Brevet FR2027245A1 — publié le 19700925

La présente invention concerne un système de conduites placées dans une enveloppe tubulaire évacuée, et maintenues à des températures basses, un écran de protection contre le rayonnement, entourant partiellement ces conduites, étant prévu entre 5 celles-ci et l'enveloppe tubulaire. Des systèmes de conduites de ce genre sont plus particulièrement utilisés pour le transport de gaz liquides ou de gaz portés à une température très basse.L'écran de protection contre le rayonnement sert à réduire l'échange thermique par radiation 10 de la chaleur entre le système de conduites et l'environnement, un espace évacué étant éventuellement prévu pour isoler les parties du système de conduites qui sont i&aintenues à température basse, de celles des parties qui sont exposées à l'influence de la température environnante. Dans les systèmes de conduites con-15 nus à ce jour, les dits écrans sont soit reliés rigidement aux conduites destinées aux substances à maintenir à température basse, soit reliés à l'enveloppe tubulaire extérieure, formant habituellement une enveloppe dans laquelle le vide est effectué. Toutefois, cette disposition n'autorise pas, entre conduite inté-2o rieure, écran et enveloppe extérieure, des mouvements relatifs importants tels qu'ils sont nécessaires, par exemple, pour refroidir des conduites longues. Ceci conduit à des déformations et même à des dommages causés tant à. l'écran qu'à la conduite intérieure . 25 Dans les systèmes de conduites connus à ce jour, dans lesquels les conduites doivent être maintenues- à des températures très basses, il était nécessaire de prévoir des mesures particulières pour protéger les écrans très sensibles à la corrosion, à la contamination et à une charge thermique importante, contre 30 les effets physiques et chimiques qui peuvent se présenter lors de la construction du système de conduites, par exemple, lors de la soudure des.conduites ou de l'enveloppe tubulaire. L'invention a donc pour objet un système de conduites de ce genre dans lequel un mouvement relatif est possible entre 35 l'enveloppe tubulaire, les écrans de protection contre le rayonnement et les conduites pour les substances à maintenir à des températures basses, sans que soit' diminuée l'efficacité de l'isolation thermique. Un autre objet de l'invention est de permettre l'assemblage des différents éléments constitutifs du système 40 de conduites au lieu d'utilisation même de celui-ci. Les écrans 69 45137 2 2027245 de protection contre le rayonnement doivent pouvoir être fabriqués de façon simple, en série, et éventuellement de façon automatique, malgré les conditions différentes dans lesquelles ils peuvent être utilisés. 5 Le dispositif à conduites, conforme à l'invention est du ty pe rappelé ci-dessus, et il est caractérisé par le fait que pour l'isolation thermique, on prévoit des éléments isolants tubulaires, susceptibles d'être assemblés entre eux et dont chacun est composé d'une conduite de support, entourant avec jeu, la conduite 10 maintenue à basse température, pourvue sur sa périphérie de pièces d'écartement faites, de manière connue, avec une matière faiblement conductrice de la chaleur, lesdites pièces d'écartement étant munies d'au moins trois galets répartis régulièrement sur la périphérie de chaque élément isolant et mobiles par rapport à 15 la direction axiale de l'enveloppe tubulaire, alors que la con-. duite-support sert d'appui pour l'écran de protection contre le rayonnement. Un avantage important du système à conduites conforme à l'invention réside dans le fait que les conduites qui sont à mainte-20 nir à des températures basses, présentent un isolement suffisant sur toute la longueur des conduites, ledit système de conduites ayant une stabilité mécanique suffisante bien que l'isolement ne soit pas relié rigidement ni avec l'enveloppe tubulaire, ni avec les conduites qui sont à maintenir à des températures basses. Il 25 est en outre avantageux que les éléments servant à l'isolement puissent être déplacés dans la direction de l'axe du manteau tubulaire, avec un frottement pratiquement insensible,en sorte que les éléments qui forment l'isolement et les conduites qui sont à maintenir à température basse puissent être insérés, après le na> 30 tage de