Installation pour la congélation des terrains par détente directe d'un gaz liquéfié. L'invention concerne une installation pour la congélation des terrains, dans laquel11e on utilise l'évaporation d'un gaz liquéfié, tel que l'acide carbonique, pour la production du froid; elle sert par exemple au fonçage de puits en vue de l'exécution de fondations ou autres travaux dans des couches de terrains aquifères.
Dans les procédés de congélation connus jusqu'à présent, on fait circuler une saumure refroidie dans les tubes congélateurs ou bien l'on procède par détente .directe du liquide frigorifique dans, les tubes congélateurs.
Le procédé de congélation par circulation de saumure refroidie a de nombreux incon vénients: pertes de froid., dépense -d'énergie pour la mise en circulation de la saumure, fuites de la saumure dans. le terrain en cas de fissures ou de rupture des canalisations: de saumure et impossibilité de congeler le ter rain ainsi imbibé, impossibilité d'atteindre des: températures très basses, etc.
Le procédé par détente directe n'a pas ces inconvénients.; mais, dans la pratique, le tra vail de congélation exige toujours un assez grand nombre de congélateurs;
si l'on munit chaque congélateur d'un robinet de détente ou organe réglable analogue pour l'admission du liquide frigorifique venant du compres seur, il est pratiquement impossible d'arriver à régler tous ces, robinets, de façon à obtenir une égale vaporisation dans les différents con gélateurs..
On constat- que certains des tubes congé lateurs se remplissent .rapidement -de liquide frigorifique et que celui-ci pénètre dans la conduite d'aspiration du compresseur et dans le compresseur pour y produire les coups de liquide si redoutés, accident qui peut .causer, dans certaine cas, la .rupture du compresseur.
On constate également que, lors du réglage des organes de détente, lasection de passage offerte au liquide est souvent trop grande pour le débit liquide fourni par le compres seur; il en résulte qu'une partie des congéla- teurs et surtout ceux qui eont placés le plus loin du condenseur sont alimentés par du gaz comprimé et non par du liquide.
Dans les con gélateurs qui reçoivent ainsi du gaz comprimé, le froid produit par la. détente de ce gaz est insuffisant.
L'invention vise à éviter ces inconvénienis: Dans l'installation selon l'invention, le gaz liquéfié, l'acide carbonique par exemple, est introduit dans le congélateur non pa.s par des robinets de détente réglables, ina.is par des tuyères calibrées dont les orifiiùs sont ca,lcu- lés pour livrer passage à. un débit détercnirié de liquide, correspondant à la.
production (le froid désirée dans le congélateur; de plus, ces tuyères sont amovibles de façon à permettre le réglage de la. production de froid en rem plaçant une tuyère qui ne convient pas, par une autre tuyère fournissant le débit désiré. De cette façon. tous les congélateurs peuvent recevoir la même quantité de froid.
En plus de cette disposition principale, l'installation peut comporter les disposii-ions suivantes Pour éviter le danger d'un coup de liquide dans le compresseur, tous les congélateurs peuvent être reliés à une conduite (le décharge ou d'équilibre.
La pratique a montré, en effet, que des congélateurs de mêmelongueur peuvent trans mettre des quantités de froid différentes soit que la teneur en eau des terrains environnants soit différente, soit que le congélateur se trouve plongé dans un courant d'eau ou e@n soit très voisin.
Dans ce cas, les congélateurs qui fournissent moins de froid sont plus vite remplis par l'agent frigorifique liquide que ceux qui fournissent plus de froid, et il peut en résulter un retour du liquide au compres seur. Mais, grâce â la présence de la. conduite de décharge, si dans un congélateur l'agent frigorifique liquide monte jusqu'au niveau de cette conduite, il peut se déverser dans les autres congélateurs qui. ne sont; pas encore pleins.
