CH279859A - Procédé de congélation de terrains et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. - Google Patents

Description

      Procédé    de congélation de terrains et installation pour la mise en     oeuvre    de ce procédé.    La présente invention comprend un pro  cédé pour la congélation de terrains par éva  poration d'un gaz liquéfié dans des tubes  congélateurs, et     une        installation    pour la mise  en     aeuvre    de ce procédé.  



  L'évaporation directe d'un gaz liquéfié  dans un tube congélateur en vue de la congé  lation artificielle des terrains présente de  nombreux avantages et fut     essayée    dès le dé  but du siècle afin d'éviter la nécessité d'uti  liser la saumure. Toutefois, la mise en     ceuvre     des procédés connus de ce genre présente cer  tains inconvénients pratiques assez graves. En  effet, ces procédés nécessitent. l'utilisation de  conduites à haute pression, coûteuses et dont  l'étanchéité est difficile à réaliser, pour ame  ner le gaz liquéfié aux tubes congélateurs.  D'autre part, dans ces procédés connus,  chaque tube congélateur est alimenté de façon  continue par un gicleur, ce qui crée des diffi  cultés de réglage, car alors le gicleur devrait.

    être modifié au fur et à mesure que la paroi  de terrain congelé formée augmente d'épais  seur et que le rendement de l'installation  baisse. De plus, il se produit de fréquentes  obstructions de ces gicleurs.  



  Le procédé suivant l'invention,     qlni    a pour  but de permettre d'atténuer ces inconvénients,  est caractérisé en ce     qu'après    avoir liquéfié  le gaz, on réduit la pression de ce gaz liquéfié  en un point situé à. distance des tubes congé  lateurs et en ce qu'on distribue ensuite ce  gaz liquéfié à cette pression réduite aux     tubes     congélateurs, de manière que ceux-ci soient    alimentés chacun clé façon discontinue en gaz  liquide.  



  L'installation pour la mise en     ceuvre    de ce  procédé est caractérisée en ce qu'un réservoir  pour le gaz liquéfié à pression réduite est  intercalé entre le point. où a lieu la réduction  de pression du gaz liquéfié et les     tubes    con  gélateurs.  



  Une forme d'exécution du procédé selon la  présente invention est décrite, à titre d'exem  ple, dans ce qui suit en se référant an dessin  qui représente, à titre d'exemple également,  une forme d'exécution d'une installation pour  la mise en     oeuvre    de cette forme d'exécution  du procédé.  



  La     fig.    1 est une vue     générale    schéma  tique de cette forme d'exécution de l'installa  tion.  



  La     fig.    2 est une variante d'un détail d'un  tube congélateur de cette installation.  L'installation représentée comprend     -Lui     compresseur à gaz 1 qui peut être à un ou à  plusieurs étages de compression. Le débit du  compresseur, par exemple du gaz carbonique  comprimé, passe dans un séparateur d'huile     Z     et, de là, dans un     condenseur    3. Le gaz car  bonique liquéfié, dont la pression est. d'envi  ron 50 atm.     abs.,    s'écoule dans un réservoir     -1     à haute pression ayant un purgeur d'huile 19.  Ce réservoir 4 a, en principe, une capacité  suffisante pour pouvoir accumuler la quantité  de fluide en circulation dans l'installation.

   Le  réservoir 4 communique avec un réservoir 6  par l'intermédiaire d'un robinet ou d'une vanne      de réglage réglable 5. Le réservoir 6 est  pourvu d'un manomètre 7 indiquant la pres  sion régnant dans ce réservoir. Celui-ci est.  relié à la conduite d'aspiration 14 du com  presseur 1 par une conduite 20 munie d'un  robinet 8 qui permet de régler la pression  dans le réservoir 6.    Au début de la congélation d'un terrain,  on pourra choisir une température de l'agent  réfrigérant de -20  C par exemple, ce qui  correspond à une pression d'environ 20 atm.     abs.     On réglera dans ce .cas les robinets ou vannes  5 et 8 de faon à obtenir     cette    pression ré  duite dans ale réservoir 6.

   Au fur et à mesure  que le sol se refroidit, cette température peut  être abaissée, par exemple à -50  C, ce qui  correspond à une pression d'environ 7     at.        abs.     On voit que, pour les températures indiquées,  il règne dans     i'installation    représentée, dans  le cas du procédé décrit, des pressions qui  sont     toutes    supérieures à la pression atmo  sphérique.  



