Brevet FR2627843A1 — publié le 19890901

Dispositif de congélation pour tuyaux de transport de liquide L'invention concerne un dispositif de congélation pour tuyaux de transport de liquide, comprenant un boîtier annulaire à section transversale ouverte vers l'intérieur et une conduite d'amenée munie d'une soupape pour l'amenée d'un fluide frigorigène dans l'espace interne du boîtier. Lors des opérations de réparation ou d'installation sur des tuyaux ou conduits de transport de liquide, en particulier sur des tuyaux de chauffage, comme pour le montage de soupapes de réglage ou le changement de corps de chauffage, et pour éviter la nécessité d'une-mise hors 1 service de l'installation de chauffage entière et d'une purge, il a été proposé de refroidir la conduite pour qu'il se forme dans celle-ci, par congélation, un bouchon solide. Ceci est obtenu en disposant, autour de la conduite, un manchon dans lequel on introduit le fluide frigorigène. Il existe en premier lieu des dispositifs dans lesquels le fluide frigorigène est produit par une pompe à chaleur et circule à travers le manchon dans un circuit fermé, et est retourné en particulier à la pompe à chaleur. Dans un autre agencement, le fluide frigorigène ne circule pas, mais provient d'une bouteille de réserve, traverse le manchon et un orifice de sortie de celui-ci pour parvenir dans l'environnement; le cas échant, l'orifice de sortie peut être muni d'un tuyau,. de sorte qu'une partie du fluide frigorigène puisse s'en aller de l'endroit de congélation et de travail et éventuellement d'une chambre pour être conduit à l'air libre. Les quantités de fluide frigorigène qui ne sont pas évacuées, comme les hydrocarbures chlorés, constituent un danger potentiel pour les ouvriers, spécialement lors des travaux de brasage et/ou de soudage. Les boîtiers connus en forme de manchons de ce dispositif peuvent être ouverts vers l'intérieur du tuyau et former avec celui-ci et autour de celui-ci un espace creux dans lequel le fluide frigorigène s'introduit et peut parvenir en contact direct avec la paroi externe du tuyau. L'efficacité est ainsi augmentée. Des dispositifs connus, qui en fait n'appliquent pas en partie l'agencement cité en dernier lieu, sont à tirer des publications suivantes: Brevet US 2 483 082, Brevet US 2 572 555, Demande de brevet DE 1 600 607, Brevet GB 1 209 144, Brevet US 3 559 423, Demande de brevet DE 2 330 807, Modèle d'Utilité DE 81 06063. Tous ces dispositifs connus travaillent avec un fluide frigorigène liquide, se vaporisant éventuellement, restant aussi au moins en partie en phase liquide, en particulier lors des circulations, mais qui en aucun cas ne se solidifie. Il en résulte pour inconvénients soit la nécessité de recir- culer le fluide frigorigène en raison de la dépense à supporter, soit aussi, lorsque le fluide frigorigène, à savoir les hydrocarbures chlorés, sont déchargés dans l'environnement, une pollution de l'environnement, si bien que l'utilisation d'hydrocarbures chlorés n'est pas souhaitée et est en partie interdite. Dans la mesure o le boîtier des manchons entourant les tuyaux est en tant que tel -également sans le tuyau-complètement fermé et possède donc également une paroi interne, l'efficacité est dégradée, car le transport de chaleur doit se produire par la paroi interne. L'inconvénient cité en dernier lieu subsiste aussi dans un autre dispositif selon le Brevet DE 601 278. Ce dispositif travaille avec du dioxyde de. carbone solide. Celui-ci est introduit sous cette forme à travers des ouvertures relativement grandes prévues sur les parois frontales du boîtier, qui sont ensuite fermées. Le boîtier présente des ouvertures de dégazage sous forme de soupapes de dégazage. L'utilisation de dioxyde de carbone liquide, qui d'abord se transforme en glace dans la région de la conduite à re- froidir pour la congélation et qui forme une glace sèche de dioxyde de carbone, est possible grâce à un manchon stable placé autour du tuyau avec un étanchement souple du tuyau qui se forme en fonction du diamètre. Il est apparu qu'un tel manchon est très malcommode et désavantageux, ce qui résulte en partie directement