Brevet FR2732093A1 — publié le 19960927

La présente invention concerne les systèmes d'obturation d'une canalisation par congélation in-situ du fluide en circulation dans cette canalisation, sensiblement en un point donné de la canalisation. On connaît une technique pour boucher en un de ses points une canalisation parcourue par un fluide comme de l'eau ou autre lorsqu'il est nécessaire d'intervenir sur cette canalisation, par exemple pour étancher une fuite se produisant en aval de ce point. Cette technique consiste tout d'abord à disposer une enveloppe autour d'une partie de la canalisation à l'endroit du point où il est nécessaire de l'obturer, pour définir un volume relativement étanche autour de cette partie de canalisation, puis à remplir ce volume, soit en statique soit en dynamique, avec un fluide cryogénique comme de l'azote liquide. le refroidissement de la partie de canalisation enfermée dans ce volume entraîne la congélation du fluide qui la parcourt, et donc la production d'un bouchon de glace qui obture la canalisation. La circulation du fluide étant interrompue, il est possible d'intervenir sur cette canalisation en aval du bouchon, par exemple pour étancher une fuite, remplacer un élément défectueux, etc. Quand elle peut être mise en oeuvre, cette technique donne de très bons résultats. Mais il n'est parfois pas possible de refroidir la canalisation jusqu'à la formation du glaçon d'obturation, par exemple à cause de la nature du matériau dans lequel est réalisée cette canalisation qui se fragilise, se détériore, se fissure, sous l'action d'une baisse de température trop importante et/ou trop rapide. Ou bien, le contact entre certains matériaux dans lesquels sont réalisées les canalisations et certains fluides cryogéniques produit une réaction chimique qui entraîne une détérioration de la canalisation, par exemple par la production de nitrures dans le cas de l'utilisation de l'azote liquide comme fluide cryogénique. La présente invention a ainsi pour but de réaliser un système d'obturation d'une canalisation par congélation in-situ du fluide en circulation dans cette canalisation, qui obvie aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Plus précisément, la présente invention a pour objet un système d'obturation d'une canalisation par congélation in-situ du fluide en circulation dans cette canalisation, sensiblement en un point donné de la canalisation, caractérisé par le fait qu'il comporte: une enveloppe entourant la partie de la canalisation contenant ledit point donné, ladite enveloppe définissant un volume annulaire relativement étanche autour de cette partie de canalisation, une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie connectées à ladite enveloppe, un échangeur à deux première et seconde branches de circulation, un premier circuit d'un premier fluide réfrigérant, la première branche de circulation dudit échangeur étant montée en série dans ledit premier circuit, et un second circuit d'un second fluide réfrigérant, ladite seconde branche de circulation dudit échangeur et ladite enveloppe entre ses tubulures d'entrée et de sortie étant toutes deux montées en série dans ledit second circuit D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels: La figure unique représente le schéma de principe d'un mode de réalisation du système d'obturation selon l'invention d'une canalisation par congélation in-situ du fluide en circulation dans cette canalisation. La figure unique représente le schéma de principe d'un système d'obturation d'une canalisation 1 par congélation in-situ du fluide 2 qui circule dans cette canalisation, sensiblement en un point donné de la canalisation. Ce système comporte une enveloppe 3 entourant la partie 4 de la canalisation contenant le point donné au niveau duquel la canalisation doit être obturée, l'enveloppe définissant un volume annulaire 15 relativement étanche autour de cette partie de canalisation 4, une tubulure d'entrée 5 et une tubulure de sortie 6 connectées à l'enveloppe, un échangeur 7 à deux première 8 et seconde 9 branches de circulation, un premier circuit 10 d'un premier fluide réfrigérant 11, la première branche de circulation 8 de l'échangeur 7 étant montée en série dans ce premier circuit 10, et un second circuit 12 d'un second fluide réfrigérant 13, la seconde branche de circulation 9 de l'échangeur 7 et l'enveloppe 3 entre ses tubulures d'entrée 5 et de sortie 6 étant toutes deux montées en série dans ce second circuit 12. Dans le mode de réalisation illustré, le premier circuit 10 du fluide réfrigérant 11 comporte une conduite 20 apte à véhiculer ce fluide 1 1 montée avantageusement en boucle fermée avec une source 21 de ce premier fluide réfrigérant et la première branche de circulation 8 de l'échangeur 7. La source 21 de premier fluide réfrigérant 11 est par exemple constituée par une réserve de fluide cryogénique, par exemple un gaz liquéfié comme de l'azote liquide ou analogue. Eventuellement, ce premier circuit 10 peut aussi comporter des moyens pour faciliter la circulation du premier