Brevet FR2839773A1 — publié le 20031121

La présente invention est relative à une tête de congélation de tuyaux, du type comprenant un tronçon de congélation présentant une région centrale qui définit un axe central de la tête et dans laquelle un fluide réfrigérant est destiné à circuler, et une surface latérale périphérique dans laquelle sont ménagés un premier et un deuxième évidements cylindriques de réception de tuyau, ces évidements étant adaptés pour recevoir respectivement des tuyaux de diamètres différents et leurs axes longitudinaux formant un angle non nul avec l'axe central de la tête. Les têtes de congélation de tuyaux ont été proposées depuis un certain temps pour permettre d'intervenir sur un tuyau en charge tel qu'un tuyau d'une installation de chauffage central, sans avoir à vidanger l'installation. Pour cela, on applique deux têtes de congélation de part et d'autre du point d'intervention, et la circulation du fluide réfrigérant dans chaque tête de congélation provoque la formation d'un bouchon de glace. Lorsque l'intervention est terminée, la fusion des deux bouchons de glace permet à l'eau de circuler de nouveau dans le tuyau. Bien entendu, les têtes de congélation peuvent s'appliquer à tout réseau de tuyaux dans lequel circule un milieu liquide. Des solutions ont été proposées pour permettre de traiter des tuyaux de différents diamètres avec la même tête de congélation. Ainsi, une tête connue du type indiqué plus haut comporte sur deux faces latérales opposées des évidements à rayon de courbure variable, de sorte que chaque évidement peut recevoir plusieurs diamètres de tuyaux. L'avantage de compacité résultant est cependant associé à une perte d'efficacité de l'échange de chaleur par rapport à des évidements de réception de tuyau habituels en forme de secteurs cylindriques ayant une section transversale à rayon de courbure constant. L'invention a pour but de fournir une tête de congélation multi-diamètre qui présente à la fois une grande compacité et des performances thermiques satisfaisantes. A cet effet, l'invention a pour objet une tête de congélation du type précité, caractérisée en ce que les axes longitudinaux desdits premier et deuxième évidements sont contenus dans des plans sécants parallèles à l'axe central de la tête de congélation. La tête de congélation suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - ladite surface latérale périphérique comprend plusieurs faces latérales adjacentes les unes aux autres, et lesdits premier et deuxième évidements sont prévus dans deux faces latérales adjacentes ; - ledit tronçon de congélation comporte un évidement de réception de tuyau dans chaque face latérale ; - ladite surface latérale périphérique est cylindrique à section sensiblement circulaire, - ladite surface cylindrique comporte au moins un méplat, notamment au droit d'un évidement ; - lesdits premier et deuxième évidements débouchent l'un dans l'autre ; - au moins un évidement de réception de tuyau possède un axe longitudinal perpendiculaire à l'axe central de la tête ; - au moins un évidement de réception de tuyau possède un axe longitudinal oblique par rapport à l'axe central de la tête ; - les évidements de réception de tuyau dudit tronçon de congélation ont un plan médian commun ; - la tête de congélation comporte au moins deux tronçons de congélation tels que définis ci-dessus, ces tronçons se succédant suivant l'axe central de la tête ; - la tête de congélation comporte une paroi d'extrémité dans laquelle est prévu au moins un évidement additionnel de réception de tuyau ; - la tête de congélation forme un adaptateur muni suivant l'axe central d'un trou central adapté pour recevoir un évaporateur sensiblement conjugué qui est relié à des conduites d'amenée et d'évacuation du fluide réfrigérant ; - le trou central est muni d'au moins une gorge de réception d'un organe mécanique d'encliquetage de l'adaptateur sur l'évaporateur, notamment un jonc fendu ou une bille chargée par un ressort ; - le trou central a un diamètre progressivement décroissant ; - l'adaptateur comporte une fente radiale ; - le trou central a un diamètre légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'évaporateur ; et - la région centrale forme une chambre fermée munie d'au moins un raccord pour l'amenée et l'évacuation du fluide réfrigérant. L'invention a également pour objet un appareil de congélation comprenant un circuit frigorifique relié à deux évaporateurs, et au moins deux jeux de deux adaptateurs dont chacun est tel que défini plus haut. L'invention a encore pour objet un appareil de congélation comprenant un circuit frigorifique relié à une tête de congélation telle que définie plus haut, dont la région centrale forme une chambre fermée munie d'au moins un raccord pour l'amenée et l'évacuation du fluide réfrigérant. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 représente schématiquement un appareil de congélation conforme à l'invention ; - la Figure 2 représente en perspective une tête de congélation formant adaptateur, suivant un premier mode de réalisation de l'invention, destinée à l'appareil de congélation de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue de dessus de la tête de la Figure 1 ; - la Figure 4 est une vue prise en coupe suivant la ligne IV-IV de la Figure 3 ; - la Figure 5 est une vue en perspective d'une variante de la tête de congélation de la Figure 2 ; - la Figure 6 est une vue de dessus de cette tête ; - la Figure 7 est une vue prise en coupe suivant la ligne VII-VII de la Figure 6 ; - la Figure 8 est une vue en perspective d'une autre variante de la tête de congélation de la Figure 2 ; - la Figure 9 est une vue de dessus de la tête de la Figure 8 ; - la Figure 10 est une vue prise en coupe suivant la ligne X-X de la Figure 9 ; - la Figure 11 est une vue en perspective d'une tête de congélation-évaporateur suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 12 est une vue de dessus de la tête de la Figure 11 ; - la Figure 13 est une vue schématique d'un appareil de congélation de tuyau utilisant deux têtes de congélation telles que celle des Figures 11 et 12 ; et - la Figure 14 est une vue en perspective d'une variante de la tête des Figures 11 et 12 ; et - les Figures 15 et 16 sont des vues en perspective de deux autres variantes de la tête de congélation de la Figure 2. L'appareil 1 de congélation de tuyaux représenté sur la Figure 1 comprend essentiellement un groupe frigorifique classique 2, relié à deux évaporateurs identiques 3A et 3B, et un jeu de paires d'adaptateurs 4A, 4B, 5A, 5B, etc.., adaptés pour s'emboîter étroitement sur les deux évaporateurs. Le groupe frigorifique 2 est relié aux deux évaporateurs par deux conduites souples coaxiales, 6A et 6B respectivement. Chaque évaporateur définit intérieurement une chambre de vaporisation fermée 7 (Figure 4) dont la face d'extrémité arrière 8 est munie d'un raccord 9. Ce dernier permet de relier la chambre 7 à la conduite souple 6 correspondante, laquelle comporte un tube intérieur 10 d'amenée d'un fluide réfrigérant liquéfié sous pression à la chambre 7, et un tube extérieur 11 d'évacuation du fluide réfrigérant vaporisé et détendu de cette chambre. La conduite 6 est, à son autre extrémité, reliée au groupe f rigorifique 2. Les deux adaptateurs de chaque paire, tels que 4A, 4B, sont identiques et correspondent à un certain nombre de diamètres déterminés de tuyaux à congeler, tandis que les adaptateurs de paires différentes, par exemple 4A et 5A, sont différents et correspondent à des diamètres différents de tuyaux à congeler. Par exemple, si tous les adaptateurs peuvent recevoir des tuyaux de quatre diamètres différents, la première paire 4A, 4B correspond à des diamètres de tuyau Dl à D4, la deuxième paire 5A, 5B à des diamètres de tuyau D5 à D8, etc.. L'appareil 1 comprend également des moyens de fixation détachable des adaptateurs 4, 5, ... à des tuyaux à congeler, par exemple des bandes souples à fermeture VELCRO ##, comme ceci est bien connu dans la technique. Dans une variante non représentée, les bandes souples sont remplacées par des sangles comportant un mécanisme de tension de la sangle à effet de cliquet et débrayable pour libérer la tension. Les Figures 2 à 4, 5 à 7 et 8 à 10 représentent trois types différents d'adaptateurs suivant l'invention, pouvant être utilisés dans l'appareil 1. L'adaptateur 4 représenté sur les Figures 2 à 4 est destiné à être utilisé avec un évaporateur 3 de forme extérieure cylindrique, représenté schématiquement en traits mixtes sur la Figure 4. L'adaptateur 4 est un bloc métallique de