de l'agencement décrit précédemment. Du fait que le dioxyde de carbone dans la région de l'enveloppe externe du manchon pénètre dans l'espace creux formé entre celui-ci et le tuyau, et par conséquent à distance du tuyau lui-même, de la glace sèche se forme d'abord préférentiellement directement, autour du tuyau et entre celui-ci et l'ouverture d'amenée et forme ainsi une couche isolante autour du tuyau. La couche de glace sèche à la surface du tuyau s'évapore d'abord, mais est ensuite entourée par de la glace sèche et ne peut donc s'échapper, et forme ainsi une couche isolante constituée par un espace de gaz entre la glace sèche et le tuyau, si bien que l'efficacité de la formation de glace est encore diminuée. L'ouverture d'amenée du- fluide frigorigène se trouve dans l'enveloppe externe du manchon et est engorgée par la formation de la couche de glace sèche. Pour que le bouchon de glace formé soit poussé vers l'extérieur, on doit amener du dioxyde de carbone sous pression élevée. Pour des raisons techniques et économiques, ceci ne peut être effectué en continu, si bien que le dioxyde de carbone est introduit uniquement à des intervalles de temps déterminés, ce qui porte également atteinte à l'efficacité. Pour obtenir une amélioration, on a choisi un manchon flexible, non autoportant, sous forme d'une enveloppe, qui est placé autour du tuyau et qui est fixé autour de la paroi du tuyau par des attaches. Il se forme ainsi un manchon souple en forme de sac qui en fait conserve au moins en partie les inconvénients des manchons cites ci-dessus. La couche isolante constituée par une colonne de gaz qui se forme également avec le manchon en forme de sac entre la glace sèche et la paroi du tuyau peut être en partie supprimée en pétrissant de temps en temps à la main, de manière intensive, la paroi externe du manchon en forme de sac. Cette mesure est très désavantageuse en raison de l'action élevée du refroidissement par la glace sèche. En outre, la qualité du manchon en forme de sac est influencée de façon très désavantageuse par un pétrissage régulier. Dans l'ensemble, l'utilisation de ce manchon en forme de sac est très coûteuse et ne change pas les temps de congélation' généralement élevés et le besoin élevé en dioxyde de carbone de ce genre de manchons. Egalement, à partir des raisons indiquées précédemment, de l'obstruction et de la congélation de l'ouverture d'entrée, le dioxyde de carbone ne peut être réglé et introduit avec une quantité réduite, mais on doit éventuellement l'introduire sous pression élevée et donc avec une soupape d'arrivée largement ouverte pour augmenter la quantité de dioxyde de carbone sur les gouttes se prenant en glace dans l'ouverture, si bien que là encore on doit réaliser une introduction par intervalles. L'invention a pour but de mettre au point un dispositif qui évite les inconvénients cités, comportant, contrairement à l'agencement précédent, un manchon de boitier auto-portant qui rend possible un givrage efficace d'un tuyau au moyen de dioxyde de carbone liquide. Ce but est atteint, conformément à l'invention, dans un dispositif du type décrit en introduction, par le fait que le bottier comprend deux parties pouvant être mises sous tension directement l'une par rapport à l'autre d'une manière généralement perpendiculaire à l'axe du bottier et comportant chacune des parois frontales maintenues à distance par une paroi d'enveloppe, et par le fait qu'une lance d'amenée de dioxyde de carbone peut être amenée par sa face frontale munie d'une ouverture jusqu'à la surface de liaison des bords du c6té interne des parois frontales. Contrairement aux bottiers en une seule partie, on obtient, par la construction en deux parties, une mise sous tension dans deux régions opposées, si bien que, pour des dimensions de tuyau correspondantes, on obtient également des grosseurs de manchon correspondantes, ce qui permet d'atteindre une meilleure fixation et une meilleure étanchéité, comme cela est nécessaire lors de l'emploi de dioxyde de carbone liquide. Du fait que l'ouverture de la face frontale de la lance peut être amenée jusqu'à la région périphérique des bords