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GRAVER TANK & MFG.CO., INC., résidant à EAST CHICAGO (E. U.A.).
TOIT FLOTTANT POUR RESERVOIR.
La présente invention concerne les toits flottants pour réservoirs d'essence et réservoirs analogues:, et en particulier les dispositifs étan- ches de suspension pour ces toits flottants.Elle réalise dans de tels dis- positifs une meilleure combinaison de caractéristiques relativement à l'éco-
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nomie et à 1'efficacitéo
L'économie et l'efficacité sont capitales dans ces dispositifs.
On utilise les toits flottants pour la protection et la conservation de pro- duits liquides de grande valeur;, et principalement pour la conservation des vapeurs et la protection contre l'incendie dans les réservoirs d'essence soumis à des opérations fréquentes de remplissage et de vidage. Le toit flot- tant proprement dit et les organes annulaires d'étanchéité disposés entre le toit et l'enveloppe du réservoir présentent une importance vitale pour la réalisation de ces conditions
Le toit flottant est toujours entouré par un certain jeu de ma- nière qu'il puisse se déplacer vers le haut et vers le bas, quelles que soient les irrégularités locales de l'enveloppe du réservoir.
De cette ma- nière, l'élément principal du prix de revient, c'est-à-dire la construction proprement dite du réservoir, est maintenu dans des limites économiques.
Il est indispensable de réaliser une fermeture étanche au-dessus de ce jeu prévu autour du toit flottant, de manière à protéger le produit liquide emmagasiné contre l'évaporation, la pollution et d9autres dangers. Cette fermeture étanche, dans tous ses modes de réalisation modernes et considé- rés actuellement comme acceptables, comprend une bande plus ou moins cylin- drique en métal, appelée généralement "semelle"munie d'un ou plusieurs joints d'expansion. Des bandes flexibles en toile sont généralement fixées à la partie supérieure de la semelle et du toit flottant, et des "rideaux" flexibles sont parfois fixés à la base de la semelleIl faut prévoir des
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supports pour la semelle et les pièces fixées sur celle-ci,
de manière qu'elles puissent se déplacer vers le haut et vers le bas avec le toit flottant. Il faut prévoir également des organes de maintien pour maintenir la semelle en contact coulissant avec l'enveloppe du réservoir.
Les supports et les organes de maintien, aussi bien que la se- melle d'étanchéité proprement dite, doivent être robustes, puisqu'ils sont exposés à des atmosphères corrosives et à d'autres conditions sévères. Ils doivent être en même temps simples et économiques de manière à ne pas com- promettre l'économie générale du réservoir.
Les supports consistent généralement, dans les réalisations mo- dernes, en tringleries réparties tout autour du toit flottant. Ils sont installés généralement sous le bord supérieur de la semelle d'étanchéité et sont écartés les uns des autres d'une distance pouvant varier de 90 cm à lm 80. Les organes de maintien sont constitués généralement par d'autres tringleries réparties autour du toit flottant à des distances les uns des autres, généralement analogues ou plus faibles que les précédentes. On a utilisé également depuis peu de temps des aimants de maintien écartés d'une manière analogue.
La présente invention réalise une nouvelle tringlerie de support de semelle d'étanchéité, avec une combinaison extrêmement simple mais très efficace dé pièces rigides et de pièces élastiques. Les anciens dispositifs de suspension de toit flottant d'une simplicité comparable avaient tendance à tirer la semelle d'étanchéité en l'éloignant de l'enveloppe du réservoir.
Le nouveau dispositif de suspension ou support conforme à l'invention permet à la semelle de rester appliquée contre l'enveloppe du réservoir.
Une des caractéristiques principales de ce nouveau dispositif de suspension consiste dans le fait qu'il est considérablement plus efficace que les anciens dispositifs d'une simplicité et d'une économie comparables, grâce à certaines caractéristiques d'élasticité,
Une autre caractéristique importante du nouveau dispositif de suspension réside dans le fait que, grâce au petit nombre et à la simpli- cité des pièces qui le constituent il est considérablement plus économique que les anciens dispositifs d'une efficacité comparable.
On a déjà réalisé dans le passé un grand nombre de combinaisons de pièces de support et de maintien les unes rigides et les autres élasti- ques, pour obtenir l'étanchéité des réservoirs considérés. Les techniciens connaissent par exemple les bras de suspension rigides,dirigés vers le haut et vers l'extérieur, les poussoirs télescopiques dirigés horizontalement et soumis à l'action de ressorts, les combinaisons multiples de biellettes ou de poussoirs, et de nombreuses modifications et combinaisons de tels élé- ments.
