande est une bande rapportée. Selon un mode de réalisation, une telle bande présente une épaisseur de 1 à 2mm. Selon un mode de réalisation, une telle bande est par exemple en matériau fibreux, en mousse mélamine ou autre. Selon un mode de réalisation, cette bande présente des dimensions sensiblement égales aux dimensions de la face supérieure de l’obturateur afin de ne pas créer d’écoulement parasite par contournement.
Selon un mode de réalisation, la face supérieure de l’obturateur présente un profil favorisant la déformation locale, par exemple un profil en dents de scie perpendiculaire à la direction longitudinale de l’ondulation.
Selon un mode de réalisation, l’ondulation présente une première surface latérale inclinée par rapport à une direction d’épaisseur de la paroi de cuve, l’obturateur présentant une deuxième surface inclinée par rapport à ladite direction d’épaisseur de la cuve de manière à faire coulisser l’obturateur dans la largeur du logement lorsque l’ondulation est inséré dans la rainure.
Grâce à ces caractéristiques, le positionnement de l’ondulation dans le dégagement de l’obturateur est réalisé de manière automatique lors de l’insertion de l’ondulation dans la rainure. En effet, la coopération entre la surface inclinée de l’ondulation et la surface inclinée du dégagement permet d’imposer de façon simple et rapide un déplacement de l’obturateur dans le logement afin de positionner le dégagement correctement pour recevoir l’ondulation. En outre, ces caractéristiques permettent le déplacement de l’obturateur sans générer sur l’ondulation de contrainte importante susceptible d’engendrer une déformation de ladite ondulation.
Selon un mode de réalisation, la largeur de l’obturateur est supérieure ou égale à la largeur de l’ondulation plus deux fois la différence de largeur entre la rainure et l'ondulation.
Ainsi, l’obturateur présente une largeur apte à obturer la portion de rainure entre l’ondulation et la barrière d’isolation thermique pour toute position de l’ondulation dans la rainure. En particulier, la largeur de l’obturateur permet d’obturer ladite portion de la rainure même lorsque l’ondulation est dans une position latérale extrême dans la rainure du fait des jeux de fabrication et/ou de montage.
Selon un mode de réalisation, l’obturateur est logé dans le logement avec un degré de liberté en déplacement selon la direction de largeur.
Selon un mode de réalisation, l’obturateur est logé dans le logement bloqué en déplacement selon la direction d’épaisseur de la paroi de cuve entre la membrane d’étanchéité et la barrière d’isolation thermique.
Selon un mode de réalisation, l’obturateur présente un organe de fixation dans le logement apte à bloquer ledit obturateur en déplacement selon la direction d’épaisseur de la paroi de cuve et à permettre son déplacement selon la direction de largeur dans le logement. Selon un mode de réalisation non représente, l’organe de fixation se compose d’au moins deux crochets fixés dans au moins un bloc isolant. Selon un mode de réalisation l’obturateur comporte une lame logée, par exemple en force, entre l’un des éléments isolants formant l’interstice et le rembourrage isolant de manière à retenir selon la direction d’épaisseur de la cuve l’obturateur.
Selon un mode de réalisation, le dégagement forme une surface de came le long de laquelle coulisse l’ondulation lors du positionnement de l’ondulation dans la rainure.
Selon un mode de réalisation, la direction longitudinale de l’ondulation comporte une composante verticale par rapport au référentiel terrestre, c’est-à-dire une composante selon la direction de gravité terrestre. Selon un mode de réalisation, la cuve comporte une rangée de logements, lesdits logements de la rangée de logements coupant une rainure respective de la série de rainures, lesdits logements présentant une largeur supérieure à la largeur desdites rainures respectives, la cuve comportant en outre une rangée d’obturateurs agencés dans un logement respectif, lesdits obturateurs présentant une largeur supérieure à la largeur de la rainure coupée par ledit logement respectif et inférieure à une largeur dudit logement, les obturateurs présentant un dégagement configuré pour accueillir l’ondulation correspondante, les obturateurs étant agencés dans lesdits logement de manière à ce que le dégagement soit logé dans la rainure correspondante et que l’ondulation soit logée dans ledit dégagement et de sorte que l’obturateur obture une portion de ladite rainure située du côté saillant de la membrane d’étanchéité en créant une perte de charge pour un écoulement circulant dans ladite rainure..
Selon un mode de réalisation, la série d’ondulations parallèle de la membrane d’étanchéité est une première série d’ondulation parallèles de la membrane d’étanchéité et dans laquelle la direction longitudinale desdites ondulations ladite première série d’ondulations est une première direction, la membrane d’étanchéité comportant en outre une deuxième série d’ondulations perpendiculaires à la première série, une direction longitudinale des ondulations de la deuxième série d’ondulations formant une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, les obturateurs de la rangée d’obturateurs étant agencés entre deux ondulations adjacentes de la deuxième série d’ondulations..
Selon un mode de réalisation, la cuve comporte une pluralité de rangées d’obturateurs logés dans des logements respectifs, lesdites rangées d’obturateurs étant agencées à intervalle régulier selon la direction longitudinale des ondulations. Grâce à ces caractéristiques, leur effet se cumule et créé des pertes de charges en série dans les rainures logeant les ondulations correspondantes.
Grâce à ces caractéristiques, une perte de charge est créée dans la paroi de cuve pour l’ensemble de ladite paroi de cuve. En particulier, quel que soit le cheminement de circulation d’un écoulement dans la paroi de cuve, celui-ci rencontrera l’un des éléments obturateur de la rangée d’éléments obturateur. Selon un mode de réalisation, la cuve comporte une pluralité de rangée d’obturateurs logés dans des logements respectifs. Selon un mode de réalisation, les rangées d’obturateurs sont agencées à intervalle régulier selon la direction longitudinale des ondulations de telle manière que leur effet se cumule et créé des pertes de charges en série dans les rainures logeant les ondulations correspondantes. Selon un mode de réalisation, les obturateurs de deux rangées d’obturateurs sont espacés selon la direction longitudinale des ondulations d’une distance de 3m. Selon un mode de réalisation, les obturateurs de deux rangées d’obturateurs sont espacés selon la direction longitudinale des ondulations d’une distance de 1 m.
