FR2574524A1

FR2574524A1 - DEVICE FOR CONNECTING PIPING TUBES INTENDED FOR TRANSPORTING LOW TEMPERATURE COOLED FLUIDS

Info

Publication number: FR2574524A1
Application number: FR8509624A
Authority: FR
Inventors: Klaus Schippl; Gunther Blumenberg
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1984-11-02
Filing date: 1985-06-25
Publication date: 1986-06-13
Also published as: DE8432062U1; GB2166514A; JPS61165089A; GB8526821D0

Abstract

A.DISPOSITIF POUR RELIER DES TUBES DE CANALISATIONS DESTINES AU TRANSPORT DE FLUIDES REFROIDIS A BASSE TEMPERATURE. B.DISPOSITIF CARACTERISE EN CE QUE LA PARTIE INTERNE ENFICHABLE 13, 13A EST CONSTITUEE D'UN METAL AYANT UN COEFFICIENT DE DILATATION REDUIT, TANDIS QUE LA PARTIE EXTERNE ENFICHABLE 5, 5A EST CONSTITUEE D'UN METAL AVEC UN COEFFICIENT DE DILATATION NORMAL. C.L'INVENTION SE RAPPORTE AUX DISPOSITIFS POUR RELIER DES TUBES DE CANALISATIONS DESTINES AU TRANSPORT DE FLUIDES REFROIDIS A BASSE TEMPERATURE.A. DEVICE FOR CONNECTING PIPING TUBES INTENDED FOR THE TRANSPORT OF COOLED FLUIDS AT LOW TEMPERATURE. B. DEVICE CHARACTERIZED IN THAT THE INTERNAL PLUG-IN PART 13, 13A CONSISTS OF A METAL WITH A REDUCED EXPANSION COEFFICIENT, WHILE THE EXTERNAL PLUG-IN PART 5, 5A CONSISTS OF A METAL WITH A NORMAL EXPANSION COEFFICIENT. C. THE INVENTION RELATES TO DEVICES FOR CONNECTING PIPING TUBES INTENDED FOR THE TRANSPORT OF COOLED FLUIDS AT LOW TEMPERATURE.

Description

1.- " Dispositif pour relier des tubes de canalisations destinés au1.- "Device for connecting pipe tubes intended for

transport de fluides refroidis à basse température." L'invention concerne un dispositif pour relier des tubes de canalisations destinés au transport de fluides refroidis à basse température, ou bien pour le raccordement de robinetteries, de pièces d'obturation, etc..., à de tels tubes de canalisations, dispositif dans lequel les parties à relier sont enfichées l'une dans The invention relates to a device for connecting tubes of pipes intended for the transport of fluids cooled at low temperature, or for the connection of valves, shutter pieces, etc., to such pipe pipes, device in which the parts to be connected are plugged one into

l'autre à la manière d'une liaison mâle femelle. the other in the manner of a female male link.

Par le document DE-OS 31 42 702,on con- DE-OS 31 42 702 discloses that

nait une liaison par enfichage pour les tubes internes a plug connection for the internal tubes

d'une canalisation tubulaire isolée par le vide, liai- of a tubular channel insulated by vacuum, connection

son dans laquelle les tubes internes sont enfichés l'un sound in which the inner tubes are plugged one

dans l'autre à la manière d'une jonction mâle femelle. in the other in the manner of a female male junction.

Dans une liaison de ce type, du liquide peut s'échapper à la liaison frontale des tubes, pénétrer dans l'espace annulaire entre les tubes de la liaison par enfichage et s'y vaporiser. Comme cet espace annulaire est étanché In a connection of this type, liquid can escape to the front link of the tubes, enter the annular space between the tubes of the plug connection and vaporize therein. As this annular space is sealed

à ses autres extrémités, il s'établit un matelas de pres- at its other ends, it establishes a mattress of

sion empêchant un nouvel échappement du liquide à partir preventing further escape of the liquid from

du tube interne. Ce matelas de pression ne s'établit tou- of the inner tube. This pressure mattress is not always

tefois que lorsque le tube de canalisation est disposé verticalement et il ne s'établit seulement que lorsque l'extrémité mâle est introduite depuis le haut dans only when the pipe is placed vertically and is only established when the male end is inserted from the top into

l'extrémité femelle.the female end.

