FR3129455A1 - Cuve étanche et thermiquement isolante - Google Patents

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Antoine Philippe
Sébastien Delanoe
Patrick Martin
Antoine Benoit
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Gaztransport et Technigaz SA
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Abstract

L’invention concerne une paroi de cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un fluide intégrée dans une structure porteuse, comportant un bloc isolant secondaire et un bloc isolant primaire ancré au bloc isolant secondaire par un système d’ancrage primaire (97) comportant une pièce mobile (102) disposée dans un logement ménagé dans une plaque de couvercle (10), la pièce mobile présentant une face supérieure affleurant la surface de support, une pièce de retenue (101) fixée à la plaque de couvercle maintenant la pièce mobile dans le logement dans une direction d’épaisseur, la pièce mobile pouvant se déplacer au moins parallèlement à une direction longitudinale de l’aile de soudure, la pièce mobile comportant une couche de glissement (106) recouvrant au moins une surface du corps, la couche de glissement étant en contact avec la pièce de retenue et présentant un coefficient de friction inférieur à celui de la pièce mobile. Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Cuve étanche et thermiquement isolante
L’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes, à membranes. En particulier, l’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié à basse température, telles que des cuves pour le transport de Gaz de Pétrole Liquéfié (aussi appelé GPL) présentant par exemple une température comprise entre -50°C et 0°C, ou pour le transport de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à environ -162°C à pression atmosphérique. 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 liquéfié ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l’ouvrage flottant.
Dans un mode de réalisation, le gaz liquéfié est du GNL, à la pression atmosphérique. D’autres gaz liquéfiés peuvent aussi être envisagés, notamment l’éthane, le propane, le butane, l’hydrogène ou l’éthylène.
Arrière-plan technologique
Les cuves des navires pour le transport de gaz naturel liquéfié comprennent généralement une double paroi comprenant successivement, depuis l’intérieur vers l’extérieur de la cuve, une membrane étanche primaire, une barrière thermiquement isolante primaire, une membrane étanche secondaire et une barrière thermiquement isolante secondaire. La barrière isolante secondaire comporte un bloc isolant secondaire comprenant une plaque de couvercle formant une surface de support pour la membrane étanche secondaire.
La demande de brevet FR 3 090 810 décrit une paroi de cuve étanche et isolante dans laquelle un système d’ancrage permet d’ancrer un bloc isolant primaire au bloc isolant secondaire. Le système d’ancrage comprend une embase fixée à la plaque de couvercle. Une pièce mobile est retenue dans l’embase selon une direction d’épaisseur de la paroi et montée mobile dans l’embase. La pièce mobile comporte un trou taraudé débouchant sur une surface supérieure de la pièce mobile. La surface supérieure de la pièce mobile affleure une surface supérieure de la plaque de couvercle et la pièce mobile est montée dans l’embase libre en translation au moins parallèlement à la direction longitudinale de l’aile de soudure.
Cependant, le système d’ancrage proposé ne donne pas pleine satisfaction. En effet, la pièce mobile est sujette à des phénomènes de grippage, causés notamment par un coefficient de frottement trop élevé de la pièce métallique ainsi que par le manque d’homogénéité du coefficient de frottement sur la surface d’une pièce métallique non traitée.
Résumé
Une idée à la base de l’invention est de limiter le grippage de la pièce mobile présente dans le système d’ancrage primaire d’une cuve étanche et thermiquement isolante.
