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FR3041603A1 - Cuve etanche et isolante disposee dans un navire - Google Patents

Cuve etanche et isolante disposee dans un navire Download PDF

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FR3041603A1
FR3041603A1 FR1559197A FR1559197A FR3041603A1 FR 3041603 A1 FR3041603 A1 FR 3041603A1 FR 1559197 A FR1559197 A FR 1559197A FR 1559197 A FR1559197 A FR 1559197A FR 3041603 A1 FR3041603 A1 FR 3041603A1
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Mohamed Sassi
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Gaztransport et Technigaz SA
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Priority to PCT/FR2016/052465 priority patent/WO2017055744A1/fr
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Abstract

Navire comportant : - une cuve (3), - une pompe (7) comportant une tête de pompe (8) agencée à proximité d'une paroi inférieure (5) de la cuve (3), - un récipient (9), la tête de pompe (8) étant logée dans le récipient (9), le récipient (9) comportant un passage (15) mettant en communication l'intérieur de la cuve et l'intérieur du récipient, un clapet (16) mobile étant agencé obstruer le passage (15) lorsqu'un différentiel de pression exercée sur le clapet (16) entre l'extérieur du récipient (9) et l'intérieur du récipient (9) est inférieur à un seuil positif déterminée et libérer le passage (15) lorsque ledit différentiel de pression est supérieur audit seuil, dans lequel le clapet (16) présente une surface inférieure biseautée (23) coopérant avec un siège de clapet comportant une surface biseautée (24) complémentaire agencées pour couper la communication entre l'intérieur de la cuve (3) et l'intérieur du récipient (9) via le passage (15) lorsqu'ils coopèrent.

Description

Domaine technique L’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et isolantes disposées dans des structures flottantes, notamment pour le stockage et/ou le transport d’un produit froid, notamment un gaz liquéfié, par exemple du gaz naturel liquéfié (GNL) qui contient une forte teneur de méthane et qui présente un état liquide à environ -162° C à pression atmosphérique.
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 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. D’autres techniques utilisent des tôles épaisses avec une isolation extérieure.
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. De même, afin de permettre une utilisation du GNL pour la propulsion du navire lorsque les cuves sont quasiment vides, il est souhaitable de pouvoir pomper le GNL tout en minimisant la quantité de GNL présent dans la cuve nécessaire à la propulsion du navire. 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 du ballotement de la cargaison par la houle, la hauteur de liquide nécessaire peut difficilement être minimisée.
La publication EP1314927 envisage de placer l’organe d’aspiration de la pompe dans une enceinte de captation située à proximité du fond de la cuve. Cette enceinte de captation est équipée de clapets anti-retour afin de permettre au liquide contenu dans la cuve de pénétrer dans l’enceinte et de conserver l’organe d’aspiration dans un volume de gaz liquide lorsque le GNL dans la cuve atteint un niveau inférieur au niveau de ladite enceinte de captation. Résumé
Une idée à la base de l’invention est de minimiser le niveau minimal de liquide dans la cuve nécessaire au bon fonctionnement de la pompe de façon simple, sûre et efficace.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un navire comportant : une cuve thermiquement isolée destinée à contenir un produit liquide froid, une pompe comportant une tête de pompe destinée à aspirer le produit liquide froid contenu à l’intérieur de la cuve thermiquement isolée, ladite tête de pompe étant agencée à proximité d’une paroi inférieure de la cuve thermiquement isolée, un récipient situé à l’intérieur de la cuve thermiquement isolée, la tête de pompe étant logée dans le récipient, le récipient comportant un fond tourné vers une paroi de fond de la cuve et muni d’un passage mettant en communication l’intérieur du récipient avec l’extérieur du récipient, une portion supérieure du récipient opposée au fond du récipient comportant une ouverture en communication avec l’intérieur de la cuve, le récipient comportant en outre au moins un clapet mobile agencé pour coopérer avec un siège de clapet porté par le fond du récipient, le clapet étant apte à obstruer le passage du fond du récipient lorsqu’un différentiel de pression exercée sur le clapet entre l’extérieur du récipient et l’intérieur du récipient est inférieur à un seuil positif déterminé et libérer le passage lorsque ledit différentiel de pression est supérieur audit seuil, dans lequel le clapet présente une surface inférieure biseautée en vis-à-vis du siège de clapet, ledit siège de clapet comportant une surface biseautée en vis-à-vis de la surface biseautée du clapet, la surface biseautée du clapet et la surface biseautée du siège de clapet étant complémentaires et aptes à entrer en contact de manière étanche tout autour du passage du fond du récipient afin de couper la communication entre l’intérieur de la cuve et l’intérieur du récipient via le passage.
Un tel clapet présente avec le siège de clapet une surface de contact importante lorsque le clapet est en appui contre le siège de clapet. Cette surface de contact importante assure une bonne étanchéité et permet donc une bonne rétention du liquide contenu dans le récipient.
Selon des modes de réalisation, un tel navire peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, le récipient comporte un système de guidage du clapet apte à guider le clapet selon une direction parallèle ou oblique à la direction de la gravité de sorte que le clapet se referme par gravité.