2.-2.-

Selon le document DE-OS 33 10 034, le pro- According to DE-OS 33 10 034, the

blème de 1' étanchement est résolu en recouvrant les ex- The sealing problem is solved by covering the

trémités des tubes internes par un manchon en matière tremities of the inner tubes by a sleeve made of

thermo-plastique qui, lors du transport d'un fluide re- thermoplastic which, during the transport of a fluid

froidi à basse température, se rétracte beaucoup plus fortement que les extrémités des tubes métalliques et s'applique ainsi fermement sur les extrémités des tubes internes. Du fait de ce rétreint sur les extrémités des tubes internes, il s'établit une jonction étanche aux liquides. Cette liaison par enfichage présente toutefois l'inconvénient qu'elle ne peut pas itre mise en oeuvre là o se manifeste un rayonnement radio-actif car les matières plastiques sont décomposées par le rayonnement cold at low temperature, shrinks much more strongly than the ends of the metal tubes and thus firmly applies to the ends of the inner tubes. Because of this shrinkage on the ends of the inner tubes, there is established a liquid-tight junction. However, this plug connection has the disadvantage that it can not be implemented where radioactive radiation is manifested because the plastics are decomposed by radiation.

radio-actif. Un autre inconvénient de cette liaison con- radioactive. Another disadvantage of this connection

nue réside en ce que la douille en matière plastique est fortement fragilisée par le refroidissement et peut nue is that the plastic sleeve is strongly weakened by cooling and can

- ainsi devenir vulnérable mécaniquement. - thus become mechanically vulnerable.

L'invention a en conséquence pour but d'améliorer la liaison mole femelle connue de façon que celle-ci puisse &tre mise en oeuvre même en présence d'un rayonnement radio-actif. En outre, la résistance The object of the invention is therefore to improve the known female mol link so that it can be implemented even in the presence of radioactive radiation. In addition, the resistance

mécanique doit être améliorée.mechanical needs to be improved.

Ce but est atteint, conformément à l'in- This goal is achieved in accordance with the

ventionpour un dispositif du type précité en ce que la partie interne enfichable est constituée d'un métal ayant un coefficient de dilatation réduit, tandis que la partie for a device of the aforementioned type in that the internal plug-in portion is made of a metal having a reduced coefficient of expansion, while the part

externe enfichable est constituée d'un métal avec un coef- external plug is made of a metal with a coef-

ficient de dilatation normal. Dans le dispositif conforme à l'invention, les extrémités des tubes internes sont ainsi enfichées l'une dans l'autre et se rétreignent l'une ficient of normal dilatation. In the device according to the invention, the ends of the inner tubes are thus inserted into one another and shrink one another.

sur l'autre lors du transport d'un fluide à basse tem- on the other when transporting a low-temperature fluid

pérature. Il est particulièrement avantageux que la par- ture. It is particularly advantageous that the

tie interne enfichable soit constituée d'un acier com- internal insert is made of

portant plus de 30 % de nickel. Ce matériau se distingue en ce que,dans une zone de température du local allant jusqu'à 5 Kelvin, il présente un retrait inférieur à 3.- 0,5 pour mille. En outre, ce matériau peut être très carrying more than 30% nickel. This material is distinguished in that, in a local temperature zone of up to 5 Kelvin, it exhibits a shrinkage of less than 3.- 0.5 per thousand. In addition, this material can be very

bien usiné avec enlèvement de copeaux. La partie enficha- well machined with chip removal. The plug-in

ble externe est avantageusement constituée de laiton, external ble is advantageously made of brass,

de cuivre, d'acier inoxydable ou d'autres matériaux ana- of copper, stainless steel or other

logues. Le rétreint de ces matériaux est dans la zone gists. The shrinkage of these materials is in the area

de température précitée, de l'ordre de 3,5 à 4 pour mille. temperature above, of the order of 3.5 to 4 per thousand.

