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FIXATION DE CANALISATION DANS UN LOGEMENT
Domaine technique
L'invention se rapporte au domaine des constructions mécaniques
employées pour stocker et/ou transporter des fluides, et notamment aux
constructions comportant des canalisations devant être fixées à des supports,
en
particulier dans les cas où la canalisation est agencée à l'intérieur d'un
réservoir ou
d'une cuve et plus spécifiquement lorsque ce réservoir ou cette cuve est
susceptible
d'être soumise à des écarts de température importants au cours de son
utilisation.
Arrière-plan technologique
Dans la technique des cuves à membranes, on tapisse les surfaces
internes d'une structure porteuse telle que la coque interne d'un navire à
double
coque ou une installation de stockage terrestre avec une structure multicouche
comportant deux fines membranes d'étanchéité alternées avec deux couches
d'isolation thermique qui servent à la fois à limiter les flux de chaleur à
travers la
paroi de cuve et à supporter structurellement les membranes étanches.
Afin de maximiser le rendement d'exploitation d'une telle cuve, il est
souhaitable d'optimiser le volume utile de cargaison qu'il est possible de
charger
dans la cuve et de décharger depuis la cuve. Cependant, l'utilisation d'une
pompe
de déchargement aspirant le liquide vers le haut de la cuve oblige à conserver
une
certaine hauteur de liquide en fond de cuve, faute de quoi l'organe
d'aspiration de la
pompe entre en communication avec la phase gazeuse, ce qui désamorce et/ou
dégrade la pompe. Compte tenu de circonstances particulières pouvant survenir
lors
de l'exploitation de la cuve, comme par exemple sous l'effet d'un ballotement
de la
cargaison par la houle ou d'un séisme, la hauteur de liquide nécessaire peut
difficilement être minimisée.
La publication JP2001108198 envisage la réalisation d'un renfoncement
ponctuel dans une paroi de fond d'une cuve terrestre présentant des dimensions
réduites par rapport à ladite paroi de fond de cuve. Un tel renfoncement
constitue un
réservoir tampon appelé puisard dans lequel débouche la canalisation de
pompage.
Plus particulièrement, la canalisation de pompage est fixée à une paroi
latérale de la
cuve de manière à ce que son extrémité inférieure soit insérée dans le
puisard. Les
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dimensions du puisard et l'insertion de l'extrémité de la canalisation de
pompage
dans le puisard permettent ainsi de limiter la quantité de liquide nécessaire
au bon
fonctionnement de la pompe et optimise le rendement d'exploitation de la cuve.
Cependant, l'extrémité inférieure de la canalisation de pompage est laissée
libre dans le puisard. Ainsi, cette extrémité de la canalisation de pompage
peut se
comporter comme un pendule en cas de houle importante pour une cuve installée
dans un navire ou bien de séisme dans le cas d'une cuve logée dans une
installation terrestre. De plus, cette extrémité libre de la canalisation de
pompage
peut présenter des mouvements non désirables et répétitifs du fait
d'oscillations
provoquées par les vibrations de la pompe: De tels comportements de
l'extrémité
libre de la canalisation de pompage peuvent provoquer une usure prématurée de
ladite canalisation de pompage et/ou de la pompe.
Des problèmes similaires sont susceptibles de se poser avec toute
canalisation susceptible d'être soumise à des efforts, notamment des
sollicitations
vibratoires, lors de son utilisation.
Résumé
Une idée à la base de l'invention est de fournir un dispositif de fixation de
canalisation dans un logement, par exemple tel qu'un puisard situé dans une
paroi
de fond d'une cuve étanche et thermiquement isolante.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un dispositif de fixation
pour fixer une canalisation dans un logement, le dispositif comportant :
- un collier cylindrique destiné à être monté sur une canalisation,
- au moins trois bras de fixation, chaque bras de fixation
comportant
o une portion de bras proximale comportant une première
extrémité montée sur le collier cylindrique mobile en rotation
autour d'un premier axe de rotation parallèle à une direction
génératrice du collier cylindrique,
o une portion de bras distale comportant une première extrémité
portant un patin d'appui, le patin d'appui étant monté sur ladite
première extrémité de la portion de bras distale mobile en
rotation autour d'un second axe de rotation parallèle à la
direction génératrice du collier cylindrique, le patin d'appui
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comportant une surface d'appui tournée à l'opposé du collier et
destinée à coopérer avec une paroi du logement,
dans lequel au moins un desdits bras de fixation comporte une glissière
accouplant la portion de bras proximale à la portion de bras distale et apte à
guider
en translation la portion de bras distale par rapport à la portion de bras
proximale le
long d'un axe de déplacement perpendiculaire à la direction génératrice du
collier,
un organe élastique étant accouplé à la glissière pour pouvoir appliquer
une force de rappel repoussant la portion de bras distale à distance de la
portion de
bras proximale le long de l'axe de déplacement en réponse à une contrainte
tendant
à rapprocher la portion de bras distale de la portion de bras proximale.
Grâce à ces caractéristiques, il est possible de fixer l'extrémité libre d'une
canalisation de pompage dans un logement de cuve. Par ailleurs, un tel
dispositif de
fixation ne nécessite pas de modification du logement ni de fixation
traversant une
paroi dudit logement. En outre, un tel dispositif de fixation permet de fixer
une
canalisation dans des logements présentant différentes dimensions et/ou
formes.