Selon un mode de réalisation, le système de guidage comporte une pluralité de tiges de guidage se développant depuis le fond du récipient vers l’intérieur du récipient, le clapet présentant une pluralité de portions de guidage coopérant par glissement avec une tige de guidage respective, une extrémité de chaque tige de guidage opposée au fond du récipient comportant un épaulement, chaque portion de guidage du clapet étant intercalé selon une direction de glissement le long de la tige de guidage correspondante entre l’épaulement de ladite tige de guidage et le fond du récipient de manière à limiter le déplacement desdites portions de guidage du clapet dans le récipient.
Selon un mode de réalisation, le système de guidage comporte une pluralité de rails de guidages, chaque rail de guidage se développant depuis le fond du récipient vers l’intérieur du récipient, le clapet comportant une pluralité de pattes, chaque patte étant logée dans un desdits rails de guidage respectif et guidée en déplacement par ledit rail de guidage respectif, chaque rail de guidage comportant en outre à une extrémité opposée au fond du récipient une paroi supérieure apte à limiter en déplacement la patte correspondante du clapet correspondante logée dans ledit rail de guidage.
Selon un mode de réalisation, le rail de guidage comporte deux parois latérales se développant parallèlement l’une de l’autre depuis le fond du récipient vers l’intérieur du récipient, les pattes du clapet étant logées dans le rail de guidage entre les deux parois latérales de manière à bloquer le déplacement latéral du clapet.
Le récipient peut présenter de nombreuses formes. Selon un mode de réalisation, le récipient est de forme cylindrique.
Selon un mode de réalisation, toute la section supérieure du récipient opposée au fond dudit récipient est ouverte.
Le clapet et le passage peuvent présenter de nombreuses formes. Selon un mode de réalisation, le clapet et le passage dans le fond du récipient sont de forme circulaire. Dans un mode de réalisation, le clapet est en forme de disque.
Selon un mode de réalisation, le clapet est en forme de lame.
Selon un mode de réalisation, le clapet et le passage dans le fond du récipient sont de forme rectiligne.
Selon un mode de réalisation, le clapet et le passage dans le fond du récipient sont en forme d’arc de cercle.
Selon un mode de réalisation, les pattes du clapet sont situées à des extrémités longitudinales opposées du clapet.
Le clapet peut être réalisé dans de nombreux matériaux compatibles avec le GNL. De préférence, de tels matériaux compatibles avec le GNL possèdent une masse volumique inférieure à celle des métaux afin de minimiser la pression d’ouverture du clapet. Selon un mode de réalisation, le clapet comporte du téflon. Plus particulièrement, selon différentes variantes, le clapet est intégralement réalisé en téflon ou encore comporte un revêtement en téflon.
Selon un mode de réalisation, le fond du récipient comporte une pluralité de passages mettant en communication l’intérieur du récipient et l’extérieur du récipient, le récipient comportant en outre une pluralité de clapets mobiles agencés pour coopérer avec un siège de clapet respectif porté par le fond du récipient autour de chacun des passages, chaque clapet étant apte à obstruer l’un des passages du fond du récipient lorsqu’un différentiel de pression exercée sur ledit clapet entre l’extérieur du récipient et l’intérieur du récipient est inférieur à un seuil positif déterminé et libérer ledit passage lorsque ledit différentiel de pression est supérieur audit seuil.
Selon un mode de réalisation, au moins un rail de guidage est agencé entre deux passages du fond et présente une première partie qui reçoit une première patte d’un premier clapet coopérant avec un premier siège de clapet d’un premier desdits passages et une seconde partie qui reçoit une seconde patte d’un second clapet coopérant avec un second siège de clapet d’un second desdits passages de sorte que le rail de guidage guide en déplacement les premier et second clapets.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d’un tel navire, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entraîner un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
Certains aspects de l’invention partent de l’idée de minimiser la quantité de liquide devant être conservée dans la cuve afin de conserver la tête de pompe immergée et éviter un désamorçage de la pompe. Certains aspects de l’invention partent de l’idée de loger la tête de pompe dans un récipient présentant une bonne étanchéité. Certains aspects de l’invention partent de l’idée d’assurer un bon guidage en déplacement des clapets, en particulier lors d’une fermeture desdits clapets par coopération avec un siège de clapet respectif. Certains aspects de l’invention partent de l’idée de fournir des moyens de guidage des clapets alternatifs. Certains aspects de l’invention partent de l’idée de minimiser le nombre de systèmes de guidages nécessaires au guidage en déplacement d’une pluralité de clapets.
