Brevet FR2668256A1 — publié le 19920424

Procédé de réglage de la verticalité d'un élément contenu dans une enveloppe fermée et ensemble pour la mise en oeuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé de réglage de la verticalité d'un élément disposé dans une enveloppe fermée montée sur une embase et les ensembles correspondants. Il existe un certain nombre de systèmes ou d'ensembles incorporant un élément, généralement actif, dont la verticalité est critique Dans certains domaines, notamment pour l'élaboration de gaz et dans des installations de mesure de précision, l'élément en question, ainsi que d'autres, est contenu dans une enveloppe fermée, le plus souvent hermétique Jusqu'à présent, le réglage de la verticalité in situ de l'élément dans son enveloppe est obtenu en solidarisant de façon précise, et avec des tolérances extrêmement serrées, l'élément à l'enveloppe, et en effectuant un montage de précision de cette dernière sur un socle rigide parfaitement aplani et rendu horizontal Ces dispositions obèrent considérablement les coûts de ces ensembles Par ailleurs, dans le cas d'ensembles o l'enveloppe, contenant les éléments, est remplie d'un isolant thermique et/ou placée sous vide, les réglages relatifs initiaux de l'élément par rapport à l'enveloppe ne peuvent plus être garantis sauf à sur-dimensionner les constituants de l'ensemble, ce qui obère également les coûts globaux de fabrication. La présente invention a pour objet de proposer un procédé de réglage de verticalité particulièrement simple et fiable, autorisant des coûts de fabrication réduits en limitant les contraintes d'assemblage et en n'imposant pas de tolérances serrées, et convenant tout particulièrement à l'installation in situ d'ensembles préfabriqués chez le constructeur. Pour ce faire, selon un aspect de l'invention, le procédé comprend les étapes d'associer à l'élément dont la verticalité est critique, un indicateur de verticalité, de mettre en place l'enveloppe contenant l'élément sur son embase, de contrôler l'inclinaison de l'élément au moyen de l'indicateur, de régler la position de l'enveloppe par rapport à l'embase de façon que l'indicateur indique une position verticale adéquate de l'élément, puis de solidariser l'enveloppe à l'embase dans la position ainsi définie Le contrôle de l'inclinaison au moyen de l'indicateur de verticalité s'effectue soit visuellement, soit électriquement. Selon un autre aspect de l'invention, un ensemble comprenant un élément disposé dans une enveloppe fermée destinée à être montée sur une embase au moyen d'un support, est caractérisé en ce qu'il comprend un indicateur de verticalité associé à l'élément, et des moyens de réglage de l'inclinaison de l'enveloppe par rapport à l'embase. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'indicateur de verticalité comprend une masse pesante associée à un moyen de repérage de la position angulaire de la masse, la masse étant typiquement suspendue à un fil dont l'extrémité supérieure est reliée à l'élément, le moyen de repérage étant une bague entourant la masse. Selon un aspect plus particulier de l'invention, l'élément est une colonne de distillation et l'indicateur de verticalité est disposé dans un tube monté latéralement sur la colonne, parallèlement à l'axe principal de cette dernière. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un ensemble ou boîte froide contenant une colonne de distillation d'air et un réservoir de gaz liquéfié; la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale de l'ensemble de la figure 1; la figure 3 est une représentation schématique de l'indicateur à fil à plomb; la figure 4 représente schématiquement un premier mode de réalisation d'un système électrique d'indication de verticalité; et la figure 5 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation d'un système électro-magnétique d'indication de verticalité. Dans la description qui va suivre, et dans les dessins, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes chiffres de référence. On a représenté sur la figure 1 une boîte froide d'une installation de production in situ d'azote gazeux, du type décrit par exemple dans la demande de