FR2595440A1 - Tube calorifuge, notamment pour l'industrie miniere - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN TUBE CALORIFUGE, NOTAMMENT POUR L'INDUSTRIE MINIERE. DANS CE TUBE CALORIFUGE COMPORTANT UNE ENVELOPPE EXTERIEURE 2 ET UNE ENVELOPPE INTERIEURE 3, CES DERNIERES SONT RACCORDEES PAR UN ORGANE DE JONCTION 4, ET IL EST PREVU, AUTOUR DE L'ENVELOPPE 3, DES BAGUES-ENTRETOISES 5 QUI SONT DISPOSEES A UNE MEME DISTANCE DONNEE 1 DE L'ORGANE 4 ET ENTRE ELLES, COMPRISE ENTRE 20 ET 50 FOIS LE DIAMETRE DE L'ENVELOPPE 3, LES ENVELOPPES 2, 3, L'ORGANE 4, LES BAGUES 5, UNE COUCHE ISOLANTE 6 SITUEE ENTRE LES ENVELOPPES 2, 3 ETANT ENSERRES, AU NIVEAU DES EXTREMITES DU TUBE, DANS DES MANCHONS 1. APPLICATION NOTAMMENT A L'ISOLATION THERMIQUE DE TUBES DE PUITS D'EXTRACTION DE PRODUITS PETROLIERS.
Description
259544O
L'inventionconcerne un tube calorifuge, utilisable
notamment dans l'industrie minière.
Le maintien de l'équilibre thermique entre l'envi-
ronnement et un matériau entraîné dans une conduite tubulai-
re pose souvent des difficultés lors de l'extraction ou de l'exploitation de matériaux, qui peuvent être évacués au
moyen de la conduite tubulaire. En général le refroidisse-
ment du matériau entraîné pose un problème.
Dans les sources d'eaux thermales, le refroidissement de l'eau thermale réduit fortement la quantité d'énergie thermique utilisable au cours de la remontée de cette eau jusqu'à la surface et augmente les dépôts de calcaire et
de sels.
Les différents hydrocarbures et notamment le refroidis-
sement intervenant lors de la traversée des couches au cours de l'extraction pétrolière, peuvent entraîner un dépôt de paraffine dans le puits, qui requiert une épuration de ce dernier. Le refroidissement de la vapeur réduit la quantité
d'énergie thermique utilisable au cours de l'extraction se-
condaire du pétrole au moyen d'une injection de vapeur.
Les problèmes mentionnés ci-dessus peuvent être ré-
solus de façon appropriée grâce au calorifugeage des tubes
de production disposés dans les puits. Une action de pres-
sion, dont la valeur augmente avec la profondeur, est exer-
cée sur ces tubes de production depuis l'extérieur ainsi que
depuis l'intérieur. Dans un tel cas, on ne peut pas utili-
ser de matériaux isolants poreux étant donné que les pores se remplissent d'un liquide thermoconducteur et d'autre part les matériaux isolants rigides ou les matériaux isolants plastiques n'améliorent que faiblement l'inertie thermique
des tubes.
On connaît différents essais visant à calorifuger des tubes. Cependant ces essais n'ont pas été couronnés de succès. D'une part le facteur de qualité du calorifugeage
n'est pas suffisant et d'autre part il possède une cons-
titution extraordinairement complexe et par conséquent sa
fabrication est très onéreuse.
La présentEinvention a pour but de permettre simul-
tanément, grâce à l'élimination des inconvénients mention- nés plus haut, un calorifugeage de haute qualité des tubes disposés dans les puits et une constitution simple de ces tubes. La présente invention a pour objet d'élaborer un tel tube calorifuge qui possède une constitution simple
et une conductibilité thermique faible.
Conformément à la présente invention, le but indiqué plus haut est résolu grâce à un tube calorifuge, notamment pour l'industrie minière, du type comportant une enveloppe extérieure -et une enveloppe intérieure, caractérisé en ce
que l'enveloppe extérieure du tube est raccordée à l'envelop-
pe intérieure du tube au moyen d'un organe de jonction disposé à l'extrémité des enveloppes, de préférence au moyen d'un disque de jonction, ou au moyen d'un étrier de jonction traversant, que des baguesentretoises sont en outre disposées à une distance donnée vis-à-vis de l'organe de jonction ou l'une par rapport à l'autre autour de l'enveloppe intérieure du tube, que la distance entre les bagues-entretoises est comprise entre 20 et 50 fois le diamètre de l'enveloppe intérieure du tube et /ou est
choisie de telle sorte que les sections de l'enveloppe in-
térieure du tube situées entre les bagues-entretoises pos-
sèdent un coefficient d'élancement compris entre 30 et 70.
