FR3134445A1 - Boîte froide et procédé de montage. - Google Patents

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Abstract

Boîte froide destinée à abriter sous vide un ensemble de tuyauteries et d’équipements fluidiques et son procédé de montage, la boîte froide comprenant une enveloppe (2) étanche délimitant une portion cylindrique s’étendant selon une direction (A) longitudinale et dont les deux extrémités longitudinales sont refermées chacune par une paroi (3) d’extrémité, caractérisé en ce que la portion cylindrique (2) est découpée longitudinalement en deux parties comprenant : une première partie inférieure (4) formant une goulotte ouverte dans sa partie supérieure et une deuxième partie formant un couvercle (5) fixé au niveau de l’extrémité supérieure de la première partie (4) et refermant cette dernière. Figure de l’abrégé : Fig. 1

Description

Boîte froide et procédé de montage.
L’invention concerne une boîte froide et son procédé de montage.
L’invention concerne plus particulièrement un boîte froide destinée à abriter sous vide un ensemble de tuyauteries et d’équipements fluidiques, la boîte froide comprenant une enveloppe étanche délimitant une portion cylindrique s’étendant selon une direction longitudinale et dont les deux extrémités longitudinales sont refermées chacune par une paroi d’extrémité.
L’invention concerne les boîtes froides utilisées dans des installations de réfrigération, notamment cryogéniques, en particulier pour les installations de refroidissement et/ou liquéfaction de fluides.
L’augmentation des capacités de liquéfaction combinée à une réduction des dimensions des boîtes froides a pour conséquence un taux de remplissage (nombre d'équipement et de tuyauterie dans l’enceinte) des enceintes sous vide de plus en plus important. Ce remplissage empêche les opérateurs de fabrication de pouvoir facilement accéder à l'intérieur. Ceci entraîne des problèmes de sécurité de plus en plus importants : travailleur isolé, espace confiné, risque d’inflammation de l’isolation dans un espace restreint…
Le manque d’espace disponible dans la boîte froide nuit à la productivité de fabrication et d’assemblage. Le nombre d’intervenants simultanés est fortement limité ce qui induit un allongement des temps de fabrication et augmente le risque d’accident.
Il est en particulier difficile d'insérer les gros équipements (type batteries d’échangeur ou grosses tuyauteries) dans l’enceinte. L’accessibilité réduite impacte également la qualité de fabrication, principalement la soudure et l’isolation par un isolant de type multicouche « MLI » des lignes cryogéniques.
Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus.
A cette fin, la boîte froide selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que la portion cylindrique est découpée longitudinalement en deux parties comprenant : une première partie inférieure formant une goulotte ouverte dans sa partie supérieure et une deuxième partie formant un couvercle fixé au niveau de l’extrémité supérieure de la première partie inférieure et refermant cette dernière.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
  • la portion cylindrique est découpée longitudinalement dans sa partie supérieure, c’est-à-dire au-dessus de la moitié de la hauteur de la portion cylindrique mesurée transversalement à la direction longitudinale,
  • la portion cylindrique a une base circulaire,
  • dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, l’angle d’ouverture de la première partie inférieure de la portion cylindrique mesurée par rapport au centre de la portion cylindrique est compris entre 80 et 180 degrés et de préférence entre 90 et 150 degrés,
  • la boîte froide comporte un ensemble d’équipements tels qu’un ou des échangeurs de chaleur, tuyauterie(s), robinetterie, organes de tuyauteries, équipement(s) sous pression, vanne(s), machine(s) tournante(s) montés sur un châssis support, ledit châssis support étant monté dans la première partie inférieure de la portion cylindrique,
  • le châssis support est fixé sur un ou des supports situés sur le fond dans la première partie inférieure de la portion cylindrique, notamment au moins l’un parmi : un ensemble de rails, un ensemble de points de fixation ponctuels,
  • le châssis support est rendu solidaire du couvercle et cet ensemble est fixé à la première partie inférieure de la portion cylindrique,
  • le châssis support a une structure en treillis,
  • le châssis support est monté dans la première partie inférieure de la portion cylindrique perpendiculairement à la direction A longitudinale,
  • la boîte froide comporte un ensemble de circuiteries et/ou vanne(s) et/ou machine(s) tournante(s) et/ou traversée(s) électrique monté(s) sur le couvercle et traversant le couvercle via des passages étanches,
  • l’ensemble de circuiteries monté traversant sur le couvercle est raccordé à l’ensemble d’équipements du châssis support,
  • une face intérieure du couvercle est solidaire d’un ensemble d’élément(s) structurels de liaison mécanique, tels que des axes, relié(s) mécaniquement à l’ensemble d’équipements et/ou au châssis support de la première partie inférieure de la portion cylindrique,
  • en position d’utilisation de la boîte froide, la direction longitudinale est horizontale ou verticale.