Enfin, un tel dispositif permet l'amortissement élastique d'efforts entre
l'extrémité de
la canalisation de pompage et le logement.
Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou
plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, les bras de fixation s'étendent
perpendiculairement à la direction génératrice du collier
Selon un mode de réalisation, la glissière dudit au moins un des bras de
fixation comporte :
- un tube de guidage creux fixée sur une seconde extrémité de l'une
parmi la portion de bras distale et la portion de bras proximale, ledit
tube de guidage se développant dans l'alignement de ladite une parmi
la portion de bras distale et la portion de bras proximale,
- une
tige de guidage fixée sur une seconde extrémité de l'autre parmi la
portion de bras distale et la portion de bras proximale, la tige de
guidage se développant dans l'alignement de ladite autre parmi la
portion de bras distale et la portion de bras proximale, la tige de
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guidage étant montée coulissante dans le tube de guidage le long de
l'axe de déplacement.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique dudit au moins un des
bras de fixation comporte une pluralité de rondelles élastiques engagées sur
la tige
de guidage et prenant appui d'une part sur une surface d'extrémité du tube de
guidage et, d'autre part, sur une surface de butée que comporte ladite autre
parmi la
portion de bras distale et la portion de bras proximale.
Selon un mode de réalisation, l'organe élastique dudit au moins l'un des
bras de fixation comporte un premier élément élastique et un second élément
élastique montés en série entre la portion distale et la portion proximale
dudit bras
de fixation, le premier élément élastique présentant une première raideur et
le
second élément élastique présentant une seconde raideur plus élevée que la
première raideur. Grâce à ces caractéristiques, le bras de fixation peut
absorber
différents efforts, l'un des éléments élastique permettant ainsi d'absorber
des efforts
de faible intensité, comme par exemple des efforts liés à une vibration
générée par
la pompe alors que l'autre élément élastique permet d'absorber des efforts
plus
importants, par exemple liés à un séisme ou à la houle d'un navire dans lequel
est
installée la cuve.
Selon un mode de réalisation, le collier cylindrique est réalisé en métal, le
dispositif de fixation comportant en outre une cale de glissement en matériau
polymère montée sur une face interne du collier cylindrique et destinée à
venir en
appui sur la canalisation. Grâce à ces caractéristiques, le collier est monté
glissant
sur l'extrémité de la canalisation de pompage, ainsi, lors d'une contraction
de la
canalisation de pompage par exemple liée à l'introduction de GL dans la cuve
comme du GNL, le collier reste monté sur la canalisation de pompage. Cette
cale de
glissement peut être réalisée et fixée de différentes manières par exemple par
collage ou vissage.
Selon un mode de réalisation, la face interne du collier cylindrique présente
une rainure se développant dans l'épaisseur radiale du collier cylindrique
perpendiculairement à la génératrice du collier cylindrique, la cale de
glissement
étant logée dans ladite rainure et faisant saillie radialement vers
l'intérieur au-delà
de la face interne du collier cylindrique.
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Selon un mode de réalisation, la rainure se développe de façon annulaire
autour de la direction génératrice du collier cylindrique.
Selon un mode de réalisation, la cale de glissement est en polyéthylène à
haute densité ou en polytétrafluoroéthylène.
5 Le patin
d'appui peut prendre de nombreuses formes, par exemple avec
une ou plusieurs surfaces d'appui, par exemple planes ou cylindriques. Selon
un
mode de réalisation, le patin d'appui d'au moins l'un des bras de fixation
comporte :
- une
première surface d'appui plane se développant dans un premier
plan parallèle à la direction génératrice du collier cylindrique, et
- une seconde surface d'appui plane se développant dans un second
plan parallèle à la direction génératrice du collier cylindrique, le premier
plan et le second plan étant sécants.
Selon un mode de réalisation, le premier plan et le second plan sont
perpendiculaires.
Selon un mode de réalisation, le collier cylindrique comporte un premier
demi-cylindre et un second demi-cylindre fixés ensemble et formant
conjointement
le collier cylindrique.
Selon un mode de réalisation, le collier comporte un épaulement faisant
saillie radialement vers l'extérieur depuis une face externe du collier
cylindrique,
chaque bras de fixation étant monté sur l'épaulement.
Selon un mode de réalisation, le collier comporte des pattes soudées sur
l'épaulement, les bras étant directement montés sur lesdites pattes de
l'épaulement.
Selon un mode de réalisation, les pattes sont directement soudées sur le
collier
cylindrique, les bras de fixation étant montés sur lesdites pattes.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également une cuve
étanche et isolante comportant un logement, par exemple au niveau d'une paroi
de
fond de la cuve, ledit logement étant ouvert vers l'intérieur de la cuve, et
une
canalisation de chargement ou de déchargement agencée dans la cuve, une
extrémité de la canalisation étant logée dans le logement, la canalisation
comportant en outre un dispositif de fixation précité, le collier cylindrique
étant
monté sur l'extrémité de la canalisation, les patin d'appui des bras de
fixation dudit
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dispositif de fixation étant en appui contre une paroi latérale périphérique
du
logement.
Selon un mode de réalisation, la cuve comporte en outre une pompe logée
dans la canalisation, ladite pompe étant apte à charger ou décharger un fluide
respectivement dans ou depuis le logement.
