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TOIT FLOTTANT POUR RESERVOIR.
La présente invention concerne le mécanisme d'étanchéité et de centrage d'un toit flottant destiné à protéger de l'essence ou un liquide analogue.
Il est bien connuequ'un moyen d'éanchéité doit être appliqué à l'espace périphérique autour d'un toit flottant dans le but d'éviter des pertes de vapeur, et que le toit doit être maintenu sensiblement centré, malgré la pression du vent et autres efforts analogues, dans le but d'éviter des dégâts du joint d'étanchéité et des autres parties de l'installation. Il est également connu d'appliquer, au moyen d'une série de leviers appropriés, des forces servant à la fois à réaliser cette étanchéité et ce centrage du toit.
Chacun de ces leviers comporte généralement une extrémité articulée,: sur le toit flottant, une autre extrémité lestée et disposée en-dessom du toit, et une portion intermédiaire agissant sur le joint d'étanchéité, soit directement comme une pince, soit indirectement par l'intermédiaire d'une tringlerie supplémentaire qui peut servir également à supporter le poids du joint d'étanchéité.
Conformément à la présente invention, la portion intermédiaire d'un tel levier agissant comme une pince est incurvée de manière à réaliser une surface oscillante formant came, en contact avec le joint d'étanchéité et absorbant la charge, dans le but de réaliser un bras de levier variable "de charge". La came modifie le bras de levier de charge de telle manière que, quand le toit flottant se rapproche du joint dchéité, le poids uniforme fixé au levier produit une force nette qui augmente plus vite que p roportionnellement à ce déplacement.
De cette manière, le système de contrepoids et de leviers conforme à l'invention produit des effets d'étanchéi-
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té et de centrage supérieurs à ceux pouvant être obtenus avec les anciens leviers à contrepoids ou avec les poussoirs élastiques à ressort bien connus dans la présente technique. Le prix de construction et d'entretien du nouveau dispositif conforme à l'invention est tout au plus égal à celui des anciens leviers à contrepoids et il est considérablement inférieur à celui des anciens poussoirs à ressort.
Toutes ces caractéristiques du nouveau mécanisme conforme à l'invention ainsi que d'autres, seront mieux comprises en lisant la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation préférés.
Sur le dessin annexé : la figure 1 est une coupe transversale partielle d'un toit flottant conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue analogue d'une autre partie du même toit flottant; la figure 3 est un graphique des forces utilisées dans le dispositif conforme à l'invention; la figure 4 est une vue schématique en plan d'un toit flottant utilisant le mécanisme conforme à l'invention; la figure 5 est un schéma d'une bielle de suspension de la figure 2 et représente quelques-unes des forces représentées graphiquement sur la figure 3 ;
la figure 6 est une vue schématique analogue d'un levier-poussoir de la figure 1 et représente d'autres forces dont les variations sont représentées graphiquement sur la figure 3- la figure 7 est une vue analogue dans son ensemble aux figures 1, et 2, mais représente des variantes des leviers-poussoirs et des bielles de suspension.
Si l'on se réfère d'abord aux figures 1 à 6, on y voit un toit flottant F comprenant un pont D et une bordure R et flottant sur un liquide volatil C,-tel que de l'essence, qui est emmagasiné dans le réservoir T.
Le pont D recouvre la surface L du liquide, à l'exception d'un espace périphérique, étroit et annulaire P. Le jeu fourni par cet espace permet une construction légèrement irrégulière et en principe économique du réservoir T et du toit F. Pour éviter les pertes de vapeur, l'espace P est recouvert par un joint d'étanchéité flexible S formé par une bande annulaire de toile caoutchoutée ou d'une substance analogue dont le bord intérieur est fixé à la partie supérieure de la bordure R. Le bord extérieur de ce joint d'étanchéité S est fixé au bord supérieur d'une semelle d'étanchéité SS, qui est en contact avec la paroi intérieure du réservoir T et qui forme une bague annulaire métallique mince, par exemple en acier.
