Brevet FR2586786A1 — publié le 19870306

CONDUIT POUR UNE UTILISATION A BASSE TEMPERATURE La présente invention se rapporte à un conduit flexible destiné à véhiculer, à de très basses températures de - 400C ou moins, un fluide tel qu'un gaz liquéfié ou un gaz résultant de l'évaporation de ce dernier. Dans le passé, de tels conduits réalisés en nickel, en alliages inoxydables ou en autres métaux, ont été utilisés pour acheminer des fluides à basse température entre des réservoirs ou appareils fixés. Par exemple, ces conduits servaient à acheminer de l'ammoniac liquéfié à une température de - ~33,4 C et de l'hélium liquéfié à une température de - 2690C. Le gaz liquéfié peut être éjecté à travers une buse fixe, mais il existe de nombreux cas où le gaz est ejecté dans une position appropriée choisie par déplacement de la buse. Ces dernières années, on a utilisé les gaz à basse température pour des traitements médicaux, pour soigner les sportifs pour les soins de beauté. Dans de telles applications, il est nécessaire de modifier la position et l'orientation de la buse éjectrice de gaz, mais lorsque le conduit est métallique et rigide, une telle modification de la position et de l'orientation de la buse s'avère impossible. Si l'on utilise un conduit en matière plastique, celui-ci est susceptible de se durcir et de se casser. Les déperditions thermiques des conduits en matière plastique sont par ailleurs importantes,si bien qu'il est indispensable de recouvrir le conduit d'une couche épaisse cl'isolation thermique qui dès lors augmente le diamètre total du conduit et rend difficile sa manipulation. En outre, si le conduit est appelé à véhiculer une grande quantité de gaz à basse température, il doit nécessairement présenter un diamètre intérieur élevé.Enfin, quand l'on souhaite éjecter un fluide sous une basse température d'environ - 1000C, formé d'azote liquéfié et d'oxygène liquéfié, la basse température désirée ne peut pas être obtenue à l'aide d'un conduit de l'art antérieur,à moins que le fluide soit éjecté pendant plusieurs minutes. Il s'ensuit qu'une quantité importante de gaz liquéfié fort coûteux est perdue pendant cette période de temps. Au vu de ce qui précède, la présente invention a pour but de procurer un conduit perfectionné qui permette de véhiculer un fluide à de très basses températures et qui présente une flexibilité et une durée de vie satisfaisantes,tout en n'occasionnant que de très faibles déperditions thermiques. Pour ce faire, la présente invention propose un conduit permettant de véhiculer un fluide à basse température, conduit qui se caractérise en ce qu'il comprend un tuyau fait en une résine synthétique fibreuse et poreuse, une couche d'étanchéité recouvrant le tuyau, une couche d'isolation thermique recouvrant cette couche d'étanchéité et une couche de protection faite de fibres et enveloppant la couche d'isolation thermique. Un mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit plus en détail , mais uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un conduit conforme à ce mode de réalisation de l'invention - la figure 2 est une vue longitudinale, avec arrachements partiels, du conduit représenté sur lafigure 1; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale représentant un tronçon de ce même conduit, avec des raccords fixés à ses extrémités opposées ; et - la figure 4 est une vue latérale d'un conduit selon la présente invention,muni à son extrémité libre d'unetete de projection ou d'éjection. Comme le montrent les figures 1 et 2, le conduit 20 conforme à la présente invention comprend un tuyau 1 en une résine synthétique fibreuse et poreuse, qui est destiné à véhiculer,à travers son ouverture intérieure 14 un fluide à température extrêmement basse, ainsi qu'une couche d'étanchéité 2, une couche 3 faite en un matériau d'isolation thermique et recouvrant la couche d'étxxhéité, et une couche de protection 4 faite de fibres et enveloppant la couche d'isolation thermique 3. Les extrémités opposées du conduit 20 sont enveloppées de rubans 12 en caoutchouc de silicone ou en un matériau analogue. La résine synthétique fibreuse et poreuse est produite par un allongement et une dilatation d'une feuille de résine synthétique, comme par exemple du polytétrafluoroéthylène, qui permettent de la doter d'une structure du type à réseau de fils. Le tuyau 1 réalisé à partir de ce matériau est poreux et présente une flexibilité satisfaisante aux températures extrêmement basses ainsi qu'un faible poids. En recouvrant le tuyau 1 de la couche d'étanchéité 2 et de la couche d'isolation thermique 3,on empêche tout échange thermique entre l'intérieur et l'extérieur du conduit 20, de sorte que le fluide à température