brevet français No 90 04566 au nom de la Demanderesse Cette installation comprend notamment une colonne de distillation 1 du type HPN (high purity nitrogen) et un réservoir d'azote liquide 2 qui, ainsi que d'autres composants, notamment des échangeurs et un condenseur, sont disposés, pour réduire au minimum les pertes par entrée de chaleur, dans une enveloppe d'isolation thermique 3 remplie d'un matériau d'isolation 4, typiquement de la perlite ou de la laine de roche, et éventuellement placée sous vide. On comprend, que dans un tel ensemble, il est extrêmement difficile d'effectuer des interventions de réglage mécanique à l'intérieur de l'enveloppe, l'ensemble étant pré-monté chez le constructeur puis transporté sur le site d'installation Les dimensions de l'ensemble (qui peut atteindre 150 tonnes en charge avec une hauteur hors tout de plus de 15 mètres, la colonne 1 pouvant avoir une hauteur supérieure à 8 mètres) ainsi que les tolérances de construction en chaudronnerie et en grosse mécanique ne permettent pas de garantir, lors de l'installation in situ, une parfaite verticalité de la colonne Or cette dernière, comme tous les dispositifs exploitant un écoulement gravitationnel de fluide, comme par exemple les tubes de distillation dits "anneaux Dickson", requièrent, pour un bon fonctionnement et une parfaite homogénéité du processus de distillation, une verticalité rigoureuse. Conformément à l'invention, la colonne de distillation 1 est avantageusement supportée par le réservoir 2 au moyen d'une liaison semi-rigide supérieure 5 et d'une liaison flottante inférieure 6, le réservoir 2 étant lui-même suspendu dans l'enveloppe 3 au moyen d'un jeu de lames souples 7 angulairement réparties Le réservoir 2 et la colonne 1 sont immobilisés dans l'enveloppe 3 par l'isolant 4 remplissant, sur au moins les deux-tiers de sa hauteur, l'enveloppe 3. En atelier, un tube 8 est monté, au moyen de brides supérieure 9 et inférieure 10, sur un côté de la colonne 1 de façon que l'axe du tube 8 soit parfaitement parallèle à l'axe principal de la colonne 1 Dans le tube 8 est disposé un fil 11, typiquement métallique, relié à l'extrémité supérieure du tube 8 et, à son extrémité inférieure, à une masse pesante 12 se situant, en position verticale installée, dans une bague de repérage 13 montée dans le tube 8 Le tube 8 est typiquement scellé à ses deux bouts et rempli d'un gaz sensiblement exempt d'humidité et avantageusement inerte, par exemple de l'azote Pour déterminer la position relative de la masse 12 par rapport à la bague 13, un conduit souple 14, étanche et obturable, s'étend entre l'enveloppe 3 et la partie inférieure du tube 8. Comme on le voit sur la figure 3, la longueur du fil 11 et le diamètre intérieur de la bague 13 sont déterminés de façon que l'angle O X entre le fil et l'axe X de la bague 13 et du tube 8, et correspondant à l'effleurement de la masse 12 avec la paroi cylindrique interne de la bague 13, soit au plus égal à une minute d'arc ( 3 X 10 04 Rn) En choisissant une longueur de fil Il supérieure à 3,33 mètres et un rayon de masse Rf différent d'un millimètre du rayon interne Rb de la bague 13, on pourra déterminer la verticalité de la colonne 1 avec une précision inférieure à la minute d'arc Ce réglage de la verticalité de la colonne 1 s'effectue en contrôlant la position relative de la masse 12 par rapport à la bague 13 et en modifiant l'inclinaison in situ de l'enveloppe 3 par rapport à son embase de montage 16 qui peut être constituée d'une simple dalle en béton L'enveloppe 3 est généralement montée sur l'embase 16 au moyen de trois pieds supports 17 comportant des semelles 18 ancrées à l'embase 16 par des boulons 19 En jouant sur l'inclinaison des semelles 18 par rapport à l'embase 16, par exemple au moyen de cales interposées entre la semelle 18 et l'embase 16 ou de vérins à vis 20, on modifie, par approximations successives, l'inclinaison de l'enveloppe 3 de façon que la masse 12 soit finalement sensiblement centrée sur l'axe X Une fois cette position obtenue, les pieds 17 sont ancrés à l'embase 16 en serrant les boulons 19. Dans un premier mode de réalisation, pour déterminer la position relative