Brevet FR3116321A1 — publié le 20220520

Un barrage cryogénique pour applications destinées à l’hélium en phase superfluide, comprenant un premier compartiment (A) configuré comme une première vanne ; un deuxième compartiment (B) configuré comme un échangeur thermique ; et un troisième compartiment (C) configuré comme une deuxième vanne ; les trois compartiments étant configurés pour constituer un dispositif monobloc qui réalise un principe de robinet étanche gérant un flux d’hélium entrant par le premier compartiment, transitant dans le second compartiment et sortant par le troisième compartiment. [FIG 1] Barrage Cryogénique L’invention est dans le domaine du contrôle de fluides, quelles que soient leurs propriétés, et, cas limite, en avoir la maîtrise à 0° K. Plus particulièrement, l’invention concerne un dispositif permettant de faire barrage à l’hélium superfluide. Le barrage est à rattacher à celui de la robinetterie. Constitué d’un arrière-plan foisonnant, multi usage, suivant des modes de réalisation variés afin de répondre aux spécificités de maints fluides qu’il convient de contrôler, un barrage repose sur la mise en œuvre de dispositifs rustiques ou sophistiqués, recourant à des clapets, pointeaux ou vannes dont celles à boisseaux sphériques suivant divers niveaux de finition. A noter que la démarche vers la présente invention a une histoire. Elle prend racines dans le transfert de fluides cryotechniques sur des enceintes habitables en orbite et si cette expérience a été couronnée de succès…, qu’il n’en a pas été de même avec l’hélium dans un autre domaine : le ravitaillement, en tout automatique, pour des satellites en orbite basse…où là, les vapeurs ou fuites ont mis fin à l’aventure. Reste, toutefois, de cette expérience, une esquisse de robinet à 2 étages, décrite dans le brevet US 4,967,795. Reste également que l’hélium, si insolite soit-il pour le profane, fascine au vu de ses applications multiples et prestigieuses, allant du spatial au sous-terrain, du gigantisme à l‘infiniment petit et de citer ici le CERN avec ses collisionneurs ou son tout dernier synchrotron, 4 èm e génération. Problème technique Créer un dispositif qui rassemble les impossibles à 0° K. Soit un équipement qui allie 3 fonctions : 1 vanne + 1 échangeur thermique +1 vanne. Soit 3 composants complémentaires, agissant simultanément sur un fluide et sur ses fuites. De veiller à ce que les fuites soient réduites au mieux et, autant que possible, qu’elles soient contenues sous un volume aussi réduit que possible, confinées. De poursuivre un but, un seul, que l’hélium soit par tous moyens interféré. Et toujours sous contrôle jusqu’au 2 è me obturateur où les fuites s’évanouiront. L’invention prévoit un barrage cryogénique pour applications destinées à l’hélium en phase superfluide, comprenant un premier compartiment (A) configuré comme une première vanne ; un deuxième compartiment (B) configuré comme un échangeur thermique ; et un troisième compartiment (C) configuré comme une deuxième vanne ; les trois compartiments étant configurés pour constituer un dispositif monobloc qui réalise un principe de robinet étanche gérant un flux d’hélium entrant par le premier compartiment, transitant dans le second compartiment et sortant par le troisième compartiment. Dans un mode de réalisation préféré, le barrage cryogénique comprend en outre trois carters configurés respectivement pour mettre sous vide le premier compartiment, le deuxième compartiment et le troisième compartiment ; et étant en outre configurés pour isoler de tout écart thermique au moins les premier et troisième compartiments ; le premier compartiment comprenant un premier mandrin creux (M1) comportant une première extrémité conique mâle ; le troisième compartiment comprenant un deuxième mandrin creux (M2) comportant une deuxième extrémité conique mâle; le premier mandrin creux et le deuxième mandrin creux étant configurés pour être bougés en translation sur un axe longitudinal du barrage ; le deuxième compartiment comprenant un noyau de forme circulaire, rotatif, intégré dans une cuve cylindrique du deuxième compartiment, et configuré pour opérer une fonction d’ouverture (ON) lors de laquelle le flux d’hélium passe, et une fonction de fermeture (OFF) lors de laquelle le flux d’hélium est interrompu ; Le premier mandrin (M1) et le deuxième mandrin (M2) étant configurés pour, lors de leur translation sur l’axe longitudinal du barrage, pénétrer dans le deuxième compartiment (B), dans l’intention de coopérer avec le noyau ; au moins un premier dispositif de positionnement configuré pour assurer la translation du premier mandrin ; au moins un deuxième dispositif de positionnement configuré pour assurer la translation du deuxième mandrin ; au moins un troisième dispositif de positionnement configuré pour assurer la rotation du noyau ; le noyau comprenant des cavités coniques femelles qui, au nombre de 4, et 2 à 2 diamétralement opposées, disposées à 90° les unes des autres, présentent des sièges d’étanchéité configurés pour établir une bonne position angulaire entre les cavités coniques femelles et des cônes mâles qui y seraient introduits ; où les premier et deuxième mandrins dont l’extrémité est conique, et qui sont pilotés par au moins un des dispositifs de positionnement, sont prévus pour translater longitudinalement et s’introduire dans le deuxième compartiment (B), pour s’aboucher au moyen des premières et deuxièmes extrémités coniques mâles avec les cavités coniques femelles du noyau. Dans encore un mode de réalisation préféré, le premier mandrin et le deuxième mandrin sont configurés avec le premier dispositif de positionnement et le deuxième dispositif de positionnement pour fonctionner en binôme ; l’échangeur thermique étant en outre configuré pour permettre à ce qu’au moins une partie de l’hélium isolé se trouvant dans son enceinte se transmute en hélium II, contribuant ainsi à réaliser une étanchéité étagée au niveau du noyau. Dans encore un mode de réalisation préféré, lorsque les cônes mâles s’abouchent aux cavités coniques femelles, ces dernières sont l’une des configurations suivantes : une première paire de cônes femelles débouchant, reliée à un alésage, ayant un diamètre nominal configuré pour d’offrir un passage intégral du flux d’hélium ; et une deuxième paire de cônes femelles garnies de sièges d’étanchéité