forme générale parallélépipédique, traversé de part en part par un perçage cylindrique 12 d'axe X-X, qui définit l'axe central longitudinal de l'adaptateur. L'adaptateur comporte deux faces d'extrémité planes et parallèles, à savoir une face avant 13 et une face arrière 14, et quatre faces latérales 15 à 18. Dans chaque face latérale est ménagé, à peu près à mi-longueur suivant l'axe X-X, un évidement de réception de tuyau, respectivement 19 à 22, en forme de secteur de cylindre. Ces évidements ont chacun un rayon de courbure constant en section transversale, et les quatre rayons de courbure sont différents les uns des autres. Ainsi, chacun des évidements 19 à 22 est adapté pour épouser exactement le contour d'un tuyau à congeler de diamètre respectif Dl à D4, ces diamètres étant indiqués sur la face avant 13 de l'adaptateur. La tête 4 forme ainsi un unique tronçon de congélation Tl. Par exemple, dans l'exemple représenté, les diamètres Dl à D4 sont respectivement, en tournant dans le sens horaire à partir de la face supérieure 15,22, 15,28 et 12 mm. Un tuyau T à congeler, de diamètre extérieur Dl, est indiqué sur la Figure 4, logé dans l'évidement 19. Les axes longitudinaux des quatre évidements sont perpendiculaires à l'axe X-X et sont contenus dans un même plan médian commun P des quatre évidements, ce plan étant perpendiculaire à l'axe X-X. Ainsi, chaque évidement débouche à chaque extrémité dans l'évidement de la face adjacente de l'adaptateur. Une certaine élasticité est conférée à l'adaptateur 4 grâce à une fente radiale 23 qui s'étend de la paroi intérieure du perçage 12 jusqu'à la face supérieure 15. De plus, le perçage 12 peut avoir un diamètre légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'évaporateur 3. Pour l'utilisation, on choisit deux adaptateurs identiques, par exemple deux adaptateurs 4, dont un évidement 19 à 22 a pour diamètre, en section transversale, le diamètre extérieur du tuyau à congeler, et on les enfile, légèrement à force, sur les deux évaporateurs 3. Un contact thermique étroit est ainsi réalisé entre chaque évaporateur et son adaptateur. Puis on fixe chaque adaptateur à l'emplacement désiré du tuyau à congeler, de part et d'autre du point d'intervention, au moyen des bandes de fixation ou analogues précitées. Le serrage de ces bandes, notamment dans le cas de bandes à fermeture à effet de cliquet, améliore encore le contact de chaque adaptateur avec son évaporateur, grâce à la fente 23. On met alors en marche le groupe frigorifique 2, de sorte que du liquide réfrigérant est envoyé sous pression via le tube intérieur 10 dans la chambre 7, se détend et se vaporise dans cette chambre, et est évacué de la chambre via le tube extérieur 11. Comme on le comprend, la disposition des quatre évidements 19 à 22 sur les quatre faces latérales d'un parallélépipède, avec leurs axes longitudinaux perpendiculaires à l'axe central X-X, confère à la tête de congélation une grande compacité, c'est-à-dire qu'elle comporte un grand nombre d'évidements différents dans un volume global réduit. Cette disposition confère également à la tête de congélation un rendement thermique élevé. L'adaptateur 4 des Figures 5 à 7 diffère du précédent sous les aspects suivants. L'adaptateur ne comporte aucune fente radiale, et le trou central 12 est borgne et obturé à l'un de ses extrémités par une paroi frontale 24. Dans celle-ci est prévu un cinquième évidement 25 en secteur de cylindre, dont le diamètre de section transversale D5 est différent de chacun des diamètres Dl à D4 des évidements 19 à 22 des quatre faces latérales. Dans cette variante, dont la compacité est encore augmentée, l'évaporateur est maintenu en place, en butée contre la face intérieure 26 de la paroi 24, grâce à un jonc fendu 27 reçu dans des gorges circulaires en regard, 28 et 29, de l'évaporateur et du trou borgne 12. Ainsi, l'échange de chaleur est encore amélioré puisque la face frontale de l'évaporateur échange de la chaleur avec une partie de l'adaptateur 4. Dans une variante non représentée, le jonc fendu est remplacé par un autre moyen mécanique d'encliquetage tel qu'une bille sollicitée par un ressort, l'ensemble billeressort étant intégré à l'évaporateur. L'adaptateur des Figures 8 à 10 diffère de celui des Figures 1 à 3 sous deux aspects. D'une