FR3064045A1 - Reservoir de fluide transportable - Google Patents

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Abstract

Réservoir de fluide intégré dans un cadre de transport comprenant un réservoir (2) fixé à un cadre, le cadre comportant une base munie de deux poutres (3) longitudinales inférieures et de deux poutres transversales (4) inférieures délimitant un rectangle inférieur, quatre montants (5) verticaux qui s'étendent perpendiculairement à la base au niveau respectivement des quatre coins du rectangle et deux poutres (8) transversales supérieures situées à l'aplomb respectivement des deux poutres (4) transversales inférieures et reliant respectivement les deux montants (5) verticaux adjacents, caractérisé en ce que le cadre comprend au moins un support (6) inférieur du réservoir (2), ledit au moins un support (6) inférieur ayant deux extrémités fixées respectivement aux deux poutres (3) longitudinales et une surface supérieure recevant la surface inférieure du réservoir (2), et en ce que le réservoir (1) comprend au moins une plaque (7) de renfort inférieure disposée dans le plan du rectangle inférieur et reliée rigidement à au moins une poutre (3) longitudinale et une poutre transversale (4) adjacente.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national
064 045
52180
COURBEVOIE ©IntCI8: F17 C 13/08 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
©) Date de dépôt : 17.03.17. (© Demandeur(s) : CRYOLOR Société anonyme— FR.
(© Priorité :
@ Inventeur(s) : VARRASSI LUCIEN, VELLANDI
FABRICE, TOSI PATRICK, PHILIPPE LOUIS et
(43) Date de mise à la disposition du public de la GIBAUX ETIENNE.
demande : 21.09.18 Bulletin 18/38.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ©) Titulaire(s) : CRYOLOR Société anonyme.
apparentés :
©) Demande(s) d’extension : © Mandataire(s) : L'AIR LIQUIDE.
PA RESERVOIR DE FLUIDE TRANSPORTABLE.
FR 3 064 045 - A1 tPp) Réservoir de fluide intégré dans un cadre de transport comprenant un réservoir (2) fixé à un cadre, le cadre comportant une base munie de deux poutres (3) longitudinales inférieures et de deux poutres transversales (4) inférieures délimitant un rectangle inférieur, quatre montants (5) verticaux qui s'étendent perpendiculairement à la base au niveau respectivement des quatre coins du rectangle et deux poutres (8) transversales supérieures situées à l'aplomb respectivement des deux poutres (4) transversales inférieures et reliant respectivement les deux montants (5) verticaux adjacents, caractérisé en ce que le cadre comprend au moins un support (6) inférieur du réservoir (2), ledit au moins un support (6) inférieur ayant deux extrémités fixées respectivement aux deux poutres (3) longitudinales et une surface supérieure recevant la surface inférieure du réservoir (2), et en ce que le réservoir (1 ) comprend au moins une plaque (7) de renfort inférieure disposée dans le plan du rectangle inférieur et reliée rigidement à au moins une poutre (3) longitudinale et une poutre transversale (4) adjacente.
Figure FR3064045A1_D0001
Figure FR3064045A1_D0002
L’invention concerne un réservoir de fluide transportable.
L’invention concerne plus particulièrement un réservoir de fluide intégré dans un cadre de transport comprenant un réservoir fixé à un cadre, le cadre comportant une base munie de deux poutres longitudinales inférieures et de deux poutres transversales inférieures délimitant un rectangle inférieur, quatre montants verticaux qui s’étendent perpendiculairement à la base au niveau respectivement des quatre coins du rectangle et deux poutres transversales supérieures situées à l’aplomb respectivement des deux poutres transversales inférieures et reliant respectivement les deux montants verticaux adjacents.
L’invention concerne en particulier un iso-conteneur destiné au transport de gaz cryogéniques (de préférence conforme aux codes de construction du rail et/ou de la route et/ou de la mer).
Le transport des gaz liquéfiés cryogéniques s’effectue généralement au moyen de tels iso conteneurs c’est-à-dire une citerne montée dans un châssis métallique dont les dimensions sont normalisées. Les standards ISO définissent plusieurs tailles de conteneurs dont les formats les plus courants sont vingt pieds et quarante pieds.
Un tel dispositif permet un accès à l’intégralité de l’espace latéral disponible autour du réservoir pour y loger des équipements.
