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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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"Pipe for conveying liquids"
The present invention relates to a pipe for conveying liquids having a temperature very different from the ambient temperature. It relates more particularly to a pipe through which an extremely cold liquid can be conveyed over a very long distance, without the risk of loss of liquid as a result of leaks, nor of rupture of the delivery system. due to the large temperature variations, to which the
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product is submitted.
The objectives of the invention will be explained below with reference to the movements of a cold boiling liquefied gas, as is the case during the routing of gas from a storage location to a means of transport. and when transporting liquefied gas from the means of transport to another place of storage.
As is known, liquefied natural gas is available in excess amounts in some areas, while other areas are in deficit in this regard, so it is desirable to put the natural gas from the excess supply source , available to regions where there is a gas deficit. When the producing region and the deficit region are connected by land, transport can be effected by keeping the material in a gaseous state and using suitable pipelines.
However, it has been found that when the regions in question are separated by a large body of water or by a long distance, it is more economical to liquefy natural gas - reducing its volume by a ratio of 600 to 1 - by view of the transport of natural gas in the liquefied state to the deficit zone and where this gas can be reconverted to the gaseous state, with a view to its use.
As a practical solution, it is envisaged to liquefy the natural gas and store it near the liquefaction installation, in order to constitute a sufficient reserve to fill the tanks of the means of transport. In some cases, the point of supply or point of use may be some distance from the means of transport, so that it will be necessary to periodically move large volumes of liquefied gas over a determined distance, by land, from the place of storage
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swim on land to the means of transport.
The difficulties encountered during the transport of large volumes of liquefied gas by land originate, on the one hand, from the extremely low dilution point of the liquid, in particular when the latter must be maintained at a temperature below -250. F (-156.6 C) approximately, in the case where - which is preferable - the material is transported at a pressure close to atmospheric pressure. Many other problems arise when the liquefied gas is periodically withdrawn from storage tanks on land, to be loaded into the tanks or bunkers of the ship, or vice versa.
Under these conditions, the pipe, etc., which is used to transport the liquid will only be in contact with it for a short time, while being exposed intermittently, and for longer periods, to room temperature. .
As a result, the constituent parts of the transport line will be subjected to repeated cycles of temperature changes on the order of about 350 F (176.6 C).
The majority of metals are not likely to be used under such low temperature conditions, since they thus lose their ductility, while other metals have limiting factors with regard to the stability of various characteristics. which are affected by repeated fluctuations in temperature.
In general, all materials which may be used as building elements are characterized by expansions and contractions, to a certain degree, under the influence of changes in temperature.
Thus, problems arise relating to the construction using these materials, to the method of their assembly and their use for the transport of large quantities.
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of a liquefied gas or other extremely cold liquid, in a continuous or intermittent flow, one of these problems being to establish such a suitable construction with inexpensive and widely available materials which can be assembled in such a way. simple and efficient way when establishing the final construction.
The object of the present invention is to establish a pipe consisting of a combination of elements which can be used in extreme cold, to which these elements are liable to be exposed continuously or periodically; in which little or no liquid leaks can occur in service; is capable of being built with prefabricated elements; that is constructed of widely available and inexpensive materials; that requires little attention in the form of maintenance and repairs; which offers a great longevity, while being subjected, in use, to significant forces or to slight internal pressures, during the conveyance of the liquid through this pipe.
The objectives and benefits of. the present invention listed above; as well as others, will emerge from the remainder of the description. By way of indication, but in no way limiting, a few embodiments of the invention have been shown in the appended drawings, in which:
Fig. 1 is a perspective view of a fragment of a pipe exhibiting the characteristics of the invention.
Fig. 2 is a sectional elevation view of a moat used in the construction of this pipe.
Fig. 3 is a perspective view, similar to that of FIG. 1, but showing a variant of a pipe exhibiting the characteristics of the invention.
Fig. 4 is a sectional view of one of the "plane doubts"
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used in the pipe according to fig. 3.
Fig. 5 is a perspective view of a fragment of a further variation of a pipe for conveying liquid.