Ces organes de maintien d'autrefois étaient pratiquement mal adaptés comme dispositifs de suspension et ne pouvaient être que d'une utilité li- mitée comme dispositifs de poussée, en tenant compte des exigences modernes parce que leur position horizontale, soit au-dessus, soit au-dessous de la surface supérieure du toit flottant, gênait l'exécution d'un- certain nombre d'opérations nécessaires d'entretien. D'autre part, les dispositifs courants de suspension étaient, soit inefficaces quand ils étaient constitués par des ensembles simples et peu coûteux, tels que des bras ordinaires s'éten- dant vers le haut et vers l'extérieur, soit extrêmement coûteux quand ils étaient plus efficaces, comme les tringleries bien connues du type pantogra- phe et les dispositifs analogues.
Le dispositif conforme à l'invention per- met d'obtenir une étanchéité plus complète et meilleure par unité de prix du dispositif de suspension.
On décrira maintenant avec plus de détail des modes de réalisa- tion préférés de l'invention, qui sont représentés schématiquement sur le dessin annexé. Il est bien entendu que les dispositifs décrits et représen- tés peuvent être modifiés d'un grand nombre de manières sans sortir pour cela du domaine de l'invention.
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Sur le dessin annexé
La figure 1 est un schéma des mouvements et déformations se pro- duisant dans les joints détanchéité des toits flottants.
La figure 2 est une coupe partielle du dispositif conforme à la présente invention et représenté lun des nouveaux supports d'étanchéité.
La figure 3 représente une légère variante du dispositif de la figure 2.
La figure 4 est une vue analogue dans son ensemble aux figures
2 et 3 et représente un organe de maintien ou poussoir d'étanchéité que l'on peut utiliser en même temps que le nouveau support d'étanchéité.
La figure 5 est une Vue analogue à la figure 4 et représente un organe de maintien d'étanchéité d'un type différent.
La figure 6 est une vue en plan partielle du dispositif conforme à l'invention.
On va considérer d'abord la figure 1. La semelle d'étanchéité
S-S se présente ici comme plaque plane, c'est-à-dire comme une plaque dont le rayon de courbure est infini. Cette représentation est utilisée pour simplifier la figure.
La semelle S-S est mince et assez flexible transversalement au plan de la plaque dont elle est issue. Cette constitution permet à une ob- struction locale LO se présentant sur la surface intérieure de l'enveloppe
TS du réservoir de faire fléchir horizontalement et vers l'intérieur une portion limitée de la semelle détanchéité S-S. Cette portion limitée est disposée près du point H3A où la semelle est en contact avec l'obstruction LO. Ce point tend à se déplacer horizontalement vers l'intérieur jusqu'à une nouvelle position H3B.
Puisque la semelle d'étanchéité SS est très peu flexible dans le plan de la plaque qui la constitue, un segment entier ou portion verticale de la semelle, comprenant le point H3A, se déplace vers l'intérieur en même temps que ce point.Au moyen d'organes de maintien appropriés, les différentes portions de la semelle d'étanchéité sont pous- sées vers l'extérieur de manière à rester en contact avec la surface TS de l'enveloppe du réservoir. Par conséquent, les segments de la semelle, qui sont éloignés de l'obstruction locale LO sont maintenus tout au moins théo- riquement, dans leurs positions primitives.
Si aucune autre force n'entrait en jeu, la ligne centrale Cl des pivots d'étanchéité H1A H2A etc... des dispositifs de suspension prendrait la forme d'une ligne C2 régulière dans son ensemble mais bombée localement et s'étendant dans un plan horizontal. La ligne centrale C3 de la semelle d'étanchéité, étant maintenue parallèle à la ligne Cl des centres de pivote- ment, se formerait suivant une ligne horizontale analogue. En réalité, puis- que le dispositif rigide de suspension H3 est déplacé vers l'intérieur par l'obstruction locale L0 à partir d'une position normale qui est parallèle à celle des autres organes de suspension H1, H5, etc..., ce dispositif H3 tourne autour de son pivot inférieur H3P qui est ancré sur le bord rigide du toit flottant.
Par suite de cette rotation de l'organe rigide courant H3, le point de pivotement extérieur H3A ne peut pas se déplacer horizonta- lement jusqu'à H3B, mais est forcé de se déplacer suivant un arc de cercle jusqu'à un point plus élevé H3C, en tendant ainsi à donner à la ligne cen- trale primitive C1 la forme C4 non seulement bombée vers l'intérieur, mais aussi surélevée localement. Ceci tend également à produire un certain glis- sement latéral de la semelle d'étanchéité SS le long de l'enveloppe TS du réservoir. Cette dernière tendance n'a qu'une importance relativement fai- ble pour le but que l'on se propose ici, puisqu'il est possible de la com- penser, en prévoyant par exemple un léger jeu dans les pivots de support H3A, H3P, etc...
