-Di_@,nositif d'isolation thermique pour canalisations de gaz<B>à</B> basse température et faible densité, en particulier pour canalisations d'air froid et détendu des bancs d'essais de moteurs d'aviation. On sait que<B>le</B> transport des gaz détendus <B>à</B> faible densité et<B>à</B> basse température<B>à</B> une certaine distance présente de grandes difficultés.
Les tuyauteries ou capacités né cessaires doivent présenter des dimensions re lativement, grandes pour limiter les pertes de charge et leur épaisseur doit être suffisante pour résister<B>à</B> la différence de pression par rapport au milieu ambiant.<B>Il</B> en résulte donc le double inconvénient<B>de</B> grandes surfaces pour les échanges calorifiques et d'une masse considérable<B>de</B> la tuyauterie par rapport<B>à</B> celle du fluide évoluant.<B>Il</B> est alors difficile d'éviter un réchauffage excessif des gaz froids, et la mise en régime stable de température demande un temps considérable lorsqu'on uti lise les procédés connus d'isolation thermique comportant une ou plusieurs couches de calo rifuges disposées<B>à</B> l'extérieur ou<B>à</B> l'intérieur de la tuyauterie elle-même.
La présente invention a pour but d'atté nuer considérablement ces inconvénients. Le dispositif d'isolation thermique conforme<B>à</B> l'invention est caractérisé par une paroi extérieure destinée<B>à</B> résister<B>à</B> la différence de pression entre l'intérieur de la canalisation et le milieu ambiant, munie d'un calorifuge, et une paroi intérieure d'épaisseur juste suf fisante pour assurer sa rigidité et délimitant avec la paroi extérieure un espace annulaire en équilibre de pression avec l'enceinte inté- rieure et parcouru par une dérivation du gaz froid.
Le dessin annexé montre,<B>à</B> titre d'exem ples non limitatifs, des formes de réalisation de l'invention: La fig. <B>1</B> représente une demi-coupe lon gitudinale d'un élément de tuyauterie.
La fig. 2 est une demi-coupe semblable d'une variante du dispositif.
La fig. <B>3</B> est une vue d'ensemble schéma tique en coupe partielle du dispositif appli qué<B>à</B> une installation d'essais de moteurs d'aviation, avec tuyauterie relativement lon gue d'air froid et détendu jusqu'à l'admis sion du moteur en essai.
Un élément de tuyauterie (fig. <B>1)</B> destiné au transport d'air froid sous faible pression absolue comprend une paroi extérieure a pouvant résister aux contraintes mécaniques dues<B>à</B> la différence de pression entre 15en- ceinte intérieure<B>b</B> et l'atmosphère ambiante c. La paroi extérieure est, bien entendu, pour vue d'un calorifugeage d d'un type connu, comme par exemple de liège aggloméré.
L'élément de tuyauterie comporte également une paroi intérieure e d'épaisseur aussi ré duite que possible, canalisant la veine de gaz froids et détendus qu'il s'agit de transporter; cette paroi ne supporte aucune différence de pression, son épaisseur peut donc être réduite <B>à</B> la valeur strictement nécessaire pour assu- rer sa rigidité; elle présente une série d'ori fices<B><I>fi,</I></B> f2, f3 <B>...</B> f., mettant l'intérieur de la canalisation en équilibre de pression avec l'espace annulaire<B>g</B> compris entre la paroi extérieure et la paroi intérieure.
Le sens de déplacement du gaz est donné par la flèche<B>A.</B> Enfin, une évacuation limitée de gaz froid est assurée par une tubulure i et par des moyens quelconques, par exemple par rac cordement de cette tubulure avec une enceinte <B>à</B> pression plus faible.
On conçoit que seule la fraction de gaz circulant dans l'espace annulaire<B>g</B> se ré chauffe au contact de la paroi extérieure a dont la température s'abaisse graduellement au fur et<B>à</B> mesure de la n-àse en régime de température. En raison de sa faible masse, la paroi intérieure e est amenée rapidement<B>à</B> sa température de régime qui est alors très voisine de celle du flux de gaz principal. Le gaz contenu dans l'espace annulaire ne s'échauffe en régime normal qu'au #voisinage de la paroi extérieure, et en réglant le débit de fuite par la vanne<B>j,</B> on peut réduire<B>à</B> sa valeur minimum le coefficient de convec tion gaz-paroi extérieure et, par conséquent, l'échauffement correspondant.
La fraction de gaz passant par l'espace annulaire est ensuite évacuée en un point quelconque de l'instal lation présentant une dépression suffisante, ou par tout autre dispositif.
