Brevet FR2788327A1 — publié le 20000713

La présente invention concerne les lignes de transfert de fluides cryogéniques, du type comprenant, dans une enveloppe tubulaire extérieure, au moins un tube intérieur de transfert de fluide et au moins un organe d'espacement s'étendant transversalement entre le tube et l'enveloppe. Dans les techniques connues actuelles, les organes d'espacement sont en général en acier inoxydable brut et sur-dimensionnés pour limiter les pertes thermiques par conduction. La présente invention a pour objet de proposer une ligne de transfert de fluide, et plus particulièrement des structures d'organes d'espacement optimisées permettant, de façon simple et sans surcoût significatif, de réduire considérablement les pertes thermiques. Pour ce faire, selon un aspect de l'invention, I'organe d'espacement présente une surface extérieure polie, typiquement par application d'une couche de produit réfléchissant. Selon d'autres aspects de l'invention: - les zones de contact de l'organe d'espacement avec le tube intérieur et l'enveloppe extérieure ont une extension angulaire inférieure à 90 , typiquement inférieure à 60 , les zones de contact avec le tube d'une part et avec l'enveloppe d'autre part étant avantageusement décalées angulairement, - une portion de tube intermédiaire en matériau à faible conductictivité thermique est interposée entre l'organe d'espacement et le tube intérieur, avantageusement avec interposition d'une couche de matériau isolant entre la portion du tube intermédiaire et le tube intérieur, La présente invention a également pour objet l'utilisation d'une telle ligne de transfert cryogénique pour le transfert d'hélium liquide. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant le plan de coupe 11-11 de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe partielle longitudinale d'un autre mode de réalisation de l'invention; et - la figure 4 est une vue en coupe transversale suivant le plan de coupe IV-IV de la figure 3. Dans la description qui va suivre et sur les dessins, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes chiffres de référence. Sur la figure 1 on reconnaît les principaux éléments d'une ligne de transfert de fluide cryogénique simple, à savoir une enveloppe extérieure étanche 1 dans laquelle s'étend un tube de transfert de fluide cryogénique 2 maintenu en position, ici concentriquement, dans l'enveloppe 1, au moyen d'organes d'espacement 3 disposés à intervalles sensiblement réguliers le long du tube 2 et décalés angulairement les uns des autres par rapport à l'axe de ces derniers. Classiquement, le tube 2 est entouré ou revêtu d'une gaine 4 de superisolant, réalisé par exemple par bobinage, tel que celui commercialisé sous l'appellation NH12ST par la Société Cascadec. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, I'organe d'espacement 3 s'étend radialement d'un seul côté du tube 2. Selon l'invention, il prend appui extérieurement contre la face interne du tube extérieur 1 par une zone d'extrémité 30 de faible extension angulaire, inférieure à 300 dans l'exemple représenté. Le tube 2 est pour sa part enfilé dans un alésage 31 de l'organe d'espacement 3 dont une partie est agrandie par une lumière angulaire 32 se situant en regard de la zone de contact distale 30 et d'extension angulaire supérieure à cette dernière, de sorte qu'il ne puisse établir un pont thermique direct entre le tube intérieur 2 et l'enveloppe 1 au droit de la zone de contact 30. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, I'organe d'espacement 3 présente une forme générale triangulaire avec trois zones extérieures 30 d'appui contre l'enveloppe 1, chacune d'une extension angulaire réduite, inférieure à 30 . Corrélativement, I'alésage intérieur 31 se réduit, ici, à 3 doigts 33, d'extension angulaire inférieure à 30 , séparés par trois lumières 32 situées chacune en regard d'une zone d'appui distale 30. De plus, dans ce mode de réalisation des figures 3 et 4, I'organe d'espacement 3 ne supporte pas directement le tube intérieur 2: une structure s intermédiaire coaxiale d'au moins une portion du tube intermédiaire 5 et d'un matelas tubulaire 6 de matériau isolant ou superisolant est interposé entre les doigts 33 de l'organe d'espacement 3 et le tube intérieur 2. Le matelas 6 est avantageusement bobiné autour du tube 2 et les portions de tube 5 sont maintenues autour du matelas 6 par les doigts 33. Dans ce mode de réalisation, la gaine de calorifugeage 4 du tube intérieur 2 se prolonge autour de la structure intermédiaire en entourant le tube intermédiaire 5, comme on le voit bien sur la figure 3. Selon un aspect de l'invention, les organes d'espacement 3 sont réalisés en matériau non métallique à faible conductivité thermique, typiquement en fibre de verre et résine époxy, et leurs surfaces extérieures, en l'occurence au moins les faces axialement opposées, subissent un traitement de surface approprié afin d'éviter le phénomène de corps noir, typiquement par placage ou dépôt d'un revêtement métallique de très faible épaisseur, avantageusement en aluminium. Selon un autre aspect de l'invention, le tube intermédiaire 5 est lui aussi réalisé en matériau faiblement conducteur, par exemple en acier inoxydable ou alliage fer/nickel, ou également en fibre de verre époxy. Le mouflage isolant intérieur 6 est typiquement réalisé dans le même superisolant que la gaine 4. L'enveloppe extérieure 1 est typiquement en acier inoxydable. Le tube intérieur 2 est également en acier inoxydable ou en alliage fer/nickel type Invar. L'espace intérieur à l'enveloppe 1 est placé sous vide entretenu. L'agencement de ligne de transfert selon l'invention convient tout particulièrement au transfert de fluides cryogéniques à très basse température, en particulier pour le transfert d'hélium liquide notamment vers des installations de confinement de plasmas à aimants supraconducteurs. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîitront à l'homme de l'art. En particulier, elle vise également les lignes de transfert avec un faisceau de tubes intérieurs parallèles chacun maintenu dans l'enveloppe 1 par des organes d'espacement unilatéraux tels que ceux décrits en relation avec les figures 1 et 2. REVENDICATIONS 1. Ligne de transfert de fluide cryogénique comprenant, dans une enveloppe tubulaire extérieure (1), au moins un tube intérieur de transfert de fluides (2) et au moins un organe d'espacement (3) s'étendant transversalement entre le tube intérieur et l'enveloppe, caractérisée en ce que l'organe d'espacement (3) présente une surface extérieure polie. 2. Ligne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins les faces axiales de l'organe d'espacement (3) sont revêtues d'une couche de produit réfléchissant. 3. Ligne selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les zones de contact (30,33) de l'organe d'espacement avec au moins l'enveloppe extérieure (1) ont une extension angulaire inférieure à 90 , de préférence inférieure à 60 . 4. Ligne selon la revendication 3, caractérisée en ce que les zones de contact (30,33) de l'organe d'espacement (3) avec le tube intérieur et l'enveloppe sont décalées angulairement. 5. Ligne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une portion de tube intermédiaire (5) en matériau à faible conductivité thermique disposé entre l'organe d'espacement (3) et le tube intérieur (2). 6. Ligne selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une couche de matériau isolant (6) entre la portion de tube intermédiaire (5) et le tube intérieur (2). 7. Ligne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe d'espacement (3) est réalisé en matériau non métallique à faible conductivité thermique. 8. Ligne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube intérieur (2) est entourée d'une gaine (4) de matériau isolant. 9. Ligne selon la revendication 8 dans son rattachement à l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que la gaine (4) entoure également la portion de tube intermédiaire (5). 10. Utilisation d'une ligne de transfert selon l'une des revendications précédentes pour le transfert d'hélium liquide.