Ces iso conteneurs sont équipés généralement de pièces de coin qui permettent leur préhension par des outils de levage et leur arrimage à des châssis de remorques, à des wagons ou ponts de bateau. Les réglementations relatives aux matières dangereuses sur la route, la mer, et le rail imposent des caractéristiques de résistance mécanique à des accélérations importantes dans toutes les directions. Par ailleurs, ces dispositifs doivent pouvoir être empilés pleins pour leur stockage ou le transport dans des bateaux. Leur poids en charge ne doit pas dépasser une certaine valeur (par exemple 36000 kg pour un conteneur vingt pieds « T75 »). II y a donc tout intérêt à limiter le poids à vide du conteneur pour maximiser la charge utile.
Généralement, le réservoir (la cuve) occupe tout l’espace disponible dans le cadre de manière à maximiser la quantité de produit transportée. La longueur du réservoir épouse celle du cadre et son diamètre épouse la largeur du cadre. II reste ainsi peu de place dans l’espace limité par le cadre pour les tuyauteries de remplissage/soutirage, les vannes, pompes, purges, vaporiseurs, et autres éléments de sécurité. Ces tuyauteries sont en général placées sur le côté du conteneur, protégées dans un coffret « “armoire à fluides ». Il est donc intéressant de pouvoir disposer de toute la longueur du cadre pour y placer tous ces éléments, sans être gêné par des renforts métalliques latéraux, tels que ceux qui sont prévus dans les réalisations connues. Cf. par exemple US7322227.
Il existe d’autres types de conteneurs (« beam-type » en anglais) qui ne font pas appel à des poutres longitudinales pour renforcer le cadre, mais dont la résistance mécanique repose sur l’enveloppe externe de la citerne. C’est-à-dire que des poutres viennent se raccorder à l’enveloppe extérieure du réservoir. Cf. par exemple US20140130914A1. La structure du réservoir doit donc être renforcée. Ceci nécessite d’augmenter les épaisseurs de métal du réservoir et donc son poids.
Un objectif continu est de réduire la masse du cadre car d’une part cela permet de réduire la masse de métal utilisé et donc le coût du dispositif. De plus, cette réduction de la masse permet de réduire la masse à vide du dispositif qui permet d’augmenter la charge utile possible. Cependant, pour assurer la résistance du cadre et limiter les contraintes mécaniques en son sein il peut être nécessaire de renforcer le cadre ce qui induit des augmentations de masse.
Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus.
A cette fin, le réservoir selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le cadre comprend au moins un support inférieur du réservoir, ledit au moins un support inférieur ayant deux extrémités fixées respectivement aux deux poutres longitudinales et une surface supérieure recevant la surface inférieure du réservoir), le réservoir comprenant au moins une plaque de renfort inférieure disposée dans le plan du rectangle inférieur et reliée rigidement à au moins une poutre longitudinale et une poutre transversale adjacente.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- la au moins une plaque de renfort inférieure est reliée rigidement au support inférieur ou à l’un des supports inférieurs,
- le cadre comprend deux supports inférieurs du réservoir, les supports inférieurs étant espacés dans la partie centrale du rectangle inférieur et ayant chacun deux extrémités fixées respectivement aux deux poutres longitudinales,
- le réservoir comprend quatre plaques de renfort inférieures, les quatre plaques étant disposées respectivement au niveau des quatre coins de rectangle inférieur et étant reliées rigidement chacune à une extrémité de poutre longitudinale, à une poutre transversale et au support inférieur ou l’un des supports inférieurs,
- le réservoir comprend deux plaques de renfort inférieures, les deux plaques étant disposées respectivement au niveau des deux extrémités longitudinales du rectangle inférieur et étant reliées rigidement chacune à une poutre transversale respective, aux deux extrémités des poutres longitudinales reliées à cette poutre transversale et au support inférieur ou l’un des supports inférieurs,
- la au moins une plaque de renfort inférieure comporte au moins une portion repliée selon un plan non parallèle au plan du rectangle inférieur,
- la au moins une plaque de renfort inférieure a une section en forme de L selon un plan perpendiculaire au plan du rectangle inférieur,
- le réservoir comporte une armoire de commande intégrant un ensemble de vannes et de circuiterie de soutirage et/ou de remplissage du réservoir, l’armoire de commande étant logée dans le cadre, la au moins une plaque de renfort inférieure constituant le fond de l’armoire de commande,
- la plaque de renfort inférieure constituant le fond de l’armoire de commande forme un bac de rétention de liquide d’éventuelles fuites,
- le cadre comporte deux poutres longitudinales supérieures disposées respectivement à l’aplomb des poutres longitudinales inférieures et reliant les extrémités des deux montants concernés.