Selon un mode de réalisation, au moins un obturateur est agencé dans la paroi de cuve afin d’obturer une portion de rainure logeant une ondulation de la deuxième série d’ondulation.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité est portée par la barrière d’isolation thermique, les ondulations faisant saillie vers la paroi porteuse.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité est une membrane d’étanchéité secondaire, la barrière d’isolation thermique est une barrière d’isolation thermique primaire, les ondulations faisant saille vers l’intérieur de la cuve, et dans laquelle la cuve comporte en outre une barrière d’isolation thermique secondaire retenue sur la paroi porteuse et portant la membrane d’étanchéité secondaire, la barrière d’isolation thermique primaire étant portée par la membrane d’étanchéité secondaire, la cuve comportant en outre une membrane d’étanchéité primaire portée par la barrière d’isolation thermique primaire et destinée à être en contact avec le fluide dans la cuve, les rainures étant formée sur une surface inférieure de la barrière d’isolation thermique primaire.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité est une membrane d’étanchéité primaire, la barrière d’isolation thermique est une barrière d’isolation thermique primaire, les ondulations faisant saille vers l’extérieur de la cuve, et dans laquelle la cuve comporte en outre une barrière d’isolation thermique secondaire retenue sur la paroi porteuse et portant une membrane d’étanchéité secondaire, la barrière d’isolation thermique primaire étant portée par la membrane d’étanchéité secondaire, la membrane d’étanchéité primaire étant portée par la barrière d’isolation thermique primaire et destinée à être en contact avec le fluide dans la cuve, les rainures étant formée sur une surface supérieure de la barrière d’isolation thermique primaire.
Une telle cuve peut faire partie d’une installation de stockage terrestre, par exemple pour stocker du GNL ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire méthanier, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres.
Selon un mode de réalisation, un navire pour le transport d’un produit liquide froid comporte une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d’un tel navire, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entraîner un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
• La figure 1 est une vue partielle en perspective d’une barrière d’isolation thermique de paroi de cuve étanche et thermiquement isolante ; • La figure 2 est une vue de dessus d’un élément isolant de la barrière d’isolation thermique de la figure 1 ;
• La figure 3 est une vue partielle en coupe d’une barrière d’isolation thermique sur laquelle repose une membrane d’étanchéité ondulée comportant une ondulation logée dans une rainure de la barrière d’isolation thermique et illustrant différentes positions possibles de l’ondulation dans la rainure ;
• La figure 4 est une vue partielle en perspective d’une barrière d’isolation thermique de sur laquelle repose une membrane d’étanchéité et comportant un obturateur selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
• La figure 5 est une vue en perspective schématique d’un obturateur pouvant être utilisé dans la barrière d’isolation thermique de la figure 4 ;
• La figure 6 est une vue plane de dessus schématique d’une barrière d’isolation thermique de paroi de cuve illustrant un réseau de rainures destinées à recevoir des ondulation de membrane d’étanchéité et des rangées d’obturateurs agencés dans ladite barrière d’isolation thermique ;
• La figure 7 est une vue partielle en perspective schématique d’une barrière d’isolation thermique sur laquelle repose une membrane d’étanchéité et comportant un obturateur selon un deuxième mode de réalisation ;
• La figure 8 est une vue en perspective schématique d’une barrière d’isolation thermique sur laquelle repose une membrane d’étanchéité et comportant un obturateur selon un troisième mode de réalisation ;
• La figure 9 est une vue en perspective schématique d’une barrière d’isolation thermique sur laquelle repose une membrane d’étanchéité et comportant un obturateur selon un quatrième mode de réalisation préalablement à son montage dans la barrière d’isolation thermique ; • La figure 10 est une vue analogue à la figure 9 montrant la barrière d’isolation thermique postérieurement au montage de l’obturateur dans la barrière d’isolation thermique ;
• La figure 1 1 est une vue partielle en coupe d’une paroi de cuve comportant des obturateurs selon un cinquième mode de réalisation ;
• La figure 12 est une vue en coupe d’un détail de la paroi de cuve de la figure 1 1 au niveau d’un obturateur de la paroi de cuve ;
• La figure 13 est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier comportant une cuve étanche et thermiquement isolante et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
• La figure 14 est une vue de dessus d’un panneau isolant de barrière d’isolation thermique d’une paroi de fond d’une cuve étanche et thermiquement isolante illustrant schématiquement deux rangées d’obturateurs agencées dans ledit panneau isolant.
Description détaillée de modes de réalisation
Par convention, les termes «externe » et « interne » sont utilisés pour définir la position relative d'un élément par rapport à un autre, par référence à l'intérieur et à l’extérieur de la cuve.
Une cuve étanche et thermiquement isolante pour le stockage et le transport d’un fluide cryogénique, par exemple du Gaz Naturel Liquéfié (GNL) comporte une pluralité de parois de cuves présentant chacune une structure multicouche.
Une telle paroi de cuve comporte, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière d’isolation thermique secondaire ancrée à une structure porteuse par des organes de retenue secondaires, une membrane d’étanchéité secondaire portée par la barrière d’isolation thermique secondaire, une barrière d’isolation thermique primaire ancrée à la barrière d’isolation thermique secondaire et une membrane d’étanchéité primaire, portée par la barrière d’isolation thermique primaire et destinée à être en contact avec le fluide cryogénique contenu dans la cuve.
La structure porteuse peut notamment être une tôle métallique autoporteuse ou, plus généralement, tout type de cloison rigide présentant des propriétés mécaniques appropriées. La structure porteuse peut notamment être formée par la coque ou la double coque d’un navire. La structure porteuse comporte une pluralité de parois définissant la forme générale de la cuve, habituellement une forme polyédrique. Certaines cuves peuvent aussi ne comporter qu’une seule barrière d’isolation thermique et une seule membrane d’étanchéité, par exemple pour le stockage de GPL.
Sur la figure 1 , on a représenté une portion de barrière d’isolation thermique, par exemple une barrière d’isolation thermique secondaire, d’une telle paroi de cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un fluide.
Cette barrière d’isolation thermique comporte une pluralité de panneaux isolants 1 juxtaposés et ancrés à la structure porteuse. Les panneaux isolants 1 présentent sensiblement une forme de parallélépipède rectangle. La figure 2 illustre un tel panneau isolant 1 en vue de dessus.
Un panneau isolant 1 peut être réalisé en divers matériaux ou diverses combinaisons de matériaux, notamment bois contreplaqué, mousse polymère, mousse polymère chargée de fibres. Dans des modes de réalisation, le panneau isolant comporte une ou plusieurs platines métalliques fixées sur sa face interne pour pouvoir souder des tôles métalliques ondulées de membrane d’étanchéité.