On prévoit une série de leviers-poussoirs rigides 10, qui sont articulés autour de la bordure R du toit flottant F et qui sont espacés le long de la périphérie de cette bordure avec des intervalles compris de préférence entre Om,60 et 1m,50. Chaque levier-poussoir consiste de préférence en une barre d'acier longue, qui a été laminée de manière à lui donner la forme d'un arc de cercle continu à convexité tournée vers l'extérieur.
L'extrémité supérieure de chaque levier-poussoir est connectée par un pivot 11 à la bordure R du toit flottant; ce pivot 11 est soudé transversalement sur le levier 10 et peut tourner dans deux pattes de support 11A soudées sur la bordure R. La fixation et l'orientation de ces pattes 11A sont telles que le levier-poussoir 10 peut pivoter dans un plan sensiblement vertical, et sensiblement radial par rapport au toit flottant. Un contrepoids 12 est fixé à l'extrémité libre de chaque levier-poussoir 10 en dessous du pont D et à l'intérieur du réservoir par rapport à la bordure R.
Chaque levier-poussoir 10 comporte sur toute sa longueur, entre son axe de
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pivotement 11 et son contrepoids 12, une surface 10 C de préférence arron- die en arc de cerlce, dont la convexité est tournée vers l'extérieur et qui est en contact avec la semelle d'étanchéité SS en un point X, dont la position dépend de la largeur de l'espace P. Le levier-poussoir 10 exerce sur la semelle d'étanchéité SS une pression dirigée vers l'extérieur et due au contrepoids 12, qui tend à éloigner le toit flottant de l'enveloppe du réservoir.
Les le viers-poussoirs incurvés sont obtenus très simplement en laminant à froid des barres pleines d'une longueur prédéterminée suivant un rayon prédéterminé. Il est préférable d'adopter un arc d'en- viron 135 pour former les leviers-poussoirs, avec un rayon d'environ
Om,60 dans le cas où l'on désire maintenir la largeur locale de l'espa- ce P entre 7,5 cm et 25 cm.
Cette opération de laminage à froid est plus simple et plus sûre que l'opération utilisée autrefois pour fabriquer certains leviers- poussoirs et consistant à plier une barre à un endroit déterminé et sui- vant un angle aigu déterminé. De même, le levier-poussoir 10 conforme à l'invention est un élément mobile extrêmement simple, économique et sûr, puisqu'il n'est muni que d'un simple axe de pivotement 11.
Des bras de suspension ou bielles de support 20 sont prévus, en plus des leviers-poussoirs 10, pour supporter le poids de l'ensemble
S, SS d'étanchéité. Ces bielles supplémentaires sont réparties tout autour du toit flottant à des intervalles périphériques compris à peu près entre Om,90 et lm,80, et alternent convenablement avec les leviers-pous- soirs 10. Comme on le voit sur la figure 2, chaque bielle de suspension
20 s'étend à partir d'un pivot intérieur et inférieur 21 fixé convenable- ment sur le toit flottant F, et traverse l'espace P pour aboutir à un pivot.extérieur et supérieur 22 fixé à la semelle d'acier SS.
Chaque pi- vot intérieur et inférieur 21 est monté de préférence dans une plaque de support 23 fixée sur un organe coulissant 24; cet organe 24 peut coulisser dans un manchon de guidage vertical 25 fixé sur la face infé- rieure du pont D par un gousset 26. Un ressort de compression 27 entou- rant l'organe coulissant 24 s'appuie, d'une part contre l'extrémité supé- reure du manchon 25 et d'autre part contre la face inférieure de la plaque de support 23, de manière à fournir à la semelle d'étanchéité un sup- port élastique verticalement et à éviter ainsi la déformation de la semelle et la perte partielle d'étanchéité qui pourrait résulter des mouvements de pivotement de la bielle de suspension 20.
Pour diminuer l'interférence des parties 10 et 25 sur un rappro- chement accentué du toit flottant F et de la paroi T du réservoir, dans le cas ou un tel rapprochement est nécessaire, il peut être désirable de dé- couper des échancrures 13 dans les parties marginales extérieures du pont D, à l'extérieur de la bordure Rades emplacements en regard avec les parties
10 et 25 .