Brève description des figures L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. • La figure 1 représente une vue partielle en coupe longitudinale d’un méthanier comportant une cuve dans laquelle est disposée une pompe de déchargement portée par un mât tripode et dont la tête de pompe est située à proximité d’une paroi de fond de la cuve. • La figure 2 représente une vue en perspective schématique de la tête de pompe de la figure 1 logée dans un récipient de rétention de liquide selon un premier mode de réalisation dudit récipient et illustrant la fixation dudit récipient à la tête de pompe. • La figure 3 représente une vue de dessus de la tête de pompe et du récipient de la figure 2 illustrant la fixation du récipient à la tête de pompe, ainsi que le fond du récipient comportant des clapets de communication entre l’intérieur du récipient et l’extérieur du récipient. • La figure 4 représente une vue partielle en coupe du fond du récipient illustrant un clapet de la figure 3 dans une position ouverte. • La figure 5 représente une vue partielle en coupe du fond du récipient illustrant un clapet de la figure 3 dans une position fermée. • La figure 6 représente une vue en perspective d’un second mode de réalisation du récipient dans lequel les clapets présentent la forme de lames planes et rectilignes réparties autour de la tête de pompe. • La figure 7 représente une vue de détail d’un clapet de la figure 6 coopérant avec un siège de clapet et un système de guidage. • La figure 8 représente une vue en perspective et en coupe longitudinale du clapet et du système de guidage de la figure 7. • Les figures 9 et 10 représentent des vues en coupe transversale du clapet et du système de guidage du second mode de réalisation respectivement dans une position fermée et dans une position ouverte du clapet. • La figure 11 représente une vue du dessus d’un récipient selon un troisième mode de réalisation. • La figure 12 représente une vue en coupe longitudinale de clapets de la figure 11 coopérant avec un système de guidage commun à deux clapets adjacents. • La figure 13 représente une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
Description détaillée de modes de réalisation
Dans la description ci-dessous, on va décrire plusieurs récipients pouvant être employés au niveau de la tête de pompe dans une cuve de stockage et/ou de transport de GNL. La paroi de fond de la cuve désigne une paroi, de préférence globalement plane, située dans le bas de la cuve 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.
Les parois de la cuve sont par exemple formées par une structure multicouche fixée sur des parois porteuses et incluant deux membranes étanches alternées avec deux barrières thermiquement isolantes. Etant donné qu’il existe de nombreuses techniques connues pour réaliser ces structures multicouches, la description ci-dessous se limitera à une description succincte de la cuve et décrira plus en détail la structure des éléments coopérant avec la tête de pompe dans la cuve. D’autres techniques utilisent des tôles épaisses avec une isolation extérieure.
En référence à la figure 1, un navire 1 comporte une double coque formant une structure porteuse 2 sur laquelle sont montées des parois d’une cuve 3. Chaque paroi de cuve 3 comporte une structure multicouche incluant successivement une barrière isolante secondaire fixée sur la structure porteuse 2, une membrane étanche secondaire supportée par la barrière isolante secondaire, une barrière isolante primaire recouvrant la membrane étanche secondaire et une membrane étanche primaire supportée par la barrière isolante primaire.
Un mât tripode 4 est fixé à proximité d’une paroi transversale 5 de la cuve 3. Ce mât tripode 4 est de préférence sensiblement centré à la mi-largeur du navire. Le mât tripode 4 se développe depuis une paroi de fond 5 de la cuve jusqu’à une paroi supérieure 6 de la cuve 3. Le mât tripode 4 supporte une ou plusieurs pompe(s) 7 dont la tête de pompe 8 est située à proximité de la paroi de fond 5 de la r*i i\/a *3 Hoc oana jicafinnQ raliant la fa+a nnmno fl p un cwcfomo rla moni ifontinn vi v · b/vv vCii iCUivwuiwi )w i viivi u M»t Ivvv mu ^/ui ifu w u Ci uii w¥wivi i IV MU i iCi I IU lu iuui de la cargaison (non illustré) à travers la paroi supérieure 6 de ja cuve 3. Ce système de manutention de la cargaison permet de charger/ décharger le GNL contenu dans la cuve 3 via la pompe 7.
Lors d’un déchargement de la cuve de GNL ou dans le cas de l’utilisation du GNL contenu dans la cuve pour alimenter en gaz des moteurs du navire, la pompe 7 est activée afin d’aspirer le GNL contenu dans la cuve 3 via la tête de pompe 8. Cependant, dans le cas d’un navire dont les moteurs sont alimentés en GNL en provenance de la cuve et effectuant un voyage de retour, seul un talon liquide de GNL est conservé dans la cuve afin d’alimenter les moteurs du navire lors de ce voyage de retour. Or, en raison de mouvements de roulis pouvant être provoqués par la mer sur laquelle navigue le navire 1 lors de ce voyage retour, le niveau de GNL dans la cuve 3 au niveau de la tête de pompe 8 peut varier. Ainsi, lorsque la cuve 3 est presque vide, les mouvements du navire 1 dus au tangage et au roulis ne permettent pas de garantir que la tête de pompe 8 soit immergée en continu dans le GNL. Afin de conserver la tête de pompe 8 immergée dans le GNL malgré les mouvements de GNL dans la cuve 3, la tête de pompe 8 est logée dans un récipient 9 tel qu’illustré sur les figures 2 à 11. Un tel récipient 9 est fixé sur et porté par la tête de pompe 8 dans la cuve 3 au-dessus de la paroi de fond 5 de la cuve 3.
La figure 2 représente une vue en perspective schématique de la tête de pompe de la figure 1 logée dans un récipient 9 de rétention de liquide selon un premier mode de réalisation du récipient 9 et illustrant ledit récipient 9 et la fixation dudit récipient 9 à la tête de pompe 8.
