Brevet FR2510717A1 — publié le 19830204

La présente invention concerne un tronçon extensible pour la réalisation de gaines d'isolation thermique de tuyauteries et en particulier, mais non exclusivement, des tuyauteries utilisées dans les centrales nucléaires. Dune manière générale on sait que les éléments d'isolation thermique utilisés dans les centrales nucléaires doivent autre facilement démontables de manière à permettre d'accéder très rapidement aux tuyauteries, notamment en vue de contrôles. Ils doivent, en outre, être conçus de manière à éviter toute propagation d'une contamination due par exemple à unï fuite dans une tuyauterie.On doit donc faire en sorte que la contami nation reste limitée aux seuls emplacements où s'est produite la fuite et éviter qu'au démontage de ces élé- ments, il puisse se produire, par suite dune désagréga tion de la matière isolante utilisée, (le plus servant sous forme de fibres minérales ou de fibres de vorre), un dégagement de poussières, éventuellement contaminées, ce qui rendrait très difficile, voire mamie impossible, toute opération de décontamination. C'est la raison pour laquelle 1 t isolation des tuyauteries utilisées dans les centrales nucléaires s'effectue au moyen de bottiers isolants dans lesquels la matière isolante se trouve hermétiquement enfermée dans une enveloppe,en général on tale d'acier inoxydable. Dans ce cas, la gaine disolation thermique est réalisée en une succession de tronçons présentant chacun une surface intérieure de forme complémentaire à celle de la partie de la tuyauterie correspondante, deux flancs, plans latéraux s'étendant respectivement dans deux plans perpendiculaires à ltaxe de la tuyauterie, et une surface extérieure de forme quelconque, par exemple cylindrique. Chacun de ces tronçons est réalisé par l'assemblage d'au moins deux bottiers dont la forme est celle obtenue en divisant le tronçon par des plans passant par l'axe de la tuyauterie. Ainsi, dans les parties droites de la tuyauterie, les tronçons peuvent se présenter sous la forme de manchons tubulaires disposés bout à bout, flancs plans contre flancs plans, chaque manchon pouvant être réalisé au moyen de deux boîtiers consistant en deux demi-manchons se raccordant selon un même plan passant par l'axe de la tuyauterie. Il est clair que ltutilisation d'une telle structure présente un grave inconvénient dû aux problèmes de dHatatioa différentielle entre la tuyauterie et la gaine d'isolation ainsi réalisée. En effet, si l'on effectue la pose de la gaine d'isolation sur une tuyauterie froide (température ambiante) et que l'on fait circuler ensuite dans cette tuyauterie un fluide à haute température, cette tuyauterie va subir un allongement dd à la dilatation. Par contre, du fait de leurs propriétés thermiques et de leurs matériaux constitutifs, les tronçons de la gaine isolante ne seront pas soumis aux mimes phénomènes de dilatation (la dilatation longitudinale des tronçons sera très inférieure, voire méme négligeable, par rapport à celle de la tuyauterie). En conséquence, il se produira à la jonction entre les tronçons (entre les flancs plans) des interstices qui seront le siège de dépprditions calorifiques par conveSSon particulièrement nuisibles à la qualité de l'isolation. On a donc essayé de réaliser des tronçons à l'aide de bottiers axialement déformables pour tenter de compenser les effets de la dilatation. Toutefois on s'est alors heurté au problème de la compressibilité de la matière isolante utilisée. Il s'avère, en effet, que la matière isolante utilisée ne présente pas des propriétés d'élasticité suffisante pour revenir à son état initial après avoir été comprimée. En conséquence, dans le cas où l'on utilise des boîtiers déformables élasti- quement dans lesens axial, la matière isolante une fois comprimée n'occu- pera plus qu'une partie du volume du bottier et l'on constate alors des graves défauts d'isolation. L'invention a donc pour but de supprimer tous ces inconvénients. Elle propose donc, pour compenser les phénomènes de dilatation différencielle, un tronçon de gaine d'isolation thermique extensible, formé par l'assemblage d'au moins deux bottiersrconstitués chacun, par deux. éléments s'embottant télescopiquement l'un dans l'autre, dans le sens axial, à savoir: - un élément femelle se présentant sous la forme d'une botte métallique ouverte au niveau de l'un des flan plans du bottier et comprenant les parois externes et internes du bottier, le deuxième flanc plan etaamins une cloison intérieure sensiblement parallele à la face intérieure du bottier et s'étendant, à partir du deuxième flanc plan, sur une fraction de la longueur du bottier, cette cloison délimitant avec ladite face interne, un compartiment rempli de matière thermiquement isolante, et - un élément male se présentant sous la forme dune botte métallique fermée, remplie