Comme illustré sur la figure 1 , les panneaux isolants 1 comportent chacun une couche de garniture isolante 2, par exemple une mousse polymère isolante 2, prise en sandwich entre une plaque rigide interne 3 et une plaque rigide externe 4. Les plaques rigides, interne 3 et externe 4, sont, par exemple, des plaques de bois contreplaqué collées sur ladite couche de mousse polymère isolante 2. La mousse polymère isolante 2 peut notamment être une mousse à base de polyuréthanne. La mousse polymère 2 est avantageusement renforcée par des fibres de verre contribuant à réduire sa contraction thermique. Les panneaux isolants 1 sont juxtaposés selon des rangées parallèles et séparés les uns des autres par des interstices 5 garantissant un jeu fonctionnel de montage. Les interstices 5 sont comblés avec une garniture calorifuge 6, représentée sur les figures 7 à 10. La garniture calorifuge 6 est avantageusement réalisée dans un matériau poreux de sorte à éviter la formation d’espaces libres dans la barrière d’isolation thermique sans interdire complètement une circulation de gaz dans les interstices 5 entre les panneaux isolants 1 , par exemple une circulation de gaz inerte, tel que de l’azote. La garniture calorifuge 6 est par exemple réalisée en laine de verre, en laine de roche ou en mousse synthétique souple à cellules ouvertes. Les interstices 5 présentent par exemple, une largeur de l’ordre de 10 à 60 mm, notamment 30 mm.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, la plaque interne 3 présente deux séries de rainures 7, 8, perpendiculaires l’une à l’autre, de sorte à former un réseau de rainures. Chacune des séries de rainures 7, 8 est parallèle à deux côtés opposés des panneaux isolants 1. Les rainures 7, 8 sont destinées à la réception d’ondulations 9, représentées par exemple sur les figures 3 et 4, faisant saillie vers l’extérieur de la cuve, formées sur des tôles métalliques 10 de la membrane d’étanchéité. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la plaque interne 3 comporte trois rainures 7 s’étendant selon la direction longitudinale du panneau isolant 1 et neuf rainures 8 s’étendant selon la direction transversale du panneau isolant 1.
Par ailleurs, la plaque interne 3 est équipée de platines métalliques 1 1 , 12 pour l’ancrage du bord des tôles métalliques ondulées 10 de la membrane d’étanchéité sur les panneaux isolants 1. Les platines métalliques 1 1 , 12 s’étendent selon deux directions perpendiculaires qui sont chacune parallèles à deux côtés opposés des panneaux isolants 1. Les platines métalliques 1 1 , 12 sont fixées sur la plaque interne 3, par des vis, des rivets ou des agrafes, par exemple. Les platines métalliques 1 1 , 12 sont mises en place dans des évidements ménagés dans la plaque interne 3 de telle sorte que la surface interne des platines métalliques 1 1 , 12 affleure la surface interne de la plaque interne 3. La plaque interne 3 présente une surface interne qui est sensiblement plane, hors des éventuelles zones singulières telles que les rainures 7, 8 ou les lamages permettant de loger les platines métalliques 1 1 , 12. Les platines métalliques 1 1 et 12 telles que représentées sont un exemple illustratif. Ces platines métalliques peuvent être agencées dans des nombres, dimensions relatives et positions différentes de celles représentées.
La plaque interne 3 peut également être équipée de goujons filetés 13 faisant saillie vers l’intérieur de la cuve, et destinés à assurer la fixation d’une barrière d’isolation thermique primaire sur les panneaux isolants 1. Les goujons métalliques 13 passent au travers d’orifices ménagés dans les platines métalliques 1 1 , 12.
La membrane d’étanchéité comporte une pluralité de tôles métalliques ondulées 10 ayant chacune une forme sensiblement rectangulaire. Chaque tôle métallique ondulée 10 présente une première série d'ondulations 9 parallèles s’étendant selon une première direction et une seconde série d'ondulations 9 parallèles s’étendant selon une seconde direction. Les directions des deux séries d’ondulations 9 de chaque tôle métallique ondulée 10 sont perpendiculaires. Ces ondulations 9 font saillie vers l’extérieur de la cuve, c’est-à-dire en direction de la structure porteuse. La tôle métallique ondulée 10 comporte entre les ondulations 9 une pluralité de surfaces planes. Les ondulations 9 des tôles métalliques ondulées 10 sont logées dans les rainures 7, 8 ménagées dans la plaque interne 3 des panneaux isolants 1. Alternativement et de façon non représentée, des ondulations 9 peuvent aussi être logées dans les interstices entre blocs isolants.
Les tôles métalliques ondulées 10 sont, par exemple, réalisées en Invar® : c’est-à-dire un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est typiquement compris entre 1.10-6 et 2.106 K 1 , ou dans un alliage de fer à forte teneur en manganèse dont le coefficient de dilatation est typiquement de l’ordre de 7.10-6 K 1. De manière alternative, les tôles métalliques ondulées 10 peuvent également être réalisées en acier inoxydable ou en aluminium.
Lors de la fabrication de la cuve, les rainures 7, 8 sont dimensionnées pour constituer une zone de réglage de l’agencement des ondulations 9 dans la cuve. En particulier, ces rainures 7, 8 doivent être dimensionnées pour permettre des variations de dimensions des ondulations 9 liées aux tolérances de fabrication desdites ondulations 9 dans les tôles métalliques ondulées 10. En outre, Ces dimensionnement doivent prendre en compte les tolérances de positionnement des panneaux isolants 1 ainsi que des tôles métalliques ondulées 10 les uns par rapport aux autres. La figure 3 illustre une position centrale 35 et des positions extrêmes 34 définissant une plage de positions possibles d’une ondulation 9 logée dans une rainure 7 ou 8. De façon préférentielle, la rainure 7 ou 8 est dimensionnée de manière à présenter une largeur 14, prise selon une direction perpendiculaire à une direction longitudinale 15 de l’ondulation 9 et parallèle à une face interne 16 de la plaque interne 3, supérieure ou égale à une largeur 17 de l’ondulation 9 selon ladite direction, augmentée d’une dimension de tolérance prédéterminée correspondant à deux fois la tolérance de positionnement de l’ondulation 9 dans la rainure 7 de part et d’autre de la position centrale 35.
Du fait de ces dimensionnements, un espace demeure dans les rainures 7, 8 entre la barrière d’isolation thermique et la membrane d’étanchéité. Ces rainures 7, 8 pourraient donc constituer un réseau de canaux de circulation. De tels canaux se développant de façon continue entre la membrane d’étanchéité et la barrière d’isolation thermique dans toute la paroi de cuve favoriseraient les mouvements de convection, en particulier sur les parois de cuves ayant une composante verticale importante telles que les parois de cuve transversales. Un tel réseau de canaux continus pourrait générer des phénomènes de thermosiphon favorisant les transferts de chaleur par convection gazeuse dans la barrière d’isolation thermique.
Un aspect de l’invention part de l’idée d’empêcher ces mouvements de convection dans les parois de la cuve. Pour cela, un aspect de l’invention part de l’idée de limiter la longueur des canaux formés par les rainures 7, 8 de la barrière d’isolation thermique.
Selon le premier mode de réalisation, des obturateurs 18 sont insérés dans une, certaines, ou toutes les rainures 7, 8 de la barrière d’isolation thermique. Ces obturateurs 18 sont disposés dans les rainures 7, 8 afin d’être agencés entre la membrane d’étanchéité et la barrière d’isolation thermique.