L’invention concerne également un procédé de montage d’une boîte froide composée d’une enveloppe étanche délimitant une portion cylindrique s’étendant selon une direction longitudinale et deux paroi d’extrémité prévues pour refermer les extrémités longitudinales de la portion cylindrique, la portion cylindrique étant découpée longitudinalement en deux parties comprenant : une première partie inférieure formant une goulotte ouverte dans sa partie supérieure et une deuxième partie formant un couvercle destiné à être fixé au niveau de l’extrémité supérieure de la première partie inférieure et refermant cette dernière, le procédé comprenant une étape de montage d’un ensemble d’équipements fluidiques tels qu’un ou des échangeurs de chaleur, tuyauterie(s), robinetterie, organe(s) de tuyauterie, équipement(s) sous pression, vanne(s), turbine(s), machine(s) tournantes dans la première partie inférieure (4) de la portion cylindrique, une étape de montage d’un ensemble de circuiterie et éventuellement d’équipement(s) sur le couvercle au travers de passages étanches, une étape de fermeture étanche de la portion cylindrique avec le couvercle et deux parois d’extrémité.
L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
est une vue schématique en perspective d’un exemple de structure de boîte froide dans un état démonté,
est une vue schématique en perspective d’un exemple d’une première partie de la boîte froide selon l’invention en cours de montage,
est une vue schématique en perspective d’un exemple d’une deuxième partie de la boîte froide selon l’invention en cours de montage,
est une vue schématique en perspective d’assemblage des première et deuxième parties en cours de montage,
est une vue schématique en perspective de l’assemblage des première et deuxième parties assemblées dans une troisième partie de la boîte froide en cours de montage,
est une vue schématique et partielle d’une section de la partie inférieure de la portion cylindrique de la boîte froide.
 Description détaillée
La boîte froide 1 illustrée est destinée à abriter sous vide un ensemble de tuyauteries et d’équipements fluidiques notamment cryogéniques, c’est-à-dire fonctionnant à une température inférieure à – 100°C.
La boîte froide 1 comprend une enveloppe 2 étanche (par exemple en matériau métallique) délimitant une portion cylindrique s’étendant selon une direction A longitudinale, de préférence à base circulaire, et dont les deux extrémités longitudinales sont refermées chacune par une paroi 3 d’extrémité (par exemple des parois convexes). Cette forme cylindrique a base circulaire est particulièrement adaptée pour la tenue sous vide.
Cette boîte froide 1 illustrée est du type horizontal, c’est-à-dire que, en position d’utilisation de la boîte froide, la direction A longitudinale est horizontale. Bien entendu l’invention peut s’appliquer également à une boîte froide de type verticale.
Selon une particularité avantageuse, la portion cylindrique 2 (ou au moins une partie de celle-ci) est découpée longitudinalement en deux parties comprenant : une première partie inférieure 4 formant une goulotte ouverte en partie supérieure et une deuxième partie formant un couvercle 5 fixé au niveau de l’extrémité supérieure de la partie 4 inférieure et refermant cette dernière de façon étanche. Ces différentes parties peuvent par exemple être obtenues par chaudronnerie.
La portion cylindrique 2 peut être découpée longitudinalement à mi-hauteur et de préférence dans sa partie supérieure, c’est-à-dire au-dessus de la moitié de la hauteur de la portion cylindrique mesurée transversalement à la direction A longitudinale.
Par exemple, et comme schématisé à la , dans un plan perpendiculaire à la direction A longitudinale, l’angle B d’ouverture de la partie inférieure de la portion cylindrique mesurée par rapport au centre de la portion cylindrique est de préférence compris entre 80 et 180 degrés et encore plus préférentiellement entre 90 et 150 degrés. Ceci permet de positionner facilement les équipements solidaires du châssis 6 et du couvercle 5 sur cette goulotte, en libérant une bonne accessibilité pendant l’intégration. Cette structure autorise par ailleurs une certaine flexibilité pour les opérations de soudage finales.