fluide réfrigérant 1 1 dans cette boucle fermée, par exemple un accélérateur, une pompe, etc.Ces derniers moyens n'ont pas été représentés car il n'est absolument pas nécessaire qu'ils entrent dans la constitution du premier circuit 10, et donc du système selon l'invention pour l'obturation de la canalisation 1. Le second circuit 12 comporte, lui aussi, une conduite 30 apte à véhiculer le second fluide réfrigérant 13 avantageusement montée en boucle fermée avec une source 31 de ce second fluide réfrigérant, la seconde branche de circulation 9 de l'échangeur 7 et, comme mentionné ci-dessus, l'enveloppe 3. La source 31 de second fluide réfrigérant 13 est par exemple constituée par une réserve de ce fluide 13. Ce second circuit 12 peut avantageusement comporter des moyens pour faciliter la circulation du second fluide réfrigérant 13 dans cette boucle fermée, par exemple un accélérateur, une pompe, etc. schématiquement représentés en 32 sous la forme symbolique d'une pompe. Dans un mode de réalisation avantageux, le second fluide réfrigérant 13 est choisi en fonction de sa compatibilité avec la nature du matériau dans lequel la conduite 1 est réalisée. Dans une mise en oeuvre préférentielle qui donne de très bons résultats dans la majorité des cas d'application, le second fluide réfrigérant est constitué d'une huile de faible viscosité, par exemple une huile silicone telle que celle qui est commercialisée par la Société Rhône Poulenc sous la référence 633 V30 ou un hydrocarbure comme du cyclohexane. Dans un mode de réalisation préférentiel, le système d'obturation comporte en outre des moyens 40 pour contrôler la température du second fluide réfrigérant 13 qui circule dans le second circuit 12. Avantageusement, ces moyens pour contrôler la température du second fluide réfrigérant 13 comportent au moins une sonde 41, telle qu'un thermo-suiveur, apte à mesurer la température du second fluide réfrigérant 13 plus particulièrement dans le volume 15 et à délivrer à sa sortie 42 un premier signal représentatif de la température du fluide 13 dans ce volume, des moyens 43 pour comparer la valeur du premier signal avec celle d'un deuxième signal de référence et délivrer un troisième signal représentatif de la différence entre les premier et deuxième signaux, et des moyens commandables 44 pour contrôler la circulation du premier fluide réfrigérant 11 dans le premier circuit 10 en fonction de la valeur du troisième signal. Les moyens commandables 44 pour contrôler la circulation du premier fluide réfrigérant 1 1 dans le premier circuit 10 sont constitués par une vanne régulante de consigne 45 montée en série dans ce premier circuit et les moyens de comparaison 43 comportent par exemple un amplificateur différentiel 46 à deux entrées 47, 48 et une sortie 49. Dans ce cas, une première entrée 47 de cet amplificateur différentiel 46 est reliée à la sortie 42 de la sonde 41 et sa sortie 49 est reliée à l'entrée 50 de la vanne régulante 45, éventuellement via des moyens d'adaptation 51. De façon avantageuse, le système d'obturation comporte en outre des moyens 52 pour faire varier la valeur du deuxième signal de référence suivant une fonction prédéterminée. Ces derniers moyens 52 sont par exemple constitués par un programmateur du type à microprocesseur ou analogue dont la sortie 53 est reliée à la seconde entrée 48 de l'amplificateur différentiel 46. Le système selon le mode de réalisation décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante: Quand il est nécessaire d'obtenir l'obturation de la canalisation 1 en congelant le fluide 2 parcourant cette canalisation en un bouchon de glace 70 dans la partie 4 de la canalisation contenant le point donné où la canalisation doit être obturée, on commence par faire circuler les premier et second fluides réfrigérants, respectivement dans le premier circuit 10 et le second 12. Dans l'échangeur 7, le premier fluide réfrigérant 1 1 transmet des frigories au second fluide réfrigérant 13 qui se refroidit, tout en parcourant le second circuit et en passant notamment dans le volume étanche 15. Ce second fluide réfrigérant refroidit la paroi 71 de la partie de canalisation 4, et le fluide 2 qui parcourt la canalisation 1 se refroidit au contact de cette paroi froide 71. Dans la plupart des cas, il est nécessaire d'obtenir le refroidissement de la paroi 71 de la partie de canalisation 4 suivant une loi qui dépend de nombreux paramètres tels que, par exemple, la nature du second fluide réfrigérant 13, la nature du matériau constituant la paroi de la canalisation 1, la nature et le débit du fluide 2 parcourant cette canalisation, l'épaisseur de la paroi de la canalisation, son diamètre, etc. Généralement, cette loi est difficile à obtenir par la théorie. Elle est donc généralement déterminée de façon expérimentale avant d'être utilisée pour commander les moyens 52 de façon à faire varier la valeur du deuxième signal de référence en fonction de cette loi. Le troisième signal est alors appliqué à l'entrée 50 de la vanne régulante 45 pour contrôler le débit du