Selon un mode de réalisation, la cuve est configurée pour le transport et/ou
le stockage de gaz naturel liquéfié.
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 également 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 également un système de
transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un 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
entrainer 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.
Certains aspects de l'invention partent de l'idée de fixer une canalisation
dans un logement. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de fournir
un
dispositif de fixation pouvant être installé dans des logements présentant
différentes
dimensions et/ou formes. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de
fournir
un dispositif de fixation permettant de limiter la transmission d'efforts
entre la
canalisation et le logement.
Brève description des figures
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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 représente une vue en coupe d'une paroi de fond d'une
cuve étanche et thermiquement isolante comportant une structure de puisard
dans
laquelle est logée une extrémité d'une canalisation de pompage, un dispositif
de
fixation étant monté sur ladite extrémité de la canalisation de pompage ;
- La figure 2 est une vue de dessus illustrant la coopération d'une part
entre la canalisation et le dispositif de fixation et, d'autre part, entre le
dispositif de
fixation et les parois du puisard de la figure 1 ;
- La figure 3 est une vue en perspective schématique de la canalisation
de pompage de la figure 1 illustrant le dispositif de fixation de canalisation
monté sur
ladite canalisation de pompage ;
- La figure 4 est une vue de dessus d'un détail de la figure 3 illustrant
un bras de fixation du dispositif de fixation ;
- La figure 5 est une vue en coupe selon l'axe V-V de la figure 4
illustrant le bras de fixation et le collier du dispositif de fixation ;
- La figure 6 est une vue agrandie de la zone VI de la figure 5
- La figure 7 est une représentation schématique écorchée d'une cuve
de navire méthanier comportant une cuve thermiquement isolante et étanche
associée à un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
- Les Figures 8 à 10 illustrent différentes méthodes de montage des
rondelles Belleville des éléments élastiques.
- La figure 11 illustre une variante de réalisation d'un système anti-
rotation bloquant la rotation du dispositif de fixation sur la canalisation de
pompage.
Description détaillée de modes de réalisation
Dans la description ci-dessous, on va décrire un dispositif de fixation
pouvant être monté sur une canalisation logée dans une structure de puisard
dans
la paroi de fond d'une cuve de stockage et/ou de transport de GNL. La paroi de
fond
désigne une paroi, de préférence globalement plane, située dans le bas de la
cuve
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par rapport au champ de gravité terrestre. La géométrie générale de la cuve
peut
par ailleurs être de différents types. Les géométries polyédriques sont les
plus
courantes. Une géométrie cylindrique, sphérique ou autre est aussi possible.
Par
ailleurs, une telle cuve peut être installée dans différentes structures
telles qu'une
double coque de navire, une installation terrestre ou autre. De même, un tel
dispositif de fixation peut être employé dans toute paroi et dans tout type de
cuve
comportant un logement dans lequel débouche une canalisation.
Dans la description ci-après et dans les revendications, on utilisera, les
termes "inférieur" et "supérieur" pour définir la position relative d'un
élément par
rapport à un autre. Le terme radial est utilisé dans la description et les
revendications par rapport à un axe longitudinal de la canalisation de
pompage, un
élément se développant radialement vers l'extérieur se développant radialement
en
s'éloignant de l'axe longitudinal de la canalisation de pompage et un élément
se
développant radialement vers l'intérieur se développant radialement en
direction de
l'axe longitudinal de la canalisation de pompage.
La figure 1 une vue en coupe d'une paroi de fond d'une cuve étanche et
thermiquement isolante comportant une structure de puisard dans laquelle est
logée
une extrémité d'une canalisation de pompage 12, un dispositif de fixation
étant
monté sur ladite extrémité de la canalisation de pompage.
Une cuve étanche et isolante pour le transport et le stockage de GNL
comporte des parois de cuve montées sur une structure porteuse 1 et présentant
une structure à couches multiples superposées dans une direction d'épaisseur.
Ainsi, chaque paroi de cuve comporte une barrière d'isolation thermique
secondaire
2, une membrane étanche secondaire 3 portée par la barrière d'isolation
thermique
secondaire 2, une barrière d'isolation thermique primaire 4 portée par la
membrane
étanche secondaire 3 et une membrane étanche primaire 5 portée par la barrière
d'isolation thermique primaire 4. Cette membrane étanche primaire 5 est
destinée à
être en contact avec un produit contenu dans la cuve, par exemple du GNL.
La cuve comporte des parois latérales reliées de manière étanche à une
paroi de fond 6. La paroi de fond 6 comporte une structure de puisard
interrompant
localement la membrane étanche primaire 5. Dans une version non représentée,
la
membrane primaire 5 recouvre l'intérieur du puisard.
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La structure en puisard comporte un récipient rigide 7 agencé à travers
l'épaisseur de la paroi de fond 6. Le récipient rigide 7 comporte une paroi de
fond 8
et des parois latérales 9. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, la paroi
de fond 8 du
récipient rigide 7 est située à un niveau inférieur à la membrane étanche
secondaire
3 dans la direction d'épaisseur de la paroi de fond 6 de la cuve. Les parois
latérales
9 sont liées de manière étanche à la paroi de fond 8 du récipient rigide 7 de
manière
à être fermées par la paroi de fond 8 du récipient rigide 7. Ces parois
latérales 9
s'étendant vers l'intérieur de la cuve depuis la paroi de fond 8 du récipient
rigide 7
au moins jusqu'à la membrane étanche primaire 5. Une extrémité supérieure des
parois latérales 9 forme un rebord 10 lié de manière étanche à la membrane
étanche primaire 5. Le récipient rigide 7 présente une ouverture 11 située à
l'opposé
de la paroi de fond 8 du récipient rigide 7 et débouchant à l'intérieur de la
cuve.