On réalise ainsi un flux auxiliaire de gaz froids dirigé en sens inverse du flux de cha leur venant de l'extérieur, les pertes tliermi- ques étant supportées, pour leur majeure partie, par le flux de gaz dérivé et non plus par le flux de gaz principal. Ce dernier ne subit qu'un réchauffement minime, bien infé rieur<B>à</B> celui qu'on aurait dans une tuyau terie en tôle forte recouverte d'un calorifuge connu. En outre, la seule paroi intérieure en contact avec le, flux principal étant d'une faible épaisseur et par suite d'une faible masse, sa mise en température de régime est atteinte très rapidement.
La fig. 2 représente,<B>à</B> titre d'exemple, une variante du dispositif précédent, dans laquelle l'espace annulaire est subdivisé par plusieurs parois concentriques<B>k, 1,</B> ni consti tuées par des tôles de faibles épaisseurs et de faibles masses, comportant des perforations ni, n2<B>...</B> n,, par lesquelles une dérivation de gaz froids peut être assurée et évacuée par la tubulure i et la vanne de réglage j. Cette évacuation peut seffectuer en un point de l'installation présentant une dépression suffi sante, ou par tout autre moyen équivalent.
Les parois concentriques<B>k, 1,</B> m pour raient être constituées par des tôles minces gaufrées pourvues de perforations convena bles. Enfin, la canalisation elle-même peut être établie en un seul tronçon ou en plu sieurs tronçons comportant individuellement <B>le</B> dispositif d'isolation précédent. Les perfo rations 111, n2<B>...</B> des tôles peuvent être uni formes ou de sections différentes.
La fig. <B>3</B> représente,<B>à</B> titre d'exemple, une installation d'essais de moteur alimenté avec de l'air atmosphérique détendu et re froidi et comportant un dispositif d'extrac tion de gaz pour reproduire au sol les condi tions de fonctionnement en altitude. Lors que la distance entre la machine frigorifique et l'admission au moteur en essai est impor tante, il convient d'appliquer le dispositif ci- dessus <B>à</B> la canalisation d'amenée d'air con ditionné au moteur. Dans le schéma corres pondant,<B>1</B> désigne une tour de lavage de l'air atmosphérique, alimentée par une sau mure réfrigérée dans une machine frigorifi que primaire 2; l'air se détend ensuite dans une turbine<B>3</B> avec absorption d'énergie mé canique dans un frein 4.
L'air détendu et froid est amené par la canalisation<B>5 à</B> dou ble enveloppe jusqu'au moteur d'aviation en essai<B>6</B> dont la puissance est absorbée par le frein<B>7.</B> Les gaz d'échappement du moteur sont refroidis dans un réfrigérant, puis re foulés<B>à</B> l'atmosphère ambiante par des extracteurs<B>8, 8</B> entraînés par le moteur<B>9.</B> Une soupape automatique<B>10</B> règle la pres sion<B>à</B> l'échappement du moteur d'aviation en essai.
La canalisation<B>5</B> d'air froid et détendu alimentant le moteur est prévue<B>à</B> double en veloppe suivant une des modalités précé- dentes, et la dérivation d'air froid passant dans l'espace annulaire est évacuée en aval de la soupape de réglage<B>10</B> où règne la pl-Lis faible pression absolue du circuit, au moyen de la tuyauterie de décharge<B>11</B> et de la vanne de réglage 12.
Le dispositif d'isolation décrit peut évi demment s'appliquer<B>à</B> toute autre canalisa tion chaque fois qu'il s'agit de transporter un fluide de faible densité et<B>à</B> basse tempé rature avec le minimum de réchauffage du flux principal.
-Di _ @, thermal insulation nositive for low temperature and low density <B> </B> gas pipes, in particular for cold and relaxed air pipes in aircraft engine test benches. It is known that <B> the </B> transport of expanded gases <B> at </B> low density and <B> at </B> low temperature <B> at </B> a certain distance presents great difficulties.
The necessary pipes or capacities must have relatively large dimensions to limit the pressure drops and their thickness must be sufficient to resist <B> to </B> the pressure difference in relation to the ambient environment. <B> It </B> therefore results in the double disadvantage <B> of </B> large surfaces for heat exchange and a considerable mass <B> of </B> the piping compared to <B> to </B> that of the evolving fluid. <B> It </B> is then difficult to avoid excessive heating of the cold gases, and bringing the temperature to a stable temperature requires considerable time when using the known thermal insulation methods comprising one or more layers of heat insulating materials placed <B> on the outside </B> or <B> on the inside </B> of the pipe itself.
The object of the present invention is to considerably reduce these drawbacks. The thermal insulation device in accordance with <B> to </B> the invention is characterized by an outer wall intended <B> to </B> resist <B> to </B> the pressure difference between the inside of the pipe and the ambient environment, provided with a heat insulator, and an inner wall of just sufficient thickness to ensure its rigidity and delimiting with the outer wall an annular space in pressure equilibrium with the inner enclosure and traversed by a cold gas bypass.
The appended drawing shows, <B> to </B> by way of nonlimiting examples, embodiments of the invention: FIG. <B> 1 </B> represents a longitudinal half-section of a pipe element.
