EP0133384A1 - Procédé de fabrication d'une virole, notamment pour récipient de stockage de fluide cryogénique, et virole ainsi obtenue - Google Patents

Procédé de fabrication d'une virole, notamment pour récipient de stockage de fluide cryogénique, et virole ainsi obtenue Download PDF

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EP0133384A1
EP0133384A1 EP84401285A EP84401285A EP0133384A1 EP 0133384 A1 EP0133384 A1 EP 0133384A1 EP 84401285 A EP84401285 A EP 84401285A EP 84401285 A EP84401285 A EP 84401285A EP 0133384 A1 EP0133384 A1 EP 0133384A1
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EP
European Patent Office
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tube
cylinder
ferrule
coil
mandrel
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EP84401285A
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German (de)
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EP0133384B1 (fr
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Jean-Yves Faudou
Pierre Pelloux-Gervais
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
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    • F17C3/08—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by vacuum spaces, e.g. Dewar flask
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/06—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of metal tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/2154—Winding
    • F17C2209/2163—Winding with a mandrel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49879—Spaced wall tube or receptacle

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacturing a sheet ferrule, in particular for a container for storing a cryogenic fluid formed by a reservoir housed in said ferrule and separated from the latter by an interwall maintained under vacuum and at minus a heating coil placed in said interwall.
  • Cryogenic fluid storage containers generally consist of an internal reservoir and an external envelope, both metallic separated by a sealed volume maintained under vacuum and called "inter-wall”.
  • the outer envelopes of these containers are generally formed of a cylindrical sheet metal body closed at each of its ends by a bottom and must be provided to withstand atmospheric pressure as well as mechanical stresses. This is achieved either by giving the sheet a sufficient uniform thickness, or by providing the envelope with uniformly distributed stiffening members.
  • the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks and, therefore, to achieve a shell capable of withstanding significant stresses, whether due to atmospheric pressure or mechanical requirements, and much lighter than those obtained by prior techniques.
  • the invention realizes the deformation, therefore the stiffening of the cylinder, in the serpentine medium-due, and simultaneously incorporates the latter, the assembly thus formed forming the ferrule.
  • This has the advantage of adding the inertias of the deformed cylinder and the coil while taking advantage of the stiffening provided by the work hardening of the metal. As a result, it is possible to use a sheet which is thinner than those which have been used until now.
  • the tube and the cylinder it is preferable to fix them to each other after said injection.
  • they are provided, on their facing walls, with a layer of a tinning product, and the aforementioned fixing is carried out by brazing. We thus also obtains a ferrule ensuring the best buckling resistance conditions.
  • the invention also relates to a ferrule for a cryogenic fluid storage container obtained by a method as defined above.
  • the wall of this ferrule has a helical imprint projecting outwards and the coil is fixed to said wall in coincidence with said imprint.
  • the object of the invention is to obtain a significant stiffening of the shell by using only the metal which constitutes it and by deforming this metal to give it the desired stiffening function, a solution which has the advantage of eliminating the addition of reported stiffeners and allow the use of a thinner sheet than for previously known ferrules. In addition, this deformation results in work hardening of the metal which appreciably increases the stiffening.
  • the aforementioned deformation is carried out using the heating coil (s) and incorporating them into the shell, which makes it possible to add the inertias of the deformed and hardened shell and of the coil (s).
  • FIGS. 1 and 2 show two of the main stages in the manufacture of the ferrule according to the invention, which consists essentially of the tube 1 and of the cylinder 2.
  • the tube 1 is made of a sufficiently malleable material, generally copper, and has a cross section S 1 of flattened shape, that is to say that its facing walls are almost contiguous, leaving between them only a very small space just sufficient for the admission of a hydraulic fluid under high pressure.
  • This tube can be obtained from an ordinary tube of circular cross section which is flattened by stretching.
  • Such a tube of circular cross section having a wall thickness e thus leads, after drawing, to a flattened tube having a thickness 2e.
  • the tinning of the outer wall of the tube 1 is then carried out, while it is in flattened form, by passing it through an appropriate bath.
  • the tube 1, thus covered with a layer of tinning product, is wound on an extensible mandrel schematically indicated in M, so as to constitute a helix of pitch p and of external diameter D H.