Lors du choix du matériau pour la partie enfichable ex- When choosing the material for the plug-in part

terne et interne, on doit veiller à ce que ces matériaux dull and internal, it must be ensured that these materials

puissent être facilement usinés par enlèvement de co- can be easily machined by removing

peaux et puissent être facilement soudés avec ou sans skins and can be easily welded with or without

apport de métal sur de l'acier inoxydable. Les deux par- supply of metal on stainless steel. Both parties

ties enfichables sont avantageusement de forme tubulaire et enfichées l'une dans l'autre. Elles sont soudées avec ou sans apport de métal aux extrémités des tubes internes de la canalisation tubulaire. Pour être assuré d'obtenir une liaison par rétreint présentant une bonne étanchéité, on doit être certain que la différence entre le diamètre The plug-in elements are advantageously tubular and plugged into each other. They are welded with or without adding metal to the ends of the inner tubes of the tubular pipe. To be sure of getting a tight-fitting connection, it must be certain that the difference between the diameter

interne de la partie enfichable externe et le diamètre ex- internal part of the external plug-in

terne de la partie enfichable interne, soit inférieure à 0,5 % à la température du local. Les surfaces en contact dull internal pluggable part, less than 0.5% at room temperature. Surfaces in contact

l'une avec l'autre des parties enfichables sont avanta- one with the other of the plug-in parts are advantageous

geusement polies. Par ce terme de surfaces, on entend thoroughly polished. By this term of surfaces, we mean

ici notamment la surface interne de la partie d'enficha- here in particular the internal surface of the insert part

ge externe et la surface externe de la partie d'enficha- geometry and the outer surface of the plug-in

ge interne.internal age.

L'invention va être exposée plus en détail The invention will be explained in more detail

en se référant à l'exemple de réalisation représenté sché- with reference to the exemplary embodiment shown schematically

matiquement sur les figures 1 et 2.in Figures 1 and 2.

Les deux tubes de canalisation la et lb de- The two pipe tubes la and lb

vant être reliés ensemble sont constitués d'un tube in- to be connected together are made of an inner tube

terne ondulé 2a et 2b, d'un tube externe ondulé 3a et 3b ainsi que d'une enveloppe externe en polyéthylène 4a et 4b. L'espace annulaire entre les tubes 2a, 2b, 3a et 3b corrugated dull 2a and 2b, a corrugated outer tube 3a and 3b and an outer polyethylene envelope 4a and 4b. The annular space between the tubes 2a, 2b, 3a and 3b

est isolé par le vide. De telles canalisations sont uti- is isolated by emptiness. Such pipelines are

lisées de préférence pour le transport de fluides re- preferably for the transport of fluids

4.-4.-

froidis à basse température, tels que de l'oxygène li- cold temperatures, such as free oxygen

quide, de l'azote liquide, de l'hydrogène liquide, de l'hélium liquide etc. Eventuellement, le tube externe 3a ou bien 3b peut encore être entouré d'autres tubes ondulés isolés les uns par rapport aux autres. Pour réa- liser une liaison entre de telles extrémités de tubes de canalisations, le tube externe 3a ou bien 3b est tout d'abord recoupé sur une longueur déterminée et sur le quide, liquid nitrogen, liquid hydrogen, liquid helium etc. Optionally, the outer tube 3a or 3b may be surrounded by other corrugated tubes insulated from each other. To make a connection between such ends of pipe tubes, the outer tube 3a or 3b is first cut to a specified length and on the

tube ondulé interne 2a, une douille 5 est vissée et l'ex- internal corrugated tube 2a, a socket 5 is screwed in and the