extrêmement basse peut être véhiculé par ce conduit sans voir sa température augmenter de façon appréciable. Même si l'on applique une feuille métallique ou un film métallique déposé sous vide sur la couche d'étanchéité 2 et sur la couche d'isolation thermique 3 de façon à former une barrière thermique, ladite couche d'étanchéité 2 et ladite couche d'isolation thermique 3 ne risqueront pas de durcir ou de se fragiliser sous l'effet de la basse température du fluide et leur flexibilité ne sera donc pas altérée, grâce au fait que la surface intérieure de la couche d'étanchéité est isolée de tout contact avec le gaz à basse température par le tuyau fibreux et poreux 1. Dans l'éventualité même où le fluide à basse température s'évaporerait partiellement, le gaz ainsi libéré ne pourrait pas s'échapper vers l'extérieur grâce à la présence de la couche d'étanchéité 2. Il est avantageux d'utiliser, pour réaliser la feuille métallique susmentionnée, de l'aluminium finement fragmenté. L'aluminium finement fragmenté est dispersé sous la forme d'une peinture qui est appliquée sur la couche d'étanchéité ousur la couche d'isolation thermique. Le tuyau 1 est confectionné à partir de polytétrafluoroéthylène allongé et dilaté, présentant une structure en forme de réseau dont les noeuds ont une dimension de 1 à 400 microns, des micro-pores, qui définissent un pourcentage de vide de 40 à 97%,étant ainsi formés entre les fibres. Ces micro-pores, formés entre les fibres, ont une dimension de 0,1 à 5 microns, si bien qu'ils autorisent le passage des gaz,mais interdisent le passage des liquides. Par ailleurs, le polytétrafluoroéthylène est subdivisé en fibres fines qui peuvent résister à des températures extrêmement basses de,par exemple, -240 C. On comprendra que l'invention n'est pas limitée, pour la réalisation du tuyau 1,à l'utilisation de polytétrafluoroéthylène, mais que l'on peut également employer à cette fin des résines fluorées, des résines de polyoléfine ou d'autres résines. Llepaisseur de la couche d'étanchéité est inférieure à 0,1 mm, de préférence de l'ordre de 10 microns ou moins. Lorsque l'épaisseur est rendue aussi faible que possible, le diamètre du conduit 20 peut également être faible, facilitant ainsi sa manipulation. Parmi les résines, on a trouvé qu'un film de résine polyester ayant une épaisseur d'environ 10 microns était particulièrement approprié. La bande de film de résine polyester est enroulée en hélice autour du tuyau 1 comme représenté sur la figure 2. Il est avantageux d'enrouler la bande ayant une largeur d'au moins 10 mm à demi-recouvrement. La couche d'étanchéité 2 peut être formée en superposant deux couches fines ou plus. Dans ce cas, comme représenté sur la figure 3, il est avantageux d'enrouler les première et seconde couches dans des directions opposées.Dans le cas d'un fluide ayant une température comprise entre -40 C et -80 C, la couche d'isolation thermique 3 peut avoir une structure poreuse, tandis que lorsque la température du fluide est bien inférieure, il est avantageux que la couche d'isolation thermique 3 comprenne un assemblage de fines fibres semblable à du coton. Cet assemblage présente des propriétés similaires à celles du tuyau 1 en résine synthétique fibreuse et poreuse dans des conditions de basse température, assurant ainsi la flexibilité et le faible poids du tuyau. Bien qu'il soit avantageux d'utiliser des fibres minérales, par exemple des fibres de verre, pour produire la couche d'isolation thermique 3, des fibres synthétiques ou naturelles peuvent également être utilisées suivant la température du fluide.Par exemple, on peut utiliser une résine de polyuréthane, une résine polyester, du nylon, une résine de polyoléfine ou une résine fluorée. L'épaisseur de la couche d'isolation thermique est généralement comprise entre 3 et 8 mm. Plus particulièrement, lorsque l'épaisseur est d'environ 5 mm, oRfSoB2Fent une excellente propriété d'isolation thermique et le diamètre du conduit 20 peut être réduit. Pour enrouler uniformément la couche d'isolation thermique 3,utilisant un assemblage semblable à du coton, et la couche d'étanchéité 2, il est avantageux de constituer la couche 3 en deux couches 3a comprenant l'assemblage semblable à du coton et une fine couche 3b en une résine organique ou synthétique comme décrit plus haut. Le pourcentage de vide préféré de la couche d'isolation thermique 3 est compris entre 30 et 90 % , mais le meilleur résultat est obtenu avec un pourcentage de vide de 50 % et plus. L'épaisseur de la couche d'isolation thermique 3 est d'environ 5 à 30 mm. Il est avantageux d'appliquer une feuille d'aluminium ou un film d' aluminium déposé sous vide 13 par dessus la couche d'isolation