Le manchon 25 peut être disposé dans une position voisine de la verticale mais légèrement inclinée par rapport à celle-ci, comme on le voit sur le dessin, afin de réduire la poussée latérale qui tend à se pro- duire par suite de la charge excentrée appliquée aux bielles de suspension
20. Cependant, cette inclinaison des manchons 25 peut subir des modifica- tions. En réalité, il est quelquefois possible de supprimer tout le méca- nisme élastique de coulissement. Dans ce cas, comme on le voit sur la figure 7, les bielles de suspension peuvent être constituées par des barres pleines et rigides qui sont articulées sur des pivots montés rigidement sur le toit flottant F et sur la semelle d'étanchéité SS.
La figure 7 représente également une variante relative aux le- viers-poussoirs 30, qui comprennent chacun dans ce cas, une partie supérieure etincurvée 31, dont la convexité est tournée vers l'extérieur et qui s'étend depuis le voisinage de la bordure R légèrement au delà de la
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semelle d'étanchéité SS, un coude intermédiaire 32, et enfin une partie inférieure 33, rectiligne et plus ou moins horizontale qui s'étend depuis ce coude jusqu'à la région en-dessous du pont D et à l'intérieur de la bordure R, cette dernière partie 33 portant un contrepoids approprié.
Ce levier-poussoir modifié convient principalement dans le cas où le rayon de courbure de la partie supérieure 31 formant came est relativement important: il peut être aussi intéressant quand on veut appliquer la pression d'étanchéité dans des régions prédéterminées du joint. Au contraire, un levierpoussoir se présentant sous la forme d'un arc non brisé età rayon court, comme celui utilisé sur la figure 1, est très satisfaisant dans la plupart des cas : ill'est certainement davantage que le dispositif utilisé jusqu'à présent et consistant à appliquer la pression d'étanchéité avec un bras de levier fixe "de charge".
Ce dernier point apparaîtra plus clairement au cours de la description qui va suivre du fonctionnement du dispositif préféré conforme à l'invention.
Si l'on considère la figure 4, on voit que l'action du vent W a tendance à décentrer le toit flottant par rapport au réservoir. Cette action du vent tend à déranger la disposition la plus efficace du joint d'étanchéité. Elle tend également à détacher les conduites de drainage et à compromettre l'intégrité des autres parties. Il faut par conséquent réagir efficacement contre cette action de décentrage et maintenir principalement l'étanchéité.
Le maintien de l'é+anchéité est réalisé, dans une certaine mesure, par les bielles de suspension 20 seules, mais ces bielles tendent plutôt à décentrer qu'à centrer le toit flottant. Par suite de sa position inclinée, en montant vers l'extérieur, et du poids des parties 20, S et SS, chaque bielle de suspension 20 applique par son pivot supérieur 20 à la semelle d'étanchéité SS une pression P20 dirigée vers l'extérieur avec une réaction appliquée à la bielle elle-même et dirigée vers l'intérieur (figure 5). Une réaction R20 dirigée vers l'intérieur et égale en grandeur à la pression P20 dirigée vers l'extérieur est appliquée au toit flottant par le pivot intérieur 21. Ces pressions P20 et R20 augmentent à peu près proportionnellement à la distance entre le toit flottant et l'enveloppe du réservoir.
Cependant, si l'on veut créer une action de centrage du toit flottant,ces pressions P20 et R20 doivent au contraire augmenter quand cette distance diminue.
Pour rendre ce dernier point plus clair, on se référera de nouveau à la figure 4. Quand le vent agissant dans la direction W pousse le toit flottant F vers les bielles de suspension 20-1 d'un côté du réservoir, ces bielles tournent pour occuper des positions plus voisines de la verticale et produisent ainsi une réduction locale des pressions P20 et R20.