l'enveloppe tubulaire, au lieu d'utilisation. Ceci donne une simplification non négligeable des travaux de montage, car il possible d'adapter les guidages des conduites à maintenir à basse température et les moyens d'isolement aux conditions qui s'imposent au lieu d'utilisation. La réalisation conique des pièces d"é-35 cartement permet un chevauchement des écrans de protection contre le rayonnement, portés par les pièces d'écartement et appartenant à deux éléments isolants voisins, en sorte que l'effet isolant Pour la stabilisation des pièces d'écartement coniques, 40 il est avantageux de prévoir à la périphérie de chacune d'elles, 69 45137 3 2027245 voisine de la surface de base de la paroi latérale conique, des boulons passant par les écrans de protection contre le rayonnement et liés à la périphérie extérieure des éléments isolants, formés avec un matériau mauvais conducteur de la chaleur, par 5 exemple, avec une matière synthétique du genre de celle vendue dans le commerce sous l'appellation NYLON, ou en une autre matière analogue. Dans des cas particuliers, notamment lorsque les conduites à maintenir à des températures basses sont flexibles, les 10 éléments isolants de forme tubulaire sont avantageusement subdivisés dans le sens axial. Ceci présente l'avantage qui réside dans le fait que les éléments isolants sont assemblés, en entourant les conduites à maintenir à basse température, pendant l'insertion de celles-ci dans l'enveloppe tubulaire, après quoi les 15 éléments ainsi formés sont soudés ou scellés entre eux. Les écrans de protection contre le rayonnement sont déroulés sur les pièces d'écartement, de manière connue, sous la forme d'une feuille continue. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté 20 au dessin annexé une forme d'exécution du dispositif conforme à l'invention. La Figure 1 représente, en coupe partielle, le système de conduites conforme à l'invention. La Figure 2 représente un élément isolant du système 25 de conduites suivant l'invention. La Figure 3 est une variante du système de conduites suivant la figure 1. La figure 4 représente le système de conduite de la figure 1, enfoui dans le sol. 30 Ainsi que cela ressort du dessin annexé, les conduites 1 qui sont à maintenir à une température basse, sont disposées dans l'enveloppe tubulaire évacuée 2, des éléments isolants tubulaires 3 étant disposés entre l'enveloppe tubulaire évacuée 2 et les conduites 1 qui sont à maintenir à basse température. Ces 35 éléments isolants prennent appui, à l'aide des galets 4 disposés à leur périphérie, sur l'enveloppe tubulaire 2. Les éléments isolants 3 sont formés, ainsi que cela ressort de la Fig.2, d'un tube-support 5 réalisé de préférence avec une matière synthétique thermoplastique. Aux deux extrémités du tube-support 5 sont pré-40 vues des pièces d'écartement coniques 6 présentant une conicité 69 45137 4 2027245 qui croît dans la même direction. Sur la périphérie des pièces d'écartement coniques 6 sont répartis uniformément des galets 4 de manière que les éléments isolants tubulaires 3 puissent être déplacés axialement sur la surface intérieure de l'enveloppe tu-5 bulaire 2. Afin de réduire autant que possible les ponts thermiques on ne prévoit sur la périphérie dés pièces d'écartement 6 que trois galets 4. seulement. En outre, pour réduire autant que possible la conductibilité thermique, les pièces d'écartement 6 sont faites avantageusement avec des tôles fines en un acier 10 affiné ne rouillant pas. Si cela est nécessaire, on peut encore réduire davantage la conductibilité thermique en prévoyant des ouvertures 7 dans les pièces d'écartement 6. La présence de ces ouvertures 7 entraîne en outre l'avantage qui réside dans le fait que l'on assure une section suffisante pour l'évacuation de l'en-15 ceinte définie entre les conduites 1 à maintenir à température basse et l'enveloppe tubulaire 2. Avantageusement les galets 4 sont toutefois portés par une bague-support ou collerette 8 liée à la périphérie extérieure de la pièce d'écartement conique 6, ladite collerette 20 ayant une stabilité mécanique suffisante. On est ainsi certain que les efforts qui sont exercés sur les galets 4 sont transmis, avec une répartition pratiquement uniforme sur la périphérie des pièces d'écartement. Si on le désire, il est