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"Conduite pour l'acheminement de liquides"
La présente invention est relative à une conduite pour l'acheminement de liquides ayant une température très diffé- rente de la température ambiante. Elle se rapporte plus par- ticulièrement à une conduite à travers laquelle un liquide extrêmement froid peut être acheminé sur une distance très importante, sans que l'on risque des pertes de liquide par suite de fuites, ni une rupture du système d'acheminement en raison des grandes variations de température, auxquelles le
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produit est soumis.
Les objectifs de l'invention seront exposés dans la suite en se reportant aux déplacements d'un gaz liquéfié bouillant à froid, comme c'est le cas lors de l'acheminement du gaz d'un lieu d'emmagasinage vers un moyen de transport et lors du transport àu gaz liquéfié du moyen de transport vers un autre lieu d'emmagasinage.
Comme on le sait, le gaz naturel liquéfié est disponible en quantités excédentaires dans certaines régions, tandis que d'autres régions sont déficitaires à cet égard, de sorte qu'il est désirable de mettre le gaz naturel provenant de la source d'alimentation excédentaire, à la disposition des régions où il existe un déficit de gaz. Lorsque la région productrice et la région déficitaire sont reliées par des voies terres- tres, le transport peut s'effectuer en maintenant les matières à l'état gazeux et en utilisant des canalisations appropriées.
On a toutefois constaté que, lorsque les régions en question sont séparées par une grande étendue d'eau ou par une longue distance, il est plus économique de liquéfier le gaz naturel - ce qui réduit son volume dans un rapport de 600 à 1 - en vue du transport du gaz naturel à l'état liquéfié vers la zone déficitaire et où ce gaz peut être reconverti à l'état gazeux, en vue de son utilisation.
A titre de solution pratique, on envisage de liquéfier le gaz naturel et à l'entreposer à proximité de l'installation de liquéfaction, en vue de constituer une réserve suffisante pour remplir les réservoirs du moyen de transport. Dans cer- tains cas, le point d'approvisionnement ou le point d'utilisa- tion peuvent se trouver à une certaine distance du moyen de transport, de sorte qu'il sera nécessaire de déplacer pério- diquement de grands volumes de gaz liquéfié sur une distance déterminée, par la voie terrestre, depuis le lieu d'emmagasi-
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nage à terre jusqu'au moyen de transport.
Les difficultés rencontrées lors du transport de grands volumes de gaz liquéfié par la voie terrestre proviennent, d'une part, du point de dilution extrêmement bas du liquide, en particulier lorsque celui-ci doit être maintenu à une tem- pérature inférieure à -250 F (-156,6 C) environ, dans le cas où - ce qui est préférable- la matière est transportée à une pression voisine de la pression atmosphérique. De nombreux autres problèmes se posent lorsque le gaz liquéfié est soutiré périodiquement des réservoirs d'emmagasinage à terre, pour être chargé dans les réservoirs ou soutes du navire, ou inversement.
Dans ces conditions, la conduite, etc., qui sert au transport du liquide ne sera en contact avec celui-ci que pendant un bref laps de temps, tout en étant exposé par intermittence, et pendant des durées plus longues, à la température ambiante.
Il en résulte que les éléments constitutifs de la conduite d'a- cheminement pour le transport seront soumis à des cycles répé- tés de changements de température de l'ordre de 350 F (176,6 C) environ.
La majorité des métaux ne sont pas susceptibles d'être utilisés dans de telles conditions de.basse température, étant donné qu'ils perdent ainsi leur ductilité, tandis que d'autres métaux comportent des facteurs restrictifs en ce qui concerne la stabilité de diverses caractéristiques qui sont affectées par les fluctuations répétées de la température.
D'une manière générale, tous les matériaux susceptibles d'être utilisés comme éléments de construction sont caracté- risés par des dilatations et des contractions, jusqu'à un cer- tain degré, sous l'influence de changements de température.