trémité du tube ondulé est soudée du côté frontal sur cette douille 5. Sur le tube externe 3a est vissée une douille filetée 6 qui est soudée de la même façon au tube ondulé 3. Sur la périphérie externe de la douille filetée 6 est soudée une pièce tubulaire 7 qui délimite, the end of the corrugated tube is welded on the front side to this sleeve 5. On the outer tube 3a is screwed a threaded sleeve 6 which is welded in the same way to the corrugated tube 3. On the outer periphery of the threaded sleeve 6 is welded one piece tubular 7 which delimits,

avec une autre pièce tubulaire 8 soudée sur la périphé- with another tubular piece 8 welded to the periphery

rie externe de la douille 5, un espace annulaire 9. Cet espace annulaire 9 est fermé par un anneau 10 qui est soudé aussi bien avec la pièce tubulaire 7 qu'avec la 5, an annular space 9. This annular space 9 is closed by a ring 10 which is welded both with the tubular piece 7 and with the

pièce tubulaire 8. L'espace annulaire 9 est en commu- tubular part 8. The annular space 9 is in communi-

nication, comme on peut le voir, avec l'espace annulai- nication, as can be seen, with the annula-

re se trouvant entre les tubes 2a et 3a, c'est-à-dire re lying between the tubes 2a and 3a, that is to say

que cet espace annulaire 9 est également mis sous vide. this annular space 9 is also evacuated.

Sur l'anneau 10 est soudée une bride 11. On the ring 10 is welded a flange 11.

A l'extrémité du tube interne 2b est sou- At the end of the inner tube 2b is

dé, d'une façon non décrite en détail, un tronçon de tube lisse 12 à l'extrémité libre duquel est également soudée une douille 13. Sur le tube externe 3b est vissée in a manner not described in detail, a section of smooth tube 12 at the free end of which is also welded a sleeve 13. On the outer tube 3b is screwed

une douille 14 qui est soudée à l'extrémité du tube 3b. a sleeve 14 which is welded to the end of the tube 3b.

Sur la périphérie externe de la douille 14 est soudée une pièce tubulaire 15 à l'extrémité libre de laquelle est soudée une bride 16 par l'intermédiaire d'une pièce intermédiaire 17. Un tube 18 est soudé à l'intérieur de la pièce intermédiaire 17 et sur la périphérie externe de la douille 13. L'espace annulaire se trouvant entre le tronçon de tube lisse 12 et le tube 18 est directement 5.- relié à l'espace annulaire entre les tubes 2b et 3b, On the outer periphery of the sleeve 14 is welded a tubular part 15 at the free end of which is welded a flange 16 via an intermediate piece 17. A tube 18 is welded inside the intermediate piece 17 and on the outer periphery of the sleeve 13. The annular space between the smooth tube section 12 and the tube 18 is directly connected to the annular space between the tubes 2b and 3b,

c'est-à-dire qu'il est également mis sous vide. that is, it is also evacuated.

Pour réaliser la liaison, l'extrémité du tube de canalisation lb est maintenant introduite dans l'extrémité du tube de canalisation la, comme cela est représenté sur la figure 1. Il est alors essentiel que le diamètre externe du tube 18 ne soit inférieur au diamètre interne du tronçon de tube 8 que dans la mesure o ces deux pièces puissent être facilement introduites l'une dans l'autre. Les douilles 5 et 13 comportent chacune une partie cylindrique 5a et 13a qui sont introduites concentriquement l'une dans l'autre. La surface interne To make the connection, the end of the pipe tube lb is now introduced into the end of the pipe tube la, as shown in Figure 1. It is then essential that the outer diameter of the tube 18 is less than internal diameter of the pipe section 8 that insofar as these two parts can be easily introduced into one another. The sockets 5 and 13 each comprise a cylindrical portion 5a and 13a which are introduced concentrically into one another. The internal surface

de la partie cylindrique 5a est polie tout comme la sur- of the cylindrical portion 5a is polished as is the

face externe de la partie cylindrique 13a. La douille 13, outer face of the cylindrical portion 13a. The socket 13,

ou tout au moins sa partie cylindrique 13a, est consti- or at least its cylindrical portion 13a, is constituted