Selon une forme de réalisation avantageuse de l'in-
vention, un corps de soupape et/ou un bouchon de fermeture
se trouvent disposés dans l'organe de jonction.
Selon une autre caractéristique avantageuse de
l'invention, une couche isolante est disposée entre l'enve-
loppe extérieure du tube et l'enveloppe intérieure du tube.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'organe de jonction est constitué par un
étrier de jonction traversant, qui est muni d'une rainu-
re extérieure et d'une rainure intérieure.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'espace compris entre l'enveloppe exté-
rieure du tube et l'enveloppe intérieure du tube est rem-
pli par un gaz rare.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente
invention ressortiront de la description donnée ci-après
décrivant la constitution et le mode de fonctionnement du
tube calorifuge conforme à l'invention et prises en réfé-
rence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe partielle de la forme de réalisation du tube calorifuge conforme à l'invention, comportant un disque de jonction; la figure 2 représente une coupe à plus grande échelle d'un détail de la forme de réalisation représentée sur la figure 1; la figure 3 représente la vue en coupe partielle de la forme de réalisation du tube calorifuge conforme à
l'invention, munie d'un étrier de jonction traversant.
La forme de réalisation représentée sur la figure 1 représente le tube selon1l'invention comportant un manchon 1, une enveloppe extérieure 2, une enveloppe intérieure 3, un disque de jonction 4, des disques- entretoises 5, une couche
isolante 6 et une bague élastique 7.
Comme cela est visible sur la figure 2, l'enveloppe
extérieure 2 et l'enveloppe intérieure 3 du tubesont raccor-
dée au disque de jonction 4 par une liaison thermique, de façon appropriée par soudage ou brasage. Le manchon 1 est
vissé sur le filetage des enveloppes extérieures 2 du tube.
La couche isolante 6 est constituée par une partie 9 cons-
tituée en matériau isolant et par une feuille d'aluminium 10. Les baguesentretoises 5, gui sont constituées par un matériau poreux résistant de préférence à la chaleur, sont situées à une distance 1 entre elles et par rapport au disque de jonction 4. La bague-entretoise 5 disposée à la distance 1 est constituée en un matériau dur et poreux,
résistant à la chaleur.
La distance 1 est choisie de manière que le coef- ficient d'élancement des sections conformées du tube soit compris entre 30 et 70 ou que la distance 1 soit égale à une valeur comprise entre 20 et 50 fois le diamètre de
l'enveloppe intérieure 3 du tube.
Entre les bagues-entretoises 5 et l'enveloppe inté-
rieure 3 du tube se trouve prévue une fente d'adaptation permettant d'absorber la dilatation thermique transversale
de l'enveloppe intérieure 3 du tube.
La bague élastique 7 est disposée dans le manchon 1
afin de garantir l'étanchéité et le calorifugeage.
Dans la forme de réalisation représentée sur la fi-
gure 3, l'enveloppe intérieure 3 et l'enveloppe extérieure 2 du tube sont réunies par un étrier de jonction traversant 11. La rainure extérieure 12 et la rainure intérieure 13
ménagées dans l'étrier de jonction traversant 11 sont réa-
lisées avec une forme circulaire. TI'étrier de jonction tra-
versant 11 est raccordé à l'enveloppe intérieure 3 et à l'enveloppe extérieure 2 du tube au moyen de la liaison
thermique 8. Un organe de soupape 15 est disposé dans l'é-
trier de jonction traversant. Le corps de soupape 15 porte
la vis de fermeture 16. Un tube-entretoise 18, qui est sé-
paré par une fente longitudinale 19 des enveloppes intérieu-
res voisines 3 du tube, est disposé en tant que prolongement de cette enveloppe intérieure 3 dans la zone de l'étrier
de liaison traversant 11.
Un bouchon de fermeture 14 est disposé dans le dis-
que de jonction 4 également représenté.
Lors de l'utilisation, en cours de fonctionnement, du tube calorifuge caractérisé conformément à l'invention,
il apparaît une différence élevée de température entre l'en-
veloppe intérieure 3 et l'enveloppe extérieure 2 du tube.
Cette différence de température est basée sur la dilatation thermique supérieure de l'enveloppe intérieure 3 du tube, qui provoque l'incurvation de l'enveloppe intérieure 3 du tube. Les bagues-entretoises 5 garantissent cependant que l'enveloppe intérieure 3 du tube reste en position centrée,
dans la plage des températures de fonctionnement, et ce na-
turellement lors d'une contrainte de compression à gradient
élevé, appliquée à cette enveloppe.