Ainsi, il se présente des problèmes relatifs à la construc- tion à l'aide de ces matériaux, à la méthode de leur assembla- ge et de leur emploi pour l'acheminement de grandes quantités
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d'un gaz liquéfié ou d'un autre liquide extrêmement froid, en un courant continu ou intermittent, un de ces problèmes con- sistant à établir une telle construction appropriée avec des matériaux peu coûteux et largement disponibles, qui puissent être assemblés d'une manière simple et efficace lors de l'é- tablissement de la construction définitive.
La présente invention a pour objet d'établir une conduite constituée par une combinaison d'éléments pouvant être utilisés par un froid extrême, auquel ces éléments sont susceptibles d'être exposés de façon continue ou périodique ; danslaquelle il ne puisse se produire, en service, que peu ou point de fuites de liquide ; soit susceptible d'être construite avec des éléments préfabriqués; qui soit construite en matériaux largement disponibles et peu coûteux ; quin'exige que peu d'attention sous forme d'entretien et de réparations ; qui offre une grande longévité, tout en étant soumise, en cours d'utilisation, à des efforts importants ou à de légères pres- sions intérieures, lors de l'acheminement du liquide par cette conduite.
Les objectifs et avantages de. la présente invention énu- mérés ci-dessus; ainsi que d'autres, ressortiront de la suite de la description. A simple titre indicatif, mais nullement limitatif, on a représenté quelques modes de réalisation de l'invention dans les dessins annexés, dans lesquels :
La fig. 1 est une vueperspective d'un fragment d'une conduite présentant les caractéristiques de l'invention.
La fig. 2 est une vue d'élévation en coupe d'une douve employée dans la construction de cette conduite.
La fig. 3 est une vue perspective, analogue à celle de la fig. 1, mais montrant une variante d'une conduite présen- tant les caractéristiques de l'invention.
La fig. 4 est une vue en coupe d'une des "doutes planes"
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employées dans la conduite suivant la fig. 3.
La fig. 5 est une vue perspective d'un fragment d'une au- tre variante d'une conduite pour l'acheminement de liquide.
La fig. 6 est une vue en coupe de la conduite représentée dans la fig. 5, dans le dernier stade de construction de celle-ci.
La fig. 7 est une vue en coupe analogue à celle de la fig. 6, mais comportant une variante par rapport à cette der- nière.
La fig. 8 est une vue perspective analogue à celle de la fig. 5 et montrant la disposition des éléments dnas un stade intermédiaire de la construction.
Lors de la mise en oeuvre de l'invention, on fait appel à des segments oblongs 10 d'un matériau isolant. Ces segments sont unis les uns aux autres avec juxtaposition et aboutement, de manière à constituer une conduite ou canalisation continue 12, à travers laquelle le liquide froid peut êtie acheminé en grands volumes, en un flux continu ou intermittent.
Dans un mode d'exécution particulièrement favorable, représenté dans la fig. 1, la conduite affecte la forme d'un cylindre constitué par des segments ou douves oblongs la, de forme curviligne. Ces douves peuvent être de section semi- cylindrique, dans lequel cas il suffit de les assembler seu- lement deux à deux en les ajustant l'une à l'autre bord à bord, pour établir ainsi un conduit cylindrique. Il est ce- pendant préférable de subdiviser la section cylindrique en un nombre plus grand de segments en arc de cercle, de préférence correspondant à des angles au centre égaux, de façon qu'il suffise d'établir un seul segment et de reproduire celui-ci en un grand nombre d'exemplaires, en vue de l'assemblage.
Chaque douve est constituée par un noyau relativement épais 14 en une matière isolante offrant une grande résistance
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mécanique, relativement rigide et ayant une stabilité de dimensions, cette matière étant garnie sur ses faces, intérieu- re et extérieure, de panneaux continus 16 et 18, formés en une matière plus dure, plus dense et plus résistante à l'usure, que l'on fixe au noyau à l'aide d'un adhésif, de manière à constituer une douvemodulaire,
Le noyau isolant 14 peut être constitué par des plaques, unies entre elles, d'un bois très poreux et à faible densité, tel que le bois de balsa ou de quippo, le grain étant de pré- férence en bout de bois dans la douve.