Le récipient 9 illustré sur la figure 2 présente une forme cylindrique circulaire. Le récipient 9 comporte un fond 10 (voir figure 3) de forme circulaire se développant parallèlement à la paroi de fond 5 de la cuve 3 au-dessus de celle-ci. De préférence, la distance entre le fond du récipient et la paroi de fond de la cuve est comprise entre 25 et 150 mm, la valeur maximum pouvant atteindre 250 mm. Une paroi latérale circulaire 11 se développe depuis le fond 10 du récipient 9 vers la paroi supérieure 6 de la cuve 3, c’est-à-dire en s’éloignant perpendiculairement de la paroi de fond 5 de la cuve 3, c’est-à-dire selon une direction parallèle à la gravité terrestre.
La section supérieure du récipient 9 ne comporte pas de paroi de couvercle de sorte que l’extrémité supérieure du récipient 9 opposée au fond 10 du récipient est ouverte. Ainsi, lorsque le niveau de GNL dans la cuve 3 dépasse le récipient 9, le récipient 9 est rempli de GNL.
Une face interne 12 de la paroi 11 comporte deux pattes 13 faisant saillie radialement vers l’intérieur du récipient 9. Ces pattes 13 se développent depuis des zones diamétralement opposées de la face interne 12. La tête de pompe 8 comporte deux épaulements 14 faisant saillie radialement vers l’extérieur, c’est-à-dire en direction de la face interne 12 du récipient. Les pattes 13 du récipient 9 sont fixées sur les épaulements 14 de la tête de pompe 8 par tout moyen adapté tel qu’à l’aide de vis et d’écrous, d’une soudure ou autre. Ainsi, le récipient 9 est fixé à la tête de pompe 8 et ladite tête de pompe 8 est logée à l’intérieur dudit récipient 9. De préférence, la tête de pompe 8 est centrée dans le récipient 9.
La figure 3 représente une vue de dessus de la tête de pompe 8 et du récipient 9 illustrant la fixation du récipient 9 à la tête de pompe 8 ainsi que le fond 10 du récipient 9 comportant des clapets 16 de communication entre l’intérieur du récipient 9 et l’extérieur du récipient 9.
Dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 5, le récipient 9 comporte trois passages 15 (voir figures 4 et 5) traversant le fond 10 du récipient 9. Ces passages 15 sont équi-répartis autour de la tête de pompe 8. Par ailleurs, le récipient 9 comporte trois clapets 16 destinés à libérer ou obstruer les passages 15 en fonction de la pression exercée par le GNL contenu dans la cuve 3 comme expliqué ci-après. Chaque clapet 16 présente un diamètre supérieur au diamètre du passage 15 avec lequel il coopère. Chaque clapet 16 est par ailleurs coaxial dudit passage 15 avec lequel il coopère. Les clapets 16 ont une forme circulaire.
Chaque passage 15 est entouré par une pièce rapportée 17 montée sur le fond 10 du récipient. Ces pièces rapportées 17 présentent un orifice central traversant prolongeant le passage 15 correspondant du récipient 9. Par ailleurs, ces pièces rapportées 17 forment chacune un siège de clapet coopérant avec un clapet 16 respectif, comme expliqué ci-après en regard des figures 4 et 5. Ces pièces rapportées 17 sont fixées sur le fond 10 du récipient 9 par tout moyen adapté, par exemple à l’aide de vis et d’écrous ou encore par soudure.
Les figures 4 et 5 illustrent le fonctionnement d’un clapet 16 tel qu’illustré sur la figure 3.
Une extrémité 18 de la tête de pompe 8 par laquelle le GNL est aspiré lors d’un déchargement de la cuve 3 est de préférence située à proximité du fond 10 du récipient 9 afin d’être conservée immergée dans le GNL contenu dans le récipient 9.
Le clapet 16 est mobile dans le récipient selon un axe de déplacement 19 perpendiculaire au fond 10 du récipient 9 et, de préférence, parallèle à la gravité terrestre. Pour cela, un système de guidage permet de guider et de limiter le déplacement du clapet 16. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 5, le système de guidage comporte quatre goupilles 20 fixées sur le fond 10 du récipient 9 (dont trois seulement sont illustrées sur les figures 4 et 5). Chaque goupille 20 se développe depuis le fond 10 du récipient 9 vers l’intérieur du récipient 9 parallèlement à l’axe 19 de déplacement du clapet 16. Ces goupilles 20 sont fixées par tout moyen adapté sur le fond 10 du récipient 9, par exemple par soudure. Chaque goupille 20 traverse la pièce rapportée 17 qui comporte pour cela quatre perçages ad hoc. Une extrémité 21 de chaque goupille 20 opposée au fond 10 du récipient 9 présente une section de dimension réduite filetée 21.
Une bordure périphérique du clapet 16 comporte quatre alésages 22. Chaque alésage 22 est traversé par une goupille 20 correspondante. Ainsi, le clapet est guidé en déplacement par coulissement de sa bordure périphérique le long des goupilles 20. Un écrou 32 est vissé sur l’extrémité 21 de chaque goupille 20. Cet écrou 32 forme un épaulement bloquant le déplacement du clapet 16 le long de l’axe 19 entre ladite extrémité 21 et la pièce rapportée 17.