configurés pour assurer une obturation du barrage en 2 endroits, réalisant ainsi une étanchéité étagée. Dans encore un mode de réalisation préféré, pour la deuxième paire de cônes femelles, les sièges d’étanchéité comprennent respectivement une coiffe configurée pour accueillir un des cônes mâles, et un fourreau dynamique configuré pour ceinturer en substance 50% d’une longueur de la coiffe du côté opposé à celui du cône mâle, produisant ainsi une étanchéité active entre la coiffe et le cône mâle, la coiffe comprenant en outre une pluralité de cavités nanométriques du côté orienté vers le cône mâle afin d’assurer pas le biais d’effets synergétiques une modification du comportement d’atomes pour les ramener progressivement à la normale, chacun des cônes femelles de la deuxième paire comprenant en outre un bouchon de forme ogivale, émergeant du fond du cône femelle et s’engageant dans un chanfrein de la canalisation afin de stopper le flux du circuit lorsqu’un cône mâle est inséré dans le cône femelle, et un dispositif de rappel configuré pour donner appui au bouchon, également logé au fond du cône femelle. Dans encore un mode de réalisation préféré, le fourreau dynamique comprend une tresse chauffante. Dans encore un mode de réalisation préféré, le dispositif de rappel comprend des éléments dynamiques sous forme d’un assemblage de rondelles Belleville ou ondulées. Dans encore un mode de réalisation préféré, le barrage cryogénique comprend en outre des jeux de billes arrangées entre le noyau et des angles hauts et bas de la cuve, à l’écart de toute paroi de l’échangeur thermique pour favoriser la rotation du noyau, le noyau, étant porté à très basse température par l’effet de l’hélium liquide, et étant en état de lévitation du fait d’éléments supraconducteurs situés de part et d’autre, et qui acquière une souplesse requise pour produire des rotations de 90 degrés entre la fonction d’ouverture et la fonction de fermeture. Définition toute symbolique qu’il convient d’accepter, en regard de configurations et cinématique inhabituelles, et qui fait l’économie d’un long développement descriptif. Discours à travers lequel il conviendrait de développer que les premiers et troisièmes compartiments introduiraient des canalisations, simultanément, dans le compartiment central, afin que celles-ci, selon les circonstances du moment, soient obstruées par des coiffes qui seraient logées sur un noyau contenu au centre du dispositif. L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description détaillée qui suit, et au vu des dessins, dans lesquels : est un exemple de réalisation pour un barrage cryogénique pour hélium superfluide, est un exemple de réalisation de structure simplifiée pour fluide neutres, selon l’invention, mettant en évidence un détail de l’assemblage de la , concernant des composants arrangés pour centrer dans leur compartiment respectif et réaligner dans leur partie tubulaire respectifs des mandrins, représente un noyau — aussi appelé camembert — de l’assemblage selon un exemple de réalisation de l’invention, et est un exemple de réalisation de baquet selon l’invention. Les mêmes références numérales seront utilisées dans tous les dessins pour désigner respectivement des mêmes éléments. Description détaillée Un défi, assurément face à l’hélium superfluide , mais en ayant au préalable pris le temps de revenir d’échecs, croyances ou fausses routes et pris le temps d’élaborer diverses cinématiques adaptées à un environnement très critique pour y établir des espaces / conditions / situations de nature à faire ‘‘influence’’ sur des atomes agités de telle sorte que, ponctuellement , qu’ils retournent à ce qu’ils sont d’ordinaire. Un concept audacieux à 1,9° K qui, reposant sur une forte cohérence architecturale écarte tout risque d’ abrasions/grippages et, là où tous les mouvements sont menacés par des phénomènes de raideur / grippage, offre une manœuvrabilité sans égal sauf pour les soufflets dont le durcissement est proportionnel au froid. Manœuvrabilité exemplaire résultant d’une cinématique inattendue qui permet ‘‘ l’ auto - centrage et l ’auto - alignement’’ des objets qui vont précisément participer à la pleine réussite de ce robinet en lui concédant un duo ‘‘ qualités /performances’’ peu commun résultant d’agencements structurels qui offrent les mises sur OFF tant convoitées. Opération réalisable ici à 1,9° K du fait d’un mécanisme intégrant 2 obturateurs dont les modes d’étanchéité, très novateurs, génèrent de précieuses retombées qui se bonifient en leur intervalle. Espace où l’hélium, ici en état de ‘‘ viscosité non mesurable’’, est isolé. Espace également où il est exposé à la traversée soit d’un bloc en métal fritté soit d’un inextricable écheveau de matériaux nanométriques, l’un et l’autre soumis à rayonnement. Gaz donc atypique mais conditions nouvelles (montée en pression et/ou température) qui donnent à penser que les inéluctables ‘‘fuites’’ du 1 er obturateur sont contrôlées au 2 ème , le temps que des conditions nouvelles, en vase clos, le stabilisent. Soit également un concept novateur qui, délesté des sophistications spécifiques au 0° K, offre à tous les sites classés, un type de barrage très performant et fiable pour les fluides détonants, toxiques qui répond ainsi à toutes les exigences environnementales et/ou humaines, dont, à fortiori, à celles des Opérateurs, Manageurs, Chercheurs qui les ont en charge ou ont à les manipuler. Le dispositif selon l’invention est doté d’une maniabilité inattendue et de surcroît qui exclut les érosions, grippages, blocages. Projet Maniabilité qui résulte donc d’une cohérence architecturale qui permet : des montages conférant à tous les composants la faculté de toujours se positionner concentriquement, automatiquement, par ‘‘ auto-centrage’’, ce qui concourt à leur mobilité et bons fonctionnements par le truchement de subtils coulissements, jointements, résultant d’une pratique du mouvement mécanique qui, dans un espace où tout est « pris dans la glace », renvoie toutes les exécrations au passé et où les garnitures d’étanchéité soient aptes à des approches / abouchements / alignements par de très légères oscillations ou d’infimes écarts angulaires et ce jusqu’à la parfaite mise à bloc sans avoir à souffrir de frottements dangereux pour les finitions du type ‘‘poli-glacé’’. Architecture établie en « conscience d’un Tout » dont résulte une cinématique inattendue qui fait révolution et qui favorise les 3 précieux critères que sont : ‘‘ souplesse / auto - centrage / maniabilité’’. Invention qui est donc destinée en 1 er lieu à l’hélium à 1,9° K mais également à d’autres fluides qui, pour diverses raisons, nécessitent le même degré d’efficacité, fiabilité, sécurité en regard soit de leur toxicité, dangerosité dont, à titre d’exemple : les effluents nucléaires tout comme l’hydrazine ou bien encore les produits détonants, explosifs… D’où l’évocation de diverses versions. Présentation Sommaire du Barrage Le barrage, selon le schéma d’ensemble de la , indique d’emblée qu’il est conçu pour contrôler des fluides peu ordinaires et montre ici, s’agissant de l’hélium, qu’il fait appel aux principes de la supraconductivité. Que, pour faire face à des états extrêmes, il est constitué d’un bloc divisé en 3 parties : ( A ) l’entrée qui intègre le 1 er obturateur, ( B ) un sas, cuve ou boitier selon diverses configurations, ( C ) la sortie qui intègre le 2 è me obturateur. A noter que le sas, sous forme de cuve cylindrique, est adapté aux besoins d’éléments tournants du type Camembert 100 qui, sous la forme de boitier, est adapté à des éléments du type Tiroir (translation). Tiroir en translation ou Camembert qui lui en rotation permet des indexations de 90° offrant de l’une à l’autre de réaliser le passage intégral dans le respect de la section nominale, en ligne ou bien de réaliser un dispositif d’étanchéité (étanchéité étagée) afin de contrôler hermétiquement un circuit à 1.9° K. A noter ici, avant que l’hélium n’entre en ébullition, qu’une mise sur pose , ordinaire, est naturellement active, contrôlant le circuit en phase liquide et qu’une mise sur OFF est automatiquement pré-activée dès que le fluide s’acheminant vers le 0°K passe en dessous de la barre des 4° K. Mise sur OFF qui, compte tenu des particularités de l’état superfluide, à 1,9° K, fait appel à 2 éléments d’étanchéité, complémentaires, tous les 2 intégrant une olive faisant intromission dans l’alésage de l’embout mâle pour faire obstacle au flot afin que seules les fuites aient à affronter un chemisage très compressif faisant office de joint. ‘‘ Chemisage/Joint’’ offrant une surface de jointoiement très étendue qui, enserrant très vigoureusement l’embout conique (pression et ∆t) réalise, ‘‘en 2 étapes ’’, l’étanchéité du barrage. A noter que ces opérations se jouent sur de faibles volumes et qu’elles se produisent en vase clos. La pratique, la situation, les conditions : Disséminés sur une boucle, les barrages, (automatiques et/ou pilotés), passent instantanément sur OFF dès la détection d’une anomalie. Détection qui entraîne la fermeture des barrages situés en amont et aval d’un désordre, d’un sinistre. Situation qui implique que 4 conditions soient activées au sein des obturateurs. Conditions qui, décrites ultérieurement, vont révéler qu’elles ne dépendent pas d’éléments passifs, à l’instar du duo joint/gorge mais qu’elles résultent d’instrumentations capables de réduire à néant les effets de l’état superfluide au sein d’interstices dans le plan de jointoiement en y élevant les contraintes mécaniques ou en introduisant (localement) des variations de pression et/ou température. De mentionner ici que ces fonctions / effets sont le fait d’un obturateur sophistiqué qui, intégré au sein d’un coffret en titane, (le baquet) abrite dans un enchâssement un fourreau à géométrie variable ayant pour fonction ‘‘d’étreindre’’ une chemise en élastomère ou coiffe sur un embout mâle qui y aurait pris place. Coiffe qui se terminant en cul-de-sac intègre, intérieurement, une excroissance oblongue, ogivale, visant à faire office de bouchon sur un orifice qu’il convient d’obturer et, extérieurement, un point d’ancrage à un support élastique constitué d’un mille-feuilles de rondelles Belleville. Bouchon qui, dans la mise à bloc, devient extrêmement compressif et parvient à stopper le débit. Exemples de réalisation de l’invention Ici, avec l’hélium à basse température, l’Inconel est un exemple de matière première de base. Issu d’un lingot, dès l’ébauche, le dispositif se subdivise en 3 secteurs séparés par 2 grands flasques. Flasques qui vont délimiter 3 compartiments dont le 1 er et le 3 è me sont identiques sous forme d’arbres creux ou Manchons, concentriques ; quant au 2 ème , au centre, il prend la forme d’un cube très robuste. La vue d’ensemble du dispositif selon un exemple de réalisation et tel que représenté à la , montre que le dispositif selon l’invention s’inscrit dans le prolongement des tubulures d’un circuit sous la forme d’un corps cylindrique. Le dispositif comprend les 3 compartiments A, B et C destinés à diverses fonctions, et est mis sous vide par le biais de 3 carters — exception faite pour des servocommandes SC, externes (maintenance) — afin d’isoler thermiquement le mécanisme. Les compartiments A et C, identiques par symétrie, gèrent le flux passant par le dispositif par le biais de mandrins creux M1 et M2 soumis à translations : côté A le circuit "Alimentation" ; côté C le circuit "Utilisation". Le compartiment B situé au centre du dispositif, opère des fonctions d’ouverture ON et de fermeture OFF par l’intermédiaire du noyau 100 capable de rotations (noyau aussi appelé distributeur ou camembert) soumis à programmations. Les mouvements des mandrins M1 et M2 situés dans les compartiments A et C, ainsi que ceux du noyau central situé en compartiment B obéissent aux servocommandes SC suivant des séquences prédéfinies. Les servocommandes sont au nombre de 3 pour chaque mandrin afin d’assurer leurs "va et vient" et de 1 seule pour les rotations du noyau N. Les compartiments A et C abritent en outre des soufflets qui concourent à l’isolement et qui étanchéifient les 2 mandrins qui fonctionnent simultanément en concordance avec le noyau N afin d’assurer : le passage direct du fluide au diamètre nominal ou de le stopper (obturation en 2 temps) par le biais du noyau N situé dans le compartiment C, appelé cuve ou chambre de transfert. Description des interactions, entre cuve et mandrins, en regard des compartiments : en amont, compartiment A, le mandrin M1 "Alimentation" s’abouche au noyau N (aussi nommé Camembert) qui, à la manière d’un distributeur, offre des positions ON ou OFF, ouvrant le flux ou le stoppant sans