L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
- la figure 1 représente une vue en perspective, de côté, schématique et partielle, d’un exemple de structure de réservoir selon l’invention,
- la figure 2 représente une vue en perspective, de dessous, schématique et partielle, d’un réservoir selon une variante de réalisation,
- la figure 3 représente une vue du réservoir de la figure 2 selon une vue similaire à celle de la figure 1,
- la figure 4 représente une vue en perspective, de dessus, schématique et partielle, du cadre du réservoir de la figure 1,
- la figure 5 représente une vue en perspective, de dessus, schématique et partielle, d’un cadre de réservoir selon un autre mode de réalisation possible de l’invention,
- la figure 6 représente une vue similaire à celle de la figure 2 dans encore une autre variante de réalisation.
Le réservoir 1 de fluide intégré dans un cadre de transport illustré aux figures comprend classiquement un réservoir 2, par exemple à double enveloppe et isolé sous vide, fixé à un cadre de préférence métallique.
Le cadre comporte une base horizontale comprenant deux poutres 3 longitudinales inférieures et deux poutres transversales 4 inférieures délimitant un rectangle inférieur. Le cadre comprend en outre quatre montants 5 verticaux qui s’étendent perpendiculairement à la base au niveau respectivement des quatre coins du rectangle. Le cadre comprend en outre deux poutres 8 transversales supérieures situées à l’aplomb respectivement des deux poutres 4 transversales inférieures et reliant respectivement les montants 5 verticaux adjacents (cf. également figure 5). C’est-à-dire que, à chaque extrémité longitudinale de cadre, les deux poutres transversales 8, 4 et les deux montants 5 verticaux forment un carré ou rectangle par exemple.
Les extrémités longitudinales du réservoir 2 peuvent être fixées rigidement de façon directe (ou indirecte via une pièce intermédiaire) respectivement à ces carrés ou rectangles (5, 8).
De préférence, les huit coins du cadre sont au format ISO.
Comme illustré aux figures 1 et 4 notamment, des renforts 11 supplémentaires peuvent être prévue au niveau des coins inférieurs (et/ou supérieurs) des faces verticales transversales d’extrémité du cadre. Ces renforts 11 peuvent comprendre des barres 11 (ou plaques ou autre) reliant respectivement rigidement les extrémités inférieures des montants 5 verticaux aux poutres 4 transversales inférieures.
De plus comme illustré dans ces figures, le cadre peut comporter également à chaque extrémité, une armature 12 cintrée (anneau ou portion d’anneau tubulaire ou portion de tube) fixée aux montants 5 verticaux et/ou aux poutres 4 transversales inférieures et/ou aux poutres 8 transversales supérieures. Ces armatures 12 sont situées de préférence dans un plan vertical parallèle au plan des faces verticales transversales du cadre. Ces armatures 12 sont par exemple prévues pour être fixées rigidement aux extrémités longitudinales du réservoir 2. Par exemple les extrémités cylindriques du réservoir 2 sont insérées dans ces deux armatures 12 circulaires ou tubulaires (anneau ouvert vers la base du cadre) qui assurent un maintien et une reprise d’effort du réservoir 2.
Selon une particularité avantageuse, le cadre comprend au moins un et de préférence deux supports 6 inférieurs du réservoir 2. Ces supports 6 inférieurs parfois appelés « berces » comportent une poutre ayant deux extrémités fixées rigidement respectivement aux deux poutres 3 longitudinales (de façon transversale). De plus ces supports 6 inférieurs ont une surface supérieure de préférence concave épousant (fixée de préférence) la surface inférieure du réservoir 2.
De plus, le réservoir 1 comprend au moins une plaque 7 de renfort inférieure disposée dans le plan du rectangle inférieur et reliée rigidement à au moins une paire de poutres 3 longitudinale et transversale 4 adjacentes et reliée également de préférence au(x) support(s) 6 inférieur(s).
