Brevet FR2000268A1 — publié le 19690905

La présente invention concerne un tubage coaxial flexible, et plus particulièrementy une canalisation de transport souple destinée à des liquides cryogéniques, et comportant des tubes concentriques espacés formant un espace intermédiaire annulaire isolant 5 qui peut contenir un élément isolant ou dans lequel onjeut faire le vide, bien que le tube soit également utilisable dans d'autres buts, comme par exemple pour un câble électrique. Un tube coaxial, qu'il soit rigide ou qu'il comporte un certain degré de souplesse, nécessite certaine structure disposée en-10 tre les tubes, et qui maintient ceux-ci en relation générale con-" centrique. Malheureusement, toute structure solide servant à donner de la rigidité, enjambant l'espace séparant les tubes, et appliquée dans ce but, forme un circuit de fuite thermique (ou de pertes diélectrique»} ,et plus la dimension minimale en coupe transversale 15 de la structure est grande et plus la zone de contact de celle-ci ' avec les parois du tube/ést grande, plus grandes sont les pertes. En outre, l'application d'une structure d'enjambement servant à-donner de la rigidité peut compliquer la mise sous vide de l'espace annulaire isolant après fabrication du tube» 20 L'une des formes de dispositifs d'espacement, ou entretoises, que l'on a utilisées est un ruban en matière plastique carré ou rectangulaire que l'on enroule en spirale autour du tube intérieur, et qui présente une épaisseur approchant de la dimension minimale radiale de l'espace annulaire isolant, et une dimension en largeur 25 transversale suffisante pour l'empêcher de s'affaisser. On utilise er^iarticulier de tels rubans dans le cas où le tube extérieur est formé de façon continue autour du tube intérieur entouré de ruban. Selon la présente invention, on réduit sensiblement les per-^ tes rencontrées dans de telles structures précédentes, de même que 30 la quantité de matière en ruban nécessaire par unité de longueur du tube coaxial, au moyen de 1*expédient consistant à tordre un ruban plat autour de son axe propre avant de le poser dans le tube intérieur, ou à mesure qu'on le pose dans celui-ci, de façon à former, par exemple, une spire de 180° dans le ruban pour chaque quart 35 de tour d'enroulement en hélice"autour du tube intérieur, avec pour conséquence qu'un ruban de largeur uniforme approchant la dimension radiale maximale de l'espace annulaire séparant-les tubes ne vient au maximum en contact latéralement avec les tubes qu'à des intervalles espacés, avec l'un des bords continus du ruban venant ! •- bad original 69 00592 2 2000268 d ' aUorcL! en contact avec le tube intérieur, et venant ensuite en contact avec le tube extérieur, ou faisant au moins face à celui-ci, à la spire suivante, et en alternant ainsi sur la longueur du tube. Pendant ce temps, le bord opjjose du ruban vient également 5 alternativement en contact d'abord avec le tube intérieur et fait ensuite face au tube extérieur, ou vient en contact avec celui-ci, sur la longueur du tube à des intervalles espacés entre les intervalles de contact du premier bord, et en étant habituellement décalé circonférentiellement autour du tube intérieur par rapport 10 aux points de contact du premier bord avec le tube intérieur. Dans le cas de la description donnée ici, le tube intérieur peut être lisse ou ondulé en étant entouré ou non d'une bande isolante. S'il est ondulé, il peut également comprendre une tresse de renforcement en fil métallique qui l'entoure. De façon semblable, le tube 15 extérieur peut être lisse ou ondulé avec ou sans revêtement intérieur en isolant. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs 20 formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ce dessin, la figure 1 est une vue en coupe transversale verticale en travers d'une forme de réalisation typique de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale semblable avec 25 le tube de la figure 1 retourné de 180° d'une extrémité à l'autre. la figure 3 est"une vue en plan d'une variante/que l'on peut appliquer au lieu du ruban représenté sur les figures 1 et 2. La figure 4 est une vue en plan semblable d'une autre 'variante du ruban. ruban de la figure 4 placé dans la structure de la figure 1. La figure 6 est une vue en coupe transversale verticale montrant une variante de l'ensemble ; et la figure 7 est une vue en coupe transversale d'un ensemble 35 semblable à celui de la figure 6, en supprimant l'enroulement isolant placé sur le tube intérieur» Sur les figures 1 et 2, la-référence 10 indique un tube intérieur ondulé en spirale, e't 12 unextérieur ondulé en spirale. On fabrique commodément un"tel tubage en cuivre, et il j>rés°^- La figure 5 est une vue en coupe transversale montrant le bad original. 69 00592 3 2000268 te un certain degré de souplesse sur un rayon asses large. Autour du tube intérieur 1C est enroulée en hélice une certaine longueur de ruban rlr-t 20 er aétal ou en matière plastique, de préférence en iol;>" tétraflûor oéthylène, de largeur uniforme avec un ]_:as d'en-5 viron 45° par rapport à l'axe du tubagee Le'ruban 20 est ter du de 180° auteur de sc-n axe propre pour chaque fraction 'de -0° de son tour'sutour du tube 10 de façon que l'un ou l'autre de ses bords opposés vienne latéralement en contact avec le tube intérieur une fois par fraction de 90° de chaque 10 tour. De ce fait, le bord 21 du ruban 20 fait face radialenient vers l'extérieur aux points A, G, E, G-,' I, E et M, alors qu'il fait face radialenient vers l'intérieur et vient en contact avec le tube intérieur 10 aux points B, D, F, H, J, L, et N. 15 Le bord opposé 22 du ruban fait par conséquent face radia lenient vers l'intérieur et vient en conts.ct avec le tube 10 aux points A, C, E, G, I, E et 1 ; et il fait face radialement vers l'extérieur aux points intermédiaires B, D, ï1, H, J, L et ÎT. On notera également qu'à l'endroit ôù l'uii ou l'autre-des 20 bords fait face radialement vers l'intérieur, il tend à s'affaisser de lui-même dans l'un des creux 30 intercalés entre les crêtes 32 prévues sur le tube intérieur"10o Ceci tend à se produire aux points E, F, J et IT sur la figure"! j et aux points D, H, et L sur la figuré 2, bien que, dans des buts de clarté, lë dessin 25 représente le ruban sous la forme d'une spirale plus proche de la symétrie en ces points. Normalement, le ruban présente une largeur telle qu'il peut, mais qu'il ne le fait pas nécessairement, venir en contact avec le tube extérieur à tous les points de torsion, mais que le ruban 50 forme effectivement une entretoise qui maintient les deux tubes en une configuration concentrique espacée. Le pas du ruban peut être quelque peu différent de 45°j et le ruban peut être tordu sur sa longueur à des intervalles plus rapprochés ou plus longs que ceux représentés sur le dessin, se-35 Ion le degré de support entre les deux tubes qui est nécessaire ou avantageux. En tous cas, comme on le voit sur le dessin, il n'existe jamais aucun contact par enjambement entre les deux tubes dans la mesure où 1'entretoise est concernée, sauf aux points A-N inclusivement, où le ruban est orienté radialement, avec ses bad original 69 00592 4 2000268 parties croissantes placées entre ces points restant toujours espacées du tube extérieur par suite de la configuration tortueuse du ruban. Par exemple, dans le cas où le tube extérieur présente un 5 diamètre intérieur de J1, 6 mm, et où le tube intérieur présente un diamètre extérieur de 20,2 mm, le ruban peut avoir une largeur de 7,2 mm et une épaisseur de 1,02 mm. Dans une application cryo- — 5 géniqûe, avec un vide supérieur à'5 x-10 Torr, la dispersion de chaleur a été réduite à seiilement 0,48 cal/0G/heure, quand on la 10 mesure entre la température ambiante"et -196°C. Pour des canalisations plus grandes, la largeur du ruban peut-aller jusqu'à 10,2 