  • the cylinder 2 is formed from a sheet of thickness e T made of a metal with high mechanical resistance and high resistance to corrosion, generally made of stainless steel. Is deposited on this sheet, while it is flat, a tinning product disposed in strips 3 corresponding to the developed of the propeller of pitch p above. The sheet metal thus pre-tinned is then rolled to obtain a cylinder of circular cross section, the two edges of which are welded according to a generatrix.
  • the internal and external diameters of cylinder 2 thus obtained have been designated by D CI and D CE .
  • the assembly constituted by the tube and the ferrule 4 is then separated from the mandrel M after having made them provisionally integral with one another (for example by brazing the two ends 1 a and 1 b to said ferrule 4) and passes the said assembly to the oven at about 220 ° C to cause the tinning material to melt and thus ensure brazing. Then the rinsing of the shell thus obtained is rinsed.
  • the ferrule of Figure 3 made from a stainless steel cylinder, comprises two copper helical coils 7 and 8, the two ends are indicated by 7a, 7b and 8a, 8b and constitute an element of use or withdrawal and a pressurizing element respectively. These two coils were obtained from two separate tubes which were wound on the same mandrel, simultaneously or separately, but with the same pitch. In the finished shell, they are arranged one after the other and are housed in the interwall 9 which separates the shell itself from the internal reservoir 10.
  • the ferrule of Figures 4 and 5 is made from a single copper tube 12 whose ends are designated by 12a and 12b which, after brazing was sectioned at two points S 1 and S 2 of one of its turns. Then connected to the two points S 1 and S 2 two straight elements 13 and 14, the ends of which are designated by 13a and 14a respectively. There is thus obtained a coil 12 - 13 for use and a coil 12 - 14 for pressurizing, as in FIG. 3.
  • This embodiment has the advantage of simplifying the various manufacturing operations, in particular the winding. It should be noted that the sectioning of the coil at points S 1 and S 2 is preferably carried out after the expansion operation.
  • the tube After flattening, the tube is coated, on its external wall, with a layer of tinning product by passage through a bath comprising a mixture of 60% lead and 40% tin.
  • the tube is wound on the mandrel according to a helix with a pitch of 80 mm which, of course, corresponds to that of the tinning of the cylinder.
  • the tube After extension of the mandrel, the tube is expanded by connecting it to a hydraulic pressurization device which makes a liquid penetrate into it under a pressure of 500 bars.
  • the two ends of the coils are fixed to the sheet, preferably by silver brazing, and the entire mandrel is removed. It is then possible, in the case where it is desired to obtain a ferrule of the type shown in FIG. 5, proceed to the connection of the rectilinear elements necessary for this purpose. The ferrule is then placed in a brazing oven to bring it to a temperature of approximately 220 ° C. Finally, the ferrule is rinsed to remove foreign bodies, soldering residues or the like.
  • an unreinforced shell having substantially the same dimensional characteristics that is to say the same diameter (508 mm) and the same length (for example 1 m) must, for have an outfit equivalent to buckling and an equivalent impact resistance, be made from a stainless steel sheet of the same type as above but having a thickness of 2.5 mm.
  • the brazing material could be deposited on the cylinder and on the tube after the pressurized expansion operation.
  • the process can be very simply adapted to the manufacture of any ferrule provided with an internal coil, and even with an external coil. In the latter case, it suffices to wind the copper tube or tubes in a radially contractible hollow mandrel.

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Abstract

On bobine sur un mandrin (M) un tube (1) de section droite aplaitie pour lui donner la forme d'une hélice, on enfile sur le mandrin et le tube un cylindre en tôle (2), on applique le tube contre la paroi du cylindre par extension du mandrin, on injecte dans le tube un fluide sous pression pour qu'il prenne, par expansion, la forme d'un serpentin de section circulaire et déforme localement la paroi du cylindre selon une empreinte hélicoïdale, et on fixe le serpentin au cylindre pour obtenir la virole. L'invention s'applique en particulier à des récipients pour fluides cryogéniques munis de serpentins de réchauffage dans une interparoi sous vide entre la virole et le réservoir intérieur.

Description

  • L'invention concerne un procédé de fabrication d'une virole en tôle, notamment pour un récipient de stockage d'un fluide cryogénique formé d'un réservoir logé dans ladite virole et séparé de cette dernière par une interparoi maintenue sous vide et d'au moins un serpentin de réchauffage placé dans ladite interparoi.
  • Les récipients de stockage de fluide cryogénique sont en général constitués d'un réservoir interne et d'une enveloppe externe tous deux métalliques séparés par un volume scellé maintenu sous vide et appelé "interparoi".