Si l'on veille à. ce que le volume total de liquide introduit dans l'installation ne dé passe pas la contenance de l'ensemble des con gélateurs, le danger d'un coup de liquide est évité. Il va. de soi que la conduite de dé- charge débouche autant due possible à la même hauteur dans tous les congélateurs.
Pour pouvoir contrôler individuellement la production de froid de chaque congélateur ainsi que pour pouvoir le mettre hors service à volonté pendant le travail de congélation, tontes les canalisations de raccord sont de pré férence pourvues de vannes. Il est utile de monter sur chaque congélateur un manomètre.
Si l'on ferme toutes les vannes d'un congéla teur, on petit, en observant la. montée du ma- nomètre, calculer son débit de froid ou consta ter l'existence de fuites. S'il est défectueux, il peut être isolé du reste de l'installation au moyen des vannes et réparé sans interrompre le travail de congélation.
Pour éviter des tuyauteries et augmenter la sécurité de l'insta.llatiori, l'amenée de l'agent frigorifique liquide et le retour du -a,. - peuvent s'effectuer chacun par une conduite maîtresse sur laquelle <B>les,</B> congélateurs sont branchés individuellement par une courte dé- rivati on.
Le dessin annexé représente des exemples de réalisation d'installation selon l'invention. La fi-. 1 est une coupe montrant une tuyère d'admission du gaz liquéfié dans un congélateur; cette tuyère est. représentée mu- me d'un clapet automatique; la fi* \? est une vite: en plan de ce clapet.
La fig. 3 est un schéma d'une installation avec tube de décharge ou d'équilibre.
Les fig. 4, ,5 et 6 représentent schémati quement des congélateurs horizontaux avec dispositions particulières des conduits d'ad- mission du gaz liquéfié et de départ du gaz vaporisé.
En se reportant à la fig. 1. clans le cou vercle 1t111 congélateur est vissé tin tube (le raccord ?, dont l'âme est formée d'un canal cylindrique prolongé par un évasement coni que 3.
Dans le canal cylindrique s'engage la, luvire amovible 4, â débit déterminé; c'est un tube de section et de profil convenablement choisis, muni d'un collet 5 qui vient reposer sur la. face plane supérieure du raccord ?. Le raccord de la conduite d'amenée du gaz liqué- fié .se visse sur la partie supérieure filetée du raccord 2.
La fig. 3ceprésente schématiquement une installation réalisée suivant ce principe: le compresseur d'acide carbonique est figuré en 6, le condenseur en 7 ; on a représenté, à titre d'exemple, trois, congélateurs verticaux 8, 9, 10; mais, bien entendu, l'installation en com prendra généralement un plus grand nombre.
Le liquide frigorifique part du conden- seur par la conduite maîtresse 11; il :est admis dans les tuyères des congélateurs par d-es. déri vations 8a.,<I>9a,</I> 10a., munies chacune d'une vanne d'isolement;
<I>le gaz</I> retourne au com.- presâeur par les dérivations 8b, 9b, 10b, mu nies chacune d'une vanne d'isolement, et la conduite maîtresse 12. Une conduite de dé charge 13, fermée sur elle-même, est en com munication avec chacun des congélateurs par des conduites débouchant au même niveau. Ces conduites sont, elles aussi, munies .de van nes d'isolement.
Afin de faciliter le changement des tuyè res d'admission et pour éviter, au cours de cette opération, de perdre l'agent frigorifique contenu dans le congélateur sur lequel se fait le changement, les tuyères sont munies, de préférence, d'un dispositif de clapet automa tique représenté sur les fig. 1 et 2;
il consiste simplement en une bille 14, placée dans l'éva sement 3 @du raccord 2 où elle repose .sur deux fils d'acier parallèles. 15, 16 fixés par fleurs extrémités dans, la paroi de ce raccord. Quand on démonte le tube d'amenée du liquide con gélateur, la pression atmosphérique s'établit dans la tuyère et dans l'âme du raccord 2; la bille poussée par la pression qui règne dans le congélateur vient s'appliquer au sommet de l'évasement 3 et obstrue la sortie du gaz.