Dans le cas de la solution représentée sur la figure
3, il n'est pas exclu qu'il subsiste une déformation ré-
siduelle de l'étrier de jonction traversant 11, lors de l'application de la première contrainte. Par ailleurs, l'enveloppe intérieure 3 du tube est soumise,au cours du
refroidissement complet, à une contrainte de traction cons-
tante. Etant donné que la charge appliquée à l'enveloppe intérieure du tube au cours de l'échauffement ultérieur
commence par augmenter, puis se transforme en une contrain-
te de compression, la gamme des températures de fonctionne-
ment peut être doublée dans le cas de dimensions géométri-
ques données et dans le cas d'une qualité donnée du matériau moyennant l'hypothèse du choix de la solution indiquée précédemment. Une feuille d'aluminium 10, qui est disposée dans les fentes du matériau isolant calorifuge 9, réduit les
pertes provoquées par le rayonnement thermique et l'éven-
tuelle compensation de température, liée à l'écoulement.
Le bouchon de fermeture 14 sert à aérer l'espace
situé entre les enveloppes du tube.
Le corps de soupape 15 et la vis de fermeture 16 servent à raccorder l'espace compris entre les enveloppes
du tube à une canalisation, à un réservoir ou à un mano-
mètre et à permettre ainsi l'établissement d'un vide. En
outre il est possible d'introduire des gaz inertes présen-
tant une conductibilité thermique faible et de contrôler
périodiquement l'état de remplissage dudit espace.
On peut améliorer les conditions de pression en
remplissant l'espace intérieur, qui est formé par l'enve-
loppe extérieure 2 et par l'enveloppe intérieure 3 du tube par des gaz rares étant donné qu'il est possible de réali- ser l'équilibrage de la pression extérieure agissant sur l'enveloppe extérieure 2 du tube ainsi que de la pression intérieure agissant sur l'enveloppe intérieure 3 du tube
et de réduire éventuellement de ce fait la contrainte ap-
pliquée au matériau. Ce procédé réduit cependant quelque
peu l'inertie thermique.
Il convient d'utiliser de l'argon, du krypton cude
l'hélium pour mettre en oeuvre la technique de calorifugeage.
Le tube calorifuge conforme à l'invention présente
comme avantage le fait qu'il peut être fabriqué d'une ma-
nière simple, c'est-à-dire bon marché, avec des matériaux utilisables d'une manière générale et possède une bonne
capacité de calorifugeage.
Claims (5)
1. Tube calorifuge, notamment pour l'industrie mi-
nière, du type comportant une enveloppe extérieure (2) et
une enveloppe intérieure (3), caractérisé en ce que l'en-
veloppe extérieure (2) du tube est raccordée à l'enveloppe intérieure (3) du tube au moyen d'un organe de jonction disposé à l'extrémité des enveloppes, de préférence au moyen d'un disque de jonction (4) ou au moyen d'un étrier de jonction traversant (11), que des bagues-entretoises (5)
sont en outre disposées à une distance donnée (n) vis-à-
vis de l'organe de jonction ou l'une par rapport à l'autre
autour de l'enveloppe intérieure (3) du tube, que la dis-
tance entre les bagues-entretoises est comprise entre 20 et fois le diamètre de l'enveloppe intérieure (3) du tube
et/ou est choisie de telle sorte que les sections de l'en-
veloppe intérieure (3) du tube situées entre les bagues-
entretoises possèdent un coefficient d'élancement compris
entre 30 et 70.
2. Tube calorifuge selon la revendication 1, carac-
térisé en ce qu'un corps de soupape (15) et/ou un bouchon de fermeture (14) se trouvent disposés dans l'organe de jonction.
3. Tube calorifuge selon l'une des revendications 1
ou 2, caractérisé en ce qu'une couche isolante (6) est
disposée entre l'enveloppe extérieure (2) du tube et l'en-
veloppe intérieure (3) du tube.
4. Tube calorifuge selon l'une quelconque des reven-
dications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe de jonction est constitué par un étrier de jonction traversant (11), qui est muni d'une rainure extérieure (12) et d'une rainure
intérieure (13). -
5. Tube calorifuge selon l'une quelconque des reven-
dications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace compris entre
l'enveloppe extérieure (2) du tube et l'enveloppe intérieu-
re (3) du tube est remplie par un gaz rare.
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| DE3606065A1 (de) | 1987-08-27 |
| US4793383A (en) | 1988-12-27 |
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