Un tel puisard forme ainsi un point bas de la cuve occupant une surface
réduite au fond de la cuve qui permet de réduire le volume de liquide qui ne
pourra
pas être refoulé lors d'un déchargement de la cuve. Une canalisation de
pompage
12 comporte une extrémité 13 logée dans le récipient rigide 7. Une pompe de
déchargement (non illustrée) est logée dans la canalisation de pompe 12. Cette
pompe est agencée pour aspirer le produit contenu dans la cuve vers le haut de
la
cuve, la pompe comportant un organe d'aspiration (non illustré) situé au
niveau de
l'extrémité 13 de la canalisation de pompage 12.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, l'extrémité 13 de la
canalisation de pompage 12 comporte en outre un grillage de filtration 14
limitant les
risques d'aspiration de résidus ou autres éléments non désirés par la pompe
lors du
déchargement de la cuve.
Afin d'assurer la stabilité de l'extrémité 13 de la canalisation de pompage
12 dans le récipient rigide 7, un dispositif de fixation 15 est installé sur
ladite
extrémité 13 de la canalisation de pompage 12.
Le dispositif de fixation 15 illustré sur les figures 2 à 6 comporte un
collier
cylindrique 16 de forme complémentaire à l'extrémité 13 de la canalisation de
pompage 12. Ce collier 16 est monté sur l'extrémité 13 de la canalisation de
pompage 12. Le dispositif de fixation 15 comporte en outre quatre bras de
fixation
17 se développant radialement depuis le collier de montage 16. Chaque bras de
fixation 17 présente une structure télescopique sur laquelle est agencé un
organe
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élastique 18. Chaque bras de fixation 17 peut ainsi présenter radialement une
longueur variable entre une position rétractée et une position déployée.
L'organe
élastique 18 de chaque bras de fixation tend à déployer ledit bras de
fixation, c'est à
dire à augmenter la longueur dudit bras de fixation 17. Par ailleurs, chaque
bras de
5 fixation 17 porte au niveau d'une extrémité opposée au collier 16 un patin
d'appui 19
coopérant avec une paroi latérale 9 du récipient rigide 7, ici au niveau du
coin.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le récipient rigide est
de
forme carrée ou rectangulaire et présente quatre parois latérales 9 se
développant
dans des plans perpendiculaires. Selon un mode de réalisation, chaque paroi
10 latérale 9 présente une largeur de 3m et la canalisation de pompage
12 présente un
diamètre de 600mm. Chaque patin d'appui 19 comporte deux surfaces d'appui 20
se développant dans des plans perpendiculaires. Une variante non représentée
consiste à avoir un patin en forme de cornière incluant de manière jointive
les deux
surfaces d'appui 20 décrites ci-dessus en regard de la figure 2.
Préalablement à l'installation du dispositif de fixation 15, les organes
élastiques 18 sont maintenus précontraints afin de conserver les bras de
fixation 17
dans leur position rétractée. Dans cette position rétractée, chaque bras de
fixation
17 présente une longueur inférieure à la distance séparant la canalisation de
pompage la zone de la paroi latérale 9 contre laquelle il doit être appuyé. Le
dispositif de fixation 15 présente donc des dimensions inférieures aux
dimensions
du récipient rigide 7 et peut donc être inséré facilement dans ledit récipient
rigide 7.
La précontrainte des organes élastiques 18 est par exemple de l'ordre de 20KN
à
50kN. Cette précontrainte peut avantageusement être réalisée en usine par des
moyens hydrauliques adaptés. Les organes élastiques 18 une fois contraints
peuvent être verrouillés dans cette position par des tirants qui seront
retirés lors de
l'installation du dispositif de fixation 15 dans la cuve.
Lors de l'installation du dispositif de fixation 15 sur la canalisation de
pompage 12, le collier 16 est dans un premier temps fixé sur l'extrémité
inférieure
13 de la canalisation de pompage 12, les bras de fixation 17 étant toujours en
position rétractée. Le dispositif de fixation est monté sur la canalisation de
pompage
12 de sorte que chaque bras de fixation 17 se développe radialement depuis le
collier 16 en direction d'un angle du récipient rigide 7 formé par deux parois
latérales 9 adjacentes. Une fois le collier 16 monté sur l'extrémité 13 de la
canalisation de pompage 12, les organes élastiques 18 sont libérés afin de
déployer
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les bras de fixation 17. Les patins d'appui 19 sont alors repoussés et
maintenus en
appui contre les parois latérales 9 du récipient rigide 7 par l'organe
élastique 18.
Plus particulièrement, en regard de la figure 2, les surfaces d'appui 20 sont
maintenues en appui par l'organe élastique 18 contre une paroi latérale 9
respective
formant l'angle du récipient rigide 7 en direction duquel se développe le bras
de
fixation portant lesdites surfaces d'appui 20. Ainsi, les bras de fixation 17
maintenus
dans cette position déployée par les organes élastiques 18 permettent de fixer
l'extrémité 13 de la canalisation de pompage 12 dans une position stable dans
le
récipient rigide 7.