'Les bielles opposées 20-2 produisent un effet composé, puisqu'elles tournent vers des positions plus inclinées par rapport à la verticale. Par conséquent, dès que le vent a déplacé le toit flottant dans la direction W au delà de la position de centrage, les réactions de pression R20 des bielles de suspension 20-1 sont inférieures à celles des bielles de suspension 20-2. Ainsi, les bielles de suspension aident en réalité la pression du vent à décentrer le toit flottant.
Ces effets de décentrage sont contrebalancés par les nouveaux leviers-poussoirs 10 conformes à l'invention de la manière la plus efficace et la plus économique. Quand le toit flottant est décentré, comme on vient de l'expliquer, il en résulte certains décalages dans les positions de ces leviers-poussoirs. Si l'on considère de nouveau la figure 4 on voit que les leviers-poussoirs 10-1 voisins des bielles de suspension 20-1 ont leurs contrepoids soulevés, tandis que leurs points de contact X se rapprochent de leurs axes de pivotement, En mêmte temps, les leviers-poussoirs 10-2 opposés ont leurs contrepoids abaissés et leurs points de contact X
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éloignés de leurs axes de pivotement.
Le soulèvement et l'abaissement des contrepoids qui sont bien connus dans la présente technique, exercent un effet utile pour contrebalan- cer 1-'effet de décentrage. Cet effet est cependant tout au plus approxi- mativement proportionnel au déplacement latéral du toit flottant, puisqu'il provient d'une simple augmentation du bras de levier A-12 du contrepoids d'un levier-poussdir pivotant. Dans le présent mécanisme conforme à l'in- vention cet effet utile est considérablement augmenté, puisque le bras de levier de charge A-P de chaque levier-poussoir est réduit pendant que le bras de levier A12 de son contrepoids est augmenté et vice-versa.
De cette manière, l'augmentation de la réaction de pression R10 produite par chaque levier-poussoir 10 peut varier plus vite que proportionnellement au rappro- chement du toit flottant par rapport à l'enveloppe du réservoir.
En modifiant le profil de la came 10C, on peut faire varier de différentes manières prédéterminées les bras de levier de charge AP.
En pratique, le profil de came en arc de cercle est évidemment le plus simple au point de vue fabrication, et ce profil exerce un effet accentué permettant de contreblancer les forces de décentrage avec efficacité et sûreté, même dans le cas ôù quelques leviers-poussoirs lise gélent" ou deviennent inopérants d'une autre manière pendant un temps prolongé.
Il paraît utile de souligner maintenant le fait que., quand le toit flottant se déplace horizontalement en modifiant le bras de levier
A12 du contrepoids et le bras de levier de charge AF, une certaine fric- tion de glissement peut se produire entre lasurface de came 10C et la se- melle d'étanchéité SS, suivant le type de bielle de suspension (20 ou 40) utilisé. Un frottement de démarrage SF agissant vers le haut ou vers le bas, suivant la direction du mouvement du toit flottant, doit pouvoir être surmonté avant que la position du levier-poussoir 10 ait été réellement modifiée. En pratique, la réalisation de cette condition ne pose pas de problème très sérieux.
Le levier-poussoir 10 peut être en contact avec la semelle d'étanchéité SS sur une surface relativement large, et il répartit alors d'une manière adéquate la charge de frottement.
Les principales réactions de pression réalisées par les leviers
10 et 20 ont été représentées sur la figure 3 pour un toit flottant typique conforme à la présente invention.
La courbe R20 représente les réactions de pression désignées par le même nombre de référence et produites par les bielles de suspension
20 et les contrepoids portés par ces bielles (figure 5).
La courbe R10 représente les réactions de pression désignées par la même référence et produites par les leviers-poussoirs 10, par suite des changements déjà mentionnés plus haut dansleurs bras de leviers de contrepoids et de charge; on a tenu compte également de facteurs fortuits, tels que les variations de la. répartition du poids du levier-poussoir lui- même. La courbe RT représente la somme de R10 et R20. On suppose que le toit flottant est centré à la distance de 16,25 cm de l'enveloppe du réservoir, comme on le voit sur la graphique, et que la pression RT de toutes les combinaisons poussoir-bielle de suspension est légèrement supérieure à 13,5 Kgs, quand le toit est ainsi centré.