Une autre idée à la base de l’invention est de favoriser un glissement de la pièce mobile uniquement dans les directions souhaitées.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante pour le stockage d’un fluide, la cuve comportant une paroi de cuve comportant successivement, dans une direction d’épaisseur, une barrière isolante secondaire retenue à une paroi porteuse, une membrane étanche secondaire reposant contre la barrière isolante secondaire, une barrière isolante primaire reposant contre la membrane étanche secondaire et une membrane étanche primaire reposant contre la barrière isolante primaire,
dans laquelle la barrière isolante secondaire comporte un bloc isolant secondaire comprenant une plaque de couvercle formant une surface de support pour la membrane étanche secondaire,
dans laquelle ladite membrane étanche secondaire comprend une pluralité de virures métalliques, les virures métalliques présentant des bords relevés vers l’intérieur de la cuve, lesdites virures métalliques étant soudées deux à deux, par leurs bords relevés sur deux faces d’une aile de soudure retenue mécaniquement sur le bloc secondaire, ladite aile de soudure étant partiellement engagée dans une rainure ménagée dans la plaque de couvercle et s’étendant dans une direction longitudinale,
dans laquelle la barrière isolante primaire comporte un bloc isolant primaire ancré au bloc isolant secondaire par un système d’ancrage primaire,
le système d’ancrage primaire comportant :
un logement ménagé dans la plaque de couvercle et débouchant sur ladite surface de support,
une pièce mobile disposée dans le logement, la pièce mobile comportant un corps présentant une face supérieure affleurant la surface de support, et
une pièce de retenue fixée à la plaque de couvercle et coopérant avec la pièce mobile de manière à arrêter la pièce mobile dans le logement dans la direction d’épaisseur,
le logement et la pièce de retenue étant configurés pour permettre un déplacement de la pièce mobile au moins parallèlement à la direction longitudinale de l’aile de soudure,
dans laquelle la pièce mobile comporte une couche de glissement recouvrant au moins une surface du corps, la couche de glissement étant en contact avec la pièce de retenue et présentant un coefficient de friction inférieur audit corps
Grâce à ces caractéristiques, la couche de glissement permet d’améliorer la durabilité du système d’ancrage primaire. En effet, en ayant un coefficient de friction inférieur audit corps, la pièce mobile peut ainsi se déplacer dans le corps en minimisant les frottements entre ces deux pièces et ainsi limiter les efforts appliqués sur les soudures entre l’ancrage primaire et la membrane secondaire et ainsi augmenter la durée de vie du système d’ancrage primaire. Cela permet également de conserver un déplacement de la pièce mobile uniquement dans la direction souhaitée et ainsi d’éviter un blocage de la pièce.
Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, une matière compressible est insérée dans des interstices situés entre la pièce de retenue et la pièce mobile ou entre la pièce mobile et des parois du logement. La matière compressible est isolante et est par exemple choisie parmi les mousses polymères et les laines minérales. Grâce au caractère compressible de la matière, il est possible d’ajuster la position initiale de la pièce mobile dans une position centrée permettant à la pièce mobile une bonne liberté de mouvement dans un sens ou l’autre lors de la mise en service.
Selon un mode de réalisation, la matière compressible peut être un ressort à faible raideur.
Selon un mode de réalisation, la couche de glissement est en polymère.
Selon un mode de réalisation, la couche de glissement est choisie parmi les polymères suivants : PTFE (polytétrafluoroéthylène), PCTFE (polychlorotrifluoroéthylène), POM (polyoxyméthylène) de préférence de type H pour homopolymère, PEI (polyétherimide), PAEK (polyaryléthercétone), PEEK (polyétheréthercétone).
Selon un mode de réalisation, le polymère est fibré, par exemple avec de la fibre de verre. Cela présente l’avantage d’augmenter la résistance du matériau au fluage et de réduire le coefficient de contraction thermique de la couche de glissement.
Selon un mode de réalisation, la couche de glissement est obtenue par traitement de surface de ladite au moins une surface du corps.
Selon un mode de réalisation, le traitement de surface est un traitement de nitruration.
Selon un mode de réalisation, la couche de glissement est disposée sur une surface de la pièce de retenue en contact avec la pièce mobile.
Selon un mode de réalisation, la couche de glissement est disposée sur une surface de la pièce de retenue en contact avec la pièce mobile et sur la pièce mobile.
Selon un mode de réalisation, le logement présente une profondeur dans la direction d’épaisseur telle que la pièce mobile affleure la surface de support et une longueur dans la direction longitudinale et une largeur dans une direction transversale telles que la pièce mobile puisse se déplacer au moins parallèlement à la direction longitudinale des virures métalliques.
Selon un mode de réalisation, la plaque de couvercle comporte un lamage en bordure de logement, le lamage recevant la pièce de retenue, le lamage présentant une profondeur telle que la pièce de retenue affleure la surface de support, dans laquelle la pièce de retenue recouvre entièrement le logement et le lamage et présente une ouverture, la face supérieure du corps affleurant à travers ladite ouverture.