Comme illustré aux figures 1 à 4 et 6 le cadre peut comprendre quatre plaques 7 de renfort inférieures disposées chacune au niveau d’un coin du rectangle inférieur. Chaque plaque 7 comprend un côté relié rigidement à une poutre 3 longitudinale, un coté relié rigidement à une poutre 4 transversale inférieure et un côté relié rigidement à un support 6 inférieur. Le quatrième côté de chaque plaque peut être libre et délimite un espace vide en vis-à-vis de la plaque 7 de renfort adjacente. De plus, ce côté libre des plaques 7 (ou une autre partie) peut être replié (notamment en L et vers le haut) pour augmenter la rigidité de l’ensemble.
Comme illustré dans la variante de réalisation de la figure 5, le cadre peut comprend deux plaques 7 de renfort inférieures disposées respectivement aux deux extrémités longitudinales du rectangle inférieur. Chaque plaque 7 comprend deux côtés parallèles reliés respectivement rigidement aux deux poutres 3 longitudinales, un coté relié rigidement à une poutre 4 transversale inférieure (sur toute sa longueur) et un côté relié rigidement à un support 6 inférieur. C’est-à-dire que chaque plaque 7 remplit tout l’espace transversal du rectangle inférieur entre ses côtés reliés aux poutres 3 longitudinales.
Une telle architecture présente une structure simplifiée et améliorée par rapport à une structure de cadre classique équipée de renforts métalliques latéraux aux quatre coints de cadre.
En particulier, il n’est pas nécessaire de prévoir des renforts (poutres, barres ou autres) qui s’étendent entre les montants verticaux 5 et les poutres 3 longitudinales inférieures.
En effet, en modélisant numériquement (éléments finis) les contraintes et les déformations subies par les deux types de cadres lorsque le conteneur est soumis aux mêmes sollicitations mécaniques (effort longitudinal), la structure de cadre classique connue subit des la contrainte maximale de l’ordre de 540 MPa. En revanche, selon l’invention, la contrainte maximale peut être réduite à 284 MPa tout en réduisant la masse et la complexité de la structure du cadre.
Selon les cadres classiques, une concentration de contraintes se produit à la jonction entre un renfort latéral et la poutre longitudinale de la base du cadre. La structure selon l’invention présente au contraire une répartition des contraintes beaucoup plus homogène dans la structure, avec moins de déformations grâce aux plaques 7 de renfort disposées au niveau de la base.
Pour atteindre ce niveau bas de contraintes dans la structure selon l’art antérieur il faudrait renforcer les poutres horizontales de la base de la structure connue au détriment de sa masse.
Les plaques 7 de protection permettent également de protéger le réservoir 2 lors des opérations d’accostage (empilement des conteneurs les uns sur les autres).
Comme illustré à la figure 6, le réservoir peut comporter une armoire 9 de commande intégrant un ensemble de vanne(s) et de circuiterie de soutirage et/ou de remplissage du réservoir 2, pompe ou autre. Cette armoire 9 de commande est logée dans et fixée au cadre. Selon une possibilité avantageuse, une plaque 7 de renfort inférieure ou une partie de plaque 7 peut constituer le fond de l’armoire 9 de commande. Cette plaque 7 de renfort inférieure peut ainsi former un bac de rétention de liquide d’éventuelles fuites qui pourraient se produire lors des opérations de remplissage ou de vidange.
De l’autre côté longitudinal du réservoir, l’espace latéral entre le cadre et le réservoir 2 peut être utilisés sur toute sa longueur pour une unité de mise en pression du conteneur (UMP) ou tout autre dispositif. L’accès à cette unité est ainsi facile, ce qui le démontage complètement sans obstacle. Ces opérations seraient beaucoup moins pratiques si le cadre était renforcé par des renforts métalliques latéraux comme c’était prévu selon l’art antérieur.
Comme illustré aux figures 1 à 4 et 6, le cadre peut comporter deux poutres 10 longitudinales supérieures disposées respectivement à l’aplomb des poutres 3 longitudinales inférieures et reliant respectivement deux à deux les extrémités des montants 5 verticaux.