thermique 3 ou la couche d'étanchéité 2 pour réfléchir la chaleur rayonnante. Une telle couche 13 peut être prévue à n'importe quel emplacement entre la surface intérieure de la couche d'étanchéité 2 et la surface extérieure de la couche d'isolation thermique 3. Si on le désire, plusieurs couches 13 réfléchissant la chaleur rayonnante peuvent être prévues. Dans certains cas, la fine couche 3b peut être remplacée par la couche d'étanchéité 2 et les surfaces intérieure et extérieure de la couche d'isolation thermique sont alors recouvertespar la couche d'étanchéité 2 et la couche réfléchissant la chaleur rayonnante 13. Une couche de protection 4 tissée ou tricotée, utilisant des fibres synthétiquesou naturelles,est appliquée sur la surface extérieure de la couche d'isolation thermique 3. Le but de cette couche de protection 4 est de protéger le conduit 20 lorsqu'il entre en contact avec un autre corps. Les fibres de la couche de protection peuvent s'étendre dans la direction longitudinale, mais il est avantageux de former cette couche de protection 4 avec des fibres tissées ou tricotées qui sont inclinées par rapport à la direction longitudinale du conduit, les fibres des couches adjacentes se croisant de façon inclinée. La couche de protection tissée ou tricotée 4 n'affecte pas la flexibilité du conduit et a des propriétés d'élongation et de contraction. En conséquence, même si la couche d'isolation thermique 3 ou la couche d'étanchéité 2 n'est pas fixée par un agent de liaison, la couche de protection 4 empêche efficacement l'arrachage ou l'effilochage des couches 2 et 3, ce qui accroit la durée de vie du conduit.Lorsqu'une couche de protection tissée est utilisée par enroulement en hélice d'une bande tissée autour de la couche d'isolation thermique 3, les fibres ou fils du matériau tissé seront inclinés par rapport à l'axe longitudinal du conduit 20,constituant ainsi une structure en biais qui accroîtlapropriété d'élongation. La couche de renfort 4 peut être réalisée avec-des fibres organiques, minérales ou naturelles incluant les fibres de plantes ou d'animaux,ou en fibres synthétiques. Les fibres préférées sont les fibres de résine fluorée telles que les fibres de polytétrafluoroéthylène. La couche de renfort 4 réalisée en résine fluorée possède d'excellentes propriétés de résistance aux médicaments et à la chaleur Lorsque le conduit 20 selon l'invention est utilisé comme conduit flexible pour véhiculer un fluide à très basse température, des raccords 6 sont fixés aux extrémités opposées du conduit 20, l'un de ces raccords étant relié à la source de fluide à basse température et l'autre raccord étant relié à une buse ou à un organe d' éjection. Il est avantageux d'empêcher une flexion excessive du conduit 20 en entourant une portion ou toute la longueur de ce conduit avec un ressort à spirales 8, comme représenté sur la figure 4. Un capot 10 est prévu sur la tete d'éjection 9 pour assurer une éjection stable du fluide à basse température. L'angle entre le conduit 20 et la tête d'éjection 9 est un angle obtus compris de préférence entre 120 et 1500. Cet angle peut facilement être formé en connectant un tuyau rigide coudé 15 entre le conduit 20 et la tête d'éjection 9 Ce tuyau rigide coudé est utilisé comme organe de préhension par l'opérateur.Par exemple, lorsqu'un mélange de gaz engendré à partir d'azote liquide et d'oxygène liquide est utilisé comme moyen de refroidissement pour des instruments médicaux ou des instruments de salons de beauté, ce mélange de gaz a généralement une température d'environ-1500 C à - 1700C et si le conduit 20 est constitué d'un tuyau en résine synthétique fibreuse et poreuse ayant un diamètre intérieur de 10 mm et une épaisseur de 1 mmrd1unecouche d'étanchéité 2 formée en enroulant en hélice sur une seule couche une bande de film de résine polyester ayant une épaisseur de 10 microns,d'une couche d'isolation thermique 3 semblable à du coton réalisée avec une couche de fibres de verre ayant une épaisseur de 5 mm avec sa surface extérieure formée d'une couche d'aluminium déposée sous vide et sa surface intérieure fixée avec une fine étoffe tissée de fibres-de résine, et d'une couche de protection 4 ayant une épaisseur de 1 mm appliquée sur la surface extérieure, réalisant ainsi un diamètre extérieur total de 28 mm, et que ce conduit 20 a une longueur de 2 m et qu'il est utilisé pour éjecter le gaz à basse température, on obtient les effets avantageux suivants. Plus particulièremént, lorsque le gaz à basse température est éjecté sur une partie affectée d'un individu pour accroître la circulation du sang par l'effet de trempe du gaz, on obtient un accroissement de la circulation du sang d'environ 3 à 4 fois