Brevet FR2128100A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne une cryoliaison de grande longueur^ de forme cylindrique, ainsi qu'un procédé de mise en oeuvre de cette cryoliaison. Il est connu de réaliser des cryoliaisons de forme cylindrique, qui confortent généralement une enceinte interne renfermant des conducteurs électriques, 5 dans laquelle circule un fluide cryogénique. Autour de cette enceinte est disposé un écran thermique, une enceinte externe renferme le tout. L'écran thermique est généralement muni de conduits de refroidissement. Pour de telles cryoliaisons, les enceintes sont constituées de setaux courants : £racier par exemple pour l'enceinte externe et l'acier inoxydable pour l'enceinte interna, l'écran est 10 généralement réalisé en Aluminium. Des systèmes de suspension sont prévus pour maintenir en place l'enceinte interne et 1'3cran dans l'enceinte externe. Les systèmes de suspension de l'enceinte interne et de l'écran dans l'enceinte externe doivent permettre les mouvements relatifs des enceintes et de l'écran, dus aux contractions thermiques lors de la mise en froid de l'ensemble. 15 Dans la taise en oeuvre de tronçons unitaires de cryoliaisons de grande lon gueur (400 mètres par.exemple), il est nécessaire de prévoir un procédé de mise en oeuvre simple, une structure géométrique de cette cryoliaison répondant au mieux aux conditions de circulation des fluides cryogéniques et aux conditions d'isolation thermique par le vide. La forme géométrique doit être adapté^ aux 20 contraintes supportées par la cryoliaison. Les cryoliaisons existantes ne répondent pas en même temps 3- tous ces critères. Leur mise en oeuvre est difficile, l'isolation thermique par le vide est défectueuse, leur mise en place sur le terrain de pose est réalisée sous forme de tronçons de faible longueur, leur prix de revient est donc très élevé. 25 La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et permet de réaliser une cryoliaison de grande longueur sans difficultés. ^ La présente invention a pour objet une cryoliaison comportant une enceinte interne cylindrique, métallique et étanche, cette enceinte transportant un fluide" cryogénique et contenant une pluralité de conducteurs électriques,-un écran ther-30 mque entourant l'enceinte interne, des conduits de refroidissement solidaires dudit écran, une enceinte externe cylindrique, métallique et étanche entourant ledit écran, un système de suspension de 1'enceinte interne dans l'écran et de l'écran dans l'enceinte externe, des moyens pour créer la vide entre les enceintes interne et externe, un isolant thermique occupant le volume compris entre 35 l'écran et l'enceinte externe, des conduits de retour du fluide de refroidissement dudit écran disposés dans ce volume, et des conduits de retour du fluide de refroidissement de l'enceinte interne disposés dans la -volume compris entre l'enceinte interne et l'écran, caractérisée par le fait que ledit écran est constitué d'un feuillard métallique cintré en forme de cylindre, les deux bords 40 adjacents de ce ruban cintré étant partiellement rabattus extérieurement de 71.07527 2 2128100 manière à englober chacun. 1'un desdits conduits de refroidissement solidaire dudit écran. Cette cryoliaison est en outre caractérisée par le fait que lesdites enceintes interne et externe sont constituées chacune d'un.feuillard cintré en forme de 5 cylindre, les deux bords de ce feuillard cintré étant ratattus^1'un intérieurement, l'autre extérieurement par rapport audit cylindre, de façon à former chacun un "U, une branche de l'un, des TJ formés venant s'accrocher sur me branche de -l'autre U de manière à former une agrafe, cette agrafe étant munie d'une soudure étanche. tt " * i 10 Les conduits de de retour du fluide refroidissant l'écran (l'azote par exemple) disposés dans le volume compris entre l'écran, et l'enceinte externe sont positionnés par endroit entre ledit écran et ladite enceinte externe, au moyen d'espace.urs thexmiquement isolants disposés de manière à supporter ledit \ '• * V écran dans ladite enceinte externe. î La présente invention concerne aussi un procédé de mise en oeuvre d'une cryoliaison telle que décrite précédemment, caractérisé par le fait qu'il comporte, une première étape subdivisée en une première phase de préformation de l'enceinte 20 externe avec constitution desdits U de ladite agrafe de cette enceinte, de mise en place desdits moyens pour maintenir le vide entre lesdites enceintes interne et externe, de pose desdits conduits de retour du fluide de refroidissement de l'écran dans le volume compris entre ledit écran et ladite enceinte externe, ces conduits dé retour étant entourés desdits espaceurs thermiquement isolants, une 25 deuxième phase de préformation dudit écran thermique, d'exécution desdits bords de cet