  Du réservoir 6 pour le gaz liquéfié à pres  sion réduite, ce gaz liquéfié passe dans un  réservoir de dosage 9 muni     d-'un    indicateur  21 de niveau ou de capacité, et dont le vo  lume sera égal au volume individuel des tubes  congélateurs. Un distributeur 10 relie le ré  servoir 9 aux tubes congélateurs (.dont un seul  1.1 est représenté) enfoncés dans le terrain à  congeler, par des conduites dont une seule,  22, est représentée. Il pourrait aussi y avoir  plusieurs groupes de tubes congélateurs,  chaque groupe étant relié par une conduite  au distributeur 10. Dans ce cas, le volume du  réservoir doseur 9 sera égal à celui de     Feu-          semble    des tubes congélateurs d'un groupe.

   On  voit que les conduites de distribution n'ont à       supporter    que la pression     réduite    régnant  dans le réservoir 6. Lorsque le distributeur 10  ouvre la communication par la conduite 22 et  que le robinet d'entrée 12 du congélateur 11  est ouvert, la charge de gaz liquéfié dans le  réservoir de dosage 9 se vide directement dans  ce tube congélateur 11. Ce dernier est relié  par l'intermédiaire d'un robinet 13 à la con  duite d'aspiration 14 du compresseur. Les    autres tubes congélateurs sont reliés de     fa@oi?     analogue à la conduite 14.  



  Pendant la congélation d'un terrain, le  robinet 13 reste ouvert et le tube congélateur  11 reste constamment ouvert à l'aspiration de  la conduite 14. Lorsqu'un tube congélateur est.  rempli de gaz liquéfié arrivant du     réservoir    9,  l'alimentation est coupée par le robinet     1'Z.     La charge s'évapore alors petit à petit jus  qu'à vidange complète. Pendant ce temps, on  procède au moyen du distributeur 10 au rem  p1issaged'autres tubes congélateurs jusqu'à ce  que tous les tubes de l'installation aient. été  remplis une fois, après quoi on recommence  avec .le remplissage du premier tube. On  introduit ainsi dans chaque     tube        congélateur     des quantités dosées successives de raz liqué  fié.

   Ce     processus    se poursuit jusqu'à congéla  tion du sol et pour l'entretien des ouvrages  ainsi créés.  



  La vidange de chaque tube     congélateur    11  (ou, le cas échéant, de chaque groupe de  tubes congélateurs) est contrôlée au moyen  du robinet 13 et d'un manomètre 23. Le robi  net d'alimentation 12 étant supposé fermé, et  si l'on ferme le robinet de vidange 13, l'indi  cation de     pression    du manomètre 23 reste  immuable dès que le tube congélateur 11 est  vide; mais s'il reste encore du liquide dans le  tube 11, la pression dans le tube augmente, ce  qui est indiqué par le manomètre. On peut.  ainsi déterminer quand il faut procéder à un  nouveau remplissage de chaque tube 11.  



  L'installation représentée présente un ré  servoir spécial 15, permettant. d'assurer le  remplissage du circuit et la compensation des  pertes au moyen de gaz carbonique solide.  Lorsque .ce réservoir 15 est isolé du circuit  par un robinet 16 et mis en communication       .avec    l'atmosphère par un robinet. 17, on peut  ouvrir une vanne 18 et remplir le réservoir  de glace carbonique. Lorsque le robinet 17 et  l'ouverture 18 seront fermés, la pression  monte dans le réservoir 15; lorsqu'elle a dé  passé la pression correspondant au point  triple, la charge de glace s'est liquéfiée, et en  ouvrant le robinet 16, le liquide est introduit  dans le circuit général.

        La     fig.    2 montre, à titre d'exemple, une  variante des tubes congélateurs de l'installa  tion de la     fig.    1. Dans ce tube congélateur       Ila    pénètre un tube 24 de petit calibre qui  plonge jusqu'au fond de ce tube congélateur,  et qui est muni à l'extérieur de celui-ci d'un  robinet. 25. Tant qu'il v a du gaz liquéfié  dans le tube     11a.,    et à condition que l'on  ouvre progressivement le robinet 25, le liquide  expulsé se transformera en neige à la sortie  du tube 24, mais si le liquide dans le congé  lateur s'est totalement évaporé, il ne sort que  du gaz sans laisser un dépôt à la sortie du  tube     24.     



  On pourrait encore disposer un thermo  mètre électrique au fond de chaque tube con  gélateur 11. Quand le tube est rempli de gaz  liquéfié, la température au fond du tube est.  supérieure à la température d'aspiration. Si  le tube 11 a, par exemple, une longueur de  10 m, et si l'on suppose une aspiration à  8,5     atm,        abs.,    ce qui correspond à une tem  pérature de     -45     C, la. température au fond  du tube sera. de     -41,15    C. Lorsque le niveau  du liquide baisse et atteint le thermomètre, la  température descend d'abord à     -45     C et  puis, lorsque le liquide est tout évaporé, elle  remonte.  



  On pourra aussi munir les     tubes    congéla  teurs de dispositifs indicateurs de vidange  par contact, électrique.  