A titre de variante, on peut employer un système en nid d'abeilles, constitué par du papier traité par une résine, des lames de bois de placage ondulées, ou analogues.
Les feuilles de revêtement 16 et 18 peuvent être consti- tuées avantageusement en panneaux de bois contreplaqué formés en bois dur et à couches alternées croisées, afin d'assurer ure résistance maxima. Les feuilles de revêtement peuvent encore être recouvertes d'une couche résineuse, avec ou sans armature de fibres, afin d'assurer une résistance et une flexi- bilité plus grandes et d'améliorer l'imperméabilité des dou- ves vis-à-vis des liquides.
Pour constituer une conduite, il est préférable d'uti- liser un noyau présentant une épaisseur de 2-6 pouces (5 cm à 15,2 cm) environ et des feuilles de revêtement d'une épais- seur de 1/8-1/2 pouce (3,1-12,7 mm) environ. On peut em- ployer un noyau plus épais lorsqu'on désire réaliser un meil- leur isolement thermique; toutefois, il n'est pas économique d'utiliser un noyau ayant une épaisseur de beaucoup supérieu- re à 15 pouces (38 cm) environ.
Les bords périmétriques, y compris les faces en bout 20 et les faces latérales 22, sont munis de rainures conti- nues 24, disposées uniformément dans tous les.bords, pour
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assurer l'alignement entre les rainures pratiquées dans le bord d'une douve et les rainures correspondantes des douves juxtaposées latéralement ou aboutées à celle-ci, de manière à constituer, entre ces douves, des faces ou tronçons rainurés continus aptes à recevoir une clavette 26, ce qui améliore l'adhérence lorsque les douves sont jointes les unes aux au- tres à l'aide d'un adhésif. La clavette agit d'autre part comme élément de transmission d'efforts, afin d'équilibrer les tensions dans les sens longitudinal et périphérique de la conduite.
On peut faire appel à des clavettes métalliques; il est cependant préférable d'employer des clavettes constituées par des lames de bois feuilletées, qui sont capables d'adhérer plus fortement aux douves en bois et qui présentent des caractéris- tiques de dilatation et de contraction analogues, La face rainurée peut être formée dans la couche isolante; il est tou- tefois préférable d'ancrer les clavettes dans un corps capable d'absorber des tensions et des charges plus importantes. Par conséquent, il est préférable d'employer des douves dont les bords périmétriques sont constitués par des lattes de bois dur 28, dimensionnées de façon à présenter une épaisseur plus grande que la profondeur de la rainure formée dans ces lattes.
Il suffit de prévoir un seul assemblage à rainure et clavette entre les douves ; peut prévoir deux rainures de cette sorte disposées parallèlement entre elles, lorsque les éléments pré- sentent une épaisseur suffisante.
Les segments arqués 10 sont ainsi unis les uns aux autres, bout à bout et côte à côte, à l'aide d'un adhésif, en formant ainsi une conduite essentiellement continue. Les douves sont dimensionnées de manière à présenter une longueur qui permet de les construire et les manipuler aisément, soit, une longueur allant jusque 100 pieds (30,5 m), mais de préférence une lon-
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guur comprise entre 25 et 50 pieds (7,6 et 15,2 m).
Il est préférable de décaler les douves entre elles en les disposant bout à bout, afin d'éviter la continuité des joints d'about 30 et l'apparition, qui pourrait en résulter, de li- gnes de moindre résistance. Les douves peuvent être décalées d'une distance correspondant à la longueur des douves divisée par le nombre de celles-ci dans une section transversale, afin d'assurer l'écartement maximum.