de matière thermiquement isolante, cette botte comprenant le premier flanc plan du bottier et un corps de forme sensiblement complémentaire au volume interne libre de l'élément femelle. Par ailleurs, des moyens élastiques tels que, par exemple, des ressorts de compressions sont prévus entre l'élément male et l'élément femelle, pour exercer à l'encontre de l'action tendant à engager l'élément male dans l'élément femelle une force axiale antagoniste. Ainsi, dans une gaine d'isolation thermique formée d'une juxtaposition bout à bout de tronçons rigides thermiquement isolants, on intercale un tronçon extensible formé d'au moins deux bottiers dans lesquels l'élément male est engagé à force dans l'élément femelle contre l'action des moyens élastiques. On obtient donc, au départ, une meilleure continuité de l'isolation, puisque les flancs plans des différents tronçons se trouvent fermement appliqués les uns contre les autres, sous l'action des susdits moyens élastiques. En outre, lors d'une variation de température, la variation de longueur de la tuyauterie due à la dilatation, sera compensée au niveau de la gaine d'isolation par le coulissement de 1élément male dans l'élément femelle, sous l'effet ou contre l'effet des moyens élastiques. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une perspective schématique d'un tronçon extensible de gaine d'isolation thermique formé de trois bottiers La figure 2 est une perspective schématique éclatée d'un bottier utilisé dans le tronçon représenté figure 1; Les figures 3 et 4 sont des coupes axiales schématiques du bottier représenté figure 2 en position débottée figure 3 et en position embottée figure 4 ; La figure 5 est une coupe axiale d'une tuyauterie équipée d'une gaine d'isolatipn thermique réalisée en tronçons avec interposition dwun tronçon extensible. Avec référence à la figure 1, le tronçon extensible 1 se présente sous la forme d'un manchon tubulaire comprenant une surface interne cylindrique 2 sensiblement au diamètre de la tuyauterie 3, une surface externe cylindrique 4 et deux flancs plans 5, 6 perpendiculaires à l'axe de la tuyauterie 3. Ce tronçon extensible 1 est formé de trois bottiers 7, 8, 9 dont la forme est celle obtenue en divisant le tronçon par trois demi-plans axiaux à 1200 l'un de Vautre. Ces trois bottiers 7, 8, 9 sont solidarisés les uns aux autres au moyen de dispositifs de fixation classique 10, par exemple de type fermoir et/ou des cerclages. Tels que représentés figures 2 à 4, chacun de ces bottiers 7, 8, 9 comprend un élément femelle 12 se présentant sous la forme d'une botte métallique (par exemple en acier inoxydable) dont les dimensions sont celles du bottier 7, 8, 9 à l'état totalement rétracté et qui est ouverte au niveau du flanc plan 5. Cette botte comprend, en outre, une cloison intérieure 13 parallèle à la face interne 2 et qui s'étend sensiblement jusqu'à mi-hauteur de la botte. Le compartiment 14 délimité r rr cette cloison 13 et par la face interne 2 est rempli d'une matière isolante 16 renfermée, de préférence dans un sac en tissu 17, pour éviter toute dissipation de poussière. Dans le volume interne libre 18 de cet élément femelle, de section sensiblement en forme de L, vient s'embotter telescopiquement un élément mââe 19 de forme complémentaire. Cet élément mâle est constitué par une botte mé- tallique fermée rempli de matière isolante 20 et dont la face arrière qui présente une forme sensiblement égale à la section droite de l'élément femelle 12, constitue le flanc plan 5 du bottier. Cet élément malte 19 comprend en outre, au moins deux évidements tubulaires axiaux 21, traversant la matière isolante 20 et débouchant dans sa face antérieure 22. A l'intérieur de ces évidements 21, est disposé un ressort de compression 23, à l'intérieur duquel passe une tige coaxiale 24 munie à l'extérieur d'une tête 25 en forme de patin sur laquelle vient porter l'ex trémité du ressort 23. Ainsi, lorsque l'on engage l'élément mâle 19 dans l'élément femelle 12, la tête 25 de la tige 24 retenue par le ressort 23, vient porter sur la face interne du flanc plan 6. En conséquence, pour amener llélément mâle 19 en position enfoncée dans la partie femelle 12, il est nécessaire d'exercer un effort axial provoquant la compression des ressorts 23. L'élément mâle t9 peut, en outre, avantageusement comprendre une collerette 26 s'étendant à partir de la bordure périphérique du flanc plan 5, et venant en retour parallèlement à ses surfaces extérieures 28 et intérieures 27, de manière à former un espace intercalaire 29, dans lequel vient s'engager la bordure libre des parois extérieures 4 et intérieures 2 de ltélé- ment femelle 12, l'ensemble formant des chicanes qui s'opposent à la formation de courants de convection, à la dissipation de poussière et à l'entrée dans le bottier, d'agents extérieurs. Ltintéret d'un tronçon