mm, et on peut appliquer une largeur plus grande allant jusqu''à 2,5 mm ou davantage, selon la dimension radiale entre les tubes; l'application de la structure de l'invention n'est pas li^-15 mitée à un tubage ondulé, mais est également utilisable avec des tubes rectilignes rigides. Le tube intérieur peut comprendre, quand il est ondulé, une bande de renforcement tubulaire tressée 50, comme on le voit sur la figure 6, comme on l'applique souvent maintenant à d'autres constructions d'entretoises servant à aug-20 menter le taux de pression comme on le voit par exemple dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n° 3 240 234» La figure 3 représente un ruban modifié - 20a, qui est le même que celui appliqué aux figures 1 et 2, sauf "que ses bords portent des entailles ou encoches 40 disposées en quinconce le long 25 du ruban et espacées à des intervalles tels que les encoches viennent en contact, dans la canalisation assemblée, avec le tube intérieur en des points où le ruban tordu s'étend à peu près radialement en travers de l'espace annulaire séparant les tubes. Les encoches peuvent présenter un rayon légèrement supérieur à-celui 30 du tube intérieur du fait de l'angle de contact, comme on le voit sur la figure 5. La configuration à encoches apporte un gain dans la stabilité dù ruban du fait que le contour de celui-ci se conforme davantage à la surface du tube aux points de contact. La figure 4 représente une autre forme modifiée encore- du 35 ruban 20b dans laquelle les encoches 40, au lieu d'être disposées en quinconce le long du ruban, apparaissent périodiquement sur les bords opposés de celui-ci, en rendant ainsi peu important le côté particulier du ruban qui se.présente contre le tube intérieur é-tant donné que les deux côtés portent des encoches. La figure 5 bad original 69 00592 5 2000268 représente le ruban de la figure 4 placé dans le tubage des figures 1 et 2, Sur là'figure 6, le diamètre du tube extérieur I2_g, a été également agrandi, de sorte que des couches multiples"d1isolant 5 enroulées de façon lâche en hélice ou en spirale du type, par exemple, décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n° 3 240 234, et comprenant des couches alternées en pelliculè de matière "plastique revêtue d'aluminium avec une couverture en fibres de verre formant une enveloppe lâche, peuvent constituer une 10 partie du tube intérieur. Le tube intérieur renforcé et entouré d'isolant est ensuite entouré avec le ruban tordu 20, 20a ou 20b; Après cela, on enroule une autre couche d'isolant sur le ruban, -et on enferme ensuite l'ensemble dans le tube extérieur 12a, L'isolant 52 et 54 n'est ainsi comprimé qu'aux points d'orientation 15 radiale'du ruban, en laissant la densité optimale de l'enroulement, comme expliqué dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n° 5 236 406, sur tout le reste de l'espace annulaire séparant les' tubes,' ■La figure 7 représente une couverture lâche d'isolant en 20 couches multiples interposée seulement à l'extérieur du ruban enroulé 20, avec la compression des couches ne se produisant encore à peu près qu'aux points d'orientation radiale du ruban. Ainsi qu'on le voit, au lieu de supprimer, comme sur la figure/t, la couche d'isolant du tube intérieur, on peut supprimer la garniture 25 isolante 54 du tube extérieur tout en conservant l'enveloppe isolante 52 dû tube intérieur, avec ou sans la tresse tubulaire de renforce'ment en fil métallique 50i C'est ainsi qu'on utilise un dispositif d'espacement dans toutes les formes, que l'on peut placer facilement entre les deux 30 tubes pendant les opérations de formage continu en utilisant un minimum de matière pour ce dispositif d'espacement. Dans certaines circonstances, particulièrement pour de grandes dimensions, on peut enrouler deux rubans tordus distincts, ou davantage , en rapport d'espacement sur le tube intérieur, les deux présentant 35 le même pas, et les mêmes