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RESER~OIR ET.~CHE .~ ~OLUM~ RIABLE POUR L~ STOCKA(~
D'UN LIQUID~
La présente invention concerne un réservoir étanche à volume variable pour le
5 stockage d'un liquide, comportant un élément inférieur, formant une cuve ouverte
vers le haut et agencée pour contenir un volume variable du liquide à stocker~ dit
premier liquide, et un élément supérieur monté sur l'élément inférieur de maniere à
assurer une obturation étanche de la cuve et à coulisser verticalement lorsque le
volume du premier liquide varie, l'élément inférieur comportant, autour de la cuve,
0 une chemise d'étanchéité s'étendant sur toute la hauteur de la cuve, ouverte vers le
haut et contenant un second liquide entre deux parois périphériques, I'élément
supérieur comportant un couvercle flottant et une jupe verticale solidaire du
couvercle et plongeant dans le second liquide dans la chemise d'étanchéité.
5 Un tel réservoir peut être destiné au stockage et éventuellement au transport de toutes
sortes de produits liquides, en particulier ceux dont on doit éviter le contact avec
l'atmosphère, par exemple pour des raisons d'hygiène, de conservation, de sécurité et
de protection de l'environnement. C'est le cas notamment des boissons ou d'autres
produits alimentaires liquides tels que l'eau potable, l'eau minérale, le lait, ou des
20 hydrocarbures présentant des risques d'évaporation, de pollution ou d'explosion. ou
encore des liquides devant être tenus à l'abri de l'air pour éviter leur oxydation,
comme les jus de fruit ou le vin, ou pour éviter l'émission d'odeurs comme c'est le cas
~vec le lisier.
~5 Dans les cas de ce genre, I'utilisation d'un réservoir à volume constant peut poser des
problèmes à cause du volume des gaz qui varie dans le réseNoir lorsque le volumedu liquide stocké varie. Il est alors nécessaire de traiter spécialement les volumes de
gaz entrant ou sortant du réservoir, ou de les stocker séparément s'il s'agit par
exemple d'un gaz inerte. L'utilisation d'un réservoir à volume variable tel qu'un
,o réservoir souple permet d'éviter la plupart de ces problèmes, mais peut présenter
d'autres difficultés bien connues, liées aux matériaux, à la stabilité et à la durabilité
des parois souples.
Le brevet FR-A-802 831 décrit un réservoir pour liquides volatils destiné à supprimer
,5 les pertes par évaporation. Il comprend une cuve et un couvercle en forme de cloche
FE~iLLr MQDIFI~E
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renfermant de l'air. Lors d'un remplissage de liquide, I'air est comprimé et la cloche se
soulève. Ce rese.~oir pr~cente not2mment l'incon~énient de sonte~ ,dans tous les cas
d'utilisation)de l'air dans le réservoir, entre le liquide à stocker et le couvercle. Cet air
peut alors se mélanger aux vapeurs du liquide stocké. De ce fait. aucune étanckéité
5 réelle n'est assurée et le liquide stocké peut être souillé. D'autre part, un liquide qui ne
doit pas être en contact avec l'air ne pourra pas être stocké dans un tel réservoir.
Le document F~-A-2 385 612 décrit un réservoir pour le stockage d~ydrocarbures àvolume quasi-constant. Ce réservoir comporte autour de la partie supérieure de la
0 cuve une cavité d'étanchéité contenant de l'eau. Il comprend également un toit flottant
s'appuyant directement sur l'hydrocarbure et se prolongeant au-delà de la paroi du
réservoir pour se terminer par une partie périphérique qui plonge dans la cavitéd'étanchéité. Ce réservoir est à volume constant grâce à une ~lgm~nt~tion du volume
d'eau sur lequel repose l'hydrocarbure pour compenser la ~ ";,~ ion du volume
5 d'hydrocarbure. Ainsi, le toit flottant bouge très peu. Son coulissement le long du
réservoir est d'autre part limité par la longueur des dispositifs de ~h~ ge utilisés
pour flni~ifier lrhydrocarbure. Ce réservoir présente des inconvénients, not~mm~nt le
mélange de reau avec l'hydrocarbure et rimpossibilité de vider complètement le
réservoir puisqu'il faut m~int~nir un volume constant.