La figure 4 illustre schématiquement une portion d’un panneau isolant au niveau d’une rainure 7 dans laquelle est logée une ondulation 9 de la membrane d’étanchéité et comportant un obturateur 18 selon le premier mode de réalisation.
Le panneau isolant 1 comporte un logement 19 dans lequel est logé l’obturateur 18 avec une liberté de déplacement. Ce logement 19 se développe perpendiculairement à la direction longitudinale 15 de l’ondulation 9. Une largeur 20 du logement 19 prise selon la direction de largeur de la rainure 7 est supérieure à la largeur 14 de la rainure 7. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, la rainure 7 présente des parois latérales inclinées sensiblement parallèles à l'ondulation 9. La largeur 20 du logement 19 est supérieure à la largeur 14 maximale de la rainure 7, c’est-à-dire au niveau de la jonction entre la rainure 7 et la face interne 16 de la plaque interne 3. Ce logement 19 traverse la rainure 7. Autrement dit, le logement 19 comporte une portion centrale commune avec la rainure 7 et deux portions latérales débouchant chacune dans la rainure 7 de part et d’autre de l’ondulation 9.
Ce logement 19 peut être réalisé de nombreuses manières dans le panneau isolant 1 , par exemple par usinage, par fraisage ou autre.
L’obturateur 18 présente ici une forme générale plane. Une portion centrale de l’obturateur 18 comporte un dégagement 21. Ce dégagement 21 présente une forme complémentaire de la face convexe de l’ondulation 9. Plus particulièrement, le dégagement 21 est de forme concave et présente une concavité dont le rayon de courbure est de préférence identique au rayon de courbure de l’ondulation 9. Ainsi, une face interne de l’obturateur épouse la forme de la membrane d’étanchéité dans la rainure 7.
L’obturateur 18 présente une épaisseur selon la direction longitudinale 15 de l’ondulation 9 sensiblement égale à celle du logement 19 mais sans serrage pour que l’obturateur 18 puisse facilement être déplacé dans le logement 19. L’obturateur 18 présente par exemple une épaisseur comprise entre 5mm et 30mm, de préférence entre 10mm à 12mm. En outre, l’obturateur 18 présente une profondeur prise selon une direction d’épaisseur de la paroi de cuve correspondant sensiblement à la profondeur selon cette direction du logement 19. Autrement dit, à l’exception du dégagement 21 , l’obturateur se développe sur toute la profondeur de la rainure 7 prise selon la direction d’épaisseur de la paroi de cuve.
L’ajustement entre le logement 19 et l’obturateur 18 selon la direction longitudinale 15 de l’ondulation 9 est suffisant pour autoriser un déplacement de l’obturateur 18 dans le logement 19 selon la direction de largeur du logement 19 sans pour autant permettre un écoulement périphérique pénalisant. De préférence, cet ajustement est apte à limiter voire bloquer le déplacement de l’obturateur 18 sous son propre poids. Le jeu est par exemple de l’ordre de plus ou moins 0.1 mm.
L’obturateur 18 peut être réalisé en un matériau ou un assemblage de différents matériaux.
Dans un mode de réalisation, l’obturateur 18 est réalisé dans un unique matériau. Un tel matériau est choisi de manière à permettre le déplacement par glissement de l’obturateur 18 dans le logement 19. Un tel matériau est par exemple un matériau plastique tel qu’une mousse de plastique, du Polychlorure de vinyle (PVC), du Polyméthacrylate de méthyle (PMMA), du Polyéthylène (PE), du Polypropylène (PP) ou encore du Polystyrène (PS) expansé ou non.
Dans un mode de réalisation, l’obturateur 18 est réalisé par un assemblage de matériau, par exemple à base d’un matériau plastique recouvert d’une couche de matériau poreux sur sa face coopérant avec la membrane d’étanchéité. Un tel matériau poreux est par exemple de la laine de verre, une mousse mélamine ou un feutre. Une telle couche de matériau poreux permet à l’obturateur 18 de laisser un gaz inerte circuler tout en générant une perte de charge des écoulements.
L’obturateur 18 peut être revêtu sur ses différentes faces en regard des parois du logement 19 d’un matériau présentant un faible coefficient de frottement par rapport au matériau formant le logement 19. Ainsi, ce revêtement peut être réalisé à partir d’un matériau plastique tel qu’une mousse de plastique, du Polychlorure de vinyle (PVC), du Polyméthacrylate de méthyle (PMMA), du Polyéthylène (PE), du Polypropylène (PP) ou encore du Polystyrène (PS) expansé ou non.
L’obturateur 18 peut également être réalisé dans un matériau dont la tenue mécanique et la géométrie permettent la déformation locale de sa surface de contact avec le logement 19 et/ou la membrane d’étanchéité lors de sa mise en position. Un tel obturateur 18 localement déformable permet de s’accommoder des tolérances de fabrication du logement 19 et/ou de la membrane d’étanchéité. Par exemple, l’obturateur 18 peut être réalisé en polystyrène expansé de densité 10 à 30kg/m3.
Une largeur 22 de l’obturateur 18, prise selon la direction de largeur du logement 19, est comprise entre la largeur 20 du logement 19 et la largeur 14 de la rainure 7. De préférence, la largeur 22 de l’obturateur 18 est supérieure ou égale à la largeur 14 de la rainure 7 augmentée de deux fois la tolérance de positionnement de l’ondulation 9 dans la rainure 7 de part et d’autre de la position centrale 35 de l’ondulation 9 dans la rainure 7. En outre, la largeur 20 du logement 19 est supérieure ou égale à la largeur 22 de l’obturateur 18 augmentée de deux fois ladite tolérance de positionnement de l’ondulation 9 dans la rainure 7.
Ainsi, l’obturateur 18 peut être logé dans le logement 19 selon différentes positions le long de la direction de largeur 20 du logement 19. En outre, quelle que soit la position de l’obturateur 18 dans le logement 19, l’obturateur 18 se développe sur toute la largeur 14 de la rainure 7.
Ces différentes positions possibles de l’obturateur 18 permettent de positionner le dégagement 21 dans la rainure 7 pour toute position de l’ondulation 9 dans ladite rainure 7.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, le dégagement 21 est centré selon la direction de largeur de l’obturateur 18 et le logement 19 est centré sur la rainure 7 selon la direction de largeur de la rainure 7. Autrement dit, le logement 19 est symétrique par rapport à la rainure 7 et l’obturateur est symétrique par rapport au dégagement 21. Cependant, la position du dégagement 21 selon la direction de largeur 22 de l’obturateur 18 et/ou la position du logement 19 selon la direction de largeur 14 de la rainure 7 peuvent être différentes que celles représentées sur la figure 4 tout en permettant un positionnement dudit dégagement 21 adapté à toutes les positions possibles de l’ondulation 9 dans la rainure 7. Ainsi, dans un exemple non illustré, le dégagement peut être disposé de façon asymétrique par rapport à l’obturateur 18, le logement présentant alors des portions latérales asymétriques par rapport à la rainure 7 de sorte que le dégagement 21 puisse prendre toutes les positions possibles dans la rainure 7 selon la direction de largeur de la rainure 7.