Les douves assemblées peuvert être cerclées de bandes métalliques espacées les unes des autres dans le sens longi- tudinal, de façon à assujettir les segments par serrage et à armer et renforcer l'ensemble. A titre de variante, ou @ en plus des bandes métalliques, on peut enrouler, autour de/cor duite cylindrique , des fibres de verre, de préférence sous la forme d'un ruban 32 à fibres orientées, imprégné ou en- duit d'une matière résineuse liquide durcissable, par exem- ple une résine polyester non saturée, un polyisocyanate, ou analogues. La résistance de la bande de serrage 32 est por- tée au maximum si l'on fait appel à un ruban de fibres de verre orientées, enroulée dans le sens périphérique autour de l'élément cylindrique ; on peut cependant aussi utiliser des rubans tissés.
Après l'assemblage, on peut enduire la surface intérieu- re de la conduite d'une matière résineuse imperméable aux fluides, de façon à constituer sur cette surface un film réduisant au minimum la pénétration du liquide. A titre de variante, on peut munir la surface d'un revêtement de métal ou de matière plastique, appelé à entrer en contact avec le liquide. Le revêtement (non représenté) peut être incorporé, en tant que lame de placage intérieure ou extérieure, au panneau de garniture intérieur en bois contreplaqué et être solidarisée de ce panneau par collage à sa surface ou par
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incorporation au sein de sa structure.
Dans les figs. 3 et 4, on a représenté une conduite 40 de section rectangulaire, constituée par des panneaux de paroi latérale, de paroi inférieure et de paroi supérieure, respec- tivement 42, 44, 46 et 48, ajustés les uns aux autres, ces panneaux étant constitués en une matière isolante dont la structure, en section transversale, est analogue à celle des douves arquées, employées dans la fabrication'de la conduite à section cylindrique.
La variante suivant les figs. 3 et 4 représente un procé- dé modifié pour réunir lesbords contigus des douves à joint étanche et à adhérence mutuelle. Dans cette variante, on pré- voit une rainure continue 50 dans la partie à recouvrement d'une des douves, cette rainure étant voisine du bora de la douve et étant destinée à recevoir une languette 52, pratiquée d'une manière correspondante dans l'autre douve, de telle sorte que les deux douves sont réunies entre elles par emboî- tement mécanique, de manière à améliorer l'adhérence assurée par l'emploi de matières adhésives.
Dans la variante repré- sentée dans ces figures, les rainures sont prévues dans les panneaux de paroi supérieure 42 et de paroi inférieure 48, tandis que les languettes 52 sont pratiquées de manière à fai- re saillie vers l'extérieur à partir des bords opposés des éléments 44 et 46 formant respectivement les parois latéra- les.
Lorsqu'une paire des parois de ia conduite est interpo- sée entre l'autre paire, par exemple, lorsqu'on interpose les éléments de parois latérales 44 et 4.6 entre les éléments de parois supérieure et inférieure 42 et 48, l'adhérence d'assemblage peut être améliorée par l'emploi de tirants 54 disposés transversalement et passant dans des orifices ali- gnés, espacés dans le sens longitudinal, pratiqués dans
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les parties marginales des panneaux, supérieur et inférieur, 42 et 48, ainsi que dans les parties intermédiaires des pan- neaux de parois latérales 44 et 46. Les tirants sont mis en tension par l'emploi d'éléments d'ancrage 56 vissés sur les extrémités de ces tirants,
afin d'exercer un effort de traction dans le but de mettre ultérieurement en contrainte les doutes ou panneaux assemblés.
Dans une disposition caractéristique des éléments, les douves planes 42, 4446 et 48 peuvent être formées de manière à comporter une feuille extérieure 58 de 3/8 de pouce (9,5 mm) en bois dur, tel que du chêne. La feuille 60 de la face inté- rieure peut être constituée par trois ou plusieurs épaisseurs d'érable, qui peuvent être croisées et assemblées jusqu'à une épaisseur de 1/8 de pouce (3,1 mm) environ, tandis que les bandes de bordure 62 peuvent être formées en sapin de Douglas, ou en bois analogues durs et à résistance mécanique élevée.
