Brevet FR2530777A1 — publié le 19840127

Procédé et dispositif pour l'isolation thermique des points singuliers utilisés dans des canalisations sujettes à des phénomènes de dilatation. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l'isolation thermique des points singuliers tels que des coudes ou des tes, utilisés dans des canalisations sujettes à des phénomènes de dilatation dus à la température des fluides véhiculés. On sait qu'à l'heure actuelle, la réalisation de canalisations enterrées pour le transport de fluides chauds ou de fluides froids, tend de plus en plus à s'effectuer au moyen d'éléments standard de tuyauteries comprenant des éléments droits et des points singuliers, pré-isolés en usine, lassemblage de ces éléments s1 effectuant ensuite en chantier, Les éléments droits sont composés de tubes (acier noir, acier galvanisé, cuivre, résine armée, etc.) isolés en usine par une gaine en mousse de matière plastique rigide injectée (en général de la mousse de polyuréthane). Cette gaine se trouve en outre recouverte deune enveloppe tubulaire, par exemple métallique ou en matiere plastique compacte qui permet d'assurer à la fois la protection mécanique de la mousse, une étanchéité parfaite de l'iso- lation vis à vis du milieu extérieur et une protection contre la corrosion.Par ailleurs pour permettre les dépla- cements axiaux du tube acier à l'intérieur de la gaine isolante, on prévoit entre la mousse de matière plastique et la canalisation intérieure un film lubrifiant tel qu'une graisse ou un agent de démoulage0 L'ancrage de la canalisation s'effectue au moyen d'éléments d'ancrage entierement pré-isolés en usinez et qui sont ensuite noyés dans des dés de béton coulés dans la tranchée. La disposition de ces ancrages doit être calculée de manière à assurer une répartition convenable des contraintes de dilatation de la canalisation L'isolation des points singuliers de la canalisation s'effectue d'une façon analogue.Toutefois dans ce cas, pour reprendre les déplacements ou les déformations de ces points singuliers, résultant des augmentations de longueur du tube dues à la dilatation, on prévoit, lors de la fabrication, des cavités ménagées à l'intérieur de la gaine, dont les dimensions sont prédéterminées en fonction de la dilatation maximum admissible de la canalisation. Ces dimensions sont touJours majorées de manière à bénéficier dune marge de sécurité. Par ailleurs, qu'il s'agisse des éléments droits ou des points singuliers, pour permettre leur assemblage, généralement par soudage, les tubes de chacun des éléments dépassent à chacune de leuz extrémités, hors de la gaine d'isolation. Ainsi une fois les tubes assemblés, la continuité de ltisolation peut être assurée en utilisant, à chaque raccordement, deux demi-coquilles en mousse de matière plastique rigide, assemblées par des manchons ou des bandes thermosoudables et/ou thermorétractable avec éventuellement interposition de joints toriques aux extrémités. Il s'austère qu'en dépit des nombreux avantages qu'il présente, le procédé précédemment décrit présente un grave inconvénient au niveau des points singuliers. Cet inconvénient est principalement da à l'existence des cavités ou poches ménagées dans la gaine isolante pour permettre les débattements des points singuliers. En effet, comme précédemment mentionées, le volume de ces cavités déterminé en excès, est beaucoup plus important que celui qui serait strictement nécessaire. Il en résulte que la couche de matière isolante est considérablement réduite en ces endroits et qu'en conséquence la qualité de l'isolation s'en trouve affectée (formation notamment de courants de convexion ). En outre, il s'avère que la position du tube à l'intérieur de la cavité n'est pas toupursoptimale, ce qui entrain également une diminution notable de l'isolation. Par ailleurs, un autre inconvénient de ce procédé, qui se manifeste principalement lors du montage n branchées de canalisations enterrées, résulte de l'absence d'une bonne étanchéité entre les cavités prévues dans les gaines d'isolation et le milieu extérieur, avant la mise en place des éléments de raccordement assurant la continuité de l'isolation et de l'étanchéité, du revêtement isolant de l'ensemble de la canalisation. En effet, dans les zones humides ou lorsque l'installa- tion est réalisée en périodes pluvieuses, il se produit fréquemment une pénétration de l'eau à l'intérieur des cavités, ce qui entraîne une diminution de la qualité de l'isolation. L'invention a donc pour but de supprimer tous ces inconvénients. Elle propose, à cet effet, un pröcédé permettant de réaliser une garniture d'isolation des points singuliers dans laquelle - initialement, avant montage et mise en service de la canalisation, le volume compris entre les points singuliers