La semelle d'étanchéité SS résiste aux efforts de flexion et de cisaillement agissant dans son plan. De tels efforts pourraient être créés
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par un soulèvement localisé de la bande d'étanchéité près du point H3C et au-dessus de la hauteur moyenne de la semelle. Ainsi, la bande d'étanchéité tend en réalité à suivre une ligne centrale s'élevant largement et progres- sivement, par suite de l'effet combiné de l'obstruction locale, de la con- struction rigide et articulée du dispositif de suspension et de la grande rigidité de la semelle dans son propre plan.
La bande d'étanchéité SS soulève par conséquent les organes de suspension H2 et H4, près de l'organe H3 qui a tourné vers l'intérieur et vers le haut, en provoquant ainsi un certain déplacement vers l'intérieur des pivots supérieurs H2A, H4A de ces organes de suspension adjacents..Ces pivots se déplacent donc vers le haut et vers l'intérieur jusqu'à des po- sitions H2C et H4C. La ligne centrale C5 passant par ces points s'infléchit à la fois vers l'intérieur et vers le haut suivant une courbe régulière et progressive à trois dimensions.
On ne peut que contrarier et modifier cette flexion progressive vers l'intérieur, et non l'éliminer, par l'application des forces de réac- tion fournies vers l'extérieur par les organes de maintien espacés. Par exemple, ces organes de maintien compris entre les organes de suspension H3, H2, etc.. superposent à la courbe C5 une forme ondulée (non représen- tée)
L'effet essentiel des forces considérées jusqu'à présent est qu'une semelle d'étanchéité SS supportée par des organes rigides de sus- pension H s'infléchit vers l'intérieur dans une zone étendue, même sous l'action d'une petite obstruction localeo Ceci apparaît clairement quand on regarde la ligne C5 en même temps que sa projection horizontale C6.
Puis- que la semelle d'étanchéité est poussée jusqu'à des hauteurs variables lo- calement, tout en résistant cependant à une telle déformation, elle est ti- rée vers l'intérieur de l'enveloppe du réservoir, en s'éloignant de celle- ci, dans une large zone comprise entre les lignes C5 et C6. L'évaporation et la pollution des produits liquides risquent de se produire dans ces zo- nes non étanches.
On a constaté d'autre part que cette traction qui éloigne la se- melle d'étanchéité SS de l'enveloppe du réservoir, se produit quelquefois, même sans aucune obstruction locale apparente dans l'enveloppe TS du réser- voir. Cette traction est due alors aux variations inévitables de la largeur du jeu régnant autour du toit flottant. Quand un toit flottant se déplace par suite du vent vers le côté du réservoir opposé au vent, les organes de suspension se trouvant de ce côté s'élèvent, tandis que ceux se trouvant du côté du vent s'abaissent. Il en résulte, près du côté opposé au vent, des déformations de la semelle d'étanchéité, déformations dont ..remplacement exact dépend pour une grande part de l'emplacement des joints d'expansion.
Les déformations et l'éloignement de la semelle d'étanchéité par rapport à l'enveloppe du réservoir sont toujours indésirables, qu'ils soient causés par des obstructions locales ou par un déplacement latéral du toit, ou par ces deux actions combinées, car il en résulte une perte par évapora- tion ou une pollution des produits liquides de grande valeur emmagasinés.
Si on prévoit des joints d'expansion très nombreux et très rap- prochés dans la semelle d'étanchéité, on peut éviter une déformation exces- sive de celle-ci. On a utilisé dans le passé un grand nombre de ces joints dans certains toits flottants, pour différentes raisons. Cependant, la pra- tique moderne est opposée à une telle solution. Elle est plutôt favorable à un nombre minimum de tels joints constitués par exemple par des semelles métalliques d'une seule pièce ayant une longueur comprise entre 15 mètres et 30 mètres. Cette préférence est justifiée par plusieurs raisons. Les joints forment tout autour du réservoir des zones sans aucune étanchéité ou en tout cas d'une étanchéité médiocre, même quand on favorise l'étanchéi- té localement. Ils augmentent également le prix de sa construction.
Ils rendent la bande d'étanchéité plus ou moins flexible dans toutes les direc- tions, mais on préfère, tant au point de vue du prix que du fonctionnement,
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maintenir la bande d'étanchéité rigide verticalement de manière qu'elle se supporte elle-même.