Fig. 6 is a sectional view of the pipe shown in FIG. 5, in the last stage of its construction.
Fig. 7 is a sectional view similar to that of FIG. 6, but comprising a variant with respect to the latter.
Fig. 8 is a perspective view similar to that of FIG. 5 and showing the arrangement of the elements in an intermediate stage of construction.
When implementing the invention, use is made of oblong segments 10 of an insulating material. These segments are joined to each other with juxtaposition and abutment, so as to constitute a continuous pipe or pipe 12, through which the cold liquid can be conveyed in large volumes, in a continuous or intermittent flow.
In a particularly favorable embodiment, shown in FIG. 1, the pipe takes the shape of a cylinder consisting of segments or oblong staves la, of curvilinear shape. These staves may be of semi-cylindrical section, in which case it suffices to assemble them only two by two, adjusting them one to the other edge to edge, to thus establish a cylindrical duct. It is, however, preferable to subdivide the cylindrical section into a larger number of circular arc segments, preferably corresponding to equal center angles, so that it is sufficient to establish a single segment and reproduce that segment. here in a large number of copies, for assembly.
Each stave is formed by a relatively thick core 14 of an insulating material offering great resistance.
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mechanical, relatively rigid and having dimensional stability, this material being lined on its inner and outer faces with continuous panels 16 and 18, formed of a harder, denser and more wear-resistant material than is fixed to the core using an adhesive, so as to form a modular douvem,
The insulating core 14 can be formed by plates, joined together, of a very porous and low density wood, such as balsa or quippo wood, the grain preferably being at the end of the wood in the stave. .
As an alternative, a honeycomb system, consisting of resin treated paper, corrugated veneer blades, or the like, can be employed.
The sheathing sheets 16 and 18 may advantageously be made of plywood panels formed of hardwood and with alternating crossed layers, in order to ensure maximum strength. The cover sheets can also be covered with a resinous layer, with or without fiber reinforcement, in order to ensure greater strength and flexibility and to improve the impermeability of the drains to. liquids.
To form a pipe, it is preferable to use a core having a thickness of about 2-6 inches (5 cm to 15.2 cm) and sheathing sheets of a thickness of 1 / 8-1. / 2 inch (3.1-12.7mm) approx. A thicker core can be used when it is desired to achieve better thermal insulation; however, it is not economical to use a core having a thickness of much more than about 15 inches (38 cm).
The perimeter edges, including the end faces 20 and the side faces 22, are provided with continuous grooves 24, arranged uniformly in all the edges, to
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ensure alignment between the grooves made in the edge of a stave and the corresponding grooves of the staves juxtaposed laterally or abutting it, so as to constitute, between these staves, continuous grooved faces or sections suitable for receiving a key 26, which improves adhesion when the staves are joined together with an adhesive. The key also acts as a force transmission element, in order to balance the tensions in the longitudinal and peripheral directions of the pipe.
Metal keys can be used; it is, however, preferable to use keys made of laminated wood strips, which are able to adhere more strongly to the wooden staves and which exhibit similar expansion and contraction characteristics. The grooved face may be formed in the insulating layer; however, it is preferable to anchor the keys in a body capable of absorbing greater stresses and loads. Therefore, it is preferable to employ staves whose perimeter edges are constituted by hardwood slats 28, dimensioned so as to have a thickness greater than the depth of the groove formed in these slats.
It suffices to provide a single keyway and keyway assembly between the staves; can provide two grooves of this kind arranged parallel to each other, when the elements have sufficient thickness.
The arcuate segments 10 are thus joined to each other, end to end and side to side, by means of an adhesive, thus forming an essentially continuous pipe. The moats are dimensioned so as to have a length which allows them to be easily constructed and handled, that is, a length of up to 100 feet (30.5 m), but preferably a long one.
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guur between 25 and 50 feet (7.6 and 15.2 m).
It is preferable to offset the staves from one another by placing them end to end, in order to avoid the continuity of the butt joints 30 and the appearance, which could result therefrom, of lines of less resistance. The moats can be offset by a distance corresponding to the length of the moats divided by the number of moats in a cross section, to ensure maximum spacing.