part, il comporte un second tronçon de congélation T2, juxtaposé au tronçon Tl suivant l'axe X-X. Chaque face latérale 15 à 19 de l'adaptateur est ainsi munie d'un second évidement 30 à 33 d'axe perpendiculaire à l'axe X-X. Ces quatre évidements additionnels ont des axes longitudinaux respectivement parallèles aux évidements 19 à 22 situés dans les mêmes faces du parallélépipède, et leurs diamètres D6 à D9 diffèrent des diamètres Dl à D4. Ainsi, l'adaptateur 4 peut recevoir des tuyaux de huit diamètres différents. Dans cet exemple, les évidements 30 à 33 du second tronçon de congélation T2 ont un plan moyen commun P' parallèle au plan P. Par ailleurs, le trou central 12 a un diamètre progressivement décroissant d'une extrémité à l'autre, et l'évaporateur 2 a une forme convergente conjuguée. Ceci assure un bon contact thermique entre l'évaporateur et l'adaptateur malgré les tolérances de fabrication. Les Figures 11 et 12 représentent une tête de congélation 104 constituée par un bloc de forme générale parallélépipédique fermé à ses deux extrémités, suivant l'axe X-X, et creux. Les quatre faces latérales 15 à 18 comportent chacune deux évidements, 19 à 22 et 30 à 33, comme dans l'exemple des Figures 8 à 10, et la face d'extrémité avant 13 comporte deux évidements parallèles 34 et 35, dont les axes longitudinaux sont parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe X-X. Ainsi, la tête 4 peut s'adapter à dix diamètres différents de tuyaux à congeler. Par ailleurs, la face d'extrémité arrière 14 de la tête de congélation est équipée d'un raccord 9 qui la relie directement à une conduite souple 6. Ainsi, la tête 104 constitue en même temps un évaporateur de l'appareil de congélation 1, lequel comporte deux têtes 104 identiques en remplacement des deux évaporateurs 3 et des deux jeux d'adaptateurs 4,5, ... de la Figure 1, comme schématisé sur la Figure 13. La Figure 14 illustre une variante de la tête 104 des Figures 11 et 12 dans laquelle la tête de congélation comporte plus de quatre faces latérales, ici huit faces latérales, et certains des évidements de réception de tuyaux, référencés 36,37, ont leurs axes longitudinaux orientés obliquement par rapport à l'axe central X-X, et inclinés soit dans un sens (évidement 36), soit dans l'autre sens (évidement 37), tandis que les autres évidements ont comme précédemment leurs axes longitudinaux perpendiculaires à l'axe central X-X. Dans une autre variante non représentée, la tête 4 ou 104 peut comporter des nombres différents d'évidements de réception de tuyau sur ses différentes faces. Par exemple, elle peut comporter deux évidements de diamètres relativement petits sur trois faces latérales, et un unique évidement de grand diamètre sur sa quatrième face latérale. La Figure 15 représente une autre variante d'adaptateur 204 dont la surface périphérique 215 est cylindrique à section circulaire. Dans cette surface 215 sont prévus les quatre évidements 19 à 22 de diamètres différents. Comme dans le cas de la Figure 2, les axes longitudinaux de ces évidements sont, d'une part, contenus dans un même plan P perpendiculaire à l'axe central X-X de l'adaptateur ; d'autre part, les axes de deux évidements successifs sont contenus dans des plans sécants parallèles à l'axe X-X, tels que les plans p1 et P2 indiqués sur la Figure 15. La variante de la Figure 16 ne diffère de celle de la Figure 15 que par les deux points suivants : - au moins deux évidements successifs ne débouchent pas l'un dans l'autre mais, au contraire, sont séparés, dans le sens circonférentiel, par une plage 216 de la surface 215 ; et - la surface 215 comporte un méplat 217 au droit de chaque évidement, à mi-longueur de celui-ci. Comme on le comprend, toutes les variantes de la tête de congélation de la Figure 2 décrites plus haut, sous forme d'un adaptateur ou d'une tête complète, s'appliquent à la variante de la Figure 15 ou à celle de la Figure 16. REVENDICATIONS 1. Tête de congélation de tuyaux, du type comprenant un tronçon de congélation (Tl ; Tl, T2) présentant une région centrale qui définit un axe central (X-X) de la tête (4 ; 104 ; 204) et dans laquelle un fluide réfrigérant est destiné à circuler, et une surface latérale périphérique (15 à 18 ; 215) dans laquelle sont ménagés un premier et un deuxième évidements cylindriques (19 à 22 ; 19 à 22, 30 à 33 ; 36,37) de réception de tuyau (T), ces évidements étant adaptés pour recevoir respectivement des tuyaux de diamètres différents et leurs axes longitudinaux formant un angle non nul avec l'axe central (X-X) de la tête, caractérisée en ce que les axes longitudinaux desdits premier et deuxième évidements sont contenus dans des plans sécants parallèles à l'axe central (X-X) de la tête de congélation. 