On a songé à combattre cette traction d'éloignement de la semel- le d'étanchéité en donnant une certaine élasticité aux organes de suspension de la semelle, et non en utilisant de nombreux joints d'expansion et l'élas- ticité qui en résulte dans la semelle proprement dite. Cette idée a été ex- périmentée sur des semelles d'étanchéité qui présentaient précédemment une tendance déplorable à s'éloigner de l'enveloppe. On a constaté au cours des essais que l'invention élimine pratiquement l'éloignement de la semelle par rapport à l'enveloppe et les zones non étanches qui en résultent. Ce résul- tat est obtenu à l'aide d'un mécanisme d'une extrême simplicité et d'une très grande économie.
Les nouveaux bras de support ou biellettes de suspension H, dont l'une est représentée sur la figure 2 sont du type télescopique. Chaque bras
H comprend une barre supérieure, rigide et rectiligne, 10, avec une extré- mité aplatie de pivotement 11, qui est articulée sur une partie supérieure de la semelle d'étanchéité SS au moyen d'un axe de pivotement 12 maintenu dans des paliers 13 soudés sur la semelle de sorte que ce bras peut pivoter dans un plan vertical et radial du réservoir, le bras H comprend également un tube rigide, inférieur et rectiligne 14 qui peut s'ajuster d'une manière télescopique sur la barre 10 et qui est articulé d'une manière analogue sur la partie inférieure de la plaque de bordure RP par une tige creuse ou tube
15.
Sur la figure,ce tube 15 est soudé sur l'extrémité inférieure du tube
14, transversalement par rapport à celle-ci et il peut tourillonner dans deux mâchoires 16 soudées sur la plaque RP et près de la plaque de fond DP.
Cette tringlerie est complétée pratiquement par un ressort de compression 17 ayant un diamètre intérieur légèrement supérieur à celui de la tige 10 et un diamètre extérieur à peu près égal à celui du tube 14. Ce ressort entoure la partie inférieure de la tige 10 et sappuie par une ex- trémité contre la surface plane supérieure 18 du tube 14, tandis que son extrémité opposée prend appui contre la face inférieure et plate d'une ron- delle de butée 19 fixée sur la tige 10. Plusieurs organes de suspension H, comprenant chacun les organes télescopiques 10,14 et 17, sont répartis à certains intervalles autour du toit flottant.
Ces organes de suspension H s'étendent vers le haut et vers l'extérieur suivant une inclinaison assez accentuée, mais peuvent occuper librement et individuellement des positions appropriées avec des inclinaisons particulières.
Des organes de maintien ou bras de poussée PA sont intercalés entre les organes de suspension et de support H, tout autour du toit flot- tant, de préférence à des intervalles plus rapproches que ces derniers.
On voit sur la figure 4 un de ces organes de maintieno Il comprend une bar- re articulée sur la partie supérieure de la plaque RP; cette barre s'étend vers l'extérieur et vers le bas dans la direction de la semelle détanchéi- té SS, puis vers l'intérieur et vers le bas jusqu'à une région située en- dessous de la plaque de fond DP; cette barre PA est lestée convenablement.
Dans une variante représentée sur la figure 5, les organes de maintien sont constitués par une série d'aimants permanents PM, qui sont fixés sur la semelle d'étanchéité SS et qui sont disposés en circuit magnétique avec l'acier de l'enveloppe du réservoir.Pour protéger d'une manière étanche l'intérieur du réservoir contre la pluie et contre l'évaporation, le mieux est de disposer une série d'aimants PM près du bord supérieur de la semelle d'étanchéité SS, comme on le voit sur le dessin.
Pendant l'utilisation, le toit flottant FR est supporté à la sur- face LL du liquide. Il supporte, au moyen des organes de suspension H diri- gés vers le haut, la semelle d'étanchéité SS, qui monte ou descend avec le toit flottant quand la hauteur du liquide varieo Les organes de maintien PA ou PM, ou les unes et les autres, maintiennent la surface extérieure de la semelle SS en contact glissant avec la surface intérieure de l'enveloppe TS du réservoir. Les organes de suspension H contribuent à cette action, puisqu'ils sont inclinés vers le haut et vers l'extérieur, ils appliquent
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en effet à l'enveloppe du réservoir une pression dirigée vers l'extérieur et due à une composante de la réaction au poids de la semelle SS et des or- ganes de suspension représentés.
Cependant, le grand espacement que l'on prévoit généralement entre les organes de suspension H pour des raisons d'é- conomie est tel que la pression exercée vers l'extérieur par ceux-ci ne con- tribue que légèrement à maintenir la semelle tout entière en contact avec l'enveloppe.