évidemment possible de réaliser les pièces d'écarte-25 ment coniques à l'aide de tiges du de tubes disposés suivant une surface conique. Afin de garantir que les galets 4 tournent avec une faible friction seulement dans le vide, ou sans frictions du tout, il est prévu, sans que cela ressorte du dessin,une couche de glissement sans lubrifiant, par exemple, une douille faite 30 avec une matière synthétique du type de celle commercialisée sous la dénomination TEFLON. Afin que les pièces d'écartement 6 présentent une résistance aussi élevée que possible, bien qu'elles soient fabriquées avec une tôle d'acier fine, on prévoit avantageusement en-35 tre les collerettes 8 des boulons 9 faits avec une toatière aussi peu conductrice que possible de la chaleur, par exemple, avec une matière synthétique désignée dans le commerce sous/ l'appellation NYLON. Les boulons 9 passent par des ouvertures 11 ménagées dans les écrans 10 qui portent sur les éléments tubulaires 3. 40 Les écrans de protection contre le rayonnement, qui sont désignés 69 45137 5 2027245 par la référence 10, sont constitués avantageusement avec ce que l'on désigne dans la technique des basses températures par "feuilles super- isolantes', par exemple avec une feuille du type de celles que l'on trouve dans le commerce sous la dénomination "DIMPLAN". 5 Ces feuilles peuvent être mises en place en les enroulant obliquement sur le tube-support 5 des éléments isolants 3, entre les deux pièces d1écartement coniques 6. Pour assurer une évacuation suffisante de lrenceinte située entre les conduites 1 à maintenir à température basse et 10 les tubes-supports 5, on prévoit en outre, dans la paroi de la conduite intérieure 5 des éléments isolants, des ouvertures 12. Grâce à la 'forme conique des pièces d'écartement, les écrans 10 de deux éléments isolants voisins 3 se superposent partiellement de telle manière que l'effet isolant des écrans 10 15 est même assuré dans les zones de jonction. Avantageusement les conduites 1 qui sont à maintenir à température basse, sont montées librement dans le canal formé par les éléments isolants du système de' conduites conforme à l'invention, pour guider dans ce canal par des pièces d'écartement 13 disposées dans les conduites 2o -supports 5 des éléments isolants 3. En raison du faible frottement des galets 4 dans l'enveloppe tubulaire évacuée 2, lesdites conduites sont, avec les éléments isolants 3, facilement dépla-çables dans la direction axiale. Si les conduites 1 à maintenir à température basse 25 sont, par exemple, pour conduire du courant électrique, flexibles et qu'elles sont livrées en grande quantité enroulées sur des tourets, alors, comme cela ressort de la Fig. 3, le tube-support 5, les pièces d'écartement coniques 6 et les collerettes 8 fixées à ces dernières, et appartenant aux éléments isolants 3, 30 sont subdivisés en deux parties égales symétriques par rapport à un plan axial. Ceci permet d'assembler les moitiés de ces éléments autour des conduites 1 à maintenir à température basse, pendant l'insertion de celles-ci dans l'enveloppe tubulaire 2 et de les relier entre eux, par exemple, par soudure ou collage, 35 alors que l'écran protecteur 10 est mis en place ensuite sous la forme d'une feuille continue. On dispose ainsi d'un procédé simple pour réaliser et pour monter le système de conduites conforme à l'invention, plus particulièrement lorsque les conduites à maintenir à température 40 basse, comme cela est souvent souhaitable pou: des câbles pour le 69 45137 6 2027245 transport d'énergie électrique, doivent être enfouies dans le sol. Comme cela est représenté dans la Fig.4, on met d'abord en place les enveloppes tubulaires 2 pour une section de conduite. La mise en place des boîtes de raccordement nécessaires ainsi que 5 le nettoyage, l'évacuation et l'exécution de l'essai à l'étanchéi-té d'une telle section de conduites qui peut avoir une longueur de plusieurs centaines de mètres, peut être effectué avant la mise en place du câble à basse température 1, très sensible et des éléments isolants 3 qui entourent ce câble. Bien qu'un câble 10 à basse température de ce genre présente une constitution complexe, l'utilisation de véhicules de transport spéciaux n'est pas nécessaire. Un autre avantage réside également dans le fait