De tels bras de fixation 17 télescopiques munis d'organes élastiques 18
permettent d'installer le dispositif de fixation 15 dans des récipients
rigides 7
présentant des dimensions et des formes variées, les organes élastiques 18
étant
plus ou moins compressés et les bras de fixation 17 plus ou moins déployés
selon
les dimensions et formes de récipient rigide 7. En outre, les organes
élastiques 18
permettent d'absorber des efforts entre l'extrémité 13 de la canalisation de
pompage
12 et les parois latérales 9 du récipient rigide 7. De plus, une telle
fixation à l'aide de
bras de fixation 17 maintenus en compression dans le récipient rigide 7 ne
nécessite pas de traverser la paroi latérale 9 du récipient rigide 7 pour
assurer la
fixation de la canalisation de pompage, évitant ainsi de générer des ponts
thermique
avec l'extérieur de la cuve. En outre, les organes élastiques 18 permettent
avantageusement de compenser la contraction du matériau des bras de fixation
17,
permettant ainsi une bonne fixation de l'extrémité inférieure de la cuve de
pompage
que la cuve soit pleine de GNL à -162 C ou vide et à température ambiante.
Selon la nature et l'intensité des efforts devant être absorbés, la fixation
de
la canalisation au récipient peut être envisagée uniquement à l'aide des bras
de
fixation 17 ou également à l'aide de dispositifs de soutien supplémentaires,
comme
expliqué ci-dessous en référence à la figure 1. Dans le mode de réalisation
illustré
sur la figure 1, le dispositif de fixation 15 comporte en outre des pieds de
support
21. Chaque pied de support 21 se développe depuis un bras de fixation 17 en
direction de la paroi de fond 8 du récipient rigide 7. De tels pieds de
supports 21
assurent le soutien du dispositif de fixation 15 dans le récipient rigide 7 et
sont
optionnels.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le soutien des bras de
fixation 17 est également assuré par des câbles de soutien 22. Une première
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extrémité de ces câbles de soutien 22 est ancrée sur un bras de fixation 17
respectif
et une seconde extrémité de ces câbles de soutien 22, opposée à la première
extrémité dudit câble de soutien 22, est ancrée sur le rebord 10 du récipient
rigide 7.
Lorsque le récipient rigide 7 présente des parois latérales 9 et/ou un rebord
10 dont
la solidité ne permet pas de garantir la fixation des câbles de soutien 22,
lesdits
câbles de soutien 22 peuvent être ancrés directement sur la membrane étanche
primaire 5. La membrane étanche primaire 5 peut être renforcée localement au
niveau des points d'ancrage des câbles de soutien 22 par une plaque de
contreplaqué logée sous la membrane étanche primaire 5 ou tout autre
dispositif
adapté. Ce système de câble de support permet avantageusement de soutenir un
dispositif de fixation de 400kg. Ces câbles de soutien 22 sont optionnels.
Dans une variante illustrée sur la figure 3, les câbles de soutien 22 sont
ancrés sur la canalisation de pompage 12. Les câbles de soutien 22 présentent
un
jeu permettant de rattraper la contraction de la canalisation de pompage 12
lors
l'insertion de GNL tout en permettant de conserver le dispositif de fixation
dans une
position fixe dans la hauteur du puisard. Ainsi, lors de son installation, le
dispositif
de fixation 15 est supporté par la seule pression des bras de fixation 17
contre les
parois latérales 9 du récipient rigide 7 et, lors de l'introduction de GNL, la
contraction thermique de l'élément 18 ne permet plus de supporter le poids du
dispositif de fixation 15 et la canalisation de pompage 12 se contracte
permettant de
tendre les câbles de soutien 22 afin de soutenir le dispositif de fixation 15
sans
ancrage sur la paroi 9.
Le dispositif de fixation 15 est décrit ci-après plus en détail en regard des
figures 3 à 6.
La figure 3 illustre une vue en perspective schématique de la canalisation
de pompage 12 de la figure 1 illustrant le dispositif de fixation 15 monté sur
ladite
canalisation de pompage 12.
Le collier 16 est réalisé en deux demi-colliers 23 métalliques en forme de
demi-cylindres circulaires de préférence symétriques. Ces deux demi-colliers
23
sont montés ensembles autour de l'extrémité 13 de la canalisation de pompage
12
par tout moyen adapté. Ainsi, chaque demi-collier 23 peut présenter à l'une de
ses
extrémités circonférentielles un rebord 24 faisant saillie radialement vers
l'extérieur.
Les rebords 24 des deux demi-colliers 23 sont solidarisés par exemple par
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boulonnage ou par soudure afin de former et fixer le collier 16 sur
l'extrémité 13 de
la canalisation de pompage 12.
Un système anti-rotation est prévu afin de bloquer en rotation le collier 16
sur l'extrémité 13 de la canalisation de pompage 12. Dans le mode de
réalisation
illustré sur la figure 4, ce système anti-rotation comporte une cale
métallique 60
soudée sur la canalisation de pompage 12 et faisant saillie radialement vers
l'extérieur depuis la canalisation de pompage 12. Cette cale 60 est
circonférentiellement intercalée entre les deux demi-collier 23, par exemple
et
comme illustré sur la figure 4, au niveau d'une zone de jonction des rebords
24. Une
telle zone de jonction des rebords 24 forme un renfoncement formé
conjointement
par les zones de pliures des demi-colliers 23 nécessaires à la formation des
rebords
24.