  • Les enveloppes externes de ces récipients sont formées généralement d'un corps cylindrique en tôle fermé à chacune de ses extrémités par un fond et doivent être prévues pour résister à la pression atmosphérique ainsi qu'aux contraintes mécaniques. On y parvient soit en donnant à la tôle une épaisseur uniforme suffisante, soit en munissant l'enveloppe d'organes de raidissement uniformément repartis.
  • Pour certains récipients, le stockage se fait à l'état liquide ; le fluide est maintenu en pression par l'intermédiaire d'un serpentin de réchauffage dit "de mise en pression" et est vaporisé, avant utilisation, par l'intermédiaire d'un serpentin de réchauffage dit "d'utilisation", ces deux serpentins étant placés dans 1'interparoi précitée, contre la paroi extérieure. Cette disposition a l'intérêt d'employer la surface externe du récipient came élément d'échange thermique et permet donc de réaliser un ensemble très compact.
  • Les récipients actuels, du fait qu'ils sont munis, pour résister à la pression atmosphérique et aux efforts verticaux résultant du poids du réservoir interne, d'enveloppes à paroi épaisse ou renforcée par organes de raidissement, présentent l'inconvénient d'avoir un poids prohibitif. On a proposé d'utiliser le ou les serpentins pour contribuer au raidissement de l'enveloppe, mais l'expérience a montré que cette utilisation faite avec les procédés de montage actuellement connus n'apporte pas un gain substantiel.
  • La présente invention a pour but de pallier les inconvénients susmentionnés et, par conséquent, de réaliser une virole capable de résister à des contraintes importantes, qu'elles soient dues à la pression atmosphérique ou aux impératifs mécaniques, et nettement plus légère que celles obtenues par les techniques antérieures.
  • L'invention propose à cet effet un procédé de fabrication d'une virole en tôle, caractérisé en ce que :
    • - on bobine, sur un mandrin radialement extensible (respectivement dans un mandrin radialement contractable), au moins un tube métallique ayant, en section droite, une forme aplatie, de façon à obtenir une hélice de pas p et de diamètre extérieur (respectivement intérieur) DH :
    • - on enfile sur (respectivement dans) le mandrin et le tube un cylindre en tôle de section droite circulaire ayant un diamètre interne DCI = DH +ε (respectivement un diamètre externe DCO= DH -ε ) permettant un coulissement à frottement doux sur ledit tube ;
    • - on applique le tube contre la paroi du cylindre par extension (respectivement contraction) du mandrin ; et
    • - on injecte dans le tube aplati précité un fluide, notamment un fluide hydraulique, sous une pression suffisante pour qu'il prenne, par expansion, la forme d'un serpentin de section droite circulaire et déforme localement la paroi du cylindre selon une empreinte hélicoïdale.
  • L'invention réalise la déformation, donc le raidissement du cylindre, au moyen-dû serpentin, et y incorpore simultanément ce dernier, l'ensemble ainsi constitué formant la virole. Ceci a l'avantage d'additionner les inerties du cylindre déformé et du serpentin tout en profitant du raidissement apporté par l'écrouissage du métal. Il en résulte que l'on peut utiliser une tôle moins épaisse que celles qui étaient utilisées jusqu'ici.
  • Si l'on désire assurer un bon contact thermique entre le tube et le cylindre, il est préférable de les fixer l'un à l'autre après ladite injection. Dans ce cas, de façon avantageuse, ils sont munis, sur leurs parois en regard, d'une couche d'un produit d'étamage, et la fixation précitée est effectuée par brasage. On obtient également ainsi une virole assurant les meilleures conditions de résistance au flambage.
  • L'invention vise également une virole pour récipient de stockage de fluide cryogénique obtenue par un procédé tel que défini ci-dessus.
  • Selon l'invention, la paroi de cette virole présente une empreinte hélicoïdale faisant saillie vers l'extérieur et le serpentin est fixé à ladite paroi en coincidence avec ladite empreinte.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre.
  • Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif :
    • - la figure 1 montre, de façon schématique, en coupe et avec arrachement partiel, une virole en cours de fabrication selon le procédé de l'invention ;
    • - la figure 2 est une vue identique de la figure 1 mais montrant une phase ultérieure de la fabrication ;
    • - la figure 3 est une vue schématique d'une virole achevée selon un premier mode de réalisation ;
    • - la figure 4 est une vue également schématique d'une virole selon un second mode de réalisation de l'invention en cours de fabrication ;
    • - la figure 5 montre la virole de la figure 4 après achèvement.