intervalles de torsion ou des intervalles de torsion différents, • La construction rend également facile de faire le vide dans le passage séparant les deux tubes, qu'il contienne des couches bad orsgsnal ' 69 00592 6 2000268 isolantes ou non, du fait de 1'obstruction minimale réalisée par 1'entretoise, qui est moindre que celle que l'on rencontre avec des rubans non tordus. En outre, on apporte la rigidité voulue pour éviter un affaissement, du fait des torsions, au moyen d'un 5 ruban plus mince que celui qu'on pourrait utiliser en l'absence des torsions du ruban autour de son axe propre. Il va de soi que la présente invention a-été décrite et représentée à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'el le est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre» 10 69 00592 2000268 EEYEÎ1DICATI0II3 1. Tubage c oaxial c omprehant : - des tubes intérieur et extérieur agencés conçentri-quement, caractérisé par un moyen d'espacement s1étendant longi-5 tudinalement par rapport à ce tubage entre ces tubes et constitué par un ruban continu, ce ruban étant tordu autour de son axe propre pour présenter des bords opposés continus qui "viennent en contact avec ce tube intérieur alternativement à des intervalles espacés le long de ses bords. 10 2. Tubage coaxial suivant la revendication 1, caractérisé eu ce que ledit ruban présente une largeur uniforme. 3. Tubage coaxial suivant la revendication 1j caractérisé en ce que ledit ruban est un ruban en matière plastique. 4. Tubage coaxial suivant la revendication 1, caractérisé 15 en ce que lesdits bords font face radialement vers"1'extérieur entre leurs points voisins successifs de contact avec ce tube intérieur. •5. Tubage coaxial suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits bords de ce ruban présentent des"encoches là 20 où ces bords viennent en contact avec ce tube intérieur pour aider à stabiliser ce ruban. 6; Tubage coaxial suivant la revendication 3» caractérisé en ce que ledit ruban présente des encoches supplémentaires formées dans ses bords en face des encoches placées aux intervalles 25 de contact avec le tube intérieur. 7. Tubage coaxial suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ce tube intérieur comprend une enveloppe "extérieurelâche en couches multiples d'isolant comprimées seulement.à ces intervalles espacés. 30 8. Tubage eoaxial suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une enveloppe lâche en couches multiples d'isolant entoure ce ruban, cette enveloppe n'étant comprimée que là où ces bords font face radialement vers l1extérieur» 9. Tubage coaxial suivant la revendication 8, caractérisé 35 en ce que ledit tube intérieur comprend une enveloppe extérieure en couches multiples lâches d'isolant comprimée seulement à ces intervalles espacés. bad original 69 00592 s 2000268 10. Tubage coaxial suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ruban .tordu est enroulé en hélice autour de ce tube intérieur» 11. Tubage coaxial suivant la revendication 10, caracté-5 risé eh"ee que ledit ruban est tordu de 180° pour chaque quart de tour de son enroulement en hélice autour'de ce tube intérieur. 12. Tubage coaxial suivant la revendication ÎO, caractérisé en ce*-que le pas de cet enroulement en hélice est d'environ 45° par rapport à l'axe de ce tubage. 10 ' " 13® Tubage coaxial suivant la-revendication 10, caractérisé eh"ce que ledit ruban ne s'étend radialement par rapport à ce tubage qu'à des intervalles espacés circonférentiellement le long de son enroulement en hélice. 14» Tubage coaxial suivant la revendication 13, earaeté-15 risé eh"ce que ledit tube intérieur présente une configuration ondulée en spirale pour former une surface extérieure présentant des crêtes extérieures et des gorges intercalées, et ces parties s'éténdant radialement de ce ruban reposent dans les gorges formées entre les crête's formées dans les parois de ce tube intérieur. ©ad original