Le clapet 16 est mobile dans le récipient sous l’effet de son propre poids et, le cas échéant, d’une pression différentielle exercée sur le clapet 16 entre l’intérieur du récipient 9 et l’extérieur du récipient 9. Ainsi, lorsque le récipient 9 est entouré par du GNL présent dans la cuve 3, sans que le GNL ne dépasse l’extrémité supérieure du récipient 9 et ne se déverse donc dans le récipient 9 par ladite extrémité supérieure ouverte du récipient 9, le clapet 16 est sujet d’une part à une pression interne provoquée par le GNL présent dans le récipient 9 et, d’autre part, à une pression externe provoquée par le GNL qui est en contact avec le clapet 16 et est présent dans la cuve 3 en entourant le récipient 9. Le clapet 16 est donc soumis à un différentiel de pression qui permet de repousser le clapet 16 en l’éloignant de la pièce rapportée 17, et donc du siège de clapet. Cette pression différentielle permet ! ouverture du clapet lorsque l’équation suivante est remplie ;
Pcuve * $inférieure “I" Parchimède ^ P gamelle * Ssupérieure "h P OÏds clapet
Dans laquelle Pcuve représente la pression exercée par le GNL contenu dans la cuve 3 hors du récipient 9 sur le clapet 16, Sinférieure représente la surface du clapet 16 en contact avec le GNL contenu dans la cuve 3 hors du récipient 9, Parchimède représente la poussée d’Archimède exercée sur le clapet 16 par le GNL contenu dans la cuve 3 hors du récipient 9, Pgameiie représente la pression exercée par le GNL contenu dans le récipient 9 sur le clapet 16,Ssupérieure représente la surface supérieure du clapet 16 sur laquelle la pression du GNL contenu dans le récipient 9 est exercée, et Poidsaapet représente le poids du clapet 16. Typiquement, cette équation traduit le fait que l’ouverture du clapet 16, c’est-à-dire son éloignement de la pièce rapportée 17 formant le siège de clapet, dépend de la différence de hauteur entre le GNL contenu dans la cuve 3 hors du récipient 9 et le GNL contenu dans le récipient 9.
Inversement, lorsque le récipient 9 n’est pas entouré par du GNL, la seule pression exercée sur le clapet 16 est celle exercée par le GNL contenu dans le récipient 9. Sous l’effet de la gravité et de la pression exercée par le GNL contenu dans le récipient 9, le clapet 16 est donc repoussé vers le fond 10 du récipient 9 et coopère avec le siège de clapet afin d’obstruer le passage 15 dans le fond 10 du récipient 9.
Le clapet 16 est réalisé dans un matériau avec une masse volumique inférieure aux métaux du type inox pour limiter la pression d’ouverture et compatible avec le GNL. A titre d’exemple, on privilégiera des matériaux plastiques, de préférence en Polytétrafluoroéthylène aussi appelé téflon par exemple sous la forme d’un revêtement en téflon ou en matériau plein. Ainsi, le clapet 16 est léger et le poids du clapet ne perturbe que peu son ouverture sous l’effet de la pression exercée par le GNL contenu hors du récipient 9 dans la cuve 3. En outre, le revêtement en téflon offre de bonnes propriétés de glissement au clapet 16 facilitant son déplacement dans le récipient 9.
Comme illustré sur les figures 4 et 5, la surface inférieure du clapet 16 comporte une portion biseautée 23. Ainsi, le clapet 16 présente une portion tronconique dont le plus petit diamètre est situé à proximité du fond 10 du récipient
O
Zf.
Par ailleurs, la pièce rapportée 17 formant le siège de clapet comporte également une portion biseautée 24. La portion biseautée 24 de la pièce rapportée 17 est complémentaire de la portion biseautée 23 du clapet 16, ladite portion biseautée 24 de la pièce rapportée 17 présentant un diamètre minimal à proximité du fond 10 du récipient 9. Typiquement, la portion biseautée 24 de la pièce rapportée forme le siège de clapet avec lequel coopère le clapet 16 afin d’obstruer le passage 15. Ainsi, dans le cas d’une portion biseautée 23 du clapet 16 formant un angle de 45° avec le fond 10 du récipient 9, la portion biseautée 24 de la pièce rapportée 17 présente également un angle de 45° avec le fond du récipient.
Ces portions biseautées 23 et 24 offrent une surface de contact importante entre le siège de clapet et le clapet 16 assurant ainsi une meilleure étanchéité au récipient 9 lorsque le clapet 16 obstrue le passage 15. De plus, la forme biseautée 24 du siège de clapet guide le déplacement du clapet 16 lorsque celui-ci se déplace en direction du fond 10 du récipient pour obstruer le passage 15.
Lorsque le GNL contenu dans la cuve 3 entoure le récipient ou bien est déplacé vers le récipient en raison du tangage et du roulis du navire 1, la pression exercée par ce GNL contenu dans la cuve 3 sur le clapet 16 permet de repousser le clapet 16 hors du siège de clapet. Dès lors, le passage 15 n’est plus obstrué et le GNL présent dans la cuve 3 rentre dans le récipient 9 par le passage 15 situé dans le fond 10 du récipient. Inversement, lorsque le GNL contenu dans la cuve 3 n’entoure pas le récipient et n’exerce pas une pression suffisante sur le clapet 16 pour le repousser hors du siège de clapet, le GNL contenu dans le récipient 9 est retenu dans ledit récipient par l’obstruction du passage 15 par le clapet 16 coopérant de manière étanche avec la pièce rapportée formant le siège de clapet.