écran, rabattus extérieurement, et de pose desdits conduits englobés par ces bords rabattus, une troisième phase de préformation de l'enceinte interne avec constitution desdits TJ de ladite agrafe de cette enceinte et de pose desdits conducteurs dans cette enceinte, une quatrième phase de fermeture de cette enceinte 30 interne au moyen de ladite agrafe, d'exécution de la soudure étanche de cette agrafe, une deuxième étape de mise en place de cette enceinte à l'intérieur de l'écran prêformé, de pose desdits conduits de retour de fluide de refroidissement de l'enceinte interne dans le voulume compris entre ladite enceinte interne et ledit écran, ces conduits étant entourés d'espaceurs thermiquement isolants de 35 mise en place desdîts moyens de suspension de l'enceinte interne, de fermeture dudit écran, une troisième étape de pose dans .l'enceinte externe préformée de ladite enceinte interne suspendue dans ledit écran, une quatrième, étape de mise en place des moyens de suspension ou dudit écran, de fermeture de ladite enceinte externe au moyen de ladite agrafe et d'exécution de ladite soudure étanche de 40 cette agrafe, COPY 71 07527 2128100 A titre purement illustratif et nullement limitatif, un exemple de mise en oeuvre {l'ynç CJT^Q liaison selon l'invention, va être décrit avec des figures schématiques à l'appui. La figure J est une vue schématique en perspective et en coupe transversale " 5" étiagëe*, "d'une"cryoliaison selon l'invention. Lés figures 2 à 7 représentent les différentes étapes du procédé de mise en oeuvre de" l,aTcryoliaison décrite à l'aide de la figure 1, La cryoliaison est représentée sur ces figures, en coupe schématique transversale. Les mêmes éléments portent les mêmes références sur ces différentes figures " 10 Le cryocâble de la figure 1 comporte t - une enceinte interne 10 constituée d'un feuillard cintré en forme, de cylindre, . cette enceinte renferme une pluralité de conducteurs électriques tels que 40, dont on a limité le nombre à trois, à titre d'exemple. Dans les conducteurs que l'on a schématisés sous forme de tubes peut circu-15 1er en 40, un fluide cryogénique. Un fluide cryogénique peut également circuler autour de ces conducteurs, dans l'enceinte interne 10, L'étanchéité de l'enceinte interne est assurée au moyen de T'agrafe en U 150, réalisée dans le feuillard qui a servi à l'élaboration de cette enceinte. Cette agrafe est en outre munie d'une % • • soudure J60 pour assurer l'étanchéité de l'enceinte. 20 - un écran thermique 20 entoure cette enceinte interne 10. Cet écran • • ^ thermique de forme cylindrique peut être réalisé en aluminium. C'est un feuillard cintré muni de perforations 170. Les deux bords de cette feuille cintrée sont rabattus extérieurement en J20 et 140, de manière à permettre la mise en place et le maintien de conduits de refroidissement de cet écran, représentés par les 25 conduits 110 et 130. Les bords rabattus peuvent être découpés par des fentes transversales de manière à former des languettes qui sont alors brasées sur les conduits 110 et 130. L'enceinte interne contenant les conducteurs est maintenue coaxialëment à l'écran, au moyen d'un système de suspension représenté par un fil 60, solidaire d'une plaque horizontale 280, cette plaque étant fixée à une 30 plaque verticale 70, elle-même soudée en 80, à un cavalier 100, disposé pour maintenir dans une position adjacente les parties en regard des bords rabattus 110 et 120 de l'écran. Des conduits de refroidissement tels que 310 sont disposés entre l'écran et l'enceinte interne. Ces conduits permettent le retour du fluide cryogénique de refroidissement de l'enceinte interne, ils sont entourés par 35 endroit, d'espaceurs thermiquement isolants 320, ^ -une enceinte externe 30 ayant la forme d'-un cylindre, réalisée dans un feuillard d'acier cintré, L'étanchéité de l'enceinte est assurée par l'agrafe 180 et par la soudure étanche 190. Dans le volume compris entre l'écran 20 et l'en- ! ' V " • ceinte externe 30, sont disposés des moyens pour créer le .vide entre l'enceinte 40 interne et l'ènceinte externe. Ces moyens sont schématisés sur la figure par le COPY 71 07527 4 2128100 tube de pompage 260 muni de perforations 270, II peut être avantageux d'entourer ce tube d'un feutre filtrant. « un isolant thermique 240 (par exemple une poudre), remplit le volume compris entre l'enceinte externe et l'écran. Afin d'éviter la pénétration de 5 cette poudre dans le yolume compris entre l'enceinte interne et l'écran, par les perforations 170 de cet écran, un ruban de feutre filtrant 250 est enroulé autour de l'écran. Des conduits 220, de circulation d'un fluide cryogénique sont disposés dans le voltflne compris entre l'écran et l'enceinte externe. Ces conduits assurent le 10 retour du fluide cryogénique ayant servi au refroidissement