The assembled staves can be encircled with metal bands spaced from each other in the longitudinal direction, so as to secure the segments by clamping and to reinforce and reinforce the whole. Alternatively, or in addition to the metal bands, glass fibers may be wound around the cylindrical core, preferably in the form of a fiber-oriented tape 32, impregnated or coated with. a curable liquid resinous material, for example an unsaturated polyester resin, a polyisocyanate, or the like. The resistance of the clamping strip 32 is maximized by using a ribbon of oriented glass fibers wound in the peripheral direction around the cylindrical member; however, woven tapes can also be used.
After assembly, the inner surface of the pipe can be coated with a resinous material impervious to fluids, so as to form a film on this surface which minimizes liquid penetration. As a variant, the surface can be provided with a coating of metal or of plastic material, called upon to come into contact with the liquid. The covering (not shown) can be incorporated, as an interior or exterior veneer strip, into the interior plywood trim panel and be secured to this panel by bonding to its surface or by
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incorporation within its structure.
In figs. 3 and 4, there is shown a pipe 40 of rectangular section, formed by side wall, bottom wall and top wall panels, respectively 42, 44, 46 and 48, fitted to each other, these panels being made of an insulating material the structure of which, in cross section, is similar to that of the arched staves used in the manufacture of the pipe of cylindrical section.
The variant according to figs. 3 and 4 show a modified process for joining the contiguous edges of the sealing and bonding moats. In this variant, a continuous groove 50 is provided in the overlapping part of one of the moats, this groove being close to the bora of the moat and being intended to receive a tongue 52, made in a corresponding manner in the moat. another stave, so that the two staves are joined together by mechanical interlocking, so as to improve the adhesion provided by the use of adhesive materials.
In the variant shown in these figures, the grooves are provided in the top wall 42 and bottom wall 48 panels, while the tabs 52 are provided so as to project outwardly from the opposite edges. elements 44 and 46 respectively forming the side walls.
When a pair of the pipe walls are interposed between the other pair, for example, when the side wall members 44 and 4.6 are interposed between the upper and lower wall members 42 and 48, the adhesion of The assembly can be improved by the use of tie rods 54 arranged transversely and passing through aligned, longitudinally spaced orifices in the
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the marginal parts of the panels, upper and lower, 42 and 48, as well as in the intermediate parts of the side wall panels 44 and 46. The tie rods are tensioned by the use of anchoring elements 56 screwed onto the ends of these tie rods,
in order to exert a tensile force in order to subsequently stress the doubts or assembled panels.
In a typical arrangement of the elements, the flat staves 42, 4446 and 48 may be formed to include a 3/8 inch (9.5 mm) outer sheet 58 of hardwood, such as oak. The inner face sheet 60 may be three or more plies of maple, which may be crossed and joined to a thickness of about 1/8 inch (3.1 mm), while the strips Edges 62 may be formed from Douglas fir, or similar hard, high strength woods.
The plywood interior covering sheet 60 may be formed to include a metal strip or a plastic film bonded to the interior face of this sheet or incorporated therein as a veneer strip. interior, to improve impermeability to fluids. The end edges 64 of the staves are miter-assembled, as described above, or are formed so as to have aligned grooves, intended to receive a key disposed transversely in these grooves, for the transmission of forces. and for the improvement of the mutual adhesion seal.
According to another embodiment of the invention, shown in FIGS. 5 to 8, a pipe 110 is formed starting from a tubular base member 112 of large dimensions. The tubular base element consists of a number of oblong staves 114, shaped so
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curvilinear and joined end to end to each other in a tight seal, so as to constitute continuous lengths, which in turn are joined to each other side by side, so as to complete the tubular section.
The staves are preferably made of hard or dense wood, but can also be made of laminated wood, plastic reinforced with glass fibers, or the like capable of retaining their mechanical strength and ductility at the low temperatures at which they are used. are exposed.