extensible formé à l'aide de bottiers du type de ceux précédemment décrits, apparat de façon évidente en regard de la figure 5. Cette figure représente une tuyauterie droite 31, sur laquelle est montée une gaine thermiquement isolante, formée d'une juxtaposition bout à bout dune pluralité de tronçons rigides 32, au centre desquels on a disposé un tronçon extensible 1 monté à l'état comprimé. Dans cet exemple, les tronçons d'extrémités sont retenus par des éléments d'isolation 33 solidaires du tube 31. Il est clair que, dans une telle structure, sous l'effet de la force exercée par les ressorts 23, les flancs plans des différents tronçons 32 sont fermement appliqués les uns contre les autres de sorte qu'aucun courant de convstion ne peut se produire à la jonction des tronçons 32. Lorsqu'à la suite d'une élévation de température, la tuyauterie 35 se dilate, les éléments d'Zsolation 33 solidaires du tube s'écartent l'un de l'autre. Parallèlement, sous l'action des ressorts 23, le tron çon extensible 1 va s'allonger par coulissement de l'élément mâle dans l'élément femelle et provoque un déplacement axial des tronçons rigides 32, jusqu'à ce qu'ils viennent s'appliquer les uns contre les autres par leurs flancs plans. Il convient de noter que, du fait du coulissement de la matière isolante des éléments mâles 19 et femelles 12 des bottiers, on assure, au niveau du tronçon extensible 1, une continuité de l'isolation. En effet, la tuyauterie 31 reste toujours isolée du milieu ambiant par au moins une couche de matière isolante, et la formation de courants de convection est rendue impossible en raison du fait que les deux volumes libres 34, 35) à l'intérieur du bottier, se trouvent isolés l'un de l'autre, ainsi que de la tuyauterie et du milieu ambiant, par les zones de coulissement 36, 37, 38 de lélé- ment mâle 19 dans l'élément femelle 12 (figure 4). REVENDICATIONS 1.- Tronçon extensible pour la réalisation de gaines d'isolation thermique de tuyauteries, et, en particulier, mais non exclusivement, de tuyauteries utilisées dans les centrales nucléaires, ce tronçon extensible étant formé par l'assemblage d'au moins deux bottiers 7, 8, 9, dont la forme est celle obtenue en divisant le tronçon par au moins un plan passant par l'axe de la tuyauterie, caractérisé en ce que chacun de ces bottiers 7, 8, 9 est constitué par deux éléments stembothant axialement l'un dans llautreb à savoir s - un élément femelle 12 se présentant sous la forme d'une botte métallique ouverte au niveau de l'un des flancs plans 5 du bottier, et comprenant les parois externes 4 et internes 2 du bottier, le deuxième flanc plan 2 et au moins une cloison intérieure 13 sensiblement parallèle à la face intérieure 2 du bottier et s'étendant, à partir du deuxième flanc plan 6, sur une fraction de la longueur du bottier, cette cloison 13 délimitant avec ladite face interne, un compartiment 14 rempli de matière thermiquement isolante 16, etl - un élément mâle 19 se présentant sous la forme d'une botte métallique fermée remplie de matière thermiquement isolante 20, cette botte comprenant le premier flanc plan 5 du bottier et un corps de forme sensiblement complémentaire au volume interne libre de l'élé- ment femelle 12, et en ce que des moyens élastiques tels que des ressorts de compression 23 sont prévus entre l'élément mâle 19 et l'élément femelle 12, pour exercer à l'encontre de l'action tendant à engager l'élément mâle 19 dans l'élément femelle 12, une force axiale antagoniste. 2.- Tronçon extensible selon la revendication 1, caractérisé en ce-que la matière isolante 16 contenue dans le compartiment intérieur 14 de l'élément femelle 12, est contenue dans une enveloppe en tissu 17. 3.- Tronçon extensible selon ltune des revendications précédentes, caractérisé en ce que les susdits éléments élastiques consistent en des ressorts de compression 23, disposés à l'intérieur d'évidementsaxiaux 21 ménagés dans la partie mâle 19 et débouchant dans la face extérieure 22 de celle-ci et en ce que à l'in- térieur de ces ressorts 23 passe une tige coaxiale 24 munie à l'extérieur d'une teste 25 en forme de patin, sur laquelle vient porter l'extrémité du ressort 23. 4.- Tronçon selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'élément mâle 19 comprend en outre une collerette 26 s'étendant à partir de la bordure périphérique du flanc plan 5 et venant en retour parallèlement à ses surfaces extérieures 28 et/ou intérieures 27, de manière à former un espace intercalaire 29 > dans lequel vient s'engager la bordure libre des parois extérieures 4 et intérieures 2 de l'élément fe- melle 12. 5.- Tronçon selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que les susdits bottiers constituant les tronçons sont solidarisés les uns aux autres, au moyen de dispositifs de fixation classique > tels que des fermoirs 10 et/ou des cerclages.