Dans une variante illustrée sur la figure 11, le système anti-rotation
comporte deux cales métalliques 61 soudées sur la canalisation de pompage 12
et
deux cales métalliques 62 soudées sur une face interne 32 du collier 16. Les
cales
métalliques 62 du collier 16 sont intercalées circonférentiellement entre les
cales
métalliques 61 de la canalisation de pompage 12. Chaque cale métallique 62 du
collier coopère avec une cale métallique 61 de la canalisation de pompage afin
de
former une butée bloquant en rotation le collier 16 par rapport à la
canalisation de
pompage 12.
Un anneau 25 se développant dans un plan radial, c'est à dire
perpendiculaire à un axe longitudinal de la canalisation de pompage 12, est
fixé par
soudure sur le collier 16. Cet anneau 25 est de préférence installé sur le
collier 16
après que ledit collier 16 ait été fixé sur l'extrémité 13 de la canalisation
de
pompage 12 afin de rigidifier le collier 16. En variante, chaque demi-collier
23
pourrait comporter un demi-anneau en préfabrication. Cet anneau 25 fait
saillie
radialement vers l'extérieur depuis le collier 16. Une pluralité de pattes 26,
typiquement une pour chaque bras de fixation 17, sont fixées par soudure sur
l'anneau 25. Ces pattes 26 font saillie radialement vers l'extérieur. Chaque
patte 26
comporte une plaque supérieure 27 se développant dans un plan radial et une
plaque inférieure 28 se développant dans un plan radial parallèlement à la
plaque
supérieure 27. Dans une variante non illustrée, les pattes 26 sont directement
soudées sur le collier cylindrique 16 ou sur chaque demi-collier 23.
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Chaque bras de fixation 17 est monté mobile en rotation sur une patte 26
respective autour d'un axe de rotation parallèle à une direction génératrice
du collier
16. Les plaques supérieures 27 et les plaques inférieures 28 présentent
chacune un
orifice dans lequel est montée une goupille 29 d'un bras de fixation 17
correspondant. Chaque bras de fixation 17 présente un certain degré de
débattement en rotation autour de l'axe de rotation défini par la goupille 29.
Pour
chaque bras de fixation 17 en service, ce degré de débattement est limité par
la
variation de longueur de l'organe élastique 18.
Comme visible sur la figure 5, le collier 16 comporte une rainure supérieure
30 et une rainure inférieure 31 sur une face interne 32. De telles rainures 30
et 31
se développent dans l'épaisseur radiale du collier 16. La rainure supérieure
30 est
située au-dessus de l'anneau 25 et la rainure inférieure 31 est située sous
l'anneau
25. Ces rainures 30 et 31 se développent de façon circulaire sur toute ou
partie de
la circonférence interne du collier 16. Une cale 33 est logée dans chaque
rainure 30
et 31. Une telle cale 33 est réalisée en matériau polymère par exemple en
polyéthylène haute densité ou en polytétrafluoroéthylène. Chaque cale 33 est
en
appui entre le collier 26 et l'extrémité 13 de la canalisation de pompage 12
sur
laquelle est monté le collier 16. Les cales peuvent être fixées par collage,
vissage et
autres méthodes adaptées.
Lors d'un changement de température dans la cuve, par exemple lors d'un
chargement de GNL à -162 C, la canalisation de pompage 12 se contracte. Lors
de
cette contraction, qui représente pour une canalisation de pompage de 30m de
long
une contraction de l'ordre de 87mm, la fixation du collier 16 sur la
canalisation de
pompage 12 peut se trouver altérée par le déplacement vertical due à la
contraction
thermique de la canalisation de pompage 12. Dès lors, le collier 16 peut ne
plus être
maintenu de façon stable sur la canalisation de pompage 12. De telles cales 33
en
matériau polymère permettent un appui glissant du collier 16 sur la
canalisation de
pompage 12, le collier étant ainsi maintenu en position fixe dans la hauteur
du
puisard sur la canalisation de pompage 12 par l'intermédiaire de ces cales 33.
Dans
le cas d'un système anti-rotation tel que décrit ci-dessus en regard de la
figure 11,
chacune des cales métalliques 61 et 62 du système anti-rotation présente une
épaisseur radiale inférieure à l'épaisseur radiale des cales 33 et, plus
particulièrement, inférieure à la distance séparant la face interne 32 de la
canalisation de pompage 12.
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Les quatre bras de fixation 17 du dispositif de fixation 15 étant analogues,
un seul bras de fixation 17 est décrit ci-après en regard des figures 4 à 6.
Le bras de fixation 17 comporte une portion de bras proximale 34 et une
portion de bras distale 35. Ces portions de bras 34 et 35 sont formées par des
tiges
5 rigides creuses alignées.
Une première extrémité 36 de la portion de bras proximale 34 comporte
une goupille 29 coopérant avec la patte 26. Une seconde extrémité 37 de la
portion
de bras proximale 34 coopère avec une portion centrale 38 du bras de fixation
17
décrite ci-après en regard de la figure 6 et comportant une structure
télescopique
10 associée à l'organe élastique 18.