des parois frontales du bottier, il en résulte que l'ouverture de la lance d'amenée de dioxyde de carbone débouche directement sur la paroi du tuyau à givrer. Il en résulte ainsi que du dioxyde de carbone sous forme d'un film, en partie liquide, en partie gazeux, s'écoule toujours le long du tuyau, tandis que du dioxyde de carbone solide se forme seulement comme couche isolante entre ce film et la paroi d'enveloppe extérieure du bottier, mais- qu'il ne se dépose pas directement sur la paroi du tuyau à givrer. Ceci occasionne d'autre part une efficacité plus élevée du givrage, en ce que l'absorption de chaleur par l'environnement est diminuée, celle qui est faite par le tube est au contraire augmentée, en sorte que la chaleur absorbée vaporise le dioxyde de carbone amené à l'état liquide, lequel s'écoule ensuite vers l'extérieur malgré une tension des parties du boîtier sur le tuyau, en particulier dans la région de liaison ainsi fournie. En outre, on pourrait prévoir une ouverture de sortie munie d'une soupape de réglage, qui serait située de préférence de manière diamétralement opposée à l'ouverture d'entrée du dioxyde de carbone. La lance peut en principe s'enfoncer rigidement le long de sa direction axiale dans la paroi d'enveloppe. du boîtier et se dresser dans la région mentionnée précédemment. En variante, on prévoit un agencement préféré dans lequel la lance s'enfonce à frottement dans une ouverture de la paroi d'enveloppe d'une partie de boîtier, si bien que, même dans des conditions de tension différentes et avec des épaisseurs de tuyau différentes, pour lesquelles un boîtier de dimensions réduites peut être utilisé, un appui de la face frontale de la lance contre la paroi du tuyau à givrer peut être toujours assuré. Dans une autre forme de réalisation préférée, il est prévu que la soupape de la conduite d'amenée est une soupape à bille, qui présente elle-même un petit orifice de passage dans la bille, qui correspond à une quantité de passage économique du dioxyde de carbone pour tous les tuyaux à givrer. Il s'est avéré qu'une soupape à broche traditionnelle, apparemment en raison du givrage, devient très dure et éventuellement ne peut même plus être actionnée. L'orifice d'entrée de la face frontale de la lance d'amenée de dioxyde de carbone est de préférence une buse fine ayant un diamètre compris entre 0,5 et 1,0 mm, étant donné que, pour une quantité donnée d'amenée de fluide frigorigène, celui-ci s'écoule avec une vitesse suffisante et en particulier plus grande que dans le cas d'une ouverture prévue antérieurement, et améliore ainsi l'écoulement autour de la paroi du tuyau. Bien que les deux parties de boîtier puissent s'agripper de différentes manières l'une sur l'autre ou l'une dans l'autre, et qu'elles puissent être réalisées par exemple de façon identique, l'une des parties de boîtier chevauchant un côté et l'autre partie de boîtier chevauchant l'autre côté, on prévoit une forme de réalisation avantageuse selon laquelle le diamètre externe de la paroi d'enveloppe d'une des parties de boîtier correspond au diamètre interne de la paroi d'enveloppe de l'autre partie de boîtier et l'écartement des faces externes des parois frontales de l'une des parties de boîtier correspond à l'écartement des faces internes des parois frontales de l'autre -partie de ú boîtier. On assure ainsi une liaison sûre et étanche des deux parties de boîtier pendant et après la mise sous tension autour d'un tuyau. La mise sous tension des parties de boitier sur un tuyau est réalisée de préférence par des vis munies d'écrous ou par des liaisons vis-écrou. Dans une forme de réalisation préférée, il est prévu que les parties de boîtier présentent des attaches essentiellement radiales et s'étendant longitudinalement, qui sont munies de trous de passage, à travers lesquels peuvent être introduites des vis, sur lesquelles peuvent être vissés des écrous, en sorte que, en particulier, au moins les trous des attaches de l'une des parties du boîtier sont des trous oblongs. Pour que les têtes des vis et les écrous s'étendent de manière aussi plate et lisse que possible dans les attaches, on prévoit une