  • Le but de l'invention est d'obtenir un raidissement important de la virole en utilisant uniquement le métal qui la constitue et en déformant ce métal pour lui conférer la fonction de raidissement recherchée, solution qui a l'avantage de supprimer l'adjonction de raidisseurs rapportés et de permettre l'utilisation d'une tôle plus fine que pour les viroles antérieurement connues. De plus, cette déformation entraîne un écrouissage du métal qui augmente sensiblement le raidissement.
  • La déformation précitée est réalisée en utilisant le ou les serpentins de réchauffage et en les incorporant à la virole, ce qui permet d'additionner les inerties de la virole déformée et écrouie et du ou des serpentins.
  • On a représenté aux figures 1 et 2 deux des phases principales de fabrication de la virole selon l'invention qui est constituée essentiellement par le tube 1 et par le cylindre 2. Le tube 1 est fait en un matériau suffisamment malléable, généralement du cuivre, et présente une section droite S1 de forme aplatie, c'est-à-dire que ses parois en regard sont presque jointives, ne ménageant entre elles qu'un très faible espace juste suffisant pour l'admission d'un fluide hydraulique sous haute pression. Ce tube peut être obtenu à partir d'un tube ordinaire de section droite circulaire que l'on aplatit par étirage. Un tel tube de section droite circulaire ayant une épaisseur de paroi e amène ainsi, après étirage, à un tube aplati ayant une épaisseur 2e . On procède ensuite à l'étamage de la paroi externe du tube 1, alors qu'il est sous forme aplatie, en le faisant passer dans un bain approprié. Le tube 1, ainsi recouvert d'une couche de produit d'étamage, est bobiné sur un mandrin extensible schématiquement indiqué en M, de façon à constituer une hélice de pas p et de diamètre externe DH.
  • On forme par ailleurs le cylindre 2 à partir d'une tôle d'épaisseur eT faite en un métal à haute résistance mécanique et haute tenue à la corrosion, généralement en acier inoxydable. On dépose sur cette tôle, alors qu'elle est à plat, un produit d'étamage disposé selon des bandes 3 correspondant au développé de l'hélice de pas p précitée. On procède ensuite au roulage de la tôle ainsi préétamée pour obtenir un cylindre de section droite circulaire, dont les deux bords sont soudés selon une génératrice. On a désigné par DCI et DCE les diamètres respectivement interne et externe du cylindre 2 ainsi obtenu. Le diamètre interne D est très légerement supérieur au diamètre DH de l'hélice formée par le tube aplati 1 (DCI= DH +ε).
  • On procède ensuite à l'enfilage du cylindre 2 sur le mandrin et l'hélice, cet enfilage se faisant sans difficulté en raison de la légère différence de cote précitée. On positionne le cylindre de façon que les bandes de produit d'étamage 3 de sa paroi interne coïncident avec le tube bobiné aplati 1.
  • On met ensuite le mandrin M en extension radiale, ce qui a pour effet de plaquer le tube aplati 1 contre la paroi interne du cylindre 2, de façon à supprimer tout jeu, donc empêcher tout mouvement relatif entre le tube et le cylindre au cours des opérations ultérieures.
  • On raccorde ensuite les deux extrémités 1a et 1b du tube 1 à un dispositif de mise en pression hydraulique (non représenté), délivrant une pression P capable de réaliser une expansion du tube 1 qui prend ou reprend une section droite circulaire s2 de diamètre externe D et constitue un serpentin de diamètre externe DSH. Cette expansion du tube entraîne celle du cylindre 2 qui prend alors la forme indiquée en 4, c'est-à-dire d'une virole dont la paroi 5 présente une empreinte hélicoïdale 6 de pas p, égal au pas du tube hélicoïdal 1 avant ou après expansion.
  • On sépare ensuite l'ensemble constitué par le tube et la virole 4 du mandrin M après les avoir rendus provisoirement solidaires l'un de l'autre (par exemple par brasage des deux extrémités 1a et 1b à ladite virole 4) et on passe ledit ensemble au four à 220°C environ pour provoquer la fusion de la matière d'étamage et assurer ainsi le brasage. On procède ensuite au rinçage de la virole ainsi obtenue.