Les figures 6 à 10 illustrent un second mode de réalisation des clapets 16 tels qu’illustrés sur les figures 3 à 5. Dans ce second mode de réalisation, les éléments identiques ou remplissant la même fonction que dans le premier mode de réalisation portent la même référence augmentée de 100.
Dans le second mode de réalisation, les clapets 116 sont réalisés sous forme de lames rectilignes. Dans la variante illustrée sur la figure 6, le fond 110 du réservoir 109 comporte quatre passages 115 rectilignes coopérant avec quatre clapets 116, les passages 115 étant équi-répartis autour de la tête de pompe 108.
Chaque passage 115 est entouré par une pièce rapportée 117 formant un siège de clapet.
Comme illustré sur les figures 9 et 10, la face inférieure du clapet 116 présente une surface biseautée 123 selon une direction longitudinale dudit clapet 16. Ainsi, le clapet 116 présente une section de forme trapézoïdale. De même, chaque pièce rapportée 117 formant le siège de clapet présente une surface biseautée 124 complémentaire de la surface biseautée 123 du clapet 116. Ainsi, comme pour le premier mode de réalisation, le clapet 116 est guidé en fin de déplacement en fermeture par coopération des surfaces biseautées 123 et 124. De plus, comme pour le premier mode de réalisation, la surface de contact entre le clapet 116 et le siège de clapet formé par la pièce rapportée 117 est importante, évitant ainsi les fuites de GNL du récipient 109 lorsque le GNL présent dans la cuve 103 hors du récipient 109 n’est pas en contact avec la surface inférieure du clapet 116.
Dans ce second mode de réalisation, le système de guidage en déplacement du clapet 116 est réalisé par un rail de guidage 125 situé sur le fond 110 du récipient 109. Pour chaque passage 115, un rail de guidage 125 est monté sur le fond 110 du récipient aux extrémités longitudinales opposées dudit passage 115. Chaque rail de guidage 125 présente un profilé en forme de « U ». Le rail d guidage 125 comporte deux parois latérales 126 qui se développent depuis le fond 110 du récipient 109 en direction de l’intérieur du récipient 109 perpendiculairement à ladite paroi de fond 110 de part et d’autre de la pièce rapportée 117. Ces parois latérales 126 forment les branches du profilé en « U ». La base du profilé en « U » est formée par une paroi supérieure 127 reliant les extrémités des parois latérales 126 opposées au fond 110 du récipient 109. Cette paroi supérieure 127 est parallèle au fond 110 du récipient 109
Le rail de guidage 125 est fixé sur le fond 110 du récipient 109 à l’aide d’un goujon 128 fixé sur le fond 110 du récipient 109. Le goujon 128 se développe depuis le fond 110 du récipient 109 et traverse la paroi supérieure 127 du rail de guidage 125. Une extrémité supérieure du goujon 128 opposée au fond 110 du récipient 109 comporte un écrou 129 afin de fixer le rail de guidage 125. Par ailleurs, une cale 130 en forme de « L » est insérée entre la paroi supérieure 127 et la pièce rapportée 117 formant le siège de clapet. Cette cale 130 évite la déformation du rail de guidage 125 lors du vissage de l’écrou 129 sur le goujon 128.
La cale 130 ainsi que la pièce rapportée 117 présentent tous deux un orifice permettant le passage du goujon 128 depuis le fond 110 du récipient 109, comme illustré sur la figure 7.
Une extrémité longitudinale du clapet 116 forme une patte 131 logée dans le rail de guidage 125. Cette patte 131 est bloquée en déplacement selon une direction transversale par les parois latérales 126 du rail de guidage 125. De même, cette patte 131 est mobile en déplacement selon une direction parallèle à l’axe 119 de déplacement du clapet 116 entre d’une part la pièce rapportée 117 formant le siège de clapet et, d’autre part, la paroi supérieure 127 du rail de guidage 125. Enfin, la patte 131 est bloquée en déplacement selon une direction longitudinale du clapet 116 par butée sur la cale 130 du rail de guidage 125 comme illustré sur la figure 8. Ainsi, chaque clapet 116 est guidé en déplacement selon la direction 119 perpendiculaire au fond 110 du récipient 109 par coopération entre les pattes 131 logées dans les rails de guidages 125 correspondant et lesdits rails de guidage 125.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 6 à 10, les pattes 131 présentent une section identique à la section du reste du clapet 116. Ainsi, le clapet 116 est simple à réaliser et ne nécessite pas de réalisation particulière des pattes 131. Cependant, les pattes 131 pourraient avoir toute autre forme adaptée à coopérer avec un rail de guidage. Les figures 9 et 10 illustrent le blocage en déplacement selon l’axe 119 de déplacement du clapet 116 d’une patte 131 par la paroi supérieure 127 du rail de guidage 125. Ces figures 9 et 10 illustrent également la coopération entre le surfaces biseautées 123 et 124 assurant une bonne étanchéité du récipient 9 lorsque le clapet 116 coopère avec la pièce rapportée 117 ainsi qu’un guidage en déplacement efficace lorsque le clapet 116 se déplace en direction du siège de clapet formé par la pièce rapportée 117.