Le brevet US-A-l 823 256 décrit ég~lem~nt un réservoir pour hydrocarbures à
volllme quasi-constant comprenant dans sa partie supérieure une cavité annulairerernplie d'eau. Le réservoir comporte également un couvercle flottant s'appuvant sur
l'hydrocarbure et se prolongeant par une jupe verticale qui plonge dans ladite cavité.
25 Ce dispositif fonctionne grâce à un équilibre s'établissant entre l'hydrocarbure et reau
qui sont en contact dans la cavité ~nmll~ire. L'étanchéité n'est donc pas respectée. De
plus, la cavité :~nmll~ire étant limitée en hauteur empêche le toit flottant de coulisser
vers le bas et de rester en contact avec le fiuide si le niveau descend. Ce dispositif
présente donc les inconvénients de mettre l'eau au contact du fluide stocké et de
30 nécessiter toujours un volume constant.
La présente invention vise à éviter ces inconvénients, en créant un réservoir à volume
variable qui se compose d'éléments essentiellement rigides, assure une excellente
- étanchéité vis à vis de l'atmosphère et une grande sécurité vis à vis des risques de
FEUILLE M031FIE~
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pollution du produit ou de l'environnement et permet. Ie cas échéant. de conser~,er le
liquide stocl~é ~i l'abri de tout contact avec l'air.
Dans ce but, I'invention concerne un réservoir du genre indiqué en préambule~
s caractérisé en ce que le couvercle flottant s'appuye directement sur le premier liquide,
en ce que ledit couvercle flottant comporte un fond et une paroi périphérique
s'étendant vers le haut à partir de ce fond et raccordée de manière étanche à un bord
supérieur de la jupe, la hauteur de ladite paroi périphérique et de ladite jupe étant
respectivement au moins égale à la hauteur de la cuve, de sorte que ledit couvercle
o flottant suit e~actement la variation du niveau dudit premier liquide sur toute la
hauteur de la cuve, et en ce qu'un gaz intermédiaire est retenu captif dans l'élément
~ w.e~o~
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Ainsi rélément supérieur du réservoir peut monter et descendre à la maniere de la
35 cloche d'un gazometre, mais ces mouvements sont dictés directement par les
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variations du niveau du premier liquide stocké dans le réservoir. En même temps,I'élément supérieur. dont la construction peut être entièrement rigide~ garantit une
- étanchéité appropriée et durable vis à vis de l'atmosphère, grâce à sa jupe plongée en
permanence dans le second liquide. Enfin, la présence d'un volurne de gaz
5 intermédiaire faisant tampon entre les surfaces libres du premier et du second liquide
à l'intérieur de l'élément supérieur, et pouvant avoir un volume sensiblement
constant, permet d'une part d'éviter tout contact entre les deux liquides et, d'autre
part, d'éviter un contact du premier liquide avec l'air ou l'oxygène, si ce gaz
intermédiaire est un gaz neutre, par exemple l'azote.
Dans une forme de réalisation spécialement avantageuse lorsque le premier liquide
présente un danger de pollution de l'environnement, la chemise d'étanchéité s'étend
aussi en dessous de la cuve de façon à entourer complètement la cuve, sauf vers le
haut.
De préférence, lesdites parois périphériques comprennent une paroi périphérique
intérieure, séparant la chemise d'étanchéité de l'intérieur de la cuve, et une paroi
périphérique extérieure ayant un bord supérieur situé plus bas qu'un bord supérieur de
la paroi périphérique intérieure.
~o
Le fond du couvercle flottant peut s'appuyer directement sur le premier liquide. Le
fond du couvercle flottant peut être convexe vers le bas ou convexe vers le haut.
Dans une première forme de réalisation des moyens de remplissage et de vidange de
~5 la cuve, ceux-ci peuvent comporter au moins une conduite passant sous le réservoir
et débouchant dans la cuve à travers un fond de celle-ci.
