Brevet FR2753257A1 — publié le 19980313

LIGNE DE TRANSFERT DE FLUIDE CRYOGENIQUE La présente invention concerne les lignes de transfert de fluide cryogénique, du type comprenant un tube intérieur de transfert de fluide, une enveloppe tubulaire extérieure entourant le tube et, dans l'espace sous vide entre le tube et l'enveloppe, un calorifugeage et, au moins localement, un volume d'adsorbant disposé entre le tube et le calorifugeage. Dans les techniques connues actuelles le tube intérieur et l'enveloppe sont réalisés en acier inoxydable et le volume d'adsorbant, permettant le maintien d'un vide convenable dans l'espace entre le tube et l'enveloppe, est constitué par des boîtes ou manchons d'adsorbant remplis de granulés d'adsorbant et montés sur le tube intérieur en différents endroits de la longueur de ce dernier. Ces techniques connues présentent différents inconvénients. Ainsi, lors de la mise en froid du tube intérieur, celui-ci se contracte d'une valeur non négligeable (plus de 2 mm par mètre) alors que l'enveloppe, à température ambiante, conserve sa longueur initiale, ce qui impose d'équiper le tube intérieur d'au moins un soufflet compensateur métallique pour compenser la contraction du tube. Ce soufflet compensateur réduit la rigidité du tube et impose d'aménager un grand nombre d'entretoises de centrage entre l'enveloppe et le tube pour conserver la concentricité dece dernier. Le montage des boîtes à adsorbant entre des entretoises de centrage est une opération délicate, la boîte imposant de plus, comme le soufflet compensateur, des sections de calorifugeage différentes de celles des sections rectilignes du tube intérieur, le nombre d'entretoises de centrage imposant enfin une segmentation poussée du calorifugeage favorisant les sources de fuites thermiques. La présente invention a pour objet de proposer une ligne de transfert de configuration simple et robuste, permettant une diminution des dimensions transversales de la ligne et autorisant des réductions de coût de fabrication et d'entretien notables. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le tube intérieur est réalisé en un matériau métallique à faible coefficient de dilatation thermique, typiquement en alliage fer/nickel Invar, et le volume d'adsorbant est constitué par un gainage du tube intérieur réalisé avec des bandes de tissu adsorbant, typiquement en charbon actif. Dans un tel agencement, la contraction au froid du tube intérieur est considérablement réduite (typiquement jusqu'à dix fois moins que celle d'un tube en acier inoxydable), ce qui permet de supprimer le soufflet compensateur, rendant ainsi le tube intérieur plus rigide et permettant de réduire le nombre d'entretoises de centrage. D'autre part, la suppression du soufflet compensateur et de la boîte à adsorbant donne un tube intérieur lisse de diamètre constant sur toute sa longueur, ce qui facilite grandement le calorifugeage du tube (segmentation en moins de tronçons) et permet de réduire considérablement le diamètre de l'enveloppe. De plus, l'adsorbant étant bobiné directement sur la surface du tube intérieur, il est plus rapidement refroidi lors de la mise en froid, ce qui rend l'adsorbant plus efficace dans les régimes transitoires et réduit donc les pertes à la mise en froid. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un tronçon de ligne de transfert selon l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale, partielle et agrandie, de la zone cerclée de la figure 1. Sur la figure 1 on reconnaît les principaux éléments constitutifs d'une ligne de transfert de fluide cryogénique selon l'invention, par exemple pour le transfert d'azote liquide ou d'argon liquide, à savoir un tube de transfert 1 s'étendant coaxialement dans une enveloppe extérieure 2 en étant maintenu concentriquement dans cette dernière par des entretoises de centrage 3 et des chicanes d'extrémité 4 fermant de façon étanche le volume intérieur entre le tube 1 et l'enveloppe 2 qui est mis sous vide via un raccord hermétiquement obturable tel que 5. Selon un aspect de l'invention, le tube intérieur 1 est réalisé en alliage de fer et de nickel présentant un faible coefficient de dilatation thermique, typiquement un alliage 64 % Fe/36 % Ni connu sous l'appellation Invar. Selon un autre aspect de l'invention, comme on le voit mieux sur la figure 2, autour du tube 1 est bobinée une bande de tissu d'adsorbant, typiquement constituée majoritairement de fibres de charbon actif, tel que commercialisé sous l'appellation ACTITEX Q Ru1301 par la Société ACTITEX. Autour des couches d'adsorbant 5 est disposé le calorifugeage 6, constitué de plusieurs couches, typiquement au moins dix, en pratique environ vingt, d'un super isolant tel que celui commercialisé sous l'appellation NHl2ST par la société CASCADEC, complété avantageusement par une fine couche intérieure d'aluminium 7, d'une épaisseur de l'ordre de 15 , interposée entre la surface extérieure du tube 1 et l'adsorbant 5. Dans un exemple pratique, le tube interne a un diamètre de 22 mm et l'enveloppe extérieure a un diamètre inférieur à environ 75 mm, typiquement d'environ 60 mm, alors que, avec les techniques antérieures le diamètre de l'enveloppe extérieure ne pouvait être inférieur à 76,1 mm. REVENDICATIONS 1. Ligne de transfert de fluide cryogénique, comprenant un tube intérieur de transfert (1), une enveloppe tubulaire extérieure (2) entourant le tube et, dans l'espace sous vide entre le tube et l'enveloppe, un calorifugeage (6) et, au moins localement, un volume d'adsorbant (5) entre le tube (1) et le calorifugeage (6), caractérisée en ce que le tube intérieur (1) est réalisé en un matériau métallique ayant un faible coefficient de dilatation thermique, et en ce que le volume d'adsorbant est constitué par un gainage du tube intérieur (1) avec un tissu adsorbant (5). 2. Ligne selon la revendication 1 caractérisée en ce que le gainage est réalisé par bobinage de bandes du tissu adsorbant (5). 3. Ligne selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une feuille d'aluminium (7) interposée entre le gainage de tissu adsorbant (5) et le tube extérieur (1). 4. Ligne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diamètre de l'enveloppe tubulaire (2) est inférieure à 75 mm. 5. Ligne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tissu adsorbant (5) est constitué majoritairement de charbon actif. 6. Ligne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube intérieur (1) est réalisé en Invar.