Dans une variante non illustrée, les passages traversant le fond du récipient et les clapets sont de forme circulaire de manière analogue au premier mode de réalisation. Cependant, dans cette variante, chaque clapet comporte une pluralité de pattes faisant saillie radialement vers l’extérieur depuis sa bordure périphérique. Une pluralité de rails de guidages analogues aux rails de guidage du second mode de réalisation sont fixés sur le fond du récipient. Chaque patte d’un clapet coopère avec un rail de guidage respectif afin de guider en déplacement ledit clapet. Dans une autre variante, chaque clapet comporte également des pattes faisant saillie depuis sa bordure périphérique et est guidé en déplacement par coopération d’alésages réalisés dans lesdites pattes avec des goupilles telles que selon le premier mode de réalisation.
Les figures 11 et 12 illustrent un troisième mode de réalisation des clapets correspondant à une variante des clapets 116 tels qu’illustrés sur les figures 6 à 10. Dans ce troisième mode de réalisation, les éléments identiques ou remplissant la même fonction que dans le premier mode de réalisation portent la même référence augmentée de 200.
Le troisième mode de réalisation diffère du second mode de réalisation en ce que les clapets 216 présentent une forme de lame en arcs de cercle. Comme illustré sur la figure 11, le fond 210 du récipient 209 comporte quatre clapets 216 formant chacun un arc de cercle d’environ 90°. Tout comme pour le second mode de réalisation, ces clapets 216 sont équi-répartis autour de la tête de pompe 208 et coopèrent avec des pièces rapportées 217 entourant des passages 215 du fond 210 du récipient 209 qui présentent également une forme en arc de cercle.
De plus, dans ce mode de réalisation, un même rail de guidage 225 permet de guider en déplacement deux clapets 216 adjacents. Typiquement, un même rail de guidage 225 présentant une section profilée en « U » qui bloque en déplacement latéraux et verticaux deux clapets 216 adjacents de manière analogue aux clapets 116 du second mode de réalisation mais une seule et même cale 230 en « L» permet de bloquer deux clapets 216 adjacents selon une direction circonférentielle, ladite cale 230 étant intercalée circonférentiellement entre les pattes 231 desdits deux clapets adjacents.
Dans une variante non illustrée, la cale 230 a une forme convexe comme un carré ou un demi-cercle tournée vers le clapet 216 et ce dernier à une forme concave complémentaire. Cette forme de cale 230 permet en outre de guider latéralement le déplacement verticale du clapet 216 et ainsi d’avoir un rail de guidage 225 servant uniquement de butée verticale.
En référence à la figure 13, une vue écorchée d’un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et isolée 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une barrière étanche primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve, une barrière étanche secondaire agencée entre la barrière étanche primaire et la double coque 72 du navire, et deux barrières isolante agencées respectivement entre la barrière étanche primaire et la barrière étanche secondaire et entre la barrière étanche secondaire et la double coque 72.
De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement 73 disposées sur le pont supérieur du navire peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriées, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 71.
La figure 13 représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s’adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s’étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l’installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en œuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L’usage de l’article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n’exclut pas, sauf mention contraire, la présence d’une pluralité de tels éléments ou étapes.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Navire comportant : une cuve (3) thermiquement isolée destinée à contenir un produit liquide froid, une pompe (7) comportant une tête de pompe (8, 108) destinée à aspirer le produit liquide froid contenu à l’intérieur de la cuve (3) thermiquement isolée, ladite tête de pompe (8, 108) étant agencée à proximité d’une paroi inférieure (5) de la cuve (3) thermiquement isolée, un récipient (9, 109, 209) situé à l’intérieur de la cuve (3) thermiquement isolée, la tête de pompe (8, 108) étant logée dans le récipient (9, 109, 209), le récipient (9, 109, 209) comportant un fond (10, 110, 210) tourné vers une paroi de fond de la cuve et muni d’un passage (15, 115, 215) mettant en communication l’intérieur du récipient avec l’extérieur du récipient, une portion supérieure du récipient (9, 109, 209) opposée au fond (10, 110, 210) du récipient (9, 109, 209) comportant une ouverture en communication avec l’intérieur de la cuve (3), le récipient (9, 109, 209) comportant en outre un clapet (16, 116, 216) mobile agencé pour coopérer avec un siège de clapet (17, 117, 217) porté par le fond (10, 110, 210) du récipient (9, 109, 209), le clapet (16, 116, 216) étant apte à obstruer le passage (15, 115, 215) du fond (10, 110, 210) du récipient (9, 109, 209) lorsqu’un différentiel de pression exercée sur le clapet (16, 116, 216) entre l’extérieur du récipient (9, 109, 209) et l’intérieur du récipient (9, 109, 209) est inférieur à un seuil positif déterminé et libérer le passage (15, 115, 215) lorsque ledit différentiel de pression est supérieur audit seuil, dans lequel le clapet (16, 116, 216) présente une surface inférieure biseautée (23, 123, 223) en vis-à-vis du siège de clapet, ledit siège de clapet (17, 117, 217) comportant une surface biseautée (24, 124, 224) en vis-à-vis de la surface biseautée (23, 123, 223) du clapet (16, 116, 217), la surface biseautée (23, 123, 223) du clapet (16, 116, 216) et la surface biseautée (24,124, 224) du siège de clapet (17, 117, 217) étant complémentaires et aptes à entrer en contact de manière étanche tout autour du passage (15, 115, 215) du fond (10, 110, 210) du récipient (9, 109, 209) afin de couper la communication entre l’intérieur de la cuve (3) et l’intérieur du récipient (9, 109, 209) via le passage (15, 115, 215).