de l'écran. Des espaceurs thermiquement isolants tels que 230, ont également été représentées, Us sont répartis par endroits sur la longueur des conduits 220, et * évitent que ces conduits ne se déplacent incidemment dans l'intervalle écran- l enceinte externe. ï# fil de suspension 90 assure la, suspension de l'écran et \ \ \ ^ • • - * 15 de son contenu, dans l'enceinte externe, il est soudé en J90 à cette enceinte, et il est accroché par sa pcmtre inférieure à- un système analogue mais séparé de celui qui a été décrit précédemment (plaques 280, 70 et cavalier 100), Les conduits 220 sont avantageusement placés dans la partie inférieure du volume compris entre l'écran et l'enceinte externe ; les espaceurs isolants 230 20 maintenus en froid par les conduits 220 peuvent constituer des appuis supports entre l'écran thermique 20 et l'enceinte externe 30 ; les pertes thermiques dans l'écran, créées par ces supports, sont réduites du fait que la majeure partie du flux thermique dans les espaceurs isolants 2J0 et 230 est évacuée par les conduits dont la température est peu supérieure à celle de l'écran thermique. 25 Dans 1'exemple de mise en oeuvre d'une cryoliaison selon l'invention, les supports de l'écran thermique sont constitués par des fils de suspension 90. En cas de défaillance de ces supports, l'écran repose sur les espaceurs 230 ; la duplication du système des supports est liée à une fiabilité accrue d'une façon analogue. En cas de défaillance des supports 60 entre l'enceinte interne et 30 l'écran, l'enceinte interne repose sur les espaceurs 320 entourant les conduits 310, Les espaceurs 230 peuvent être constitués par exemple d'un jonc isolant disposé en hélice autour des tubes 220. Les différentes étapes du procédé de mise en oeuvre d'une cryoliaison selon 35 l'invention vont être décrites ci-après : La première étape du procédé de mise en oeuvre comporte une première phase de prêfonaation de l'enceinte externe : un feuillard d'acier enroulé sur un touret et ayant une largeur égale au périmètre de l'enceinte externe est préformë à l'aide d'une machine adaptée se déplaçant sur le chantier, la courbure qui est donnée 40 à ce feuillard est fonction de la forme cylindrique finale de l'enceinte. Les 71 07527 5 2128100 agrafes en U 180 sont formées. On met en place les moyens de pompage du vide représentés sur la figure 1 par la canalisation 260 munie de perforations et les conduits 200 et 220 (figure 6), de retour du fluide cryogénique, ainsi que les espaceurs 2J0 et 230. L'enceinte externe préformée est représentée sur la 5 figure 6. . « . \ Cette première étape comporte aussi -une deuxième phase de préformation de l'écran thermique, ainsi qu'il est représenté par la figure 2 : Un feuillard d'aluminium muni de perforations 170 (représentées sur la figure 1) parvient sur le terrain de pose du cryocâble , enroulé sur un touret. Les Bords de ce feuillard 10 sont découpés par des fentes transversales et des languettes. Ce feuillard ayant une largeur égale au périmètre de l'écran 20 est préformé à l'aide d'une machine adaptée se déplaçant sur le chantier de pose. La courbure de préformage de l'écran est définie en fonction de la forme cylindrique finale à obtenir. Les bords 120 et J40 du feuillard sont rabattus extérieurement, les conduits de 15 refroidissement de l'écran représentés sur la figure par les conduits 110 et 130 sont mis en place, les bords 120 et 140 sont alors complètement rabattus, de manière à maintenir les conduits, en contact avec l'écran. On effectue un brasage de ces bords rabattus sur les conduits. La première étape comporte une troisième phase de préformation de l'ertceinte 20 interne, et de pose des conducteurs à l'intérieur de cette enceinte préformée ainsi qu'il est représenté par la figure 3 ; -un feuillard enroulé sur touret et ayant une largeur égale au périmètre de l'enceinte interne, est préformé à l'aide d'une machine adaptée. Sa courbure est définie en fonction de la forme cylindrique finale que l'enceinte doit avoir. A l'aide d'une machine adaptée, on forme 25 les agrafes 150, en U. Les conducteurs 40 sont déposés dans l'enceinte 10 pré-formée. Enfin, cette première étape de mise en oeuvre comporte une quatrième phase qui est représentée par la figure 4 : l'enceinte interne est refermée et agrafée par l'agrafe 150, une soudure d'étanchéité 160 est exécutée sur cette agrafe. 30 *■> la deuxième étape du procédé de mise en oeuvre de la cryoliaison est repré sentée par la figure 5 : l'enceinte interne 10 contenant les conducteurs 50, les moyens de suspension 60, 70, 280, 100 sont mis en place ainsi que les conduits 310 de retour du fluide de refroidissement de l'enceinte interne. L'écran 20 est v > refermé de manière à adopter sa forme cylindrique définitive. On referme les 35 cavaliers J00, pour maintenir adjacents les bords rabattus 320 et 140 de cet écran. Le feutre 250 est enroulé sur l'écran cylindrique ainsi formé. la troisième étape du procédé de mise en oeuvre est représentée par la figure 6 ; le système ; écran 20, enceinte interne 30, conducteurs 50 et moyens de suspension 60, 70, 280, 1QQ est mis en place dans l'enceinte externe préformée. 