Selon un mode de réalisation, la pièce mobile comporte une base présentant une largeur supérieure à celle de l’ouverture dans la pièce de retenue et une partie supérieure présentant une largeur égale à celle de ladite ouverture, la partie supérieure affleurant une surface supérieure de la pièce de retenue.
Selon un mode de réalisation, au moins la base de la pièce mobile comporte la couche de glissement.
Selon un mode de réalisation, une surface supérieure de la base est recouverte par la couche de glissement. Cela permet de réduire le frottement entre la pièce mobile et une surface inférieure de la pièce de retenue.
Selon un mode de réalisation, la pièce de retenue est une platine de maintien.
Selon un mode de réalisation, la platine de maintien est fixée à la plaque de couvercle par des attaches placées en périphérie de la platine de maintien, de sorte que les attaches sont disposées à l’extérieur du logement autour du logement et/ou par collage.
Grâce à ces caractéristiques, les attaches, par exemple vis ou rivets, ne risquent pas d’entrer en contact avec la pièce mobile.
Selon un mode de réalisation, la pièce mobile comporte un trou taraudé débouchant sur ladite face supérieure de la pièce mobile et le système d’ancrage primaire comporte en outre un goujon présentant une partie inférieure filetée vissée dans le trou taraudé.
Selon un mode de réalisation, le goujon comporte une collerette s’étendant au-dessus de la pièce mobile, dans laquelle la collerette est soudée en périphérie sur la membrane étanche secondaire de façon étanche.
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. Une telle cuve peut aussi servir de réservoir de carburant dans tout type de navire.
Selon un mode de réalisation, le système d’ancrage primaire comprend en outre au moins une rondelle et au moins un écrou coopérant avec des parties supérieures filetées dudit goujon pour retenir ladite rondelle en appui sur une plaque de fond du bloc isolant primaire.
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 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.
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.
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 est une vue en perspective écorchée d’une paroi de cuve.
La est une vue schématique en coupe du détail II de la illustrant un système d’ancrage coopérant avec un goujon selon un premier mode de réalisation.
La est une vue de dessus schématique du système d’ancrage selon le premier mode de réalisation comportant notamment une pièce mobile et une pièce de retenue.
La est une vue schématique en perspective de la pièce mobile de la .
La est une vue schématique en perspective de la pièce mobile selon un deuxième mode de réalisation.
La est une vue schématique en perspective de la pièce mobile selon un troisième mode de réalisation.
La est une vue schématique en perspective de la pièce mobile selon un quatrième mode de réalisation
La est une vue schématique en perspective de la pièce mobile selon un cinquième mode de réalisation
La est une vue schématique en perspective de la pièce mobile selon un sixième mode de réalisation.
La est une vue schématique en perspective de la pièce mobile selon un septième mode de réalisation.
La est une vue schématique en perspective d’une pièce de retenue selon une première variante.
La est une vue schématique en perspective de la pièce de retenue selon une deuxième variante.
La est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.

Claims (17)

  1. Cuve (1) étanche et thermiquement isolante pour le stockage d’un fluide, la cuve (1) comportant une paroi de cuve comportant successivement, dans une direction d’épaisseur, une barrière isolante secondaire (2) retenue à une paroi porteuse (3), une membrane étanche secondaire (4) reposant contre la barrière isolante secondaire (2), une barrière isolante primaire (5) reposant contre la membrane étanche secondaire (4) et une membrane étanche primaire (6) reposant contre la barrière isolante primaire (5),
    dans laquelle la barrière isolante secondaire (2) comporte un bloc isolant secondaire (7) comprenant une plaque de couvercle (10) formant une surface de support pour la membrane étanche secondaire (4),
    dans laquelle ladite membrane étanche secondaire (4) comprend une pluralité de virures métalliques (21), les virures métalliques (21) présentant des bords relevés (32) vers l’intérieur de la cuve, lesdites virures métalliques (21) étant soudées deux à deux, par leurs bords relevés (32) sur deux faces d’une aile de soudure retenue mécaniquement sur le bloc secondaire (7), ladite aile de soudure étant partiellement engagée dans une rainure (20) ménagée dans la plaque de couvercle (10) et s’étendant dans une direction longitudinale,
    dans laquelle la barrière isolante primaire (5) comporte un bloc isolant primaire (22) ancré au bloc isolant secondaire (7) par un système d’ancrage primaire (97),
    le système d’ancrage primaire (97) comportant :
    - un logement ménagé dans la plaque de couvercle et débouchant sur ladite surface de support,
    - une pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) disposée dans le logement, la pièce mobile comportant un corps présentant une face supérieure affleurant la surface de support et
    - une pièce de retenue (101, 201) fixée à la plaque de couvercle (10) et coopérant avec la pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702), de manière à arrêter la pièce mobile dans le logement dans la direction d’épaisseur,
    le logement et la pièce de retenue (101, 201) étant configurés pour permettre un déplacement de la pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) au moins parallèlement à la direction longitudinale des virures métalliques,
    dans laquelle la pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) comporte une couche de glissement (106, 606, 706) recouvrant au moins une surface du corps, la couche de glissement (106, 606, 706) étant en contact avec la pièce de retenue (101, 201) et présentant un coefficient de friction inférieur audit corps.
