Brevet FR2266095A1 — publié le 19751024

La présente invention est relative à une manchette ie raccordement thermiquement isolée jouant le rôle d'un joint de dilatation entre deux conduits dans lesquels circule unS fluide à haute température éventuellement chargé de particules solides se déplaçant à grande vitesse tel qu'un gaz de combustion ou des fumées. On connaît de telles manchettes de raccordement qui permettent un certain déplacement relatif à la fois selon l'axe des conduits et dans un plan perpendiculaire à cet axe. Ces manchettes comportent habituellement une couche interne réalisée en une matière thermiquement isolante qui peut être par exemple un bourrage à base d'amiante et une couche extérieure d'étanchéité. Pour éviter la détérioration de la couche de matière thermiquement isolante à base d'amiante, -il est fréquemment prévu un déflecteur métallique qui protège celle-ci de l'abrasion due aux particules solides entrainées à grande vitesse par le fluide à haute température. On connaît également des joints de dilatation comportant un empilement de couches thermiquement isolantes par exemple à base d'amiante protégées par des couches de feutre réfractaire enserrées dans des toiles métalliques de protection L'empilement isolat est limité à l'extérieur par une couche étanche. Les manchettes de raccordement de ce type peuvent etre utilisées dans des gammes de température en général inférieures à environ 500 C. Il n'est pas possible d'utiliser de tels joints de dilatation pour des températures supérieures étant donné qu'il serait alors nécessaire d'augmenter le nombre de couches d'amiante, ce qui aurait pour résultat de rendre le joint trop rigide et de gêner ainsi la fonction de dilatation. De plus, la multiplication des couches isolantes conduit à des manchettes d'un prix de revient de plus en plus onéreux. La présente invention a pour objet de réaliser une manchette de raccordement thermiquement isolée pouvant remplir sa fonction jusqu'à des températures de l'ordré de 1000 et qui soit d'un prix de revient nettement réduit par rapport aux manchettes de type connu.' Un autre objet de : présente invention est de réal ser une manchette de racc~-demeni- de e type dans laquelle la couche d'étanchéité extérieure puisse être aisément remplacée sans nécessiter le démontage de la couche interne du bouclier thermique. La manchette de raccordement thermiquement isolée selon la présente invention est du type comportant au moins une couche interne de matière thermiquement isolante protégée de l'abrasion par une paroi métallique perforée et au moins une couche externe de matière étanche au fluide circulant dans le conduit. Selon l'invention, les couches internes sont maintenues à une distance prédéterminée des couches externes, de façon à définir un espace libre isolant. Cet espace renferme des molécules de fluide sensiblement immobiles mais aucune des particules solides qui ont été arrêtées par la couche interne. Ces molécules de fluide immobiles jouent le rôle de matelas isolant et permettent d'augmenter de façon surprenante les caractérustiques d'isolement thermique de la manchette de l'invention. Dans un mode de réalisation préféré, la couche interne thermiquement isolante comprend une toile métallique de protection dirigée vers l'intérieur, un feutre en matière réfractaire et au moins une couche d'un tissu à base d'amiante. La couche externe comprend une feuille souple étanche en une matière ayant une bonne résistance à la température. Une telle feuille peut par exemple être constituée d'un tissu à base de fibres de verre enduit de résine fluorocarbonée. Dans ce cas, elle peut comporter avantageusement, vers l'extérieur, un tissu à base de fibres de verre enduit de résine siliconée permettant de protéger contre l'action du rayonnement ultraviolet la rés#ine fluorocarbonée précitée et de maintenir ainsi sa fonction d'étanchéité. Dans un autre mode de réalisation préféré, plus particulièrement adapté au cas où la différence de pression entre le fluide circulant dans le conduit et l'atmosphère extérieure est importante, la couche externe comprend une toile métallique destinée à augmenter sa résistance mécanique. La couche interne est avantageusement fixée par ses extrémités sur une bride intérieure. La couche externe est fixée par ses extrémités sur une bride extérieure. Un joint d'étanchéité- à base d'amiante est de préférence interposé entre la bride intérieure et la bride extérieure précitées, de façon à éviter que la température de la bride extérieure ne soit trop importante. La présente invention sera mieux comprise à t étude de quelques modes de réalisation particuliers décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins, sur lesquels: la fig. 