autre forme de réalisation dans laquelle les surfaces latérales des attaches, qui sont opposées à la bride de l'autre partie de boîtier, s'étendent parallèlement entre elles. Les attaches s'amincissent elles- mêmes en forme de trapèzes depuis leur région de liaison à leur propre boîtier jusqu'à leur extrémité libre, en sorte que les attaches reliées ensemble par leurs faces latérales opposées au moyen d'une vis sont dirigées de façon pratiquement radiale. Bien que les étendues périphériques des deux parties de boîtier puissent être fondamentalement différentes et qu'ainsi, par exemple, l'étendue périphérique de la partie de boîtier introduite dans l'autre partie de boîtier puisse être plus grande que celle qui le chevauche, si bien que les attaches prévues à chaque fois sur une partie de boîtier peuvent pratiquement s'aligner entre elles, on prévoit une forme de réalisation avantageuse, dans laquelle les parties de boîtier s'étendent pratiquement sur un même domaine angulaire périphérique. Dans ce cas, pour assurer un domaine de tension suffisant, les attaches sont prévues décalées angulairement sur les parties de boîtier respectives, de sorte que l'écart périphérique des attaches de la partie de boîtier intérieure soit plus faible que celui de la partie de boîtier qui le recouvre. Il est apparu qu'une valeur angulaire optimale pour l'étendue périphérique des parties de boîtier est de 2100. Dans l'ensemble, on obtient, grâce au dispositif de l'inven- tion, la possibilité d'un givrage périphérique de tuyaux au moyen de dioxyde de carbone, qui évite les inconvénients de la technique antérieure, et qui, en particulier, permet un givrage actif et efficace également vis-à-vis des manchons en forme de sacs décrits ci-dessus. En particulier, on a pu constater des temps de givrage beaucoup plus courts et des besoins en dioxyde de carbone plus faibles dans les mêmes conditions d'essai. Par rapport aux manchons supportés connus, utilisables simplement avec d'autres fluides frigorigènes liquides, l'agencement selon l'invention du boîtier de givrage procure également un raccourcissement important du temps de givrage et pour les frais actuels en fluide frigorigène une réduction importante des coûts. Grâce à la soupape à bille prévue et construite de façon appropriée, on peut obtenir une amenée continue et.réglée, également de dioxyde de carbone à une vitesse d'amenée constante. On obtient ainsi d'une manière contr8ôlée une sécurité absolue en ce que le bouchon de glace congelée reste présent dans le tuyau pendant toute la durée du travail. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention résul- tent de la description suivante, dans laquelle un exemple de réalisation du dispositif de l'invention est expliqué avec référence aux dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe perpendiculaire à l'axe de symétrie; et - la figure 2 est une vue de dessus correspondant à la flèche II de la figure 1. Le dispositif 1 conforme à l'invention comprend deux parties de boîtier 2 et 3. Les parties de boîtier 2 et 3 sont chacune en forme d'anneau partiel et comportent chacune deux parois frontales 4,6 respectivement 7, 8 qui sont agencées avec un écartement- axial l'une par rapport à l'autre, et entre lesquelles se trouve une paroi d'enveloppe 9, respectivement 11, de sorte que les parties de bo tier 2,3 forment en coupe radiale un profil ouvert en forme de U sur leur face interne, respectivement leur face concave et entourent un espace interne 12, respectivement 13, qui est en outre limité par un tuyau 14 de transport de liquide, sur lequel est placé le dispositif 1. Les deux parties de bottier 2 et 3 s'étendent, dans l'exemple de réalisation représenté, sur un intervalle angulaire supérieur à 180 , ici de 210 , en entourant le tuyau 14 sur une même périphérie. Pour cela, la partie de bo tier 2 chevauche la partie de bo tier 3 de la manière apparaissant sur la figure 1. Le rayon extérieur de la partie 3 correspond au rayon de la face interne de la paroi d'enveloppe 9 de la partie 2. L'écart des faces extérieures des parois frontales 7,8 de la partie 3 correspond à l'écartement axial des faces