La feuille de revêtement intérieur 60 en bois contrepla- qué peut être formée de manière à comporter une lame de métal ou un film de matière plastique collé à la face intérieure de cette feuille ou incorporé à celle-ci en guise de lame de pla- cage intérieure, afin d'améliorer l'imperméabilité vis-à-vis des fluides. Les bords d'extrémité 64 des douves sont assem- blés à onglet, comme décrit ci-dessus, ou sont formés de ma- nière à présenter des rainures alignées, destinées à recevoir une clavette disposée transversalement dans ces rainures, pour la transmission des efforts et pour l'amélioration du joint d'adhérence mutuelle.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, représenté dans les figs. 5 à 8, une conduite 110 est consti- tuée en partant d'un élément de base tubulaire 112 de grandes dimensions. L'élément de base tubulaire est constitué par un certain nombre de douves oblongues 114, conformées de façon
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curviligne et réunies bout à bout les unes aux autres à joint étanche, de manière à constituer des longueurs continues, les- quelles sont à leur tour réunies les unes aux autres côte à côte, de façon à compléter la section tubulaire.
Les douves sont de préférence constituées en bois dur ou dense, mais peu- vent aussi être formées en bois feuilleté, en matière plastique armée de fibres de verre, ou en matériaux analogues capables de conserver leur résistance mécanique et leur ductilité aux basses températures auxquelles elles sont exposées.
Les douves 114 sont de préférence constituées sous une épaisseur minima, par exemple une section transversale de 1 1/2 à 3 pouces (12,7 à 76,2 mm), leur longueur pouvant at- teindre 100 pieds (30,5 m) ou plus, compte tenu de la facilité de manipulation, tant au cours de la fabrication des douves que pendant leur assemblage. Chacune des douves est munie d'une rainure 116 dans ses bords exposés, de façon à assurer la coincidence des rainures des douves voisines juxtaposées côte à côte et bout à bout, afin de permettre l'insertion d'une clavette d'assemblage 118 entre ces douves.
Après que les douves 114 ont été assemblées de manière à constituer l'élément tubulaire de base 112 décrit ci-dessus, on enroule étroitement des bandes de cerclage 120, en acier inoxydable, sur des zones espacées longitudinalement de cet élément, ces bandes étant prévues en substance sur toute la longueur de la conduite. Les douves sont formées intention- nellement sous une épaisseur relativement faible comparative- ment aux autres éléments isolés, du type décrit plus haut, cette disposition assurant la transmission du froid aux ban- des d'acier inoxydable.
Etant donné les coefficients de contraction et de dilatation plus élevés de l'acier inoxyda- ble par rapport à celui du bois, le froid du liquide traversera le bois jusqu'aux bandes d'acier, à la suite de quoi ces der-
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nières seront amenées à se resserrer autour des douves, de ma- nière à réduire les fuites dans les conditions d'utilisation
Ces bandes ou cercles d'acier inoxydable se relâchent lorsque le liquide cesse de couler dans la conduite, ce qui réduit la compression qui avait été avantageusement appliquée aux douves lorsque la conduite était en service.
Au lieu d'employer l'a- cier inoxydable, on peut constituer les cercles par des bandes d'un autre métal qui garde sa ductilité et sa résistance méca- nique à des températures inférieures à 100 F (37,8 C), tel que l'aluminium, des alliages d'aluminium ou des aciers austéniti- ques, ou bien, ces cercles peuvent être formés par des bandes de fibres de verre orientées, imprégnées d'une matière rési- neuse.
La partie extérieure de l'élément de base tubulaire peut être recouverte d'une matière isolante appropriée 122, afin de réduire au minimum l'absorption de chaleur par le liquide.