prétendre contrôler les inévitables fuites (dénommées ici ‘‘vapeurs’’ ou atomes fugitifs) bien que la pression soit identique côté mandrin (Alimentation) et côté Cuve ; c’est à dire de part et d’autre du 1er étage d’étanchéité, le centre, compartiment B, abrite une cuve où le noyau N — ou optionnellement bien d’autres objets tels tiroir ou barillet, sphère etc. non représentés dans la figure 1 — prennent place. La cuve est traversée de part en part, et offre le passage aux 2 mandrins M1 et M2 afin d’assurer le plein passage ou la fermeture en 2 temps du circuit, principe du ON ou OFF. en aval, compartiment C, le mandrin M2 "Utilisation" fonctionne en ON/OFF comme le précédent, mais, lorsqu’il est mis sur OFF est 100% étanche vu que l’hélium SuperFluide s’est transmuté en hélium II, dans l’intervalle. L’Hélium SuperFluide sera confronté à des situations particulières du fait de : la géométrie des joints, de leur nature, texture et d’un phénomène de contre-pression entre les compartiments A et B, et de son réchauffement au sein de la cuve où il est isolé, captif et porté à un température homogène de 5 à 6 degrés K. Il s’agit donc d’une faible élévation de température satisfaisant aux conditions nécessaires et suffisantes pour que l’équipement soit étanche à 100% au 2ème étage d’étanchéité. Ce réchauffement résulte d’appareillages (infrarouge ou induction ou gaines chauffantes) qui font transmutation et inhibent les effets secondaires des atomes fugitifs. Soit 3 compartiments qui sont mis en relation par : un alésage traversant la structure de base de part en part; alésages des manchons creux dans les compartiments 1 et 3 qui vont abriter des tubulures, (mandrins), dont le diamètre intérieur sera identique à celui du circuit; tubulures, mandrins symétriquement opposés, qui, pour coulisser très librement dans les manchons, sont tenus par 2 chemisages (éléments diamagnétiques) afin d’éviter tout contact parasite et d’être toujours parfaitement concentriques; mandrins M1 et M2, se terminant par des cônes (mâle) et qui, soumis à des translations, auront à pénétrer dans la cuve cylindrique pour, in fine, coopérer avec les empreintes (femelle) d’un noyau central. Noyau central, appelé Camembert, qui présente 4 empreintes coniques (femelle), empreintes opposées 2 à 2, dont 1 paire est aveugle vu qu’elle insère des joints ‘‘coiffes’’ très High-Tech. Chacune des coiffes qui est hébergée dans un siège, le «baquet», baquet qui est doté d’éléments divers tous conçus pour qu’ils retournent à leur géométrie de base en prévention d’affaissements au fil du temps (baquets qui feront l’objet d’une description détaillée). Baquets qui, par paire, auront à accueillir les Mandrins. Mandrins opposés l’un à l’autre qui prendrons appui au fond de coiffes jusqu’à leur mise à bloc. Coiffes qui sollicitées simultanément vont réaliser un système d’étanchéité étagée. Mandrins qui, d’une rotation de 90° du camembert, vont réaliser le plein passage du fluide en ligne droite et au diamètre nominal et assurer le plein passage du fluide, sur ON ; fonctions OFF ou ON résultant d’automatismes du Camembert. A noter, en position ON, que les empreintes qui pourraient être nues sont dotées de lèvres élastiques (énergisées) en élastomère adéquat afin de protéger le cône mâle (finition ‘’polie/glacée’) dans un fâcheux contact métal/métal. Flux qui est donc géré par des camemberts qui demeurent dans des cuves cylindriques ou des tiroirs dans des compartiments parallélépipédiques maintenus en flottaison par supraconduction et pilotés par effets magnétiques ou, selon la nature du fluide pilotés par engrenages ou des moteurs linéaires lorsque les fluides, liquides ou gazeux, sont neutres (gaz carbonique, azote, etc.,). Soit un ensemble de dispositions pour d’excellentes mises à bloc qui, par ailleurs, conditionnent la qualité en termes d’étanchéité vu l’ensemble des précautions visant à protéger les joints. La cinématique Elle est assurée notamment par des dispositifs magnétiques localisés dans les compartiments A et C. Au nombre de 3, ils sont disposés à 120 degrés les uns des autres. Suivant une variante, les mandrins obéissent à une programmation générale qui assurerait simultanément, les rotations du noyau (camembert) et les phases de réchauffement. Faisant référence à la , les mouvements des mandrins ainsi que le noyau (ou camembert) sont garantis "sans contacts" par le principe de la supraconduction qui assure leur centrage et guidage. Ainsi aucune de ces pièces n’entre en contact avec son environnement — cuve ou chemisages. De fait, chaque mandrin, par l’intermédiaire d’un large flasque, est centré dans son compartiment par 3 entraîneurs disposés sur 3 axes distant de 120 degrés afin d’assurer son déplacement en le maintenant dans un plan perpendiculaire à l’axe du mécanisme et est réaligné, si besoin est, dans sa partie tubulaire, par des composants magnétiques 200, Rhodium et composants Assimilés (R et cA) de telle sorte qu’il soit concentrique à son chemisage. Ainsi les mandrins, en dépit des tensions qu’exercent les soufflets, débouchent dans la cuve et s’abouchent au noyau dans les meilleures conditions. S’agissant du noyau, celui-ci, en Service ou Hors Service, est tenu à l’écart des parois / plafond / plancher de la cuve par des jeux de 12 ou 36 billes espacées les unes des autres par des segments adéquats, de forme / nature appropriées. Le noyau, lorsque porté à très basse température, est en état de lévitation du fait d’éléments supraconducteurs situés de part et d’autre, et qui acquière la souplesse requise pour produire des rotations de 90 degrés. Ce sont des rotations pilotées, contrôlées par une servocommande (voir SC dans la ) agissant sur de plots magnétiques en partie haute de la cuve. Le compartiment central B, cuve ou boîtier Issu par exemple d’un lingot d’Inconel afin de garantir la géométrie de l’ensemble en regard de maintes dilatations et restreints, le dispositif prendra forme à partir des dimensions de la cuve qui, elle, sera dimensionnée suivant des spécificités bien précises. S’agissant de l’hélium SuperFluide, la Cuve sera réalisée au sein d’un bloc parallélépipédique plus massif qu’il n’apparaît sur le schéma de principe de telle sorte que ses 3 faces libres, ses flancs et son plancher soient très épais de manière à ce qu’ils garantissent totalement la parfaite stabilité