  Le     procédé    et l'installation décrits présen  tent les avantages     .suivants:     La quantité de froid dégagé dans chaque  tube congélateur 11 est exactement connue et  peut être réglée en faisant varier le dosage au  moyen du réservoir 9. La production frigori  fique totale est également connue, ce qui n'est  pas le cas dans les procédés adoptés     jusqu'à     ce jour, parce que dans ceux-ci il arrive que,  par suite d'irrégularités de débit out de dé  tentes locales par suite de coudes, robinets ou  fuites, l'alimentation d'un tube se fasse par  tiellement avec du fluide gazeux et non plus  avec du gaz liquéfié.  



  On peut faire fonctionner cette installa  tion de faon que tous les tubes congélateurs    dégagent successivement une quantité de froid  égale.  



  La température dans chaque tube     congéla-          teur    est la température la plus basse que l'on  s'est fixée. En effet., chaque tube congélateur  11 de l'installation décrite étant pourvu d'un  orifice d'arrivée, auquel aboutit la conduite  22, avant la forme d'une fente     périphérique     s'étendant sur une grande partie de la cir  conférence du tube, il y a, pendant le rem  plissage du tube, un ruissellement sur la paroi  intérieure du haut vers le bas, et pour le com  mencement la partie haute du tube se refroi  dit donc plus intensément.

   Dès que le tube  entier est froid et que le liquide commence à  s'accumuler au fond du tube, le point le     phis     froid se trouve au fond du tube; lorsque le  niveau du liquide monte dans le tube, le point  de température minimum se déplace du bas  vers le haut. Puis, l'alimentation étant coupée,  le     niveau    du liquide, et par conséquent le  point de température minimum, redescend jus  qu'au fond. Pendant chaque remplissage du  tube congélateur, chaque point. du tube passe  donc trois fois à la température minimum, ce  qui n'est pas le cas dans les tubes congéla  teurs des installations connues à alimentation  continue.

   Dans ce dernier cas, si le tube est  d'une certaine longueur, il y a une différence  notable de température entre le fond et le  sommet de chaque tube congélateur alimenté  de faon continue. Supposons, en effet, dans  le cas d'utilisation de gaz carbonique, un tube  de 50     m    de profondeur en état d'équilibre,  c'est-à-dire plein de liquide qui s'évapore, une  épaisse couche de terrain congelé autour du  tube congélateur limitant l'apport de chaleur  vers le gaz liquéfié à l'intérieur du tube. La  pression d'aspiration étant supposée de 8,5 atm.  correspondant à -45  C, la pression au fond  du tube sera de 14,1 atm., ce qui représente  une température de -32  C environ. Il y a  donc une différence de température entre le  sommet et le fond du tube congélateur de  13  C environ.

   Cette différence sera encore  beaucoup plus sensible si au lieu du gaz car  bonique on     -utilise    un autre gaz, comme par  exemple l'ammoniac     NH3.    Le procédé décrit.      atténue cet inconvénient et permet ainsi l'uti  lisation de tubes congélateurs de n'importe  quelle longueur, grâce à l'alimentation discon  tinue et dosée.  



  Les tuyauteries et organes de commande  de l'installation décrite peuvent être isolés  afin de diminuer les pertes dans le circuit.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de congélation de terrains par évaporation de gaz liquéfié dans des tubes congélateurs, caractérisé en ce qu'après avoir liquéfié le gaz, on réduit la pression de ce gaz liquéfié en un point situé à distance des tubes congélateurs et en ce qu'on distribue ensuite ce gaz liquéfié à cette pression réduite aux tubes congélateurs, de manière que ceux-ci soient alimentés chacun de faon discontinue en gaz liquide. II. Installation pour la mise en aeuvr e du procédé selon la revendication I, caractérisée en ce qu'un réservoir pour le gaz liquéfié à pression réduite est intercalé entre le point où a lieu la réduction de pression du gaz liquéfié et les tubes congélateurs. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on introduit dans chaque tube congélateur des quantités dosées successives de gaz liquéfié. 2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise l'acide carbo nique comme agent réfrigérant. 3. Procédé selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le remplissage et l'ali mentation du circuit de l'agent réfrigérant sont assurés au moyen d'acide carbonique à l'état solide. 4. Installation selon la. revendication II, caractérisée par un réservoir -de dosage pour doser les quantités de gaz liquéfié fournies à chaque tube congélateur et ainsi régler la pro duction frigorifique de ces tubes. 5.

   Installation selon la sous-revendieation caractérisée en ce que les tubes congéla teurs sont munis de dispositifs de contrôle de leur vidange. 6. Installation selon la, revendication<B>il,</B> caractérisée par un réservoir, relié au circuit de l'agent réfrigérant et destiné à contenir de l'acide carbonique à l'état. solide servant à assurer le remplissage et l'alimentation de ce circuit.