Dans une autre forme, ceux-ci peuvent comporter au moins une conduite montée surl'élément supérieur et débouchant dans la cuve à travers le couvercle flottant.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la
description suivante de différents exemples de réalisation, présentés à titre non
limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
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- la figure I est une vue schématique en coupe verticale d'une première forrne
de réalisation d'un réservoir selon l'invention, lorsque le réservoir est plein,
- la figure 2 représente le réservoir de la figure I lorsqu'il est pratiquement
5 vide,
- la figure 3 représente une autre variante de la realisation selon la figure 1,
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 et représente une variante de
o réservoir à double enveloppe offrant une sécurité accrue,
- les figures S à 7 sont des vues en plan schématiques montrant différentes
formes possibles d'un réservoir selon l'invention, et
5 - la figure 8 est une vue schématique en coupe verticale de deux réservoirs
jumelés.
En référence aux figures 1 et 2, le réservoir représenté se compose principalement
d'un élément inférieur stationnaire 1 et d'un élément supérieur 2 monté sur l'élément
20 inférieur de manière à pouvoir coulisser verticalement suivant la double flèche A.
Les deux éléments 1 et 2 sont en construction rigide, de préférence métallique. Ils
sont de préférence cylindriques, mais d'autres formes sont possibles comme on ledécrira plus loin. L'élément inférieur 1 comporte un fond étanche 10 légèrement
conique, une paroi périphérique intérieure 11 raccordée au fond 10, une paroi
~5 périphérique extérieure 12 et un fond annulaire 13 reliant de manière étanche les
parois 1 l et 12.
,o \\
~EUILLE IVjO~
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WO 96/18559 PCI'/FR95101597
Le fond 10 et la paroi 11 ru~ ensemble une cuve cylindrique 14 contenant un
volume variable dlun ~ Iiquide 15 qui est le liquide à stocker dans le réservoir.
Autour de la cuve 14, les parois 11 et 12 et le fond ~nml1qire 13 dç~ .ee~l PnePnlhle
une étroite rhpn~ice ~nnul~ire d'ét~n~hP~té 16, qui ne c~ ue pas avec rintPriPnr
5 de la cuve et dans laquelle est placé un volume constant d'uD second liquide 17
servant de liquide d'ét~nlhPité La paroi périphérique ~A~ e 12 a un bord
supérieur 18 situé un peu plus bas que le bord supérieur 19 de la paroi périphérique
intériellre 11, afin de prévenir tout risque de déversell.~ acc~ ntPl du liquided'et~nch~é 17 à rintPriPllr de la cuve 14.
L'PlPmPnt supérieur 2 comporte un couvercle 20 qui obture la lllaJ~ e partie de
rouverture supérieure de la cuve 14 et flotte sur le pr~ iel liquide 15 contenu dans
cette cuve. Le couvercle 20 co~r.~d un fond circulaire 21 et une paroi périphérique
cyhndrique 22. Le fond 21 est convexe vers le bas, par exemple conique, pour éviter
15 de retenir du gaz sous lui n peut être pourvu d'une trappe de visite 23 r~~,.1 de
manière étanche un trou d'homme destiné à raccès pour les travaux d'entretien. La
paroi périphérique 22 est entourée extérit;ule~ d'une jupe cylindrique 24 à laquelle
elle est raccordée de manière étanche par un anneau supérieur 25 qui peut supporter
une toiture 26 (r~rés~ ée schPmqti~luement) si le réservoir est utilisé en plein air. La
jupe 24 coulisse à r~ .u de la rhpmiee 16, où son bord inférieur 27 est plongé en
permanence dans le liquide *étanchéité 17, ce qui interdit tout passage de gaz dans un
sens ou dans rautre entre rintérieur et rextérieur du réservoir. La paroi 22, ranneau 25
et la jupe 24 ~lPfinie.ePnt une chambre ~nmllqire 28 dans laquelle un volume de gaz
intçrrnP~iqire 29 est retenu, ce gaz étant en contact avec la surface supérieure 30 du
premier liquide 15 et la surface supérieure 31 du second liquide 17 à l'intérieur de la
chambre 28 Le gaz int~ 29 peut être par exemple de rair ou un gaz neutre
tel que razote. ~ est de préfel~ce à une pression voisine de la pression
atmosphérique, de sorte que la surf~ce libre 32 du second liquide 17 à rextérieur de la
jupe 24 se trouve sensiblement au même niveau que la surface ~ 1 de ce même liquide
à rintPriPllr de la jupe. La chambre 28 peut être raccordée à un reni~leur de
déco~lesxion 34, p~ l d'ajuster la pression du gaz intPrniP~ ire 29 et pouvant
être raccordé à une bâche d'~ ;nn ou d'~cc.-m--l~tion de ce gaz (non
représentée). Des moyens connus de ~étecti-m de niveau peuvent être inet~llPs dans la
Gh~miee d'ét~n~h~é 16 pour su~veiller les niveaux des s~ ces 31 et 32.