et la gaine de protection de l'isolation se trouve totalement remplie de matière isolante imper méable, de telle sorte que le problème d'étanchéité lors du montage ne se pose plus et que la position du tube à l'intérieur de la gaine se trouve optimalisée, et - la cavité permettant le libre débattement du point singulier à l'intérieur de la gaine est réalisée par le tube lui-même lors de la mise en service de sorte que le volniîe de cette cavité est juste celui qui est nécessaire. Pour parvenir à ces résultats, le procédé selon l'invention consiste donc - à fixer sur le point singulier, par exemple par collage, au moins dans les emplacements où doivent se produire les déplacements et/ou les déformationsg un élément de garniture dont le volume est déterminé on fonction de l'amplitude maximum desdits déplacements, cet élément de garniture étant réalisé en un matériau souple imperméable déformable et, de préférence, à défor- mation rémanente à la température de service de la canalisation. - à introduire le point singulier à l'intérieur d'une gaine de protection présentant une forme appropriée, en optimalisant la position du point singulier à l'inté- rieur de la gaine de manière à obtenir la meilleur isolation possible. - à déposer, s'il y à lieu, sur les parties de la surface du point singulier qui ne se trouvent pas recouvertes par l'élément de garniture, un film lubrifiant tel qu'une graisse ou qu'un agent de démoulage, et - à injecter dans le volume libre compris entre la gaine de protection et le point singulier équipé de la garniture, un mélange permettant de réaliser par polymérisation in-situ la mousse de matière plastique rigide formant la gaine d'isolation. Ainsi à la sortie de l'usine et au montage, le volume compris entre le point singulier et la gaine de protection se trouve totalement rempli par la mousse de matière plastique et par l'élément de garniture. Le montage de ce point singulier peut alors s'effectuer sans courir aucun risque de pénétration d'un agent extérieur tel que de l'eau à l'intérieur de la garniture d'isolation. Ensuite, lors de la mise en service, sous l'effet de la dilatation de l'ensemble de la conduite, le point singulier subira une déformation et/ou un déplacement provoquant la compression de l'élément de garniture, créant ainsi une cavité de débattements présentant un volume égal à celui qui est juste nécessaire. La qualité de l'isolation au niveau des points singuliers sera donc bien supérieure à celle qui serait obtenue par le pro cédé actuellement utilisé. Selon une caractéristique de l'invention, le susdit élément de garniture est réalisé en une matière plastique expansée souple réticulée, à alvéoles fermées. Cette matière plastique peut avantageusement consister en du polyéthylène expansé sous haute pression, notamment celle commercialisée sous la marque "Alvéolux" par la Société LINCRUSTA. Bien entendu, l'invention concerne également le dis- positif pour l'isolation des points singuliers conforme- ment au procédé selon leinventions Des modes de réalisation de ltinvention seront dél frits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins a,n%exés dans lesquels La figure 1 est une perspective schématique d'un coude permettant d'illustrer le principe du procédé selon l'invention La figure 2 est une coupe axiale schématique du coude représenté figure 1 s La figure 3 est une coupe transversale selon A-A de la figure 2 La figure 4 est une coupe analogue à celle de la figure 2 représentant le coude une fois monté et sujet aux contraintes de dilatation de la canalisation La figure 5 est une coupe selon 3-3 de la figure 4 ;; La figure 6 représente, on coupe axiale unte équipé d'un revêtement d'isolation selon ltinvention ; La figure 7 est une coupe selon C-C de la figure 6 dans laquelle l'élément de garniture est réalisé en deux parties La figure 8 est une coupe analogue à celle de la figure 7, mais dans laquelle le tube est soumis aux contraintes de dilatation de la canalisation La figure 9 est une coupe selon C-C de la figure 6, dans laquelle l'élément de garniture consiste en un manchon tubulaire La figure 10 est une coupe analogue à celle de la figure 9 mais dans laquelle le tube est soumis aux contraintes de dilatation de la canalisation. Comme précédemment mentionné, la première opération à exécuter en vue de réaliser une gaine d'isolation thermique pour le tube coudé 1 (figures 1 à 5), conformément à l'invention, consiste à effectuer la fixation par collage d'un élément de garniture souple 2 sur la face du tube située du côte extérieur à son angle. Cet élément de garniture 2 peut avantageusement présenter une section en forme de croissant qui vient embrasser la demi-circonférence du tube 1. On dépose ensuite sur la paroi du tube non recouverte par l'élément