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'une manchette de raccordement selon 1 Invention; les fig. 2 à 4 représentent des coupes agrandies de plusieurs variantes de couches externes pouvant être utilisées dans la manchette de la fig. i; et les fig. 5 à 7 représentent des coupes schématiques agrandies de-variantes de couches internes pouvant être utilisées dans la manchette de la fig. 1. Telle qu'elle est représentée sur la fig.1, la manchette de raccordement thermiquement isolée est adaptée pour coopérer avec les extrémités de deux conduits 1 de section circulaire. On comprendra, bien entendu, que l'invention pourrait s'appliquer sans modifications importantes à des conduites de section différente. Dans les conduits 1 s'écoule un fluide, par exemple un gaz de combustion ou des fumées à haute température dans le sens de la flèche 2. L'extrémité de chaque conduit 1 comporte une bride 3 solidaire du conduit 1, par exemple soudée sur celui-ci. Une bride intérieure 4 comportant une jupe annulaire 4a et un flanc radial en forme de collerette db est fixée sur chacune des brides 3 par l'intermédiaire de boulons 5.Une bride extérieure 6 de configuration analogue à la bride intérieure 4 et comportant une jupe cylindrique 6a et une collerette radiale 6b est fixée par cette dernière au moyen des mêmes boulons 5 à la bride 3. Un déflecteur 7 se présentant sous la forme d'un tronc de cône métallique muni à sa base d'une collerette radiale 7a est fixé par cette dernière au moyen des memes boulons 5 à la bride 3 du conduit 1 situé en amont de l'écoulement. La conicité du tronc de cône du déflecteur 7 est dirigée de façon à former un conduit légèrement convergent dans le sens de l'écoulement. Un joint 8 en une matière thermiquement isolante comme l'amiante est interposé entre la collerette radiale 4b de la bride intérieure 4 et la collerette radiale 6b de la bride extérieure 6. Comme on peut le voir sur la eig. 1, les brides 3, 4 et 6 ainsi que la collerette radiale 7a du déflecteur 7 comportent des perforations qui sont mises en regard de façon à permettre le passage des boulons 5 qui maintiennent l'ensemble de ces éléments avec interposition du joint isolant 8. Une couche interne de matière thermiquement isolante 9 est fixée sur la jupe cylindrique 4a de chaque bride interne 4 au moyen d'une bague cylindrique 10 et de boulons 11. Une couche externe 12 en une matière étanche au fluide est fixée sur la jupe cylindrique 6a de chaque bride 6 à l'aide d'une bague cylindrique 13 et de boulons 14. Un joint 15 en une matière thermiquement isolante comme l'amiante est de plus interposé entre la couche 12 et la surface de la bride 6- à l'endroit du serrage qui réalise la fixation de la couche externe 12. Comme on peut le constater sur la fig. 1, la disposition de l'assemblage à l'aide des brides 4 et 6 est telle que la couche interne 9 et la couche externe 12 soient maintenues à une distance D l'une de l'autre de manière à définir entre lesdites couches un espace libre isolant 16. Lorsque le fluide à haute température s'écoule dans le conduit 1 dans le sens de la flèche 2, comme il a été dit précédemment, on voit que la couche interne 9 thermiquement isolante se trouve dans une certaine mesure protégée contre l'abrasion due à la présence éventuelle de particules solides dans l'écoulement par la paroi tronconique du déflecteur 7. Le diamètre de l'extrémité du-déflecteur 7 étant toutefois inférieur au diamètre interne du conduit aval 1, le fluide pénètre entre le déflecteur 7 et la couche interne 9. En se référant maitenant à la fig. 5, on voit que dans cet exemple de réalisation, la surface interne de la couche interne 9 est constituée par une toile métallique 17 qui permet de protéger la couche 9 des projections de matière solide et d'augmenter sa résistance mécanique. De cette manière, il est possible dans certains cas de supprimer le déflecteur 7 qui peut pour certaines applications présenter des inconvénients. Ce pourrait être par exemple le cas où le fluide transporterait des particules inflammables qui seraient susceptibles de s'accumuler entre le déflecteur 7 et la couche interne 9, puis de s'enflammer. L'existence de la toile métallique formant grille 17 autorise de plus les mouvements relatifs des conduits s et r#tamment certains déplacements latéraux sans que le frottement de la couche interne 9 sur le déflecteur 7 ne risque de détériorer celle-ci. Enfin, la toile métallique joue également un rôle de filtre en arrêtant les particules de plus grandes dimensions. La couche interne 9 comporte ensuite en se dirigeant vers 1'extérieur, un feutre 18 réalisé en une matière réfractaire telle que de la laine de roche ou de la laine d'amiante additionnée à un liant qui peut être par exemple du silicate d'alumine, et une couche d'amiante 19 constituée par exemple d'un tissu en amiante. Le feutre 18 a également un role de protection et permet d'éviter le passage des poussières de faibles dimensions. De plus, le fait de prévoir ainsi une matière feutrée permet de retenir la vapeur d'eau éventuellement contenue dans le fluide et d'éviter que la couche d'amiante 19 placée à ltex- térieur de la couche interne 9 ne perde ses qualités d'isolement thermique par absorption d'eau. La fig. 6 représente un autre mode de réalisation d'une couche interne 9 qui comprend également comme dans le cas de la fig. 5, une toile métallique interne 17, un feutre 18, mais comporte'deux couches de tissu d'amiante 19a et 19b. Le mode de réalisation de la fig. 7 est analogue aux précédents mais comporte trois couches de tissu d'amiante l9a, 19b et 19c assurant donc un meilleur isolement thermique. Dans le mode de réalisation de la fig. 2, adapté au cas particulier où la différence de pression entre le fluide s'écoulant dans les conduits 1 et