géométrique de l’ensemble et, de surcroît, qu’ils permettent la réalisation de rainurages serpentiformes sur leurs faces externes afin d’y abriter 1 ou 2 gaines chauffantes visant à réchauffage l’hélium qui y stagne en positon OFF. C’est une façon, à bas coût, de réaliser un échangeur thermique. Mais, hormis l’hélium SuperFluide, il va de soi que divers fluides dont l’hélium II ou le méthane, ou encore l’oxygène, ou l’hydrazine, etc. trouveront dans ce dispositif un ‘‘robinet’’ hors pair en regard de ses propriétés tout comme de ses performances ; que ces fluides soient liquides, gazeux, inertes ou inflammables. Ce faisant et quel que soit la nature ou la température de ces fluides, la cinématique restera la même qu’elle soit assistée ou non par lévitation, (principe automatiquement réactivé à partir de - 90° Celsius) que ces fluides impliquent ou non le recours à des soufflets que ces fluides puissent ou non tolérer la présence de dispositifs internes pour assurer la rotation du noyau ou les translations des mandrins, tout cela s’opérant simplement. Faisant référence à la , la partie du haut représente le noyau 100 dans une position OFF alors que le bas représente le noyau 100 dans une position ON. Le compartiment central comprenant le noyau 100 se présente sous la forme d’une cavité circulaire 300 dont 2 orifices 301 ou 2 orifices 302 diamétralement opposés permettent aux mandrins M1 et M2 de s’y introduire. Il accueille, ici, le noyau 100 (camembert, tiroir, distributeur ou sphère) en état de flottaison qui est soumis à rotations de 90 degrés, par sa propre servocommande (non représentée dans la ), ses rotations étant instruites par un séquençage prédéterminé. Il est noté que la représentation des mandrins M1 et M2 en position introduite est schématique — elle sera détaillée dans l’exemple de la ci-dessous pour les orifices 301. Comme évoqué précédemment, ce compartiment central est, si nécessaire, aménagé afin d’accueillir un réel échangeur thermique. Le schéma de la présente le noyau en position OFF dans laquelle les mandrins M1 et M2 sont à bloc dans leurs sièges d’étanchéité SE. De préférence, les sièges SE sont configurés pour être amovible (pour la maintenance) mais non interchangeables. De préférence les sièges SE comprennent respectivement une coiffe conique (non illustrée dans la ) au fond des orifices 301, coiffes coniques qui seront discutées dans le cadre de la Les sièges SE sont dotés de garnitures d’étanchéité spécifiques suivant divers modes de réalisation. Quittant le position OFF pour la position ON, suite à une rotation de 90 degrés (non représentée dans la ), les mandrins arrivent en fin de course dans des empreintes coniques sans qu’il puisse y avoir un contact métal/métal entre les portées coniques (mâle et femelle). Ces empreintes sont dotées, au niveau du noyau, de bagues élastiques afin d’éviter tout frôlement ou frottement, toujours préjudiciable. Cette configuration offre le plein passage, au diamètre nominal de la veine fluidique. Singularités du camembert Soumis au principe de la lévitation magnétique, son état de "flottaison" est acquis dès l’arrivée du fluide afin de le tenir à distance du plancher, du plafond, des parois de l’enceinte. A noter que, Hors Service, ce positionnement est déjà acquis, assuré par des jeux de billes qui le tiennent à distance de toutes les parois. Ces billes sont disposées dans les zones angulaires de telle sorte qu’il demeure centré. Dans un mode de réalisation préféré, le billes sont au nombre de 12, espacées par 12 joncs cintrés, élaborés comme il se doit en matériau composite adéquat. Les billes, à l’instar des applications spatiales, peuvent, si besoin est, être taillées dans du diamant de synthèse. Ce camembert, contraint à rotation selon des cycles préenregistrés, pivote de 90 degrés. Il est entraîné par barres magnétiques ou des plots opposés 2 à 2. Obéissant à des effets magnétiques il est capable d’oscillations. Ainsi, arrêté dans sa course selon une orientation définie, il permet de légers changements d’axe (quelques degrés), sans résistance, afin d’offrir toute accommodation utile à la pénétration idéale d’un embout mâle dans son siège d’étanchéité. En pareil cas, il permet une précieuse souplesse pour les 2 mandrins qui cherchent des emboîtements par auto-ajustement. Phénomène automatique découlant de la lévitation qui fait nouveauté dans l’univers de la mécanique où tout principe d’accommodement est exotique. Hors service, les mandrins, sans qu’ils soient en fin de course, sont engagés en position OFF. A ce stade, les étanchéités qui ne sont pas réellement actives, non sollicitées, le redeviennent sous l’effet d’une faible avancée des mandrins "mis à bloc", selon programmation. Rappelant, une fois encore, que, seul, le principe magnétique offre toutes les possibilités sans égal, écartant tout "coup de force". Le camembert : les attributions de ses 4 empreintes Les attributions des 4 empreintes sont sur ON, les mandrins ayant rejoint les empreintes adéquates, le Camembert permet le transit du flux sans perturbation, sans perte de charges vu que le dispositif, entièrement aligné, présente des cônes femelles débouchant sur un alésage au diamètre nominal. Alésage qui les reliant, l’un à l’autre, offre le passage intégral, en droite ligne et au diamètre intérieur de la tuyauterie. sur OFF, les mandrins sollicitent avec facilité les empreintes garnies de joints vu que le camembert s’accommode automatiquement à la pénétration des 2 embouts mâles, par le biais d’alignements qui se, générant d’eux-mêmes, favorisent la "mise à bloc" avec souplesse, puissance et sans dommage possible. Les empreintes Au nombre de 4, opposées 2 à 2, elles sont : pour 2 d’entre-elles, destinées à la position ON. A cet effet, elles sont issues de simples usinages coniques se prolongeant par un perçage au diamètre nominal qui garantit le passage intégral ; quant aux 2 autres, elles sont destinées à position OFF. Le procédé d’étanchéité selon l’invention est décrit dans le chapitre qui suit. Le Barrage et l’Etanchéité Ainsi qu’annoncé, ici, l’étanchéité fait appel à des appareillages qui trouvent leurs implantations par paires dans les camemberts ou tiroirs (optionnellement amovibles pour maintenance). Appareillages rassemblés au sein d’un coffret comme illustré dans l’exemple de la : un baquet 400, qui assure le