La poussée exercée vers l'extérieur sur la semelle d'étanchéité SS par les bras de poussée PA ou par les organes de suspension H, ou à la fois par les uns et les autres, implique également une force de réaction dirigée vers l'intérieur et appliquée au toit flottant FR pour tendre à pla- cer celui-ci au centre du réservoir. Cette action de centrage est désirable pour soulager le joint flexible FS de l'effort local résultant du déplace- ment latéial du toit flottant sous l'effet de la pression du vent. Cepen- dant, la force de décentrage du vent est souvent si grande qu'il ne serait pas économique d'équilibrer ou de suréquilibrer sa valeur maxima par l'effet de centrage des bras de poussée ou des organes de suspension.
C'est pour- quoi, on préfère généralement rétablir tout simplement les conditions de centrage quand la pression extrême du vent est tombée. Pour ce but, l'effet de centrage des organes de suspension H est suffisant à lui seul, tout au moins dans un grand nombre de cas. On peut former un mécanisme d'étanchéité tout à fait adéquat à l'aide des organes télescopiques de suspension et de poussée, en intercalant entre ceux-ci des aimants de maintien PM qui n'exer- cent aucune action de centrage sur le toit.
Quand une portion locale de la semelle d'étanchéité SS, à la suite du déplacement du toit flottant vers le haut ou vers le bas, rencontre, une obstruction locale LO comme on le voit sur la figure 1, les organes téles- copiques et non rigides de suspension H ne présentent aucune des difficultés exposées ci-dessus et propres aux organes rigides de suspension. Le déplace- ment d'un organe de suspension H3 vers l'intérieur déplace simplement un point H3 A jusqu'à une nouvelle position H3B. La rigidité de la semelle d'é- tanchéité SS dans son plan vertical produit une compression du ressort 17 de l'organe H3, plutôt qu'une déflexion de la semelle vers le haut entre les points Fil et H3 et que l'élévation et le déplacement vers 12 intérieur qui en résultent pour l'organe de suspension H2.
La ligne centrale des pivots supérieurs 12 des nouveaux organes télescopiques H prend par conséquent une forme plutôt analogue à la ligne horizontale C2 qui a été mentionnée précédemment.Il peut y avoir tout au plus une légère déviation de cette forme relativement idéale C2 vers la cour- be C5 mentionnée ci-dessus, comme on le voit en C7. Cette déviation, si elle existe,dépend du rapport exact entre les caractéristiques d'élasticité des différents ressorts de compression 17 et de la semelle d'étanchéité propre- ment dite.
Une étanchéité considérablement meilleure est obtenue avec une semelle portée élastiquement suivant la ligne C7 qu'avec une semelle suppor- tée par des organes rigides suivant la ligne C5. En même temps, on évite les frais occasionnés par des dispositifs du type pantographe et autres disposi- tifs analogues.
La figure 3 représente un mode de réalisation du nouveau dispo- sitif de suspension, dans lequel le tube 14A est articulé sur la semelle d'étanchéité et la barre 10A sur le toit flottant, au contraire de la solu- tion de la figure 2. La figure 3 représente également une autre modification, en effet la rondelle de butée 19A du ressort de compression 17 est réglable longitudinalement le long de la barre 10A, au lieu d'être fixée rigidement sur celle-ci. Cette disposition peut être réalisée par exemple en supportant cette rondelle de butée sur une goupille appropriée 19B traversant la tige 10A.
Un certain nombre d'orifices 19C sont prévus pour cette goupille à des distances différentes de la surface opposée de butée 18.Grâce à ce régla- ge, on peut adapter un organe télescopique simple de suspension de ce type à des semelles d'étanchéité de types et de poids différents, sans modifier
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la conception ou la matière utilisées pour l'organe de suspension.
Les techniciens pourront imaginer facilement un grand nombre d'autresmodifications.
REVENDICATIONS. lo) hécanisme d'étanchéité pour réservoir à toit flottant carac- térisé par le fait qu'il comprend un toit flottant, une semelle d'étanchéité entourant le toit flottant et écartée radialement de celui-ci, plusieurs bras de support de la semelle disposés autour du toit flottant dans des po- sitions voisines de la verticale et répartis le long de la circonférence de celui-ci, chaque bras comprenant une partie extensible et compressible élas- tiquement, u@ moyen sur une partie inférieure de chaque bras pour articuler celui-ci sur le toit flottant et un moyen sur une portion supérieure de cha- que bras pour articuler celui-ci sur la semelle.