  2. 2. Navire selon la revendication 1, dans lequel le récipient (9, 109, 209) comporte un système de guidage (25, 125, 225) du clapet (16, 116, 216) apte à guider le clapet (16, 116, 216) selon une direction parallèle ou oblique à la direction de la gravité de sorte que le clapet se referme par gravité.
  3. 3. Navire selon la revendication 2, dans lequel le système de guidage (25) comporte une pluralité de tiges (20) de guidage se développant depuis le fond (10) du récipient (9) vers l’intérieur du récipient (9), le clapet (16) présentant une pluralité de portions de guidage coopérant par glissement avec une tige (20) de guidage respective, une extrémité (21) de chaque tige (20) de guidage opposée au fond (10) du récipient (9) comportant un épaulement (22), chaque portion de guidage du clapet (16) étant intercalé selon une direction de glissement (19) le long de la tige (20) de guidage correspondante entre l’épaulement (22) de ladite tige (20) de guidage et le fond (10) du récipient (9) de manière à limiter le déplacement du clapet (19) dans le récipient (9).
  4. 4. Navire selon la revendication 2, dans lequel le système de guidage comporte une pluralité de rails de guidages (125, 225), chaque rail de guidage (125, 225) se développant depuis le fond (110, 210) du récipient (109, 209) vers l’intérieur du récipient (109, 209), le clapet (116, 216) comportant une pluralité de pattes (131, 231), chaque patte (131, 231) étant logée dans un desdits rails de guidage (125, 225) respectif et guidée en déplacement par ledit rail de guidage (125, 225) respectif, chaque rail de guidage (125, 225) comportant en outre à une extrémité opposée au fond (110, 210) du récipient (109, 209) une paroi supérieure (127, 227) apte à limiter en déplacement la patte (131, 231) correspondante du clapet (116, 216) logée dans ledit rail de guidage (125, 225).
  5. 5. Navire selon la revendication 4, dans lequel le rail de guidage (125, 225) comporte deux parois latérales (126, 226) se développant parallèlement l’une de l’autre depuis le fond (110, 210) du récipient (109, 209) vers l’intérieur du récipient (109, 209), les pattes (131, 231) du clapet (116, 216) étant logées dans le rail de guidage (125, 225) entre les deux parois latérales (126, 226) de manière à bloquer le déplacement latéral du clapet (116,216).
  6. 6. Navire selon la revendication 5, dans lequel toute la section supérieure du récipient (9, 109, 209) opposée au fond (10, 110, 210) du récipient (9, 109, 209) est ouverte.
  7. 7. Navire selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le clapet (16) et lé passage (15) dans le fond (10) du récipient (9) sont de forme circulaire.
  8. 8. Navire selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le clapet (116) et le passage (115) dans le fond (110) du récipient (109) sont de forme rectiligne.
  9. 9. Navire selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le clapet (216) et le passage (215) dans le fond (210) du récipient (209) sont en forme d’arc de cercle.
  10. 10. Navire selon l’une des revendications 8 à 9 en combinaison avec la revendication 4, dans lequel les pattes (131, 231) du clapet sont situées à des extrémités longitudinales opposées du clapet (116, 216).
  11. 11. Navire selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le clapet (16, 116, 216) comporte un matériau plastique compatible avec le Gaz Naturel Liquéfié.
  12. 12. Navire selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel le fond (10, 110, 210) du récipient (9, 109, 209) comporte une pluralité de passages (15, 115, 215) mettant en communication l’intérieur du récipient (9, 109, 209) et l’extérieur du récipient (9, 109, 209), le récipient (9, 109, 209) comportant en outre une pluralité de clapets (16, 116, 216) mobiles agencés pour coopérer avec un siège de clapet respectif porté par le fond (10, 110, 210) du récipient (9, 109, 209) autour de chacun des passages, chaque le clapet (16, 116, 216) étant apte à obstruer l’un des passage (15, 115, 215) du fond (10,110, 210) du récipient (9,109, 209) lorsqu’un différentiel de pression exercée sur ledit clapet (16, 116, 216) entre l’extérieur du récipient (9, 109, 209) et l’intérieur du récipient (9, 109, 209) est inférieur à un seuil positif déterminé et libérer ledit passage (15, 115, 215) lorsque ledit différentiel de pression est supérieur audit seuil.
  13. 13. Navire selon la revendication 12 en combinaison avec la revendication 4, dans lequel au moins un rail de guidage (225) est agencé entre deux passages du fond et présente une première partie qui reçoit une première patte d’un premier clapet coopérant avec un premier siège de clapet d’un premier desdits passages et une seconde partie qui reçoit une seconde patte d’un second clapet coopérant avec un second siège de clapet d’un second desdits passages de sorte que le rail de guidage guide en déplacement les premier et second clapets (216).
  14. 14. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (70) selon l’une des revendications 1 à 13, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71 ).
  15. 15. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire (70) selon l’une des revendications 1 à 13, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entraîner un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
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