positionnement dans le camembert de une coiffe 401 pour le mandrin (ici il est illustré le mandrin M1) qui constitue le ‘‘joint’’ en élastomère adéquat dont la forme rappelle celle d’un doigtier; un fourreau dynamique 403 qui ceinture en substance 50% de la longueur coiffe 401 , là où elle est active en étanchéité (proportions non respectées dans la figure 4); un bouchon 402, qui, de forme ogivale, émergeant du fond de la cuve, s’engage dans le chanfrein de la canalisation afin de stopper énergiquement le flux du circuit, prenant appui sur un dispositif de rappel 404 , logé au fond du baquet 400 , constitué d’éléments dynamiques sous forme d’un assemblage de rondelles Belleville ou ondulées ou autres. Le baquet 400 est par excellence le siège idéal pour de étanchéités de haut niveau. Constitué d’une carrosserie en 2 pièces, il est fabriqué dans un alliage du type : béryllium. La coiffe 401, dans une mode de réalisation préféré, toute d’une seule pièce, assure un contact étanche frontalement et latéralement. Frontalement par une excroissance fortement dynamisée qui s’incruste dans le chanfrein de la canalisation. Latéralement par un large champ de jointoiement maintenu énergiquement au contact du cône mâle par le Fourreau dynamique 403 thermosensible et dont la dilatation, obligatoirement interne, fait effet de garrot, donc un Effet d’écrasement sur le cône, c’est-à-dire vers la coiffe 401, pour qu’il s’y produise une myriade d’interstices dans lesquels des cavités nanométriques, comprises par exemple dans la coiffe 401 du côté du cône accueillent les atomes fugitifs où, de surcroît, ils sont soumis aux influences de Particules, molécules intégrées dans l’élastomère et à un léger réchauffement afin de recréer la Viscosité nécessaire à son état ayant retrouvé localement une température de 5° K — condition sine qua non pour garantir, en 2 étapes, une coupure absolue du superfluide sur une boucle. Dans un mode de réalisation préféré, le fourreau comprend une tresse chauffante. La tresse peut en outre comprendre des plis faisant intercalaire entre des anneaux ouverts de telle sorte que la dilatation ne pouvant se faire vers l’extérieur de la tresse se produire en interne. Soit un espace technique qui en son centre baigne dans l’hélium superfluide à 1,9° K et dont la protubérance, (le bouchon), qui émerge du fond de la coiffe ne peut que stopper le flux, abandonnant un surplus sous forme de vapeurs/fuites incontrôlables, inimaginables pour le quidam. Vapeurs/fuites qui, faute de garrots, se retrouveraient massivement au sein du camembert et, Vapeurs/fuites qui, in fine, transgressant le 2 ème appareillage, ruineraient le projet… Sauf recours à diverses situations, conditions, influences et… spéculations dont : la pression : dispositif sous 25 atmosphères, par exemple, une remontée en température : dispositif exposé à 25 ou 30° K, par exemple. Avant toute chose, nous pouvons rappeler que l’hélium est un gaz qui est liquide à 5° k. Que, descendant encore en température, il entre en ébullition. Mais que dire de ce gaz, parvenu au voisinage de 2° K, qui, faute de viscosité, se disperse sous forme d’atomes libres, fugitifs …, d’atomes épars, en manque de lien, en fuite, incontrôlables, insaisissables…, des atomes que, cependant, l’on aimerait ‘’stopper’’, contrôler ! Que dire encore de cet état de viscosité non mesurable sur lequel il conviendrait de faire influence afin que ce gaz en voie d'effondrement retourne à la normale. Et pour ce faire, qu’il conviendrait, semble-t-il, d’acter précocement. Là où les fuites vont se produire. Ce qui sous-entend un champ restreint, très restreint et clos très hermétiquement où des influences par le biais de déclencheurs : particules / molécules et/ou atomes (exotiques) engendreraient des réactions, feraient influence. Et là, de visiter un phénomène qui surprend. Un cas : le nano verre … ! Un matériau que l’on voit quotidiennement sans soupçonner un artifice qui se joue à sa surface qui en fait un vitrage autonettoyant ! Vitrage sur lequel aucune goutte ne peut prendre forme, vu que des atomes exotiques, judicieusement disséminés à sa surface, créent une tension qui oblige l’eau à se répandre et, immédiatement, à s’écouler… Judicieux dispositif qui veut que, faute de gouttes, qu’aucune salissure, macule ne vient ternir la façade, rappelant ici que seules les gouttes peuvent accumuler les poussières. Poussières qu’elles abandonnent lors de leur évaporation. Et, forts de cet enseignement, de faire le saut. Et d’imaginer ici que chaque « Nano-interstice » de la coiffe peut être le lieu de maintes influences ou évolutions au vu de particules / molécules incrustées dans l’élastomère ou d’atomes déposés par effet tunnel sur les cônes mâles et, à ces conditions, que le plan de jointoiement ainsi doté de ‘‘micro-chambres’’ devienne le lieu des transmutations… ! Mutations qui se déployant au sein du camembert (lui-même soumis à 5° K, soit un doux rayonnement) permettraient le retour à un gaz sous forme gazeuse qui garantirait l’étanchéité au 2 ème obturateur. Une Robinetterie nouvelle et ses singularités A rappeler ici que ce barrage fluidique, d’un genre nouveau dans l’univers de la cryogénie, repose sur des points forts qui font différence en regard de l’art antérieur en offrant : une souplesse de fonctionnement très significative résultant du recours à la lévitation magnétique (réservée exclusivement aux domaines basses températures) ou encore un large panel de faisabilités pour avoir pris en compte l’exigence environnementale (en interne) au détriment de la technicité pure et dure et qui, bien en deçà du zéro degré K, ouvre sur un large champ d’applications dans le contrôle de fluides sensibles ou "dangereux" ou faisant l’objet des précautions toutes particulières tels que Dernière mention ouvrant, de fait, d’autres horizons à ce ‘‘robinet’’ hors du commun dans l’univers des Industries High-Tech, Laboratoires ou Centres de recherche, etc. etc., là où le froid ou encore la dangerosité des fluides exigent le respect des critères Efficacité / Fiabilité / Sécurité. Et de se reporter à des avertissements en regard d’évolutions/adaptations qui suivent pour les gaz inertes, équipés ou non de carters d’isolation thermique (vide) où les servocommandes sont intégrées dans le dispositif sous forme de moteurs linéaires (déclinaison 1) assurant les « aller/retour » des mandrins ou encore de servocommandes externes (déclinaison 2). A noter, qu’en fin de course, lors de la mise sur OFF, que les Mandrins sont maintenus au contact des joints (séquence mise à bloc) par des éléments métalliques (ferrite) soumis aux effets d’électro-aimants dont la puissance déterminera la ‘‘force’’ d’appui adéquate à l’étanchéité. Pour les gaz et fluides présentant « danger », la déclinaison (2), côté alimentation (sortie), sera modifiée afin que la partie arrière du Mandrin ne coopère pas avec 2 joints mais que celle-ci soit raccordée au manchon qui relie le dispositif à la tuyauterie par un soufflet. A noter que de tels dispositifs, s’accommodant ou étant conjugués avec brio permettent de satisfaire à maintes nécessités ou spécifications, d’aborder des domaines très variés : la pétrochimie, certains effluents nucléaires à titre d’exemple, l’univers « aérospatial » dont l’hydrazine ou servir là des opérations de transferts rapides sur les pas de tir (hydrogène, oxygène) ou, tout ailleurs et avec la même vélocité, pour traiter des fluides dangereux. Et ceci, quelle que soit la température des fluides, la lévitation magnétique dont le principe fait merveille dans la fourchette -90° à - 273.15° Celsius pouvant être abandonnée sans risque, dans la gamme les températures usuelles ou supérieures à la normale, par le biais de coussinets ou manchons anti-friction du fait de l’extraordinaire flexibilité d’usage qu’offre le noyau en matière d’auto-alignement. Soit une invention qui a vu le jour à travers maintes prises de conscience qui, s’écartant des règles qui régissent la mécanique, se sont produites naturellement en prenant en compte « l’écologie du système » pour aboutir à un dispositif qui devait se concrétiser et se caractériser par le panel "souplesse, manœuvrabilité, flexibilité, sécurité" et fiabilité. L’invention apporte donc un dispositif novateur qui, émergeant de diverses prises de conscience, est en mesure de garantir le panel "souplesse, manœuvrabilité, flexibilité, sécurité" et fiabilité. Nouvelle mécanique de mouvement Au-delà de l’invention ci-dessus décrite, il convient de noter que le recours à la lévitation magnétique ouvre de nouveaux horizons dans l’univers de la mécanique afin de résoudre maints problèmes de centrage/ajustage, emboîtements, guidages/contrôle et réduction du phénomène frictions/frottements, sur des mouvements mécaniques. Ce principe, finalement, repose sur une nouvelle approche du mouvement mécanique. Résumé L’invention propose un barrage cryogénique pour applications destinées à l’hélium en phase superfluide. Ce barrage cryogénique comprend un premier compartiment configuré comme une première vanne ; un deuxième compartiment configuré comme un échangeur thermique ; et un troisième compartiment configuré comme une deuxième vanne. Les trois compartiments constituent un dispositif monobloc pour réaliser un principe de robinet étanche gérant un flux d’hélium entrant par le premier compartiment, transitant dans le second et sortant par le troisième compartiment, tel que décrit dans la présente demande de brevet. Dans un mode de réalisation préféré, le barrage cryogénique comprend en outre trois carters configurés respectivement pour mettre sous vide le premier, le deuxième ainsi que le troisième compartiment. Isolés de tout écart thermique, les premier et troisième compartiments (A) et (C) abritent des mandrins creux, (M1) et (M2) qui, configurés pour être bougés en translation sur un axe longitudinal du barrage, auront pour vocation de pénétrer dans le deuxième compartiment (B), où ils seront appelés à coopérer avec le Noyau de forme circulaire, rotatif, intégré dans une cuve cylindrique du 2ème compartiment où il joue le rôle de distributeur. Pour ce faire, les mandrins dont l’extrémité est conique, pilotés par 1 ou 3 servocommandes, suivant divers modes de réalisation, seront amenés à translater longitudinalement et, s’introduisant dans le deuxième compartiment (B), de s’aboucher, tout naturellement, avec les cavités coniques du noyau selon les préférences. Cavités coniques qui, au nombre de 4, et 2 à 2 diamétralement opposées, disposées à 90° les unes des autres, présentent des fourrures ayant pour vocation d’établir la bonne position angulaire entre les cônes mâle et femelle. Ainsi, à volonté et facilité, les cônes mâles peuvent s’aboucher idéalement aux cônes femelles dont : une paire (cônes débouchant) est reliée à un alésage, au diamètre nominal, afin d’offrir le passage intégral de la veine fluidique et une autre paire, qui, garnie de sièges d’étanchéité, assure l’obturation du barrage en 2 endroits (notion d’étanchéité étagée). De fait, le deuxième compartiment qui contrôle de la veine fluidique génère une situation intéressante et donnant lieu à diverses supputations, vu qu’un volume important de fluide y est captif, réellement coupé de sa source, susceptible de monter en température. Ils s’en suivent les questions suivantes : qu’advient-il des conditions favorables aux fuites lorsque la pression régnant dans la cuve est égale à la pression du conduit alimentation ? le principe d’équi-pression ne neutralise-t-il pas le phénomène dès lors que le 2ème étage devient fonctionnel ? Qu’adviendrait-il si la cuve était de grande taille et si elle n’était pas correctement isolée par un carter mis sous vide ? Le givre puis la glace en sa périphérie seraient-ils capables de maintenir ces vapeurs ou atomes fugitifs à 0° K ? Il semblerait que non ! Et d’en conclure qu’il suffirait que ce volume captif de gaz atteigne, globalement, une température voisine de 5 à 6° K pour que l’étanchéité soit parfaitement réalisée par le joint qui contrôle la sortie du fluide. Laissant à penser que les sièges étagés, judicieusement espacés, sont de nature à résoudre toutes les problématiques dans le contrôle d’une veine d’hélium SuperFluide. Déduction qui inciterait donc à peaufiner le principe. Déduction qui incite à mettre en place un système de réchauffage de la cuve capable d’être mis en œuvre dès que le distributeur est mis sur OFF. Cuve qui aurait, potentiellement, le rôle d’échangeur thermique. Dans encore un mode de réalisation préféré, le barrage cryogénique comporte en outre des jeux de billes arrangés entre le noyau et les angles, hauts et bas de la cuve, de telle sorte qu’il soit tenu à l’écart de toutes