  • Un certain nombre d'essais ont été faits pour déterminer, dans le cas où la virole doit être obtenue à partir d'un tube de cuivre et d'une tôle en acier inoxydable, les valeurs les plus appropriées pour l'épaisseur et le diamètre du tube et pour l'épaisseur de la tôle.
  • En adoptant, pour le cylindre, un diamètre extérieur de 508 mm, valeur courante pour les récipients habituels de stockage de fluides cryogéniques, et une épaisseur de tôle comprise entre 1 et 1,5 mm capable de présenter une résistance suffisante au flambage ainsi qu'aux chocs ponctuels qui peuvent être imposés à ce type d'appareil, on a déterminé expérimentalement les relations suivantes:
    Figure imgb0001
    avec K = 45 cette valeur de K étant imposée par les propriétés mécaniques des matériaux et
    Figure imgb0002
    h étant la hauteur de l'empreinte en saillie sur la paroi de la virole, c'est-à-dire la flèche que présente l'empreinte hélicoïdale 6 par rapport au diamètre extérieur initial DCE du cylindre 2. Les calculs de tenue au flambage de la virole ont donné : h = 6 mm d'autre part la résolutions des deux équations (1) et (2) adonné : ecu = 1,6 mm D = 12 mm.
  • On a représenté aux figures 3 à 5, dans lesquelles les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes éléments que dans les figures 1 et 2, deux modes de réalisation différents d'une virole selon l'invention.
  • La virole de la figure 3, réalisée à partir d'un cylindre en acier inoxydable, comporte deux serpentins hélicoïdaux en cuivre 7 et 8 dont les deux extrémités sont désignées par 7a, 7b et 8a, 8b et constituent un élément d'utilisation ou de soutirage et un élément de mise en pression respectivement. Ces deux serpentins ont été obtenus à partir de deux tubes séparés qui ont été bobinés sur le même mandrin, simultanément ou séparément, mais avec le même pas. Dans la virole terminée, ils sont disposés à la suite l'un de l'autre et se trouvent logés dans l'interparoi 9 qui sépare la virole proprement dite du réservoir interne 10.
  • La virole des figures 4 et 5 est réalisée à partir d'un tube en cuivre unique 12 dont les extrémités sont désignées par 12a et 12b qui, après brasage, est sectionné en deux points S1 et S2 de l'une de ses spires. On raccorde ensuite aux deux points S1 et S2 deux éléments rectilignes 13 et 14 dont les extrémités sont désignées par 13a et 14a respectivement. On obtient ainsi un serpentin 12 - 13 d'utilisation et un serpentin 12 - 14 de mise en pression, comme à la figure 3. Ce mode de réalisation a l'avantage de simplifier les diverses opérations de fabrication en particulier le bobinage. Il convient de remarquer que le sectionnement de la spire aux points S1 et S2 est effectué de préférence après l'opération d'expansion.
  • A titre d'exemple, une virole selon l'invention a été réalisée de la façon suivante :
    • Le cylindre est constitué par une tôle en acier inoxydable Z5 CN 18.09 NFA 36209 d'épaisseur 1,5 mm. Il est étamé intérieurement selon le développé d'une hélice de pas de 80 mm sur une largeur de 20 nm au moyen d'un mélange de plomb, d'étain, d'antimoine et de flux. Il est ensuite roulé pour donner un cylindre de section droite circulaire de diamètre extérieur DCE = 508 mm.
  • Le serpentin (ou les serpentins) est réalisé à partir d'un tube en cuivre Cu état 0 NFA SI 124 de section droite circulaire, ayant un diamètre extérieur D = 12 mm et d'épaisseur ecu = 1,6 mm. Après aplatissage, le tube est revêtu, sur sa paroi externe, d'une couche de produit d'étamage par passage dans un bain comportant un mélange de 60 % de plomb et de 40 % d'étain. On enroule le tube sur le mandrin selon une hélice au pas de 80 mm qui correspond, bien entendu, à celui de l'étamage du cylindre. Après extension du mandrin, on procède à l'expansion du tube en le raccordant à un dispositif de mise en pression hydraulique qui y fait pénétrer un liquide sous une pression de 500 bars. Après expansion, les deux extrémités du serpentins sont fixées à la tôle, de préférence par brasage à l'argent, et on enlève l'ensemble du mandrin. On peut alors, dans le cas où on désire obtenir une virole du type représenté à la figure 5, procéder au raccordement des éléments rectilignes nécessaires à cet effet. On place ensuite la virole dans un four de brasage pour l'amener à une température de 220°C environ. On procède enfin à un rinçage de la virole pour éliminer les corps étrangers, résidus de brasage ou autres.