par rapport à la circulation dans un état normal, alors que l'on n'obtient qu'un accroissement de 1,5 fois après un bain de vapeur.L'appareil selon l'invention est donc utile pour promouvoir la beauté et soigner les rhumatismes. Lorsque l'on éjecte le fluide à très basse température à travers un conduit conforme à l'invention ayant une longueur de 2 m, le fluide éjecté atteint la très basse température en environ 1 minute, ce qui est bien plus court que les plusieurs minutes qui étaient nécessaires avec le conduit de l'art antérieur. Plus particulièrement, étant donné que le conduit de l'art antérieur nia pas une caractéristique d'isolation thermique suffisante, la température du conduit augmente progressivement depuis l'entrée jusqu'à l'éjecteur, de sorte que la température du fluide éjecté par l'éjecteur n'atteint la température basse désirée que plusieurs minutes après le début de l'écoulement Pendant cet intervalle, non seulement l'appareil ne peut pas être utilisé, mais également du fluide à basse température coûteux est gaspillé. Grâce au conduit selon l'invention, le temps d'attente peut être réduit à environ 1 minute, de sorte que la perte de fluide coûteux à basse température peut être considérablement réduite. En résumé, la présente invention fournit un conduit pour véhiculer un fluide à très basse température qui est flexible, léger, peut être réalisé de manière à présenter un diamètre intérieur relativement grand même lorsque le diamètre extérieur est relativement petit, peut véhiculer un fluide à basse température sans augmenter sa température sur une distance relativement longue et peut empêcher les cassures et les fuites de gaz. REVENDICATIONS 1. Conduit pour véhiculer un fluide à basse température, caractérisé en ce qu'il comprend - un tuyau (1) réalisé en une résine synthétique fibreuse et poreuse - une couche d'étanchéité (2) recouvrant ce tuyau - une couche d'isolation thermique (3) recouvrant ladite couche d'étanchéité ; et - une couche de protection (4) faite de fibres et enveloppant ladite couche d'isolation thermique. 2. Conduit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résine synthétique fibreuse et poreuse, constituant le tuyau (1), est soumise à des opérations d'allongement et de dilatation. 3. Conduit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche d'étanchéité (2) est constituée par une bande de résine synthétique qui est hélicofdalement enroulée autour du tuyau (1) en résine synthétique fibreuse et poreuse. 4. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche d'étanchéité (2) est pourvue d'une couche métallique réfléchissant la chaleur rayonnante. 5. Conduit selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite couche métallique est constituée par une feuille métallique. 6. Conduit selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite couche métallique est produite par un dépôt de métal sous vide. 7. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche d'isolation thermique (3) est constituée par un assemblage de fibres semblable à du coton (3a). 8. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le tuyau (1) est réalisé en une résine choisie dans le groupe comprenant le polytétrafluoroéthylène, les résines fluorées et les résines de polyoléfine. 9. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la couche d'étanchéité (2) est réalisée à partir de fibres choisies dans le groupe comprenant les fibres de verre, les fibres de résine synthétique et les fibres naturelles. 10. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la couche d'isolation thermique (3) se compose de deux couches superposées, à savoir une première couche (3b) qui est appliquée sur la couche d'étanchéité (2) et une seconde couche (3a) qui est constituée par un assemblage de fibres semblable à du coton et qui est appliquée sur la première couche (3b). 11. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la couche d'isolation thermique (3) est recouverte d'une couche métallique réfléchissant la chaleur rayonnante (13). 12. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la couche de protection (4) est réalisée en un matériau obtenu par tissage de fibres synthétiques ou naturelles. 13. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que des raccords (6) sont fixés aux extrémités opposées du conduit, l'un de ces raccords étant relié à une source de fluide à basse température, tandis que le second raccord est relié à une buse (9) d'éjection de fluide à basse température. 14. Conduit selon la revendication 13, caractérisé en ce que la buse (9) est réalisée sous la forme d'un organe de préhension et le conduit est entouré par un ressort à spirales (8) contigu audit organe de préhension.