De préférence, l’obturateur 18 est logé dans le logement 19 en préfabrication, c’est-à-dire avant l’installation du panneau isolant 1 portant le logement 19 dans la structure porteuse.
Lors de l’installation de la membrane d’étanchéité dans la cuve, la tôle métallique ondulée 10 est positionnée de manière à loger l’ondulation 9 dans la rainure 7. La complémentarité de forme entre le dégagement 21 et l’ondulation 9 permet au dégagement de remplir la fonction de surface de came lors de l’insertion de l’ondulation 9 dans la rainure 7. L’ondulation 9 présente ainsi au moins une face externe inclinée, deux dans le mode de réalisation illustré, par rapport à la face interne 16 de la plaque interne 3 du panneau isolant 1 . De même, le dégagement 21 présente au moins une face interne inclinée, deux dans le mode de réalisation illustrée, par rapport à ladite face interne 16. Ainsi, lorsque l’ondulation 9 est insérée dans la rainure 7, la face externe de l’ondulation 9 prend appui sur la face interne du dégagement 21. La coopération de la face externe de l’ondulation 9 et de la face interne du dégagement 21 lors de l’insertion de l’ondulation 9 dans la rainure 7 peut imposer ainsi un déplacement de l’obturateur 18 dans le logement 19 selon la direction de largeur du logement 19. Ainsi, l’insertion de l’ondulation 9 dans la rainure 7 permet le positionnement automatique de l’obturateur 18 afin que ladite ondulation 9 soit logée dans le dégagement 21 de l’obturateur 18.
En outre, la complémentarité de forme entre le dégagement 21 et l’ondulation 9 permet à l’obturateur 18 d’épouser la forme de la membrane étanche dans la rainure 7. Ainsi, l’obturateur 18 se développe dans toute la portion de la rainure 7 comprise entre la membrane d’étanchéité et un fond de la rainure 7 au niveau du logement 19. En d’autres termes, l’obturateur 18 obture ladite portion de la rainure 7 au niveau du logement 19. Il n’est pas nécessaire que cette obturation soit totalement étanche. Cependant, cette obturation doit créer une perte de charge suffisante pour empêcher les écoulements pouvant être générés dans la rainure 7 par la convection sous la forme de thermosiphon.
La figure 5 illustre une variante de réalisation de l’obturateur 18 selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 4. Dans cette variante, le profil de l’obturateur 18 destiné à être en contact avec la membrane d’étanchéité présente une pluralité de nervures 23. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5, ces nervures 23 se développent sur la face interne de l’obturateur 18 selon la direction de largeur 22 de l’obturateur 18. Ces nervures 23 favorisent la déformation locale de l’obturateur 18, permettant une meilleure coopération entre la face interne de l’obturateur 18 et la membrane d’étanchéité.
Selon une autre variante non représentée, une bande de 1 à 2mm d’épaisseur en matériau compressible est ajoutée sur la face interne de l’obturateur 18. De façon analogue aux nervures 23, cette bande permet à l’obturateur 18 d’épouser au mieux le profil de l’ondulation 9 et de la membrane d’étanchéité avec laquelle il coopère. De préférence, la bande présente des dimensions sensiblement égales à celles de la face interne de l’obturateur 18 afin de ne pas créer d’écoulement parasite par contournement.
La figure 6 représente schématiquement une portion de barrière d’isolation thermique, par exemple une barrière d’isolation thermique secondaire, d’une paroi de cuve et illustre un exemple d’agencement d’une pluralité d’obturateurs 18 dans ladite barrière d’isolation thermique.
Des obturateurs 18 sont placés à intervalle régulier sur une pluralité de panneaux isolants 1 dont les rainures 7, 8 pourraient former des canaux d’écoulement dans la paroi de cuve. Plus particulièrement, un obturateur 18 est ici positionné dans toutes les rainures 7 croisant deux rainures adjacentes 32 données de la série de rainures 8, lesdits obturateurs 18 étant positionnés dans lesdites rainures 7 intercalés entre lesdites rainures adjacentes 32. Autrement dit, un obturateur 18 est positionné dans la barrière d’isolation thermique dans toutes les rainures 7 reliant deux rainures adjacentes 32 données.
Une telle rangée d’obturateurs 18 ne laisse ainsi pas à un écoulement une possibilité de cheminement de contournement d’un obturateur 18 en empruntant momentanément l’une des rainures 8 perpendiculaires.
Ainsi, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, une rangée d’obturateurs 18 est disposée alignée dans un plan dans l’ensemble des rainures 7 parallèles coupant ledit plan.
De manière préférentielle, de tels obturateurs 18 sont mis en œuvre dans toutes les rainures 7 ou 8 présentant une composante verticale selon le référentiel terrestre, par exemple les parois latérales, les cofferdams ou les parois chanfreinées de la cuve. De même, de tels obturateurs 18 sont avantageusement positionnés dans la barrière d’isolation thermique d’une paroi de fond de la cuve, et ce dans toutes les rainures 7 et 8.
De manière préférentielle, ces obturateurs 18 sont placés à un intervalle régulier 33 le long des rainures 7, 8 de telle manière que leur effet se cumule et créé des pertes de charge en série dans la direction préférentielle de l’écoulement. Par exemple, dans le cas d’ondulations 9 présentant une composante verticale, ces obturateurs 18 peuvent être disposés le long desdites ondulations 9 tous les 3m voir tous les 1 m. Dans le cas d’ondulations 9 de la paroi de fond horizontale, des obturateurs 18 sont par exemple agencés tous les 1 m.
De préférence, dans le cadre de panneaux isolants 1 présentant une composante verticale par rapport au référentiel terrestre, des obturateurs 18 sont disposés proche du bord inférieur au niveau des rainures 7, 8 présentant une composante verticale. Ainsi, la distance séparant l’obturateur 18 de la garniture calorifuge 6 logée entre deux panneaux isolants 1 n’est pas suffisante pour qu’un écoulement vers le bas de la cuve se forme entre l’obturateur 18 et ladite garniture calorifuge 6, limitant ainsi la pression pouvant s’exercer sur ladite garniture calorifuge 6.