  2. Cuve selon la revendication 1, dans laquelle une matière compressible (105) est insérée dans des interstices situés entre la pièce de retenue (101, 201) et la pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) ou entre la pièce mobile et des parois du logement.
  3. Cuve selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la couche de glissement (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706) est en polymère.
  4. Cuve selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la couche de glissement (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706) est obtenue par traitement de surface de ladite au moins une surface du corps.
  5. Cuve selon la revendication 4, dans laquelle le traitement de surface est un traitement de nitruration.
  6. Cuve selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le logement présente une profondeur dans la direction d’épaisseur telle que la pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) affleure la surface de support et une longueur dans la direction longitudinale et une largeur dans une direction transversale telles que la pièce mobile puisse se déplacer au moins parallèlement à la direction longitudinale des virures métalliques.
  7. Cuve selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la plaque de couvercle (10) comporte un lamage en bordure de logement, le lamage recevant la pièce de retenue (101), le lamage présentant une profondeur telle que la pièce de retenue (101) affleure la surface de support, dans laquelle la pièce de retenue (101) recouvre entièrement le logement et le lamage et présente une ouverture, la face supérieure du corps affleurant à travers ladite ouverture.
  8. Cuve selon la revendication 7, dans laquelle la pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) comporte une base présentant une largeur supérieure à celle de l’ouverture dans la pièce de retenue (101, 201) et une partie supérieure présentant une largeur égale à celle de ladite ouverture, la partie supérieure affleurant une surface supérieure de la pièce de retenue.
  9. Cuve selon la revendication 8, dans laquelle la base (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) de la pièce mobile comporte la couche de glissement (106, 206, 306, 406, 506, 606, 706).
  10. Cuve selon l’une des revendications 7 à 9, dans laquelle la pièce de retenue (101, 201) est une platine de maintien.
  11. Cuve selon la revendication 10, dans laquelle la platine de maintien est fixée à la plaque de couvercle (10) par des attaches (34) placées en périphérie de la platine de couvercle, de sorte que les attaches (34) sont disposées à l’extérieur du logement autour du logement et/ou par collage.
  12. Cuve selon l’une des revendications 1 à 11, dans laquelle la pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) comporte un trou taraudé (104, 204, 304, 604, 704) débouchant sur ladite face supérieure de la pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702) et le système d’ancrage primaire (97) comporte en outre un goujon (35) présentant une partie inférieure filetée vissée dans le trou taraudé (104).
  13. Cuve selon la revendication 12, dans laquelle le goujon (35) comporte une collerette s’étendant au-dessus de la pièce mobile (102, 202, 302, 402, 502, 602, 702), dans laquelle la collerette est soudée en périphérie sur la membrane étanche secondaire (4) de façon étanche.
  14. Cuve selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle le système d’ancrage primaire (97) comprend en outre au moins une rondelle et au moins un écrou coopérant avec des parties supérieures filetées dudit goujon (35) pour retenir ladite rondelle en appui sur une plaque de fond du bloc isolant primaire (22).
  15. Navire pour le transport d’un produit liquide froid, le navire comportant une double coque et une cuve disposée dans la double coque, la cuve étant une cuve selon l’une des revendications 1 à 14.
  16. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire selon la revendication 15, 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.
  17. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire selon la revendication 15, 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.
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