tuée conformément à l'invention, d'un matériau qui est connu sous le nom commercial INVAR et qui est un acier killed in accordance with the invention, a material which is known under the trade name INVAR and which is a steel

comportant au moins 30 % de nickel. Ce matériau a la pro- with at least 30% nickel. This material has the

priété d'avoir un coefficient de dilatation thermique très réduit. La douille 5 et sa partie cylindrique 5a sont avantageusement constituées d'un laiton facilement usinable avec enlèvement de copeaux. Le diamètre interne de la partie cylindrique 5a et le diamètre externe de la partie cylindrique 13a sont accordés l'un à l'autre It is important to have a very low coefficient of thermal expansion. The sleeve 5 and its cylindrical portion 5a are advantageously made of an easily machinable brass with chip removal. The inner diameter of the cylindrical portion 5a and the outer diameter of the cylindrical portion 13a are tuned to each other

à la température du local de façon qu'ils puissent cou- at room temperature so that they can

lisser facilement l'un dans l'autre. Avantageusement, smooth easily into each other. advantageously,

la différence de diamètre doit être inférieure à 0,5 %. the difference in diameter must be less than 0.5%.

Si, maintenant, un fluide à basse température circule dans le tube interne la ou bien lb, les douilles 5 et 13 se refroidissent aussitôt à la température du fluide à basse température, grâce à quoi, comme cela a été If, now, a low temperature fluid flows in the inner tube 1a or lb, the sockets 5 and 13 cool immediately to the fluid temperature at low temperature, thanks to which, as has been

mentionné ci-dessus, la douille 5 et donc la partie cy- mentioned above, the socket 5 and therefore the cymbal part

lindrique 5a se rétracte beaucoup plus fortement que la douille 13 à sa partie cylindrique 13a. Il s'établit ainsi un emplacement de rétreint qui exclut à peu près 6.- lindrique 5a retracts much more strongly than the sleeve 13 to its cylindrical portion 13a. It thus establishes a narrowing location that excludes approximately 6.-

totalement le passage d'tun fluide liquide ou gazeux. totally the passage of liquid or gaseous fluid tun.

Grâce à l'invention, on crée ainsi, avec des moyens très simplesun dispositif pour la liaison Thanks to the invention, it thus creates, with very simple means, a device for the connection

de ce que l'on appelle des cryo-canalisations, ce disposi- what is known as cryo-piping, this provision

tif étant également étanche de façon durable en présence tif is also permanently waterproof in the presence

d'un rayonnement radio-actif.a radioactive radiation.

7.-7.-

Claims

R E V E N D I C AT 1 0 N S

1.- Device for connecting tubes of

pipelines for the transport of coolant fluids

at low temperature, or for the connection of valves, shutter pieces, etc., to such pipe pipes, device in which the parts to connect are plugged into one another at the

a female male connection, a device

in that the internal plug-in portion (13, 13a)

is made of a metal having a coefficient of

tation, while the plug-in external part (5, 5a) consists of a metal with a coefficient

normal dilatation.

2.- Device according to claim 1, characterized in that the internal plug-in portion (13, 13a) consists of a steel comprising more than 30%

of nickel.

3.- Device according to any one of

1 or 2, characterized in that the outermost part

plug-in dongle (5, 5a) consists of brass,

copper, stainless steel or similar materials

guages.

4.- Device according to any one of

Claims 1 to 3, characterized in that the parts

pluggable connectors (5, 5a '13, 13a) are of tubular form.

5.- Device according to any one of

Claims 1 to 4, characterized in that the parts

pluggable (5, 5a, 13, 13a) are soldered with or without

adding metal to the ends of the tubes (2a, 12).

6.- Device according to any one of

Claims 1 to 5 characterized in that the difference

between the internal diameter of the plug-in external part

(5a) and the outer diameter of the internal insert

(13a) is less than 0.5% at the temperature of the

cal.

7.- Device according to any one of

Claims 1 to 6, characterized in that the surfaces

being in contact with one another

these plugs (5a, 13a) are polished.