2. Tête de congélation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite surface latérale périphérique comprend plusieurs faces latérales (15 à 18) adjacentes les unes aux autres, et en ce que lesdits premier et deuxième évidements sont prévus dans deux faces latérales adjacentes. 3. Tête de congélation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ledit tronçon de congélation (Tl ; Tl, T2) comporte un évidement de réception de tuyau (19 à 22 ; 19 à 22,30 à 33 ; 37) dans chaque face latérale (15 à 19) . 4. Tête de congélation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite surface latérale périphérique (215)est cylindrique à section sensiblement circulaire. 5. Tête de congélation suivant la revendication 4 caractérisée en ce que ladite surface cylindrique comporte au moins un méplat (217), notamment au droit d'un évidement (19 à 22) . 6. Tête de congélation suivant les revendications 1 à 5, caractérisée en ce que lesdits premier et deuxième évidements (19 à 22 ; 36,37) débouchent l'un dans l'autre. 7. Tête de congélation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au moins un évidement de réception de tuyau (19 à 22 ; 19 à 22, 30 à 33) possède un axe longitudinal perpendiculaire à l'axe central (X-X) de la tête (4 ; 104 ; 204) . 8. Tête de congélation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'au moins un évidement de réception de tuyau (36,37) possède un axe longitudinal oblique par rapport à l'axe central (X-X) de la tête. 9. Tête de congélation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les évidements de réception de tuyau (19 à 22 ; 19 à 22,30 à 33) dudit tronçon de congélation (Tl ; Tl, T2) ont un plan médian (P, P') commun. 10. Tête de congélation de tuyaux, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux tronçons de congélation (Tl, T2) tels que définis dans l'une quelconque des revendications précédentes, ces tronçons se succédant suivant l'axe central (X-X) de la tête (4 ;104). 11. Tête de congélation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi d'extrémité (24) dans laquelle est prévu au moins un évidement additionnel (25 ; 34, 35) de réception de tuyau. 12. Tête de congélation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle forme un adaptateur muni suivant l'axe central (X-X) d'un trou central (12) adapté pour recevoir un évaporateur sensiblement conjugué (3) qui est relié à des conduites (10, 11) d'amenée et d'évacuation du fluide réfrigérant. 13. Tête de congélation suivant la revendication 12, caractérisée en ce que le trou central (12) est muni d'au moins une gorge (29) de réception d'un organe mécanique (27) d'encliquetage de l'adaptateur sur l'évaporateur (3), notamment un jonc fendu ou une bille chargée par un ressort. 14. Tête de congélation suivant la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que le trou central (12) a un diamètre progressivement décroissant. 15. Tête de congélation suivant l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que l'adaptateur comporte une fente radiale (23). 16. Tête de congélation suivant la revendication 15, caractérisée en ce que le trou central (12) a un diamètre légèrement inférieur au diamètre extérieur de l'évaporateur (3) . 17. Tête de congélation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la région centrale forme une chambre fermée munie d'au moins un raccord (9) pour l'amenée et l'évacuation du fluide réfrigérant. 18. Appareil de congélation de tuyaux, caractérisé en ce qu'il comprend un groupe frigorifique (2) relié à deux évaporateurs (3A, 3B), et au moins deux jeux de deux adaptateurs (4A, 4B, 5A, 5B) dont chacun est conforme à l'une quelconque des revendications 12 à 16. 19. Appareil de congélation de tuyaux, caractérisé en ce qu'il comprend un groupe frigorifique (2) relié à deux têtes de congélation (104) suivant la revendication 17.