internes des parois frontales 4,6 de la partie 2. Les deux parties de boitier 2,3 sont symétriques et sont munies chacune d'attaches 21,22, respectivement 23,24, s'étendant sensiblement radialement vers l'extérieur, qui s'étendent pratiquement sur la largeur du bo tier 1 dans la direction de l'axe de symétrie. Les attaches sont réalisées en forme de trapèze en coupe perpendiculaire à l'axe de symétrie 15 et s'amincissent en direction de l'extérieur. De ce fait, la face 26 de l'attache d'une partie, tournée vers l'attache d'une autre partie, s'étend de manière essentiellement radiale, tandis que la face 27 de la paroi de l'attache d'une partie, qui est opposée à l'attache de l'autre partie, s'étend de manière pratiquement parallèle à la paroi 28 opposée de l'autre partie. Les attaches présentent des trous de passage 29, ceux-ci pouvant être réalisés éventuellement sous la forme de trous oblongs 32 s'ouvrant sur la face frontale libre 31 des attaches correspondantes (ici 23,24). Par les trous 29 et dans les trous longitudinaux 32 sont introduites des vis 34 munies d'écrous 33, de telle manière que les têtes respectives 36,37 de l'écrou 33 ou de la vis 34 s'appliquent sur la surface latérale, la plus grande 27,28 des attaches 21,23. Par vissage en sens opposé de la vis 34 et de l'écrou 33, les deux parties de boitier 2 et 3 sont mises sous tension l'une par rapport à l'autre, de sorte qu'on obtient une butée par le tuyau 14 entouré par ces deux parties. En ce qui concerne les moyens de fixation et de mise sous tension, on décrira maintenant uniquement le côté gauche de la figure 1. Sur le côté droit sont également présentes, comme représenté, des attaches 22,24 qui sont réalisées de la même manière que celles décrites pour le côté droit et pour lesquelles, de la même manière, une liaison vis-écrou 33,34 non représentée peut être mise en place pour mettre sous tension les deux parties 2 et 3. On peut ainsi obtenir une mise sous tension symétrique qui est très importante aux fins de l'utilisation prévue. Après mise sous tension du bo tier 1 sur un tuyau 14, les bords frontaux internes des parois frontales 7,8, respectivement 4,6, s'appuient fermement sur la périphérie externe du tuyau 14, si bien que le rayon interne R des bords frontaux 41 des parois frontales respectives correspond au diamètre extérieur du tuyau 14. Au moins la paroi d'enveloppe 11 de l'une des parties de boîtier (ici la partie 3) présente une ouverture de raccordement 42 dirigée radialement, dans laquelle s'enfonce à frottement, dans l'exemple de réalisation représenté, une lance 43 d'amenée de dioxyde de carbone, de sorte que celle-ci est déplaçable longitudinalement dans l'ouverture de raccordement, dans une direction perpendiculaire à l'axe 15, et que cette lance, en particulier après mise en place du boîtier 1 autour d'un tuyau 14, et mise sous tension autour de ce tuyau, peut être déplacée jusqu'à venir en butée sur la surface 8 du tuyau 14, si bien que la lance 43 parvient par sa face frontale 44 jusqu'à la périphérie interne des parois frontales des parties 2,3, respectivement des surfaces reliant leurs bords frontaux 41. La lance 43 comporte une soupape à bille 47 susceptible d'être actionnée par un levier 46 étant donné qu'avec le fluide frigorigène prévu, à savoir du dioxyde de carbone liquide, qui forme de la glace sèche ("neige carbonique") par expansion après une brusque diminution de pression, les soupapes à broche habituelles givrent et sont seulement très dures, si même elles sont encore actionnables. La lance 43 est reliée par une conduite 48 de préférence flexible, qui peut être éventuellement un tuyau souple guidé en spirale, à la source de fluide frigorigène, ici une bou- teille contenant du dioxyde de carbone liquide sous pression élevée ("bouteille de gaz carbonique"). Comme ouverture située du côté frontal, la lance 43 présente une buse aussi fine que possible avec une valeur de diamètre inférieure à 1 mm, de préférence de l'ordre de 0,5 mm. Après mise en place et mise sous tension du boîtier I sur un tuyau 14 et coulissement de la lance 43 avec sa face frontale 44 sur le tuyau 14 et ainsi