de garniture (côté intérieur à l'angle) un film lubrifiant 3 tel qu'une graisse ou un agent de démoulage puis on dispose le coude ainsi équipé à l'in- térieur d'une gaine de protection coudée 4 réalisée par exemple en matière plastique compacte. On fait en sorte que le tube 7 se trouve sensiblement coaxial à la gaine 4, on s'aidant éventuellement de cales de maintien non représentées. I1 convient de noter que pour permettre le montage du tube sur la canalisation la longueur de la gaine est légèrement inférieure à celle du tube de telle sorte que les deux extrémités 5, 6 du tube 1 dépassent hors de la gaine. On referme ensuite les deux extrémités de la gaine au moyen de couvercles circulaires avec perçage central pour laisser le passage du tube 1. On injecte ensuite le polvuréthane dans le volume libre 7 situé entre la gaine 4 et le tube 1 muni de ldlé- ment de garniture 2. On constate que malgré la pression engendrée lors de la polmérisation qui s'effectue en volume fermé, l'élément de garniture souple 2 ne subit que de très faibles déformations. Ceci s'explique par le fait qu'en raison de la chaleur engendrée an cours de la polymérisation, la matière plastique réticulée, à alvéoles fer mées, constituant l'élément de garniture 2, tend à se dilater. Cette dilatation se trouve par ailleurs compensée par la pression exercée par le polyuréthane. On notera à ce sujet que la pression au cours de la polymérisation, qui par ailleurs est nécessaire pour limiter l'expansion à environ 10 fois le volume initial du polvuréthane en vue d'obtenir une mousse de polyuréthane rigide, se situe aux alentours de 1 base Une fois la polymérisation effectuée, , on obtient un module tel que celui représenté figures 2 et 3 formé da tube 1 hermétiquement logé dans sa gaine d'isolation (gaine 4, polyuréthane 8, élément de garniture 2)0 Il est clair que dans cet état le module peut entre tronçonné sur chantier et entre manipulé en milieu humide sans courir aucun risque puiqu'il demeure parfaitement étanche0 Pour monter ce module dans la canalisation, on procède comme précédemment indiqué, par exemple par soudage des deux extrémités 3, 6 du tube 1 puis isolation de la zone de jonction à l'aide de deux demi-coquilles 9, 10 de mousse de polyuréthane rigide recouvertes d'un revêtement de protection d9 pouvant consister su un man chou en matière plastique thermosoudable et éventuellement thermorétractable ou bien on une bande enroulée on ma- tière thermorétractable, ou encore á l'aide de demi-man chons assemblés par des réglettes de serrage. A la première miss en service, sous l'effet de la variation de température résultant de la circulation du fluide, la canalisation subit une dilatation, se tra- duisant, dans les parties droites, à partir des points d'ancrages., par des légers déplacements axiaux à l'in térieur de la gaine d'isolation. En conséquence, les coudes se trouveront sollicités dans le sens de leurs doux parties droites (flèches 12, 13, figure 4) et subiront à la fois un déplacement et une légère déformation à l'intérieur de la gaine d'iso- lation. Au cours de ce processus, le l e tube 1 vient comprimer l'élément de garniture souple 2 qui, sous l'effet conju- gué de la pression et éventuellement de la température, se déforme de façon rémanente (figures 4 et 5). Il est clair que le volume libre 14 engendré par par le déplacement et les déformations du tube se trouve réduit au strict minimum. Un résultat identique peut titre obtenu pour les autres points singuliers se trouvant habituellement dans une canalisation et qui sont sujets à des déplacements et/ou des déformations sous l'effet de la dilatation. Ainsi, à titre d'exemple, les figures 6 à 10 illustrent deux modes opératoires pour résoudre le problême de l'isolation d'un élément en té comprenant un tube principal droit 16 et une dérivation à angle droit 172 ce té devant subir une contrainte de dilatation dans le sens des flèches F ou Ft. Le premier mode opératoire consiste à recouvrir par collage le tube de dérivation 7, par deux éléments de garnitures 18, 19 diamétralement opposées et présentant une épaisseur maximum dans le sens des contraintes F9 Fl. Le tube principal 16 est quant à lui enduit d'un film lubrifiant pour permettre son libre coulissement dans la gaine isolante. On dispose ensuite, autour du tube en té ainsi équipé, une gaine de protection 20 sensiblement coaxiale, également en forme de té. Après avoir refermé les ouvertures de cette gaine, on injecte le polyurétliane 21 qui polymérise in-situ. Après polymérisation, l'ensemble formé par le tube en té et son isolation est prêt à l'emploi. Une fois monté sur la canalisation et lors de la mise on service, sous l'effet de la contrainte de dila tation, le tube principal 16 va coulisser dans la gaine dans le