4Q L isolant thermique (poudre isolante) est déposé dans l'enceinte externe préformée. 71 07527 6 2128100 - la quatrième étape du procédé de mise en oeuvre est représentée par la figure 7 : l'enceinte externe 30 est refermée par l'agrafe 180 et la soudure \ étanche 190, Le fil support 9Q faisant partie des moyens de suspension de l'écran est soudé en J90. v • v 5 Lis descriptions qui viennent d'être faites concernent les cryoliaisons supraconductrices. XI est bien entendu que sans sortir du cadre de l'invention, les liaisons cxyorêsistantes Cpar exemple les câbles en Aluminium raffiné, refroidis par l'azote liquide) se déduisent de la structure décrite par supres-sîon de l'écran thermique. 71 07527 7 2128100 REVENDICATIONS 1/ Cryoliaison comportant une enceinte interne cylindrique, métallique et étanche, cette enceinte transportant un fluide cryogénique et contenant une pluralité de conducteurs électriques, un écran thermique entourant l'enceinte interne, des 5 conduits de refroidissement solidaires dudit écran, une enceinte externe cylindrique, métallique et étanche entourant ledit écran, un système de suspension de l'enceinte interne et de l'écran dans l'enceinte externe, des moyens pour créer • le yide entre les enceintes interne et externe, un isolant thermique occupant le * V ■ V yolume compris entre l'écran et l'enceinte externe, des conduits de retour de 10 fluide de refroidissement dudit écran disposés dans ce volume, et des conduits de retour du fluide de refroidissement de l'enceinte interne dans le volume compris entre l'enceinte interne et l'écran, caractérisée par le fait que ledit écran est constitué d'un ruban métallique cintré en forme de cylindre, les deux bords adjacents de ce ruban cintré étant partiellement rabattus extérieurement 15 de manière à englober chacun l'un desdits conduits de refroidissement solidaires dudit écran. 2/ Cryoliaison selon la revendication 1, caractérisée par le fait, que lesdites enceintes interne et externe sont constituées chacune d'un ruban cintré en forme de cylindre, les deux bords de cette feuille cintrée étant rabattus,.l'un inté-20 rieurement, l'autre extérieurement par rapport audit cylindre de façon à'former chacun un U, une branche de l'un des U formés venant s'accrocher sur une branche de l'autre U de manière à former une agrafe. 3/ Cryoliaison selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ladite agrafe est munie d'une soudure étanche. 25 4/ Cryoliaison selon la revendication J, caractérisée par le fait que les conduits de retour de fluide de refroidissement dudit écran et les conduits de retour de fluide de refroidissement de l'enceinte interne sont entourés par endroit, d'espaceurs thermiquement isolants. 5/ Procédé de mise en oeuvre d'une cryoliaison selon l'une des revendications 1 30 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte, une première étape subdivisée en une première phase de préformation de l'enceinte externe avec constitution desdits U de ladite agrafe de cette enceinte, de mise en place desdits.moyens pour maintenir le vide entre lesdites enceintes interne et externe, de pose desdits conduits de retour de fluide de refroidissement de l'écran dans le volume compris 35 entre ledit écran et ladite enceinte externe et de pose desdits espaceurs thermiquement isolants, une deuxième phase de préformation dudit écran thermique, d'exécution desdits bords de cet écran, rabattus extérieurement, et de pose desdits conduits englobés, par ces bords rabattus, une troisième phase de pré- « t . ... formation de l'enceinte interne avec constitution desdits U de ladite agrafe de ' 40 cette enceinte et de pose desdits conducteurs dans cette enceinte, une quatrième 71 07527 8 2128100 phase de fermeture de cette enceinte interne au moyen de ladite agrafe, d'exécution de la soudure étanche. de cette agrafe, une deuxième étape de mise en place de ladite enceinte interne, à l'intérieur de l'écran préformé, de pose desdits conduits de retour de fluide de refroidissement de l'enceinte interne 5 dans le volume compris entre ladite enceinte interne et ledit écran et de mise en place desdits moyens de suspension de l'enceinte interne, de fermeture dudit écran, une troisième étape de pose dans l'enceinte externe préformée de ladite enceinte interne suspendue dans ledit écran, une quatrième étape de fermeture de ladite enceinte externe au moyen de ladite agrafe et d'exécution de ladite 10 soudure étanche de cette agrafe.