Fig. 2 is a similar half-section of a variant of the device.
Fig. <B> 3 </B> is an overall view of a partial sectional tick diagram of the device applied <B> to </B> an aircraft engine test installation, with relatively long air piping cold and relaxed until the engine is admitted for testing.
A pipe element (fig. <B> 1) </B> intended for the transport of cold air under low absolute pressure comprises an outer wall a capable of withstanding the mechanical stresses due <B> to </B> the pressure difference between the indoor <B> b </B> enclosure and the ambient atmosphere c. The outer wall is, of course, for view of a thermal insulation of a known type, such as for example agglomerated cork.
The piping element also comprises an inner wall e of as small a thickness as possible, channeling the stream of cold and relaxed gases that it is a question of transporting; this wall does not support any pressure difference, its thickness can therefore be reduced <B> to </B> the value strictly necessary to ensure its rigidity; it presents a series of ori fices <B> <I> fi, </I> </B> f2, f3 <B> ... </B> f., putting the interior of the pipe in equilibrium of pressure with the annular space <B> g </B> between the outer wall and the inner wall.
The direction of movement of the gas is given by the arrow <B> A. </B> Finally, a limited evacuation of cold gas is provided by a pipe i and by any means, for example by connecting this pipe with a <B> lower pressure </B> enclosure.
It can be seen that only the fraction of gas circulating in the annular space <B> g </B> reheats in contact with the outer wall a, the temperature of which gradually decreases as <B> to </B> measurement of the drop in temperature regime. Due to its low mass, the inner wall e is brought rapidly <B> to </B> its operating temperature which is then very close to that of the main gas flow. The gas contained in the annular space only heats up under normal conditions in the vicinity of the outer wall, and by adjusting the leakage rate through the valve <B> j, </B> it is possible to reduce <B> at its minimum value, the gas-outer wall convection coefficient and, consequently, the corresponding heating.
The fraction of gas passing through the annular space is then evacuated at any point of the installation having sufficient depression, or by any other device.
An auxiliary flow of cold gas is thus produced directed in the opposite direction to the flow of heat coming from the outside, the thermal losses being borne, for the most part, by the flow of derived gas and no longer by the flow of gas. main gas. The latter undergoes only minimal heating, much less <B> than </B> that which one would have in a heavy-duty sheet metal pipe covered with a known thermal insulation. In addition, the only inner wall in contact with the main flow being of a small thickness and as a result of a low mass, its operating temperature is reached very quickly.
Fig. 2 represents, <B> to </B> by way of example, a variant of the preceding device, in which the annular space is subdivided by several concentric walls <B> k, 1, </B> nor constituted by thin sheets and low mass, comprising perforations ni, n2 <B> ... </B> n ,, through which a cold gas bypass can be provided and discharged through the pipe i and the control valve j . This evacuation can be carried out at a point of the installation having sufficient negative pressure, or by any other equivalent means.
The concentric walls <B> k, 1, </B> m could be formed by thin embossed sheets provided with suitable perforations. Finally, the pipe itself can be established in a single section or in several sections comprising individually <B> the </B> preceding isolation device. The perforations 111, n2 <B> ... </B> of the sheets can be uniform or of different sections.
Fig. <B> 3 </B> represents, <B> by </B> by way of example, an engine test installation supplied with relaxed and cooled atmospheric air and comprising a device for extracting gas to reproduce the operating conditions at altitude on the ground. When the distance between the refrigeration machine and the intake to the engine under test is great, the above device should be applied <B> to </B> the air supply pipe conditioned to the engine. . In the corresponding diagram, <B> 1 </B> designates an atmospheric air washing tower, fed by a refrigerated brine in a primary refrigeration machine 2; the air then expands in a turbine <B> 3 </B> with absorption of mechanical energy in a brake 4.
The relaxed and cold air is brought by the pipe <B> 5 to </B> double envelope to the aircraft engine under test <B> 6 </B> whose power is absorbed by the brake <B > 7. </B> The engine exhaust gases are cooled in a refrigerant, then returned <B> to </B> the ambient atmosphere by extractors <B> 8, 8 </B> driven by engine <B> 9. </B> An automatic valve <B> 10 </B> regulates the pressure <B> at </B> the exhaust of the aircraft engine under test.
The pipe <B> 5 </B> of cold and relaxed air supplying the engine is provided <B> à </B> in double casing according to one of the preceding methods, and the bypass of cold air passing in the The annular space is evacuated downstream of the control valve <B> 10 </B> where the pl-Lis low absolute pressure of the circuit prevails, by means of the discharge pipe <B> 11 </B> and the regulating valve 12.
The isolation device described can of course be applied <B> to </B> any other pipeline whenever it is a question of transporting a fluid of low density and <B> at </B> low temperature. erases with the minimum reheating of the main stream.