les parois (plafond, flancs du puits, plancher) afin de favoriser les rotations du distributeur. Rotations éminemment favorisées par ‘effet de lévitation’ ; phénomène de supraconduction du fait d’implantations d’éléments adéquats qui, situés en dessus comme en dessous du Noyau, s’activent dès l’arrivée de l’hélium liquide. Noyau qui, à ce stade, acquière la souplesse requise pour produire des rotations de 90 degrés permettant la fonction ON et OFF du dispositif. Barrage cryogénique pour applications destinées à l’hélium en phase superfluide, comprenant un premier compartiment (A) configuré comme une première vanne ; un deuxième compartiment (B) configuré comme un échangeur thermique ; et un troisième compartiment (C) configuré comme une deuxième vanne ; les trois compartiments étant configurés pour constituer un dispositif monobloc qui réalise un principe de robinet étanche gérant un flux d’hélium entrant par le premier compartiment, transitant dans le second compartiment et sortant par le troisième compartiment. Le barrage cryogénique de la revendication 1, comprenant en outre trois carters configurés respectivement pour mettre sous vide le premier compartiment (A), le deuxième compartiment (B) et le troisième compartiment (C) ; et étant en outre configurés pour isoler de tout écart thermique au moins les premier (A) et troisième (C) compartiments ; le premier compartiment (A) comprenant un premier mandrin creux (M1) comportant une première extrémité conique mâle ; le troisième compartiment (C) comprenant un deuxième mandrin creux (M2) comportant une deuxième extrémité conique mâle; le premier mandrin creux (M1) et le deuxième mandrin creux (M2) étant configurés pour être bougés en translation sur un axe longitudinal du barrage ; le deuxième compartiment comprenant un noyau (100) de forme circulaire, rotatif, intégré dans une cuve cylindrique du deuxième compartiment (B), et configuré pour opérer une fonction d’ouverture (ON) lors de laquelle le flux d’hélium passe, et une fonction de fermeture (OFF) lors de laquelle le flux d’hélium est interrompu ; Le premier mandrin (M1) et le deuxième mandrin (M2) étant configurés pour, lors de leur translation sur l’axe longitudinal du barrage, pénétrer dans le deuxième compartiment (B), dans l’intention de coopérer avec le noyau (100) ; au moins un premier dispositif de positionnement (200) configuré pour assurer la translation du premier mandrin (M1) ; au moins un deuxième dispositif de positionnement (200) configuré pour assurer la translation du deuxième mandrin (M2) ; au moins un troisième dispositif de positionnement (SC) configuré pour assurer la rotation du noyau (100) ; le noyau (100) comprenant des cavités coniques femelles (301, 302) qui, au nombre de 4, et 2 à 2 diamétralement opposées, disposées à 90° les unes des autres, présentent des sièges d’étanchéité (SE) configurés pour établir une bonne position angulaire entre les cavités coniques femelles (301) et des cônes mâles (M1, M2) qui y seraient introduits ; où les premier (M1) et deuxième (M2) mandrins dont l’extrémité est conique, et qui sont pilotés par au moins un des dispositifs de positionnement, sont prévus pour translater longitudinalement et s’introduire dans le deuxième compartiment (B), pour s’aboucher au moyen des premières et deuxièmes extrémités coniques mâles avec les cavités coniques femelles du noyau. Le barrage cryogénique de la revendication 2, dans lequel le premier mandrin (M1) et le deuxième mandrin (M2) sont configurés avec le premier dispositif de positionnement (200) et le deuxième dispositif de positionnement (200) pour fonctionner en binôme ; l’échangeur thermique (B) étant en outre configuré pour permettre à ce qu’au moins une partie de l’hélium isolé se trouvant dans son enceinte se transmute en hélium II, contribuant ainsi à réaliser une étanchéité étagée au niveau du noyau (100). Le barrage cryogénique de la revendication 2 ou 3, où lorsque les cônes mâles (M1, M2) s’abouchent aux cavités coniques femelles, ces dernières sont l’une des configurations suivantes : une première paire de cônes femelles (302) débouchant, reliée à un alésage, ayant un diamètre nominal configuré pour d’offrir un passage intégral du flux d’hélium ; et une deuxième paire de cônes femelles (301) garnies de sièges d’étanchéité (SE) configurés pour assurer une obturation du barrage en 2 endroits, réalisant ainsi une étanchéité étagée. Le barrage cryogénique de la revendication 4, où pour la deuxième paire de cônes femelles (301), les sièges d’étanchéité (SE) comprennent respectivement une coiffe (401) configurée pour accueillir un des cônes mâles, et un fourreau dynamique (403) configuré pour ceinturer en substance 50% d’une longueur de la coiffe du côté opposé à celui du cône mâle, produisant ainsi une étanchéité active entre la coiffe et le cône mâle, la coiffe comprenant en outre une pluralité de cavités nanométriques du côté orienté vers le cône mâle afin d’assurer pas le biais d’effets synergétiques une modification du comportement d’atomes d’hélium pour les ramener progressivement à la normale, chacun des cônes femelles de la deuxième paire comprenant en outre un bouchon de forme ogivale (402), émergeant du fond du cône femelle et s’engageant dans un chanfrein de la canalisation afin de stopper le flux du circuit lorsqu’un cône mâle est inséré dans le cône femelle, et un dispositif de rappel (404) configuré pour donner appui au bouchon, également logé au fond du cône femelle. Le barrage cryogénique de la revendication 5, dans lequel le fourreau dynamique (403) comprend une tresse chauffante. Le barrage cryogénique de l’une des revendications 5 ou 6, dans lequel le dispositif de rappel (404) comprend des éléments dynamiques sous forme d’un assemblage de rondelles du type Belleville ou ondulées. Le barrage cryogénique de la revendication 3, comprenant en outre des jeux de billes arrangées entre le noyau (100) et des angles hauts et bas de la cuve, à l’écart de toute paroi de l’échangeur thermique (B) pour favoriser la rotation du noyau (100), le noyau, étant porté à très basse température par l’effet de l’hélium liquide, et étant en état de lévitation du fait d’éléments supraconducteurs situés de part et d’autre, et qui acquière une souplesse requise pour produire des rotations de 90 degrés entre la fonction d’ouverture et la fonction de fermeture.