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35 afin de stopper l'écoulement du liquide. On peut aussi prévoir un dispositif de
corT~nande indirecte de fermeture de ce clapet au moven d'un détecteur de fin decourse qui indique le fond de la cuve et comrnande électriquernent la fe~neture de la
vanne.
Dans l'exemple de la figure 3, le remplissage ou soutirage du liquide par-dessous au
moyen de la conduite 35, selon les figures 1 et 2, est remplacé par un remplissage ou
pompage du liquide stocké 15 par le haut, au moyen d'une conduite 42 montée sur
l'élément supérieur 2 et débouchant dans la cuve à travers le fond 21 du couvercle,
10 qui est convexe vers le haut dans ce cas. Pour le reste, la construction et le
fonctionnement du réservoir sont les mêmes que dans l'exemple des figures 1 et 2.
Dans la variante illustrée par la figure 4, la chemise d'étanchéité 16 s'étend aussi sous
le fond 10 de la cuve, grâce à un second fond plat étanche 44 situé à une petite5 distance au-dessous du fond 10. Il en résulte une double enveloppe de sécurité tout
autour de la cuve. Cette disposition est spécialement utile pour garantir le maintien et
le contrôle de l'étanchéité entre la cuve et l'environnement dans les cas de stockage de
liquides polluants, tels que des hydrocarbures. Le second liquide 17 peut être un
liquide non polluant, tel que l'eau, et une éventuelle fuite du premier liquide dans le
20 second sera aisément détectée. La double enveloppe offre aussi une étanchéité plus
sûre dans le sens inverse, entre l'environnement et l'intérieur de la cuve. Dans tous les
cas, il est possible de choisir et de contrôler à volonté la composition du gaz
interrnédiaire 29 qui est en contact avec les deux liquides.
25 La forrne en.plan du réservoir selon l'invention peut être quelconque, selon les
conditions particulières telles que sa taille, les matériaux utilisés, la place disponible
et le fait que le réservoir est enterré ou non. Les figures S à 7 montrent quelques
exemples de formes en plan. La forme circulaire des éléments 1 et 2 selon la figure 5
est en général préférée du point de vue de la construction. Le fond du couvercle 20
30 peut être conique. mais aussi bombéj à facettes ou même plat. Dans la forme
rectangulaire représentée à la figure 6, le fond du couvercle 20 est de préférence
pyramidal, de même que dans la forme ovale a deux côtés droits de la figure 7.
r ~ ~ ",
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Dans les cas où ils ont certains côtés droits. deux ou plusieurs rése.~oirs selon
l'invention peuvent etre juxtaposés et associés comme le montre la fi~ure ~. de façon
que leurs chemises d'étanchéité 16 aient une partie commune 16' entre les paroisintérieures respectives 11 des deux réservoirs. Il en résulte que l'enveloppe extérieure
5 verticale est formée par une paroi extérieure 12 commune aux deux réservoirs, et que
le liquide d'étanchéité leur est aussi commun. Ceci ne pose pas de problème de
niveau puisque le niveau du liquide stocké dans chaque réservoir peut varier sans
modifier le niveau du liquide d'étanchéité.
10 Des réservoirs selon l'invention sont réalisables dans n'importe quelle taille et avec
n'importe quels matériaux étanches, et sont utilisables pour toutes sortes
d'applications~ spécialement celles qui exigent une séparation étanche entre le liquide
stocké et l'atmosphère. A part les applications déjà citées au stockage de produits
liquides alimentaires, d'hydrocarbures ou de produits chimiques, une application5 intéressante peut être celle du stockage et du transport d'eau minérale pour la délivrer
en vrac aux consommateurs. Dans les pays où la réglementation interdit deux
conditionnements successifs de ces eaux avant la vente au détail, l'utilisation d'un
réservoir selon l'invention permettrait d'éviter les frais élevés de transport et de
stockage de l'eau en bouteilles.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. mais
s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier.