La solution proposée prévoit ainsi la portion tubulaire en parties ou deux « demi-coquilles ». L'intégration des éléments internes (équipements…) pourra ainsi être réalisé avant assemblage des deux parties, par exemple sur un châssis 6 support qui peut être rendu solidaire du couvercle 5au lieu d'être inséré longitudinalement dans un tube fermé tel que c’est le cas dans l’art antérieur.
Des équipements peuvent être montés sur le châssis 6 support (cf. ). Le châssis 6 support peut avoir une structure en treillis.
De même, des équipement et/ou tuyauteries peuvent être montés sur la partie supérieure 5 (couvercle) (cf. ). Par exemple, un ensemble de circuiteries est monté sur le couvercle 3 et traverse le couvercle 3 via des passages étanches. Ceci permet d’optimiser la position des interfaces afin que la majorité de celles-ci soient situées sur ce couvercle 3 ou « demi coquille supérieure ».
Ces deux sous-parties peuvent être assemblée (cf. ). A cette occasion l’ensemble de circuiteries monté traversant sur le couvercle 5 peut être raccordé à l’ensemble d’équipements 7 du châssis 6 support
A cet effet, la face intérieure du couvercle 5 peut être solidaire d’un ensemble d’organes 9 de liaison mécanique ou de structure, tels que des axes, poteaux, tiges ou autre répartis longitudinalement et qui s’étendent en saille pour être reliés mécaniquement au moins au châssis 6 support.
Ensuite, l’ensemble couvercle 5 et châssis 6 support peut être fixé sur un ou d’éventuels support(s) 8 de préférence provisoire(s) situé(s) sur le fond dans la partie inférieure 4 de la portion cylindrique. C’est-à-dire que ces supports 8 peuvent être prévus pour les opérateurs.
Par exemple, l’ensemble châssis 6 support avec le couvercle 5 est introduit verticalement dans la partie inférieure 4 et est posé sur des supports dans le fond de la partie 4 inférieure. Le châssis interne présente un ou des points fixes / points glissants avec l’enceinte. Ces points fixes et glissants peuvent être choisis pour limiter les contraintes thermiques sur le châssis 6 support et/ou sur les équipements 7 de la boîte froide 1.
A noter que la partie inférieure 4 cylindrique peut être pourvue ou non au préalable d’un fond 3 (paroi d’extrémité).
Cette structure, et notamment le châssis 6, renforce significativement la partie supérieure 5 en vue des opérations suivantes.
Cette structure et son utilisation permettent le montage facilité des équipements dans l’enceinte.
La solution permet un gain en termes de temps de fabrication et une sécurité des opérations de fabrication. Les travaux d’intégration des équipements et circuiterie peuvent être conduits en parallèle sur les différentes parties.
Le châssis 6 peut simplifier la mise en place des équipements lourds. Des outillages d’intégration dans l’enceinte ne sont plus nécessaires car le châssis peut porter la majorité des équipements internes. Au début des opérations le châssis 6 peut être indépendant de la partie inférieure 4 et supérieure 5 de l’enceinte.
Cette structure permet de réaliser des opérations de montage dans un atelier, en environnement ouvert, avec une bonne accessibilité et un bon éclairage très utiles pour l’intégration, mais aussi pour l’inspection.
Des renforcements mécaniques peuvent être prévus sur la partie 5 supérieure au droit des points fixes, et au droit des points de manutention.
La sécurité est fortement améliorée, les travaux à réaliser dans l’enceinte fermée sont réduits au strict minimum. Les intervenants peuvent facilement être multipliés, ce qui, combiné à une bien meilleure accessibilité, permet de réduire à la fois les coûts et les délais. Les lignes de tuyauterie peuvent être intégrées par sections de longueur plus importantes, ce qui réduit le nombre de soudures, ainsi que les reprises d’isolation. La qualité finale est améliorée avec un risque de fuite réduit et un rendement thermique amélioré. La structure simplifie significativement la mise en place des supports de tuyauterie.
Dans cette description détaillée, bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, cela ne signifie pas que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d’autres réalisations dans le cadre des revendications.

Claims (16)

  1. Boîte froide destinée à abriter sous vide un ensemble de tuyauteries et d’équipements fluidiques, la boîte froide comprenant une enveloppe (2) étanche délimitant une portion cylindrique s’étendant selon une direction (A) longitudinale et dont les deux extrémités longitudinales sont refermées chacune par une paroi (3) d’extrémité, caractérisé en ce que la portion cylindrique (2) est découpée longitudinalement en deux parties comprenant : une première partie inférieure (4) formant une goulotte ouverte dans sa partie supérieure et une deuxième partie formant un couvercle (5) fixé au niveau de l’extrémité supérieure de la première partie (4) et refermant cette dernière.