Si l'on suppose maintenant que le toit flottant est entraîné d'un côté par la pression du vent, et que la largeur de l'espace P de ce côté est ainsi réduite jusqu'à 8,75 cms au voisinage des bielles de suspension 10-1 et des leviers-poussoirs 20-1, la largeur de l'espace P est augmentée jusqu'à environ 23,75 cms au voisinage des leviers-poussoirs et bielles de suspension opposés 10-2 et 20-2. Aux premiers points mentionnés, le toit flottant est soumis aux forces R10 et aux forces R20 agissant vers l'intérieur, dont la somme dépasse 22,5 Kg, c'est- à-dire a été considérablement augmentée, comme le montre la courbe RT.
Aux points opposés correspondants la courbe RT indiqueune pression opposée inférieure à 11,25 Kg et dirigée vers l'intérieur, c'est-à-dire une pres-
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sion inférieure aux pressions agissant dans la position de centrage et légèrement supérieure seulement aux pressions minima représentées. Ainsi, il existe pour les premiers points mentionnés une force de centrage supérieure à 11,25 kg. Cette force est multipliée par le nombre d'éléments de tringlerie se trouvant effectivement dans la ligne d'action de la pression du vent, et ce nombre dépend des dimensions du réservoir comme l'effet lui-même de la pression du vent.
Cette augmentation plus que proportionnelle de la pression des leviers-poussoirs, du côté opposé au vent, est mise en évidence par la convexité prononcée que présente vers le bas la courbe R10 et par la forme similaire de la courbe RT.
Il résulte de cette nouvelle disposition avantageuse des conditions de pression que le poids total des contrepoids 12, nécessaire pour une semelle d'étanchéité SS un oint d'étanchéité S et un système de bielles 20 déterminés, est considérablement inférieur à celui des anciens toits flottants. Cette caractéristique diminue le poids du mécanisme directement et indirectement.
La présente demande de brevet fait suite à la demande de brevet Ser.N 149.956 déposée aux Etats Unis d'Amérique le 15 Mars 1950 et à la demande Ser.N 200.713 déposée aux Etats Unis d'Amérique le 14 Décembre 1950.
Cette première demande citée en référence décrivait un levier-poussoir analogue à celui de la présente figure 7 ; la deuxième demande de brevet citée en référence décrivait le levier-poussoir analogue à celui de la présente figure 1. Les bras de suspension représentés dans les deux demandes de brevets citées plus haut en référence étaient identiques à ceux représentés sur la figure 7.
REVENDICATIONS.
1. - Toit flottant pour réservoir de liquide, caractérisé par le fait qu'il comprend,en combinaison avec une bordure périphérique et un anneau d'étanchéité supporté par celle-ci, une série de leviers-poussoirs rigides répartis autour de la bordure,chaque levier-poussoir comportant une extrémité supérieure formant pivot et connectée à la bordure de manière que le levier-poussoir puisse osciller dans un plan sensiblement vertical et radial par rapport au toit flottant, une extrémité inférieure lestée par un contrepoids et disposée en-dessous du toit flottant vers l'intérieur du réservoir par rapport au pivot, et une partie intermédiaire formant came qui s'étend depuis le voisinage du pivot sur au moins la plus grande partie du levier-poussoir dans la direction de l'extrémité lestée,
avec une courbure prononcée en arc de cercle, convexe vers l'extérieur et sensiblement uniforme sur la surface extérieure de cette partie intermédiaire jouant le rôle de came, avec un prolongement fortement incliné vers le bas et vers l'extérieur aux voisinages du pivot dans la portion jouant le rôle de came et avec un prolongement s'inclinant vers le bas et vers l'extérieur, jusqu'en un point de contact tangentiel entre la portion jouant le rôle de came et l'anneau d'étanchéité, de sorte que l'emplacement du point de contact est variable verticalement dans une mesure assez importante par comparaison avec le déplacement de 1-'extrémité lestée du levierpoussoir en réponse aux mouvements horizontaux du toit flottant par rapport à l'anneau d'étanchéité.