de la masse 12 par rapport à la bague 13, on introduit dans le conduit souple 14 un endoscope 15, muni avantageusement d'une caméra vidéo miniature Une fois le réglage effectué, l'endoscope 15 est retiré et le conduit 14 obturé. Dans le mode de réalisation de la figure 4, la bague 13 comporte, sur sa paroi interne, trois secteurs électriquement conducteurs 21 a, 21 b, 21 c couvrant chacun un angle d'environ 120 centrés chacun sur un des pieds supports 17 et reliés, par des lignes électriques s'étendant dans le conduit 14, à des contacts a, b, c, sur l'enveloppe 3 La masse 12, en matériau électriquement conducteur, est de même reliée, via un fil souple, à un contact O sur l'enveloppe 3. La verticalité sera obtenue lorsque la résistance entre la masse 12 et chacun des secteurs 21 sera infinie. Dans le mode de réalisation de la figure 5, les différents secteurs 21 a, 21 b, 21 c sont associés à des bobinages 22 a, 22 b, 22 c reliés aux contacts a, b, c sur l'enveloppe 3 et alimentés par un courant électrique en provenance d'une source d La masse 12 est en matériau magnétique et le réglage de verticalité est obtenu lorsque les forces électromotrices des circuits des différents bobinages 22 seront sensiblement identiques. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 Procédé de réglage de la verticalité d'un élément ( 1) disposé dans une enveloppe fermée ( 3) montée sur une embase ( 16), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes: d'associer à l'élément ( 1) un indicateur de verticalité ( 8); de mettre en place l'enveloppe ( 3) sur son embase ( 16) de contrôler l'inclinaison de l'élément ( 1) au moyen de l'indicateur ( 8); de régler la position de l'enveloppe ( 3) par rapport à l'embase ( 16) de façon que l'indicateur ( 8) indique une position verticale de l'élément ( 1); et de solidariser ( 19) l'enveloppe ( 3) à l'embase ( 16) dans la position ainsi définie. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrôle de l'inclinaison s'effectue visuellement ( 15). 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrôle de l'inclinaison s'effectue électriquement ( 21; 22). 4 Ensemble comprenant un élément ( 1) disposé dans une enveloppe fermée ( 3) destinée à être monté sur une embase ( 16) au moyen d'un support ( 17), caractérisé en ce qu'il comprend un indicateur de verticalité ( 8, 12, 13) associé à l'élément ( 1), et des moyens ( 20) de réglage de l'inclinaison de l'enveloppe ( 3) par rapport à l'embase ( 16). 5 Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'indicateur de verticalité comprend une masse pesante ( 12) associée à un moyen ( 13) de repérage de la position angulaire de la masse ( 12). 6 Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que la masse ( 12) est suspendue à un fil ( 11) dont l'extrémité supérieure est reliée à l'élément ( 1), le moyen de repérage étant constitué d'une bague ( 13) entourant la masse ( 12). 7 Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 15) d'inspection visuelle de la position de la masse ( 12) par rapport à la bague ( 13). 8 Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que la masse est en matériau électromagnétique et en ce que la bague ( 13) comporte des moyens électromagnétiques ( 21; 22) sensibles à la position de la masse par rapport à la bague. 9 Ensemble selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la masse ( 12), le fil ( 11) et la bague ( 13) sont disposés dans un tube ( 8) solidaire de l'élément ( 1). Ensemble selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'élément ( 1) est une colonne de distillation d'air. 11 Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'enveloppe ( 3) est au moins partiellement remplie d'un isolant thermique ( 4). 12 Ensemble selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'enveloppe ( 3) contient en outre un réservoir ( 2) de liquide cryogénique. 13 Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que la colonne de distillation ( 1) est supporté par le réservoir ( 2). 14 Ensemble selon la revendication 9 et la revendication 13, caractérisé en ce que le tube ( 8) est monté latéralement sur la colonne ( 1), parallèlement à l'axe principal de cette dernière.