  2. Boîte froide selon la revendication 1, caractérisée en ce que la portion cylindrique (2) est découpée longitudinalement dans sa partie supérieure, c’est-à-dire au-dessus de la moitié de la hauteur de la portion cylindrique mesurée transversalement à la direction (A) longitudinale.
  3. Boîte froide selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que la portion cylindrique (2) a une base circulaire.
  4. Boîte froide selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, dans un plan perpendiculaire à la direction (A) longitudinale, l’angle (B) d’ouverture de la première partie (4) inférieure de la portion cylindrique mesurée par rapport au centre de la portion cylindrique est compris entre 80 et 180 degrés et de préférence entre 90 et 150 degrés.
  5. Boîte froide selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’il comporte un ensemble d’équipements (7) tels qu’un ou des échangeurs de chaleur, tuyauterie(s), robinetterie, organes de tuyauteries, équipement(s) sous pression, vanne(s), machine(s) tournante(s) montés sur un châssis (6) support, ledit châssis (6) support étant monté dans la première partie inférieure (4) de la portion cylindrique.
  6. Boîte froide selon la revendication 5, caractérisée en ce que le châssis (6) support est fixé sur un ou des supports situés sur le fond dans la première partie inférieure (4) de la portion cylindrique, notamment au moins l’un parmi : un ensemble de rails, un ensemble de points de fixation ponctuels.
  7. Boîte froide selon l’une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que le châssis (6) support est rendu solidaire du couvercle (5) et cet ensemble est fixé à la première partie inférieure (4) de la portion cylindrique.
  8. Boîte froide selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le châssis (6) support a une structure en treillis.
  9. Boîte froide selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le châssis (6) support est monté dans la première partie inférieure (4) de la portion cylindrique perpendiculairement à la direction A longitudinale.
  10. Boîte froide selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu’elle comporte un ensemble de circuiteries et/ou vanne(s) et/ou machine(s) tournante(s) et/ou traversée(s) électrique monté(s) sur le couvercle (5) et traversant le couvercle (5) via des passages étanches.
  11. Boîte froide selon les revendications 10 combinée à l’une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que l’ensemble de circuiteries monté traversant sur le couvercle (5) est raccordé à l’ensemble d’équipements (7) du châssis (6) support.
  12. Boîte froide selon les revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu’une face intérieure du couvercle (5) est solidaire d’un ensemble d’élément(s) structurels (9) de liaison mécanique (9), tels que des axes, relié(s) mécaniquement à l’ensemble d’équipements (7) et/ou au châssis (6) support de la première partie inférieure (4) de la portion cylindrique (2).
  13. Boîte froide selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que, en position d’utilisation de la boîte froide, la direction (A) longitudinale est horizontale ou verticale.
  14. Procédé de montage d’une boîte froide (1) composée d’une enveloppe (2) étanche délimitant une portion cylindrique s’étendant selon une direction (A) longitudinale et deux paroi (3) d’extrémité prévues pour refermer les extrémités longitudinales de la portion cylindrique, caractérisé en ce que la portion cylindrique (2) est découpée longitudinalement en deux parties comprenant : une première partie inférieure (4) formant une goulotte ouverte dans sa partie supérieure et une deuxième partie formant un couvercle (5) destiné à être fixé au niveau de l’extrémité supérieure de la première partie (4) inférieure et refermant cette dernière, le procédé comprenant une étape de montage d’un ensemble d’équipements (7) fluidiques tels qu’un ou des échangeurs de chaleur, tuyauterie(s), robinetterie, organe(s) de tuyauterie, équipement(s) sous pression, vanne(s), turbine(s), machine(s) tournantes dans la première partie inférieure (4) de la portion cylindrique, une étape de montage d’un ensemble de circuiterie et éventuellement d’équipement(s) sur le couvercle (5) au travers de passages étanches, une étape de fermeture étanche de la portion (2) cylindrique avec le couvercle (5) et deux parois (3) d’extrémité.
  15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que, lors de l’étape de montage de l’ensemble d’équipements (7) fluidiques dans la première partie inférieure (4) de la portion cylindrique (2), l’ensemble d’équipements (7) fluidiques est monté sur un châssis (6) support qui est monté dans la partie inférieure (4) de la portion cylindrique.
  16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le châssis (6) support est introduit verticalement dans la première partie inférieure (4) de la portion cylindrique.
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