sens de la flèche F ou Ft. Parallèlement, le tube de dérivation 17 va subir une flexion entrainant d'un côté la compression de l'élément de garniture 19 située du ctté opposé à la flèche F. Un résultat analogue peut être obtenu par le mode de réalisation représenté figure 10. Dans ce cas, l'élé- ment de garniture consiste en un manchon cylindrique 22 entourant le tube de dérivation. Ce montage peut être utilisé quelle que soit le sens de la contrainte de dilatation et, en conséquence de la flexion du tube de dérivation. Bien entendu, dans le cas où la contrainte de dilatation exercée sur le tube principal 16 comprend une composante perpendiculaire à son axe il est possible de prévoir, sur ce tube 169 un ou plusieurs éléments de garniture du type de ceux utilisés pour le tube de déri vation 17. On notera enfin que l'invention peut également entre utilisée dans le cas de tubes droits. Dans ce cas, on peut utiliser une garniture du type de celle représentée figures 9 et 10. Cette solution peet notamment titre uti- liste dans les parties droites contiguës à un coude pour augmenter la dilatation de celui-ci. REVENDICATIONS 1) Procédé pour l'isolation thermique nottamment des point singuliers utilisés sur des canalisations sujettes à des phénomènes de dilatation dus à la température des fluides véhiculés et qui se trouvent montées dans des gaines d'isolation fixes, caractérisé en ce qu'il con siste - à fixer sur le point singulier, au moins dans les emplacements où doivent se produire les déplacements et/ou les déformations, un élément de garniture 2 réalisé en un matériau souple, imperméable et, de préférence à déformation rémanente à la température de service de la canalisation - à introduire le point singulier à lsintérieur d'une gaine de protection 4 présentant une forme appropriée g - à déposer s'il y a lieu, sur les parties de la surface du point singulier qui ne se trouvent pas recouvertes par ltélément de garniture 2, un film lubrifiant 3 tel qu'une graisse ou qufun agent de démoulage, et - à injecter dans le volume libre compris entre la gaine de protection et le point singulier équipé de la garniture, un mélange permettant de réaliser, par polymérisation in-situ, une mousse de matière plastique rigide formant la gaine d'isolation 8. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le susdit élément de garniture souple 2 est réalisé en une matière plastique expansée, réticulée, à alvéoles fermées telle que du polyéthylène expansé sous haute pression. 3) Procédé selon l'une des revendications précé- dentes caractérisé en ce que l'élément de garniture 2 se présente sous la forme d'une bande de section en forme de croissant ou bien sous la forme dtun manchon tubulaire. 4) Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément de garniture 2 est collé sur le point singulier. 5) Dispositif pour l'isolation d'un point singulier d'une canalisation caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un élément de garniture souple, imper- méable 2, disposé sur le point singulier en un empla- cément ou doivent se produire les déplacements- et/ou les déformations - un film lubrifiant 3 déposé sur le point singulier dans les parties qui ne se trouvent pas recouvertes par le susdit élément de garniture 2 g - une gaine extérieure de protection 4 à l'inté- rieur de laquelle est disposée le point singulier, et - une gaine 8 de mousse de matière rigide telle que de la mousse de polyuréthane injectée et polymérisée in-situ dans le volume compris entre la gaine extérieurede protection et le point singulier muni de l'élément de garniture 2 6) Dispositif selon là revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de garniture 2 consiste en une bande de section en forme de croissant ou en un manchon cylin- drique. T) Dispositif pour l'isolation d'un tube coudé 1 selon l'une des revendications 5 et 6 caractérisé en ce que l'élément de garniture 2, de section en forme de croissant, est fixé, par exemple par collage sur la face du tube (demi-circonférence) située da coté exté rieur à son angle, la face située du côté intérieur à l'angle étant alors enduite dan film lubrifiant 3 8) Dispositif pour l'isolation d'un,élément en té comprenant un tube principal droit 16 et une dérivation par exemple à angle droit 17, caractérisé- en ce que la dérivation 17 se trouve an moins en partie recoud verte par un élément de garniture 19 de section en forme de croissant0 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la dérivation 17 se trouve totalement recouverte par deux éléments de garniture 19, 20 de section en forme de croissant diamétralement opposés. 10) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la dérivation 17 est totalement recouverte par un élément de garniture 22 en forme de manchon cylindrique.