The staves 114 are preferably made with a minimum thickness, for example a cross section of 1 1/2 to 3 inches (12.7 to 76.2 mm), their length being able to reach 100 feet (30.5 m). or more, taking into account the ease of handling, both during the manufacture of the staves and during their assembly. Each of the staves is provided with a groove 116 in its exposed edges, so as to ensure the coincidence of the grooves of the neighboring staves juxtaposed side by side and end to end, in order to allow the insertion of an assembly key 118 between these moats.
After the staves 114 have been assembled to form the base tubular element 112 described above, strapping bands 120, made of stainless steel, are tightly wound over longitudinally spaced areas of this element, these bands being provided. essentially over the entire length of the pipe. The staves are intentionally formed with a relatively thin thickness compared to other insulated elements of the type described above, this arrangement ensuring the transmission of cold to the stainless steel strips.
Due to the higher coefficients of contraction and expansion of stainless steel compared to that of wood, the cold of the liquid will pass through the wood to the steel strips, as a result of which these der-
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be made to tighten around the moat, so as to reduce leaks under the conditions of use
These stainless steel bands or circles relax when the liquid ceases to flow through the pipe, reducing the compression that had been advantageously applied to the staves when the pipe was in service.
Instead of using stainless steel, the circles can be formed by bands of another metal which retains its ductility and mechanical resistance at temperatures below 100 F (37.8 C), such as as aluminum, aluminum alloys or austenitic steels, or these circles may be formed by strips of oriented glass fibers impregnated with a resinous material.
The outer part of the tubular base member may be covered with a suitable insulating material 122, in order to minimize the absorption of heat by the liquid.
Such exterior insulation can consist of a highly porous, low density wood, such as balsa wood, which can be shaped into plates and attached to the base member.
This insulation can comprise mattresses or webs of glass fibers or other mineral textile fibers, wound around the tubular base member, or it can consist of honeycomb surfaces, formed. of resin treated paper or corrugated veneer sheets wrapped around the tubular base member. In a particularly favorable variant, shown in FIGS. 5 and 6, oblong ribs or fins 124 made of wood, plastic or laminated material, fixed to the outer wall of the tubular member 112 and to the bands 120, are used, these ribs being spaced apart in the peripheral direction. rique.
These ribs act in the direction of reinforcement and stiffening of the staves and of the tubular body formed
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by these, while on the other hand determining the formation of pockets 126, which will be defined hereinafter and in which a particulate insulating material or the like 128 can be packed. Thus, when such ribs are provided, the insulating material 128, disposed around the outer wall of the tubular base element, may be made of such materials as perlite, granulated cork, exfoliated vermiculite, glass foam, swollen clay , diatomaceous earth, as well as others among the insulating salt shakers described above.
The ribs or fins can on the other hand constitute spacer elements called to protect and to hold in place the insulating dobby and to prevent it from becoming compact or from moving.
When using the fin construction, it is advantageous to use an outer casing 130 forming a protective covering around the outer face of the pipe. A metal resistant to atmospheric agents, such as aluminum or stainless steel, of relatively small thickness, which can be freely wound around the pipe and be fixed at a few points, or not at all, either to the ribs or to the base element itself, so as to avoid difficulties due to unequal expansion and contractions.
When employing a metal casing, the contiguous edges thereof overlap and are brought together so as to form a permanent joint, by welding or brazing, for example, in order to constitute a complete enclosure intended to protect the pipe against atmospheric agents. Instead of using the sheet metal, the pipe covering can be made of asphalt-treated paper or made from a wire. :: of plastic material, or the like, to form an independent sealed outer casing. acting in combination with
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ribs, to form between them the delimited pockets 126.
If necessary, the interior surfaces of the tubular base member may be covered with a thick layer of a suitable resinous material, in order to improve the impermeability to liquids, which will have the effect of reducing considerably. the penetration of the liquid through the wood. As a variant, the interior surfaces of the staves which constitute the tubular base element may be lined with a plastic film, with or without fiber reinforcement, or even with a metal film, in order to to improve impermeability to liquids.
It is understood that various modifications can be made to the materials of which the pipe according to the invention is formed, as well as to the means and methods of assembly, as well as to the dimensional characteristics of this pipe and of the pipe. its elements, all without departing from the spirit of the invention.
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