Selon l’invention il n’est pas nécessaire de prévoir des renforts (poutres, barres ou autres) qui s’étendent entre les montants verticaux 5 et les poutres 10 longitudinales supérieures.
Dans la variante de la figure 5 il n’y a pas de poutres longitudinales supérieures. La reprise d’effort supérieure peut être assurée uniquement par la liaison des extrémités du réservoir reliées aux extrémités du cadre (barres 4, 8, montants 5, armature 12). De même, il est possible de prévoir des reprises d’efforts via des barres (non représentées) reliant les barres 4, 8 ou montants 5 à l’enveloppe extérieure du réservoir 2.
Dans la description les termes « fixé » ou « fixé rigidement » peuvent signifiés « soudé » ou « rivetés » ou tout autre mode de fixation approprié.
Cette structure est particulièrement adaptée aux conteneurs iso de grandes dimensions.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Réservoir de fluide intégré dans un cadre de transport comprenant un réservoir (2) fixé à un cadre, le cadre comportant une base munie de deux poutres (3) longitudinales inférieures et de deux poutres transversales (4) inférieures délimitant un rectangle inférieur, quatre montants (5) verticaux qui s’étendent perpendiculairement à la base au niveau respectivement des quatre coins du rectangle et deux poutres (8) transversales supérieures situées à l’aplomb respectivement des deux poutres (4) transversales inférieures et reliant respectivement les deux montants (5) verticaux adjacents, caractérisé en ce que le cadre comprend au moins un support (6) inférieur du réservoir (2), ledit au moins un support (6) inférieur ayant deux extrémités fixées respectivement aux deux poutres (3) longitudinales et une surface supérieure recevant la surface inférieure du réservoir (2), et en ce que le réservoir (1) comprend au moins une plaque (7) de renfort inférieure disposée dans le plan du rectangle inférieur et reliée rigidement à au moins une poutre (3) longitudinale et une poutre transversale (4) adjacente.
  2. 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la au moins une plaque (7) de renfort inférieure est reliée rigidement au support (6) inférieur ou à l’un des supports (6) inférieurs.
  3. 3. Réservoir selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le cadre comprend deux supports (6) inférieurs du réservoir (2), les supports (6) inférieurs étant espacés dans la partie centrale du rectangle inférieur et ayant chacun deux extrémités fixées respectivement aux deux poutres (3) longitudinales.
  4. 4. Réservoir selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend quatre plaques (7) de renfort inférieures, les quatre plaques (7) étant disposées respectivement au niveau des quatre coins de rectangle inférieur et étant reliées rigidement chacune à une extrémité de poutre (3) longitudinale, à une poutre (4) transversale et au support (6) inférieur ou l’un des supports (6) inférieurs.
  5. 5. Réservoir selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend deux plaques (7) de renfort inférieures, les deux plaques (7) étant disposées respectivement au niveau des deux extrémités longitudinales du rectangle inférieur et étant reliées rigidement chacune à une poutre transversale (4) respective, aux deux extrémités des poutres (3) longitudinales reliées à cette poutre transversale (4) et au support (6) inférieur ou l’un des supports (6) inférieurs.
  6. 6. Réservoir selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la au moins une plaque (7) de renfort inférieure comporte au moins une portion repliée selon un plan non parallèle au plan du rectangle inférieur.
  7. 7. Réservoir selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la au moins une plaque (7) de renfort inférieure a une section en forme de L selon un plan perpendiculaire au plan du rectangle inférieur.
  8. 8. Réservoir selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comporte une armoire (9) de commande intégrant un ensemble de vannes et de circuiterie de soutirage et/ou de remplissage du réservoir (2), l’armoire (9) de commande étant logée dans le cadre et en ce que la au moins une plaque (7) de renfort inférieure constitue le fond de l’armoire (9) de commande.
  9. 9. Réservoir selon la revendication 8, caractérisé en ce que la plaque (7) de renfort inférieure constituant le fond de l’armoire (9) de commande forme un bac de rétention de liquide d’éventuelles fuites.
  10. 10. Réservoir selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le cadre comporte deux poutres (10) longitudinales supérieures disposées respectivement à l’aplomb des poutres (3) longitudinales inférieures et reliant les extrémités des deux montants (5) concernés.
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