jusqu'au rayon interne des parois frontales des parties de boîtier, on ouvre d'abord le clapet anti-retour de la bouteille de gaz liquide et ensuite on ouvre complètement la soupape à bille 47 grâce au levier 46. De cette façon, le dioxyde de carbone liquide provenant de la bouteille de dioxyde de carbone passe dans le tuyau 48 et la lance 43 pour parvenir directement sur la surface du tuyau 14 et le long de celui-ci sur sa périphérie, si bien que, d'une part, il se forme dans l'espace creux 12 entre le boîtier 1 et le tuyau 14, en raison de la diminution brutale de pression, de manière en soi connue, une glace sèche de dioxyde de carbone ("neige carbonique"), et que d'autre part, en raison du dioxyde de carbone s'écoulant de façon continue sous pression élevée et grâce à l'agencement de la lance 43 et en particulier de sa face frontale munie d'une buse et appliquée directement sur la surface du conduit 14, le dioxyde de carbone s'écoule, de telle sorte qu'il est en contact avec le tube et qu'il peut s'évaporer, tandis qu'une couche de glace sèche thermiquement isolante se forme radialement vers l'extérieur, si bien que les pertes de chaleur par absorption de chaleur du dioxyde de carbone à partir de la périphérie peuvent être maintenues faibles et que celles- ci peuvent absorber de préférence directement de la chaleur du tuyau 14. Le dioxyde de carbone vaporisé s'écoule de lui-même pour une contrainte sous tension élevée du bo tier 1 formé de matière synthétique, en particulier à la ligne de contact entre les parties de bo tier 2,3 et la paroi de tuyau 14. Revendications 1.- Dispositif de congélation pour tuyaux de transport de liquide, comportant un boîtier annulaire ayant une section transversale ouverte vers l'intérieur et une conduite d'amenée munie d'une soupape pour l'amenée d'un fluide frigorigène dans l'espace interne du boîtier, caractérisé en ce que le bottier (1) comprend deux parties (2,3) propres à être mises sous tension directement l'une par rapport à l'autre d'une manière généralement perpendiculaire à l'axe du boîtier et comportant à chaque fois des parois frontales (4,6;7,8) maintenues à distance par une paroi d'enveloppe (9,11), et en ce qu'une lance (43) d'amenée de dioxyde de carbone peut être amenée par sa face frontale (44) munie d'une ouverture jusqu'à la surface de liaison des bords (41) du côté interne des parois frontales (4,6;7,8). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lance (43) s'enfonce à frottement dans une ouverture (42) de la paroi d'enveloppe (9, respectivement 11) d'une partie de boîtier (2, respectivement 3). 3.- Dispositif selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que la soupape (47) située au commencement de la lance (43) est une soupape à bille (47). 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamètre externe de la paroi d'enveloppe (11) d'une des parties de boîtier (3) correspond au diamètre interne de la paroi d'enveloppe (9) de l'autre partie de boîtier (2) et l'écart des faces externes des parois frontales (7,8) d'une des parties de boîtier (3) correspond à l'écart des faces internes des parois frontales (4,6) de l'autre partie de boîtier (2). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que l-es parties de boîtier (2,3) comprennent des attaches (21,22;23,24) essentiellement radiales et s'étendant longitudinalement, lesdites attaches étant munies de trous (29,32), par lesquels peuvent être introduites des vis (34) sur lesquelles peuvent être vissés des écrous (33). 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins les trous des attaches (23,24) d'une des parties de bo tier (2) sont des trous oblongs (32). 7.- Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les surfaces latérales (27,28) des attaches (21,22; 23,24) qui sont opposées à la bride de l'autre partie de boitier (2,3) s'étendent parallèlement entre elles. 8.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties de bo tier (2,3) s'étendent essentiellement sur un même domaine angulaire périphérique. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les parties de boïtier (2,3) s'étendent chacune sur un angle d'environ 210 .