Pour permettre d'amener aux congélateurs qui en ont besoin un supplément de liquide frigorifique, on peut encore disposer dans l'installation un réservoir convenablement isolé dans. lequel le liquide frigorifique est emmagasiné sous une pression égale à celle qui règne dans les. congélateurs. Ceux-ci peu vent être remplis rapidement de liquide frigo rifique à partir de ce réservoir, soit directe- ment,
soit par la conduite de décharge; on peut ainsi; fournir une .plus grande quantité de froid aux congélateurs voulus.
Ce réservoir peut servir en outre à rece voir la charge de liquide des eongélateure qui, pour un motif quelconque, sont mis momenta nément hors service. Il est avantageux de pré voir sur ce réservoir collecteur un robinet de réglage. Ce robinet permet de fournir, en de hors des tuyères:, le supplément de liquide à vaporiser nécessaire pour que l'installation fonctionne de la façon la plus avantageuse.
Ce réservoir thermiquement isolé sert aussi de secours pour alimenter les congélateurs dont la conduite d'amenée se trouverait hors service pour une raison quelconque, par exemple pour cause d'obstruction des tuyères.
Lorsqu'on a de longs congélateurs verti- caux entièrement remplis de liquide, la pres sion -d'ébullition à la partie inférieure dépasse du poids de la colonne de liquide la pression d'ébullition à la partie supérieure. L'augmen tation de la pression dans la partie inférieure se traduit par une augmentation de la tempé rature d'ébullition,
-et il pourrait arriver que celle-ci montât jusqu'à 0 C ou même davan tage. Pour éviter cet inconvénient, on peut munir le congélateur d'un dispositif réduisant ou supprimant automatiquement l'arrivée du liquide frigorifique lorsque le liquide dans le congélateur dépasse un niveau déterminé. Un flotteur, suspendu à la hauteur voulue à un fil, provoque par son poids l'ouverture de la tuyère;
si le liquide monte jusqu'au flot teur, le fil @se trouve déchargé et fait péné trer une aiguille dans, la tuyère dont elle ré duit la section de passage, diminuant ainsi l'arrivée du liquide.
La liaison d'un grand nombre de congéla- teurs individuels avec les différentes con duites maîtresses exige un grand nombre de pièces qui doivent être .dimensionnées avec précision s2 l'on veut éviter les fuites.
Cette condition n'est pas toujours facile à .réaliser sur un chantier ou bien elle entraîne de grandes pertes de temps.
L'emploi -de tubes métalliques flexibles pour faire ces raccorde ments évite ces di±fiçultés, La. congélation an moyen de congélateurs à détente direct(- horizontaux n'a, pas été réali sée jusqu'ici, bien qu'elle puisse être particu lièrement avantageuse pour la construction des tunnels et pour l'étancbement du fond des fouilles.
L'invention permet de réaliser facilement ce genre de congélation. Il suffit de faire en sorte que, dans les congélateurs en position horizontale ou voi-ine de l'horizontale, il subsiste un espace libre en communication avec la conduite de retour et permettant la vaporisation du liquide.
Les fi-. 4 à 6 montrent, schématiquement, des exemples de réalisation de cette dispo sition.
La- fi--. 4 montre un congélateur horizon tal 17 pourvu du coude<B>1.8</B> qui .sert, de cham bre d'évaporation communiquant avec la con duite de retour<I>1</I> î <I>b,</I> tandis que la conduite d'amenée 17a va. jusqu'au fond du congéla teur 17.
La. fi-. 5 montre un congélateur 19 incliné vers le haut. Dans celui-ci, la. conduite de retour 19b va. jusqu'au bout du congélateur, tandis que la conduite d'amenée 19a débouche à la- tête du congélateur.
La fig. 6 montre tin congélateur 20 incliné vers le bas. Dans ce cas, la disposition des conduites d'amenée et de retour 20a, 20b est la. même que pour les congélateurs verticaux.