La portion de bras distale 35 comporte une première extrémité 39 sur
laquelle est monté le patin 19 mobile en rotation autour d'un axe parallèle à
une
direction génératrice du collier 16. Une seconde extrémité 40 de la portion de
bras
distale 35 est coopère avec la portion centrale 38 du bras de fixation 17.
15 Le patin
19 comporte un corps principal 41 portant une goupille 42 logée
dans un moyeu de la première extrémité 39 de la portion de bras distale 35.
Une
première entretoise 43 se développe depuis le corps principal 41 du patin 19,
la
première surface d'appui 20 est montée sur une extrémité de la première
entretoise
43 opposée au corps principal 41. Une seconde entretoise 44 se développe
depuis
le corps principal 41 du patin 19, la seconde surface d'appui 20 étant montée
sur
une extrémité de la seconde entretoise 44 opposée au corps principal 41. La
première entretoise 43 et la seconde entretoise 4 se développent
perpendiculairement l'une de l'autre. Chaque surface d'appui 20 se développe
dans
un plan perpendiculaire à la direction de développement de l'entretoise sur
laquelle
il est monté. Les patins sont réalisés en métal afin de coopérer avec les
parois
latérales 9 du récipient rigide 7 avec frottement, offrant ainsi un meilleur
appui des
patins 19 sur les parois latérales 9.
Dans le cas d'un récipient rigide 7 réalisé en tôles épaisses, les patins 19
peuvent présenter des surfaces d'appuis 20 de forme carrée, ronde, plane ou
cylindrique et présentant des dimensions caractéristiques par exemple
comprises
entre 5 cm et 50 cm.
Dans un mode de réalisation où le récipient n'est pas aussi rigide et
présente une structure plus fragile, par exemple comportant une fine membrane
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étanche primaire portée par une barrière thermiquement isolante, d'autres
matériaux que de la mousse isolante peuvent être installés dans la barrière
thermiquement isolante primaire au niveau des zones d'appui des patins 19.
Ainsi,
les parois latérales 9 du récipient peuvent être renforcées par l'installation
de
contre-plaqué ou de composite. Dans ce cas, les surfaces d'appui des patins
peuvent présenter une forme carrée de 20 cm de côté afin de résister à des
sollicitations de l'ordre de 17000N ou encore de 30cm de côté pour résister à
des
sollicitations de 40000N. Cependant, dans les cas d'une membrane étanche
présentant des corrugations, les surfaces d'appui 20 présentent des dimensions
limitées par la distance séparant deux ondulations successives. Le dispositif
de
fixation 15 permet ainsi d'installer les surfaces d'appui 20 hors de zones
singulières
de la membrane, par exemple entre deux ondulations dans le cas d'une membrane
étanche primaire 5 ondulée.
La figure 6 illustre une vue en coupe de détail de la portion centrale 38 du
bras de fixation 17 de la figure 5. La portion centrale 38 comporte un manchon
distal
45 et un manchon proximal 46. Chaque manchon 45, 46 présente une forme
cylindrique dont le diamètre est inférieur au diamètre de la portion de bras
avec
laquelle il coopère. Par ailleurs, chaque manchon 45, 46 comporte un orifice
supérieur et un orifice inférieur en vis-à-vis l'un de l'autre. De même, la
seconde
extrémité 37, 40 de chaque portion de bras comporte un orifice supérieur et un
orifice inférieur en vis-à-vis l'un de l'autre. Chaque manchon 45, 46 comporte
en
outre un épaulement 47 faisant saillie sur sa périphérie. Le manchon distal 45
est
inséré par coulissement dans la seconde extrémité 40 de la portion de bras
distale
35 jusqu'à butée de ladite seconde extrémité 40 contre l'épaulement 47 du
manchon distal 45. Dans cette position en butée, les orifices de la seconde
extrémité 40 de la portion de bras distale 35 sont en vis-à-vis des orifices
du
manchon distal 45 de sorte qu'une goupille 58 (voir figure 4) puisse être
insérée
dans ces orifices afin de bloquer en position la portion de bras distale 35 et
la
portion de bras centrale 38. La seconde extrémité 37 de la portion de bras
proximale 34 et le manchon proximal 46 fonctionnent de manière analogue afin
de
bloquer en position la portion de bras proximale 37 et la portion de bras
centrale 38.
Le manchon distal 45 comporte un tube de guidage 48 cylindrique se
développant coaxialement avec le manchon distal 45 et présentant une portion
interne creuse. Le manchon proximal 46 comporte une tige de guidage 49 se
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développant coaxialement au manchon proximal 46 et complémentaire de la
portion
creuse du tube de guidage 48. La tige de guidage 49 est insérée dans la
portion
creuse du tube de guidage 48 de manière à permettre un guidage en coulissement
entre le manchon distal 45 et le manchon proximal 46.
L'organe élastique 18 est porté par la tige de guidage 49. Typiquement,
l'organe élastique comporte une pluralité de rondelles Belleville 59 montées
sur la
tige de guidage 49. Les rondelles Belleville 59 illustrées sur la figure 6
sont
montées en série, c'est-à-dire selon un montage tel qu'illustré sur la figure
9.