  • Des essais de flambage effectués sur des viroles ainsi réalisées ont montré que la pression au flambage était supérieure à 3b.
  • A titre de comparaison, on a pu constater également qu'une virole non renforcée ayant sensiblement les mêmes caractéristiques dimensionnelles, c'est-à-dire le même diamètre (508 mm) et la même longueur (par exemple 1 m) doit, pour avoir une tenue équivalente au flambage et une résitance équivalente aux chocs, être réalisée à partir d'une tôle en acier inoxydable du même type que précitée mais ayant une épaisseur de 2,5 mm.
  • De nombreuses variantes pourraient être apportées aux modes de réalisation décrits et représentés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que le matériau de brasage pourrait être déposé sur le cylindre et sur le tube après l'opération d'expansion sous pression. On pourrait utiliser également un mode de fixation autre que le brasage, par exemple le soudage. De plus, on comprend que le procédé peut être adapté très simplement à la fabrication de n'importe quelle virole munie d'un serpentin interne, et même d'un serpentin externe. Dans ce dernier cas, il suffit de bobiner le ou les tubes en cuivre dans un mandrin creux radialement contractable.

Claims (9)

1. - Procédé de fabrication d'une virole en tôle, notamment pour un récipient de stockage d'un fluide cryogénique formé d'un réservoir logé dans ladite virole et séparé de cette dernière par une interparoi maintenue sous vide, et d'au moins un serpentin de réchauffage placé dans ladite interparoi, caractérisé en ce que :
- on bobine, sur un mandrin (M) radialement extensible (respectivement dans un mandrin radialement contractable), au moins un tube métallique (1) ayant, en section droite, une forme aplatie, de façon à obtenir une hélice de pas p et de diamètre extérieur (respectivement intérieur) DH ;
- on enfile sur (respectivement dans) le mandrin et le tube un cylindre en tôle (2) de section droite circulaire ayant un diamètre interne DCI = DH + ε (respectivement un diamètre externe DCO= DH - ε ) permettant un coulissement à frottement doux sur ledit tube;
- on applique le tube contre la paroi du cylindre par extension (respectivement contraction) du mandrin ; et
- on injecte dans le tube aplati précité un fluide, notamment un fluide hydraulique, sous une pression suffisante pour qu'il prenne, par expansion, la forme d'un serpentin de section droite circulaire et déforme localement la paroi du cylindre selon une empreinte hélicoîdale.
2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après ladite injection, on fixe le serpentin au cylindre.
3. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube et le cylindre sont munis, sur leurs parois en regard, d'une couche d'un produit d'étamage, et en ce que la fixation précitée est effectuée par brasage.
4. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le produit d'étamage est déposé sur une tôle plane destinée à former, après roulage, le cylindre précité, selon le développé de l'hélice de pas p précitée.
5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, pour la fabrication d'une virole munie de deux serpentins (7, 8), caractérisé en ce que l'on bobine séparément sur (respectivement dans) le mandrin deux tubes de section droite aplatie.
6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, après ladite injection, le tube (12) est sectionné de façon à former deux serpentins (12-13, 12-14).
7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, la virole étant constituée d'un cylindre (2) en tôle d'acier inoxydable et d'un serpentin hélicoïdal formé d'un tube en cuivre (1) ayant, après expansion, une section droite circulaire, on a les relations :
Figure imgb0003
Figure imgb0004
dans lesquelles :
e = épaisseur du tube de cuivre
D = diamètre externe du tube en cuivre
eT = épaisseur de la tôle
DCE = diamètre externe du cylindre
K = 45 (pour 1 mm< eT < 1, 5 mm)
h = Flèche de l'empreinte sur la paroi de la virole.
8. - Virole pour récipient de stockage d'un fluide cryogénique munie intérieurement d'au moins un serpentin de réchauffage et obtenue par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que sa paroi (5) présente une empreinte hélicoïdale (6) faisant saillie vers l'extérieur, et en ce que le serpentin (7, 8, 12) est fixé à ladite paroi en coïncidence avec ladite empreinte.
9. - Virole selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle est en acier inoxydable et comporte deux serpentins (7, 8 ; 12-13, 12-14) en cuivre formés de deux éléments hélicoïdaux de même pas et disposés à la suite l'un de l'autre, le second serpentin étant un serpentin d'utilisation.
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