La figure 14 illustre un exemple d’agencement d’obturateurs 18 dans le cadre d’un panneau isolant 1 intégré dans une paroi de fond de cuve étanche et thermiquement isolante. Dans cet exemple, des obturateurs 18 sont agencés dans toutes les rainures 7, 8 formées par ledit panneau isolant 1. Ces obturateurs 18 sont alignés le long de deux bords adjacents du panneau isolant 1 , formant deux rangées d’obturateurs 18 perpendiculaires ayant sensiblement la forme d’un « L » dans le panneau isolant 1. Ainsi, lorsque des panneaux isolants 1 tel qu’illustré sur la figure 14 sont juxtaposés dans le fond de la cuve, les rangées d’obturateurs desdits panneaux isolants 1 juxtaposés sont alignées pour former un maillage d’obturateurs dans toutes les canaux formés par les rainures 7, 8 des différents panneaux isolants 1
L’espacement maximal entre deux rangées d’obturateurs 18 est choisi de telle manière que la perte de charge ainsi créée à une vitesse déterminée et considérée comme tolérable soit supérieure à la charge hydrostatique de l’écoulement à contraindre. Un tel coefficient de pertes de charges peut être facilement déterminé par essais, en établissant un écoulement dans une maquette d’obturateur, en faisant varier les vitesses d’écoulement et en mesurant le différentiel de pression entre aval et amont ou numériquement. La charge peut être calculée en considérant l’intégrale de la variation de la densité p du fluide donné sur la direction fixée par la gravité dans la boucle de circulation considérée et de la multiplier par la constante universelle de gravitation. On a ainsi en premières approches, sur deux canaux verticaux de hauteur H (aux températures respectives Tf et Te) communiquant à leurs extrémités un différentiel de pression dP qui satisfait l’équation :
dP= (p(Tf) - p(Tc))*g*H.
La figure 7 représente un deuxième mode de réalisation. Les éléments identiques ou remplissant la même fonction que des éléments décrits ci-dessus en regard des figures 1 à 6 portent la même référence.
Ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que les logements 19 ne sont pas formés dans les panneaux isolants 1 mais dans les interstices 5 entre deux panneaux isolants 1 adjacents. Un tel mode de réalisation présente l’avantage de ne pas nécessiter d’usinage du panneau isolant 1 afin de former le logement 19. Le fond du logement 19 sur lequel repose l’obturateur 18 est par exemple formé par la garniture calorifuge 6 logée dans les interstices 5.
Dans ce mode de réalisation, la tôle métallique ondulée 10 est positionnée sur le panneau isolant 1 préalablement à l’installation de l’obturateur 18 afin de déterminer la position de l’ondulation 9 dans la rainure 7, 8 correspondante. Lorsque la position de l’ondulation 9 dans la rainure 7, 8 est déterminée, l’obturateur 18 est fixée dans la position adéquate sur le côté correspondant du panneau isolant 1. L’obturateur 18 est par exemple fixé par agrafage, vissage ou collage au flanc du panneau isolant 1. Dans ce mode de réalisation, l’obturateur 18 présente une épaisseur selon la direction longitudinale 15 de l’ondulation 9 inférieure à l’interstice 5.
La figure 8 illustre un troisième mode de réalisation. Les éléments identiques ou remplissant la même fonction que des éléments décrits ci-dessus en regard des figures 1 à 6 portent la même référence.
De façon analogue au deuxième mode de réalisation, ce troisième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que le logement 19 est formé dans l’interstice 5 entre deux panneaux isolants 1 . Cependant, dans ce mode de réalisation, la garniture calorifuge 6 présente un renfoncement 24 formant le fond du logement 19. Ce renfoncement 24 présente des caractéristiques de largeur analogues aux caractéristiques décrites ci-dessus pour la largeur 20 du logement 19 selon le premier mode de réalisation. Ainsi, dans ce troisième mode de réalisation, l’obturateur 18 est positionné sur la garniture calorifuge 6 dans le renfoncement 24 sans être fixé sur le flanc du panneau isolant 1. Cet obturateur 18 peut être positionné préalablement au positionnement des tôles ondulées 10 sur la barrière d’isolation thermique.
De façon analogue au premier mode de réalisation, lorsque l’ondulation 9 est insérée dans la rainure 7, 8, la coopération entre la face interne du dégagement 21 et la face externe de l’ondulation 9 permet le coulissement de l’obturateur 18 dans le renfoncement 24 selon la direction de largeur 22 de l’obturateur 18.
Avantageusement, l’obturateur 18 présente une épaisseur selon la direction longitudinale 15 de l’ondulation 9 sensiblement égale à cette de l’interstice 5, typiquement de l’ordre de 30mm voire 40mm.
Dans un mode de réalisation non illustré, la garniture calorifuge 6 ne présente pas de renfoncement 24, l’obturateur 18 reposant sur une face interne de ladite garniture calorifuge 6. Dans ce mode de réalisation, lorsque l’obturateur 18 est positionné dans l’interstice 5 au niveau de la rainure 7, il fait saillie au-delà des faces internes des panneaux isolants 1 formant ledit interstice 5, par exemple de l’ordre de 1 à 3 mm. Lorsque la tôle métallique ondulée 10 est positionnée de manière à insérer l’ondulation 9 dans la rainure 7, l’appui de l’ondulation 9 sur l’obturateur 18 positionne automatiquement l’obturateur 18 par rapport à la rainure 7 comme expliqué ci-dessus. En outre, l’appui de l’ondulation 9 sur l’obturateur 18 comprime la garniture calorifuge 6 disposée sous l’obturateur 18 afin que l’obturateur 18 affleure avec la face interne des panneaux isolants 1 formant l’interstice 5.
Les figures 9 et 10 illustrent un quatrième mode de réalisation de l’invention. Les éléments identiques ou remplissant la même fonction que des éléments décrits ci-dessus en regard des figures 1 à 6 portent la même référence.
Ce quatrième mode de réalisation diffère du troisième mode de réalisation en ce que l’obturateur comporte en outre une lame 25 faisant saille de la face externe de l’obturateur 18. Cette lame 25 est agencée pour prolonger une face latérale de l’obturateur 18 en direction de la paroi porteuse.
Lors du positionnement de l’obturateur 18, la lame 25 est insérée entre la garniture calorifuge 6 et l’un des panneaux isolants 1 formant l’interstice 5 dans lequel est logée ladite garniture calorifuge 6. L’insertion de la lame 25 entre la garniture calorifuge 6 et le panneau isolant 1 permet de plaquer l’obturateur 18 contre le flanc du panneau isolant 1 tout en assurant le maintien en position dudit obturateur 18. La lame 25 présente avantageusement une dépouille de quelques degrés afin d’en faciliter l’insertion d’une part et de contribuer au placage optimal du profil de l’obturateur 18 sur la surface de la membrane d’étanchéité d’autre part. Une telle dépouille permet d’assurer que la position de l’obturateur 18 est maintenue au cours de la durée de vie de la cuve.
Dans un mode de réalisation non illustré, l’organe de fixation se compose d’au moins deux crochets fixés sur au moins un bloc isolant afin de bloquer le déplacement suivant l’épaisseur du ou des blocs isolants tout en permettant un déplacement latérale de l’obturateur 18.