que les travaux qui sont nécessaires pour la mise en place des éléments du système de conduites conforme à l'invention, disposé 15 dans l'enveloppe cylindrique évacuée^n'ont pas besoin d'être effectués. A cela vient s'ajouter que des influences atmosphériques défavorables n'exercent pratiquement leurs effets que sur les travaux de mise en place de l'enveloppe tubulaire évacuée 2 mais non sur les parties qui sont disposées à l'intérieur de 20 celle -ci. Un autre avantage du système de conduites conforme à l'invention réside dans le fait que dans le cas de la mise en "place de sections de grandes longueurs il est possible de monter sur une section de câble dont la longueur est par exemple limitée par les dimensions du moyen de transport utilisé, d'abord les 25 éléments isolants en quantité suffisante pour que la totalité de cette pièce de câble soit entourée de l'isolant. Cette section de câble est ensuite reliée avec l'extrémité de la section de câble précédemment introduite dans l'enveloppe tubulaire évacuée, et débordant celle-ci, pour être ensuite incluse dans l'enveloppe 30 tubulaire évacuée. L'influence des conditions atmosphériques défavorables peut être supprimée de façon simple en prévoyant, à l'endroit où la section de câble doit être introduite dans l'enveloppe tubulaire évacuée, une enceinte de protection, par exemple une tente suffisamment grande pour que la section de 35 câble puisse y tenir. On peut ainsi, et de cette manière, procéder à la pose d'un câble qui s'étend sur de grandes longueurs et qui doit être maintenu à température basse, étant entendu qu'il est avantageux que les différentes sections de conduites se terminent dans des boîtes de raccordement 14 connues où elles peu-40 vent être reliées entre elles. Il est également avantageux, pour 69 45137 7 2027245 les travaux de surveillance ou de réparations de remplacer les différentes sections de conduites sans qu'il soit nécessaire de mettre à nu ou d'ouvrir l'enveloppe tubulaire évacuée qui est enfouie dans le sol. Si les conduites-supports 5, les pièces d'écartement 6 et les collerettes-supports 8 des éléments isolants 3 sont subdivisées en coquilles, il est possible d'introduire chaque fois le câble à basse température dans l'enveloppe tubulaire évacuée d'une longueur qui correspond à celle d'un élément isolant. 69 45137 8 2027245 REVENDICATIONS 1. Système de conduites, placées dans une enveloppe tubulaire et maintenues à basse température, du type dans lequel un é-cran de protection contre le rayonnement entourant les conduites 5 est prévu entre ces dernières et l'enveloppe tubulaire, caractérisé par le fait que pour l'isolation thermique, on prévoit des é-léments isolants tubulaires, susceptibles d'être assemblés entre eux et dont chacun est composé d'une conduite de support, entourant avec jeu, la conduite maintenue à basse température,pourvue 10 sur sa périphérie de pièces d'écartement faites, dé manière connue, avec une matière faiblement conductrice de la chaleur, les-dites pièces d'écartement étant munies d'au moins trois galets lé-partis régulièrement sur la périphérie de chaque élément isolant et mobiles par rapport à la direction axiale de l'enveloppe tubo* 15 laire, alors que la conduite-support sert d'appui pour l'écran 2. Système de conduites suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les pièces d'écartement prévues à l'extrémité des éléments isolants, sont coniques et présentent 20. la même conicité. 3. Système de conduites suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que pour la stabilisation de pièces d'écartement coniques, on a prévu, à la périphérie de chacune d'elles, voisine de la surface de base de la paroi latérale 25 conique, des boulons passant par les écrans de protection contre le rayonnement et liés à la périphérie extérieure des éléments isolants, formés avec un matériau mauvais conducteur de la chaleur, par exemple, avec une matière synthétique du genre de cèlle vendue dans le commerce sous l'appellation NYLON, ou en une autre 30 matière analogue. 4. Système de conduites suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que les tubes-support, les pièces d'écartement portées par ces derniers et les collerettes portées par ces pièces, sont subdivisées en deux 35 coquilles par un plan axial.