l'atmosphere ambiante est faible, la couche externe 12 est constituée à l'intérieur par un tissu en fibres de verre 20 enduit d'une résine fluorocarbonée assurant l'étanchéité de la couche 12 au fluide. Un tissu en fibres de verre enduit de silicone 21 est disposé à l'extérieur de façon à protéger le tissu 20 de l'action des rayonnements ultraviolets pour conserver la qualité d'étanchéité de celui-ci. Dans le cas où le fluide s'écoulant dans les conduits 1 est soumis à une forte pression. la couche externe 12 est renfcrcée, comme représente sur la fig.3, par une toile métallique 22, intercalée entre les tissus O et 21 de la fig. 2. Dans le cas au contraire où le fluide est à une très faible pression par rapport à la pression extérieure, la couche externe 12 est renforcée par une toile métallique 23 placée à l'intérieur des deux tissus 21 et 20. L'espace libre 16 qui est maintenu entre les couches interne 9 et externe 12 se trouve, pendant le fonctionnement, rempli de fluide qui a traversé la couche interne 9 qui n'est pas étanche. Ce fluide est cependant exempt des Impuretés qui ont été filtrées par la couche 9 et sensiblement immobile. Grâce à cette construction particulière, la demanderesse a constate qu'il était possible d'obtenir une température de l'ordre de 2000C à l'extérieur de la couche 12 alors que la température du fluide s'écoulant dans les conduits 1 est de l'ordre de 10000 C. Dans ce cas, la température régnant à l'extérieur de la couche interne 9 est de l'ordre de 6000C et la température à l'intérieur de la couche externe 12 est de l'ordre de 2500C. On voit donc que l'isolement thermique procuré par la manchette dé l'invention est obtenu environ pour moitié par la couche thermiquement isolante 9 et par l'espace libre 16. De plus l'existence de l'espace libre 16 permet également de diminuer les chocs de pression sur la couche externe de la manchette lors de variations brutales de la pression du fluide par exemple lors de coups de bélier. Grace à ltexistence des joints d'étanchéité en amiante 8 et 15 entre les différentes brides de fixation 4 et 6, la température des brides extérieures 6 peut être maintenue à une valeur inférieure à environ 4000 C. On comprendra que, bien que l'invention ait été décrite en référence a un certain nombre de modes de réalisation particuliers, il soit possible de modifier la disposition des couches successives de matières qui forment les couches externe et interne. On pourra notamment envisager d'augmenter ou de diminuer le nombre de feutres utilisés dans la couche thermiquement isolante 9. On pourra également, dans le cas où la tenue des feutres serait insuffisante, envisager d'augmenter le nombre de toiles métalliques, de façon à assurer le maintien de la couche interne 9. L'invention permet ainsi d'obtenir un joint de dilatation autorisant des déplacements longitudinaux et transversaux des extrémités de conduits les unes par rapport aux autres et permettant un isolement thermique nettement amélioré par rapport aux manchettes de type connu. Enfin, grâce à la construction de la manchette de la présente invention, on voit que la couche externe 12 peut être aisément interchangée par simple démontage de la bague 15 et des boulons 14, ce qui permet d'améliorer la longévité de la manchette selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Manchette de raccordement thermiquement isolée jouant le rôle d'un joint de dilatation entre deux conduits dans lesquels circule un fluide à haute température, éventuellement chargé de particules solides, du type comportant au moins une couche interne de matière thermiquement isolante éventuellement protégée de l'abrasion par une paroi métallique perforée et au moins une couche externe de matière étanche au fluide, caractérisée par le fait que ladite couche interne est maintenue à une distance prédéterminée de la couche externe de fa çon à définir un espace libre isolant. 2. Manchette selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la couche interne comprend une toile métallique de protection, un feutre en matière réfractaire et au moins une couche d'un tissu à base d'amiante. 3. Manchette selon les revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la couche externe comprend une feuille souple étanche en une matière ayant une bonne résistance à la température. 4. Manchette selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ladite feuille comprend un tissu à base de fibres de verre enduit de résine fluorocarbonée. 5. Manchette selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la couche externe comprend en outre à l'extérieur un tissu à base de fibres de verre enduit de résine siliconée. 6. Manchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la couche externe comprend une toile métallique augmentant la résistance mécanique de ladite couche. 7. Manchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la couche interne est fixée à ses extrémités sur une bride intérieure, la couche externe étant fixée à ses extrémités sur une bride extérieure et un joint d'étanchéité interposé entre la bride intérieure et la bride extérieure précitées. 8. Manchette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'un déflecteur métallique est disposé à l'intérieur de la couche interne.