Un tel isolement extérieur peut être constitué par un bois hautement poreux et à faible densité, tel que le bois de balsa, qui peut être façonné en plaques et fixé à l'élément de base.
Cet isolement peut comprendre des matelas ou nappes de fibres de verre ou d'autres fibres textiles minérales, enroulées au- tour de l'élément de base tubulaire, ou bien, il peut .compor- ter des surfaces en nid d'abeilles, formées en papier traité par une résine ou en feuilles de placage ondulées, enroulées @ autour de l'élément de base tubulaire. Dans une variante par- ticulièrement favorable, représentée dans les figs. 5 et 6, on emploie des nervures ou ailettes oblongues 124 en bois, en matière plastique ou en matière feuilletée, fixées à la paroi extérieure de l'élément tubulaire 112 et aux bandes 120, ces nervures étant espacées entre elles dans le sens périphé- rique.
Ces nervures agissent dans le sens du renforcement et du raidissage des douves et du corps tubulaire constitué
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par celles-ci, tout en déterminant d'autre part la forma- tion de poches 126, qui seront définies dans la suite et dans lesquelles on peut tasser une matière isolante particulaire ou autre 128. Ainsi, lorsqu'on prévoit de telles nervures, la matière isolante 128, disposée autour de la paroi exté- rieure de l'élément de base)tubulaire, peut être constituée en des matières telles que la perlite, le liège granulé, la vermiculite exfoliée, la mousse de verre, l'argile gonflée, la terre de diatomées, ainsi que d'autres parmi les salières isolantes décrites plus haut.
Les nervures ou ailettes peu- vent d'autre part constituer des éléments d'espacement appe- lés à protéger et à maintenir en place la ratière isolante et à l'empêcher de devenir compacte ou de se déplacer.
Lorsqu'on fait appel à la construction à ailettes, il est avantageux d'utiliser une enveloppe extérieure 130 formant un habillage protecteur autour de la face extérieure de la conduite. On peut utiliser à cette fin un métal résistant aux agents atmosphériques, tel que l'aluminium ou l'acier inoxy- dable, sous une épaisseur relativement faible, qui peut être enroulé librement autour le la conduite et être fixé en peu de points, ou pas du tout, soit aux nervures, soit à l'élément de base proprement dit, de manière à éviter les difficultés dues aux dilatations et aux contractions inégales.
Lorsqu'on emploie une enveloppe de métal, les bords contigus de celle-ci sont à recouvrement et sont réunis de manière à forner un joint permanent, par soudage ou brasage, par exemple, afin de constituer une enceinte complète destinée à protéger la conduite contre les agents atmosphériques. Au lieu d'employer la tôle, on peut établir l'habillage de la conduite en papier traité par l'asphalte ou le constituer par un fil.:: de matière plastique, ou analogue, afin de former une enveloppe extérieu- re scellée indépendante agissant en combinaison avec les
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nervures, pour constituer entre celles-ci les poches délimi- tées 126.
Au besoin, les surfaces intérieures de l'élément de base tubulaire peuvent être recouvertes d'une couche épaisse d'une matière résineuse appropriée, afin d'améliorer l'imperméabi- lité aux liquides, ce qui aura pour effet de réduire considé- rablement la pénétration du liquide à travers le bois. A ti- tre de variante, les surfaces intérieures des douves qui cons- tituent l'élément de base tubulaire peuvent être garnies d'un film en matière plastique, avec ou sans armature de fibres, ou encore, d'un film métallique, afin d'améliorer l'imperméa- bilité vis-à-vis des liquides.
Il est bien entendu que diverses modifications peuvent être apportées aux matières dont la conduite suivant l'inven- tion est formée, ainsi qu'aux moyens et aux méthodes d'assem- blage, de même qu'aux caractéristiques dimensionnelles de cette conduite et de ses éléments, le tout sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
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