Cependant, ces rondelles Belleville 59 pourraient être montées en parallèle,
comme
illustré sur la figure 8, ou selon un montage en combinaison du montage en
série et
du montage en parallèle, comme illustré sur la figure 10. L'organe élastique
18
comporte dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6 un premier
groupe de
rondelles Belleville 59 formant un premier élément élastique 50 plus souple et
un
second groupe de rondelles Belleville 59 formant un second élément élastique
51
plus rigide.
La tige de guidage 49 porte en outre un premier limiteur de compression 52
et un second limiteur de compression 53. Chaque limiteur de compression 52, 53
comporte une portion cylindrique creuse, respectivement 54 et 55, d'un
diamètre
supérieur au diamètre des rondelles Belleville 59 fermé à l'une de ses
extrémité par
un fond, respectivement 56 et 57.
Le premier groupe de rondelle Belleville 59 est en appui entre une face
radialement interne du tube de guidage 48 et le fond 56 du premier limiteur de
compression 52. La portion cylindrique 54 du premier limiteur de compression
52
entoure une partie des rondelles Belleville 59 dudit premier groupe de
rondelles
Belleville 59.
Le second groupe de rondelles Belleville 59 est intercalé entre le fond 56
du premier limiteur de compression 52 est un fond 57 du second limiteur de
compression 53. La portion cylindrique 55 du second limiteur de compression 53
entoure une partie des rondelles Belleville 59 du second groupe de rondelles
Belleville 59.
Le premier élément élastique 50 présente une raideur inférieure à la
raideur du second élément élastique 51.
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Dans une variante de réalisation, la portion centrale 38 est montée dans
l'autre sens, la tige 49 se trouvant alors du côté de la portion de bras
distale 35. On
va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de fixation 15.
Lorsque la pompe de la canalisation de pompage 12 est en
fonctionnement, elle génère des vibrations de l'extrémité 13 de la
canalisation de
pompage 12. Ces vibrations sont transmises aux bras de fixation 17 par
l'intermédiaire du collier 16. Le premier élément élastique 50 souple permet
l'absorption des efforts de faible intensité provoqués par ces vibrations de
la pompe
dans la canalisation de pompage 12. Un tel premier élément élastique 50 souple
évite ainsi que les vibrations générées par la pompe ne soient transmises
depuis la
canalisation de pompage 12 au récipient rigide 7 et à la membrane étanche
primaire
5 par l'intermédiaire des bras de fixation 17.
Inversement, lors de fortes contraintes, par exemple liées à un séisme
dans le cas d'une cuve terrestre ou sous l'effet de la houle dans le cas d'une
cuve
installée dans un navire, des efforts de forte intensité peuvent être transmis
aux
bras de fixation 17. Ces efforts de forte amplitude ne peuvent pas être
absorbés par
le premier élément élastique 50 souple qui se comprime dans la limite
autorisée par
le premier limiteur de compression 52. Typiquement, les rondelles Belleville
59 du
premier groupe de rondelles Belleville 59 se compriment jusqu'à ce que la
portion
cylindrique 54 du premier limiteur de compression 52 vienne en butée sur le
tube de
guidage 48, empêchant une compression supplémentaire du premier groupe de
rondelles Belleville 59. Le second élément élastique 51 plus rigide permet
alors
d'absorber ces efforts de forte amplitude. Le second groupe de rondelles
Belleville
59 se comprime à son tour et absorbe ces efforts de forte amplitude.
Ainsi, les organes élastiques 18 des bras de fixations 17 permettent de
fixer l'extrémité 13 de la canalisation de pompage 12 tout en absorbant de
manière
élastique des efforts de différentes intensités entre le récipient rigide 7 et
la
canalisation de pompage 12.
La raideur des éléments élastiques 50, 51 est avantageusement
sélectionnée en fonction de l'ordre de grandeur des déplacements envisagés.
Ainsi,
en fonction des déplacements envisagés ainsi que de la longueur allouable à
l'organe élastique 18 dans le récipient rigide 7, on peut prévoir des éléments
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élastiques présentant une raideur comprise dans une plage allant de 300 N/mm à
8000 N/mm, de préférence entre 500 et 5000N/mm.
Par ailleurs, la raideur des éléments élastique 50, 51 est de préférence
sélectionnée de manière à résister aux pires conditions envisagées, par
exemple en
réponse à un séisme dans le cas d'une cuve pleine de liquide et d'une
canalisation
de pompage 12 également pleine de liquide. Dans un exemple de réalisation,
l'organe élastique 18 est configuré pour résister à une accélération de 1g
dans une
direction donnée, ce qui peut générer une force de réaction de l'ordre de 34KN
que
l'organe élastique doit pouvoir absorber. Dans ces hypothèses, il peut par
exemple
être installé un second élément élastique 51 présentant une raideur de l'ordre
de
1000N/mm pour obtenir des déplacements compris entre 8mm et 37mm.
La technique décrite ci-dessus peut être utilisée pour fixer tout type de
canalisation dans différents types de réservoirs, par exemple pour un cuve
d'un
réservoir de GNL dans une installation terrestre ou dans un ouvrage flottant
comme
un navire méthanier ou autre.
En référence à la figure 10, 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 10 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
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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
5 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
10 pendant les opérations de chargement et de déchargement.
Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met
en oeuvre des pompes embarquées dans le navire 70 par exemple dans la
canalisation de pompage 12 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77
et/ou
des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
15 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.
L'usage du verbe comporter , comprendre ou inclure et de ses
20 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.