Les figures 1 1 et 12 représentent un cinquième mode de réalisation de l’invention convenant pour une cuve comportant une barrière d’isolation thermique secondaire et une barrière d’isolation thermique primaire. Les éléments identiques ou remplissant la même fonction que des éléments décrits ci-dessus en regard des figures 1 à 6 portent la même référence.
Comme illustré sur la figure 1 1 , la paroi de cuve selon ce cinquième mode de réalisation comporte une membrane étanche secondaire dont les ondulations 9 font saillie en direction de l’intérieur de la cuve et reposant sur une barrière d’isolation thermique secondaire. La barrière d’isolation thermique primaire comporte une pluralité de panneaux isolants primaires 26 de forme sensiblement parallélépipédique rectangle. Les panneaux isolants primaires 26 comportent une structure quelconque, par exemple une structure sandwich constituée d’une couche de garniture isolante telle qu’une couche de mousse polymère isolante 27 prise en sandwich entre deux plaques rigides, interne 28 et externe 29, par exemple en bois contreplaqué. La membrane d’étanchéité primaire est obtenue par assemblage d’une pluralité de tôles métalliques ondulées 30. Ainsi, les rainures 7, 8 permettant de loger les ondulations 9 sont réalisées dans les panneaux isolants primaires 26. Ces rainures 7, 8 sont réalisées dans la plaque rigide externe 29 desdits panneaux isolants primaires 26, et éventuellement également dans la garniture isolante desdits panneaux isolants primaires 26.
Ainsi, ce cinquième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que le logement 19 est réalisé dans le panneau isolant primaire 26 afin de loger l’obturateur 18. De tels logements 19 et obturateurs 18 présentent par ailleurs des caractéristiques de dimensionnement et positionnement dans la cuve analogues à celles des logements 19 et obturateur 18 décrits ci-dessus en regard des figures 1 à 6 dans le premier mode de réalisation. La figure 12 illustre une vue en coupe de détail de la paroi de cuve illustrée sur la figure 1 1 au niveau d’un obturateur 18 dans un logement 19 et coupant une rainure 7 logeant une ondulation 9, ladite rainure 7 coupée par le logement 19 étant illustrée en pointillés sur cette figure 12.
D’autres détails et d’autres modes de réalisation, notamment sur les barrières d’isolations thermiques secondaire et primaire, les organes d’ancrage des barrières thermiquement isolantes et les membranes d’étanchéité, peuvent être trouvés dans le document WO2016/046487, le document WO2013004943 ou encore le document WO2014057221.
La technique décrite ci-dessus pour réaliser une cuve étanche et thermiquement isolante peut être utilisée dans différents types de réservoirs, par exemple pour constituer un réservoir de GNL ou GPL dans une installation terrestre ou dans un ouvrage flottant comme un navire méthanier ou autre comportant plusieurs membranes d’étanchéité ou une seule membrane d’étanchéité.
En référence à la figure 13, une vue écorchée d’un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et isolée 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une barrière étanche primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve, une barrière étanche secondaire agencée entre la barrière étanche primaire et la double coque 72 du navire, et deux barrières isolante agencées respectivement entre la barrière étanche primaire et la barrière étanche secondaire et entre la barrière étanche secondaire et la double coque 72. De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement 73 disposées sur le pont supérieur du navire peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriées, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 71 .
La figure 13 représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en œuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention défini par les revendications.
En particulier, les logements et obturateurs sont décrits dans les différents modes de réalisation ci-dessus dans le cadre d’une membrane d’étanchéité secondaire dont les ondulations sont logées dans des rainures pratiquées sur une face interne des panneaux isolants secondaires ou sur une face externe des panneaux isolants primaires selon que les ondulations sont saillantes en direction respectivement de l’extérieur de la cuve ou de l’intérieur de la cuve. Cependant, de telles rainures, logements et obturateurs peuvent également être réalisés et installés au niveau d’une face interne des panneaux isolants primaires dans le cadre d’une membrane d’étanchéité primaire présentant des ondulation faisant saillie vers l’extérieur de la cuve. De même, de telles rainures, logements et obturateurs peuvent également être réalisés et installés au niveau d’une face interne de panneaux isolants dans le cadre d’une cuve ne comportant qu’une unique barrière d’isolation thermique et une unique membrane d’étanchéité présentant des ondulation faisant saillie vers l’extérieur de la cuve.
De même, la description ci-dessus est principalement réalisée dans le cadre de rainures 7 logeant des ondulations 9 parallèles selon une première direction. Cependant, cette description s’applique par analogie à des obturateurs 18 et des logements 19 permettant d’obturer des rainures 8 logeant des ondulations 9 selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction. Ainsi, de tels obturateurs 18 peuvent être agencées afin d’obturer des rainures 7 et/ou des rainures 8.
L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L’usage de l’article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n’exclut pas, sauf mention contraire, la présence d’une pluralité de tels éléments ou étapes.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims

REVENDICATIONS
1. Cuve étanche et thermiquement isolante de stockage de fluide, dans laquelle une paroi de cuve comporte au moins une barrière d’isolation thermique et une membrane d’étanchéité,
la membrane d’étanchéité comportant une série d’ondulations (9) parallèles présentant une direction longitudinale (15), et des portions planes situées entre lesdites ondulations (9), lesdites ondulations (9) faisant saillie des portions planes sur un côté saillant de la membrane d’étanchéité, une dite barrière d’isolation thermique étant située du côté saillant de la membrane d’étanchéité,
ladite barrière d’isolation thermique comportant une série de rainures (7, 8) parallèles dans lesquelles sont logées les ondulations (9),
et dans laquelle une dite rainure (7, 8) présente une largeur (14), prise selon une direction de largeur perpendiculaire à la direction longitudinale (15) des ondulations (9), supérieure à la largeur (17), prise selon ladite direction de largeur, de l’ondulation (9) logée dans ladite rainure (7, 8),
la barrière d’isolation thermique comportant en outre un logement (19), un axe de largeur dudit logement (19) pris selon la direction de largeur de la rainure (7, 8) coupant ladite rainure (7, 8), ledit logement (19) présentant une largeur (20) supérieure à la largeur de la rainure (7, 8),
la cuve comportant en outre un obturateur (18) agencé dans le logement (19), l’obturateur présentant une largeur (22) supérieure à la largeur (14) de la rainure (7, 8), l’obturateur (18) présentant un dégagement (21 ) configuré pour accueillir l’ondulation (9),
l’obturateur (18) étant agencé dans le logement (19) de manière à ce que le dégagement (21 ) soit logé dans la rainure (7, 8) et que l’ondulation (9) soit logée dans le dégagement (21) et de sorte que l’obturateur (18) obture une portion de la rainure (7, 8) située du côté saillant de la membrane d’étanchéité en créant une perte de charge pour un écoulement circulant dans la rainure (7, 8).
2. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 1 , dans laquelle la barrière d’isolation thermique comporte une pluralité d’éléments isolants (1 , 26) juxtaposés retenus contre une paroi porteuse.
3. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 2, dans laquelle le logement (19) est formé dans un élément isolant (1 , 26).
4. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 2, dans laquelle le logement (19) est formé dans un interstice (5) entre deux éléments isolants adjacents (1 , 26).
5. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 4, dans laquelle un rembourrage isolant (6) est agencé dans l’interstice (5) entre les deux éléments isolants adjacents (1 , 26), ledit rembourrage isolant (6) formant un fond du logement (19).
6. Cuve étanche et thermiquement isolant selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle l’obturateur (18) comporte une portion inférieure en contact avec un fond du logement (19) constituée d’un matériau rigide et une portion localement déformable (23), l’ondulation (9) étant en appui sur la portion localement déformable (23).
7. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 6, dans laquelle la portion inférieure de l’obturateur (18) en contact avec le fond du logement est constituée d’un matériau choisi parmi le groupe de matériau constitué du Polypropylène, du Polyméthacrylate de méthyle, du Polychlorure de vinyle, du Polyéthylène, de mousse synthétique de plastique ou de leurs combinaisons.
8. Cuve étanche et thermiquement isolant selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle la portion localement déformable de l’obturateur (18) comporte une bande en matériau compressible sur la face supérieure de l’obturateur (18).
9. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 6 à 8, dans laquelle la portion localement déformable (23) est constituée d’un matériau choisi parmi le groupe de matériaux constitué de matériaux fibreux, la laine de verre, la mousse mélamine, la mousse de polyuréthane souple ou leurs combinaisons.
10. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle l’ondulation (9) présente une première surface latérale inclinée par rapport à une direction d’épaisseur de la paroi de cuve, l’obturateur (18) présentant une deuxième surface inclinée par rapport à ladite direction d’épaisseur de la cuve de manière à faire coulisser l’obturateur (18) dans la largeur (20) du logement (19) lorsque l’ondulation (9) est inséré dans la rainure (7, 8).
1 1. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 1 à 10, dans laquelle la largeur (22) de l’obturateur (18) est supérieure ou égale à la largeur (17) de l’ondulation (9) plus deux fois la différence de largeur entre la rainure (7, 8) et l’ondulation (9).
12. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 1 à 1 1 , dans laquelle la direction longitudinale (15) de l’ondulation (9) comporte une composante verticale par rapport au référentiel terrestre.
13. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 1 à 12, comportant une rangée de logements (19), lesdits logements (19) de la rangée de logements (19) coupant une rainure (7, 8) respective de la série de rainures (7, 8), lesdits logements (19) présentant une largeur (20) supérieure à la largeur (14) desdites rainures (7, 8) respectives, la cuve comportant en outre une rangée d’obturateurs (18) agencés dans un logement (19) respectif, lesdits obturateurs (18) présentant une largeur (22) supérieure à la largeur (14) de la rainure (7, 8) coupée par ledit logement (19) respectif et inférieure à une largeur (20) dudit logement (19), les obturateurs (18) présentant un dégagement (21 ) configuré pour accueillir l’ondulation (9) correspondante, les obturateurs (18) étant agencés dans lesdits logement (19) de manière à ce que le dégagement (21 ) soit logé dans la rainure (7, 8) correspondante et que l’ondulation (9) soit logée dans ledit dégagement (21 ) et de sorte que l’obturateur (18) obture une portion de ladite rainure (7, 8) située du côté saillant de la membrane d’étanchéité en créant une perte de charge pour un écoulement circulant dans ladite rainure (7, 8).
14. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 13, dans laquelle la série d’ondulations (9) parallèle de la membrane d’étanchéité est une première série d’ondulation parallèles de la membrane d’étanchéité et dans laquelle la direction longitudinale desdites ondulations (9) ladite première série d’ondulations est une première direction, la membrane d’étanchéité comportant en outre une deuxième série d’ondulations (9) perpendiculaires à la première série, une direction longitudinale des ondulations de la deuxième série d’ondulations formant une deuxième direction perpendiculaire à la première direction, les obturateurs (18) de la rangée d’obturateurs (18) étant agencés entre deux ondulations adjacentes (32) de la deuxième série d’ondulations (9).
15. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 13 à 14, la cuve comportant une pluralité de rangées d’obturateurs (18) logés dans des logements (19) respectifs, lesdites rangées d’obturateurs (18) étant agencées à un intervalle (33) régulier selon la direction longitudinale (15) des ondulations (9) de telle manière que leur effet se cumule et créé des pertes de charges en série dans les rainures (7, 8) logeant les ondulations (9) correspondantes.
16. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 1 à 15, dans laquelle la membrane d’étanchéité est portée par la barrière d’isolation thermique, les ondulations (9) faisant saillie vers la paroi porteuse.
17. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 1 à 15, dans laquelle la membrane d’étanchéité est une membrane d’étanchéité secondaire, la barrière d’isolation thermique est une barrière d’isolation thermique primaire, les ondulations (9) faisant saille vers l’intérieur de la cuve, et dans laquelle la cuve comporte en outre une barrière d’isolation thermique secondaire retenue sur la paroi porteuse et portant la membrane d’étanchéité secondaire, la barrière d’isolation thermique primaire étant portée par la membrane d’étanchéité secondaire, la cuve comportant en outre une membrane d’étanchéité primaire portée par la barrière d’isolation thermique primaire et destinée à être en contact avec le fluide dans la cuve, les rainures (7, 8) étant formée sur une surface inférieure de la barrière d’isolation thermique primaire.
18. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 1 à 15, dans laquelle la membrane d’étanchéité est une membrane d’étanchéité primaire, la barrière d’isolation thermique est une barrière d’isolation thermique primaire, les ondulations (9) faisant saille vers l’extérieur de la cuve, et dans laquelle la cuve comporte en outre une barrière d’isolation thermique secondaire retenue sur la paroi porteuse et portant une membrane d’étanchéité secondaire, la barrière d’isolation thermique primaire étant portée par la membrane d’étanchéité secondaire, la membrane d’étanchéité primaire étant portée par la barrière d’isolation thermique primaire et destinée à être en contact avec le fluide dans la cuve, les rainures (7, 8) étant formée sur une surface supérieure de la barrière d’isolation thermique primaire.
19. Navire (70) pour le transport d’un produit liquide froid, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71 ) selon l’une des revendications 1 à 18 disposée dans la double coque.
20. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire (70) selon la revendication 19, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81 ) agencées de manière à relier la cuve (71 ) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entraîner un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
21. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (70) selon la revendication 19, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81 ) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71 ).
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