premier fluide réfrigérant 1 1 dans le premier circuit 10. En contrôlant la circulation de ce premier fluide réfrigérant, on peut ainsi contrôler les échanges thermiques dans l'échangeur 7 et donc la température du second fluide réfrigérant 13 dans le volume étanche 15 mesurée par la sonde 41. La valeur du premier signal représentant la température du second fluide réfrigérant dans le volume étanche 15 est donc asservie à la valeur du signal de référence délivré selon la loi prédéterminée. Le processus de circulation des deux fluides réfrigérants est maintenu jusqu'à ce que le bouchon de glace 70 soit obtenu. Pour le conserver, il est suffisant de maintenir le second fluide 13 à une température minimale. Les moyens 40 sont alors programmés pour contrôler la circulation du premier fluide réfrigérant de façon à transmettre au second fluide réfrigérant les frigories suffisantes pour compenser les pertes thermiques au niveau de la partie de conduite 4. Le système décrit ci-dessus permet donc d'adapter la température du fluide réfrigérant en contact avec la paroi 71 de la canalisation 1 en fonction de la nature des matériaux intervenant et des résultats à obtenir, ce qui n'était pas possible avec les dispositifs de l'art antérieur. Ce système présente en outre l'avantage d'éviter notamment un contact direct entre la paroi de la canalisation à obturer et le fluide cryogénique, et les risques d'un choc thermique en utilisant une descente en température programmée. Il est de plus possible de choisir, pour le fluide réfrigérant 13 en contact avec la paroi 71 de la canalisation, un fluide chimiquement inerte vis-à-vis du matériau dans lequel est réalisée cette canalisation. REVENDICATIONS 1- Système d'obturation d'une canalisation (1) par congélation insitu du fluide en circulation dans cette canalisation, sensiblement en un point donné de ladite canalisation, caractérisé par le fait qu'il comporte: une enveloppe (3) entourant la partie (4) de la canalisation contenant ledit point donné, ladite enveloppe définissant un volume annulaire (15) relativement étanche autour de cette partie de canalisation, une tubulure d'entrée (5) et une tubulure de sortie (6) connectées à ladite enveloppe, un échangeur (7) à deux première (8) et seconde (9) branches de circulation, un premier circuit (10) d'un premier fluide réfrigérant (11), la première branche (8) de circulation dudit échangeur (7) étant montée en série dans cedit premier circuit (10), et un second circuit (12) d'un second fluide réfrigérant (13), ladite seconde branche de circulation (9) dudit échangeur et ladite enveloppe (3) entre ses tubulures d'entrée (5) et de sortie (6) étant toutes deux montées en série dans cedit second circuit (12). 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (40) pour contrôler la température dudit second fluide réfrigérant (13). 3 - Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens (40) pour contrôler la température dudit second fluide réfrigérant comportent au moins: - une sonde (41) apte à mesurer la température dudit second fluide réfrigérant dans ledit volume (15) et à délivrer à sa sortie (42) un premier signal représentatif de cette température, - des moyens (43) pour comparer la valeur dudit premier signal avec celle d'un deuxième signal de référence et délivrer un troisième signal représentatif de la différence entre les premier et deuxième signaux, et - des moyens commandables (44) pour contrôler la circulation dudit premier fluide réfrigérant (11) dans le premier circuit (10) en fonction de la valeur du troisième signal. 4 - Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens commandables (44) pour contrôler la circulation dudit premier fluide réfrigérant dans le premier circuit sont constitués par une vanne régulante de consigne (45) montée en série dans ledit premier circuit (10). 5 - Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une pompe de circulation (32) montée en série dans au moins le second circuit (12) du second fluide réfrigérant (13). 6 - Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le premier fluide réfrigérant (11) est un fluide cryogénique. 7 - Système selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le fluide cryogénique est un gaz liquéfié. 8 - Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit second fluide réfrigérant (13) est choisi parmi l'un des corps suivants: une huile de faible viscosité et un hydrocarbure. 9 - Système selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ladite huile de faible viscosité est une huile silicone et que l'hydrocarbure est du cyclohexane. 10 - Système selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (52) pour faire varier la valeur du deuxième signal de référence suivant une loi prédéterminée. 1 1 - Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins l'un des deux circuits (10, 12) comporte une source de fluide réfrigérant (21, 31) montée en série dans ledit circuit. 12 - Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins l'un des deux circuits (10, 12) est conformé en boucle fermée.