Brevet FR2584797A1 — publié le 19870116

TUBE COMPORTANT UN GARNISSAGE AGENCE DANS UNE ENVELOPPE CYLINDRIQUE L'invention concerne un tube comportant une enveloppe cylindrique dans laquelle est agencé un garnissage. De tels tubes sont utilisés, par exemple, comme canalisation pour le transport de milieux, ou comme récipients de réaction. Les milieux transportés ou traités sont par exemple des matières solides, des liquides ou des gaz. Ces milieux peuvent être chauds, auquel cas le garnissage sert avantageusement à l'isolation thermique. L'utilisation, comme isolement, d'un briquetage réfractaire présente souvent des inconvénients car, aux températures élevées et aux grands écarts de température, il se produit des dilatations thermiques susceptibles de provoquer la rupture de parties de l'isolement. En outre, de tels briquetages présentent des inconvénients, par exemple en cas d'utilisation dans des composants nucléaires, car ils peuvent contenir des liants à composants volatils qui, lors de l'utilisation, polluent les gaz effluents et la circulation de l'installation nucléaire. Si l'on utilise des anneaux préfabriqués, par exemple en fibres céramiques ou en céramique avec charge de fibres, les hautes températures et fortes différences de température peuvent alors faire naître, dans les anneaux, des contraintes importantes, susceptibles d'en provoquer la rupture. La présente invention a pour but de proposer un tube du genre mentionné au début, avec lequel les contraintes trop élevées dans le revêtement seront évitées sans pour autant augmenter la perméabilité des joints du garnissage. Selon l'invention, avec un tube du genre mentionné au début, ce but est atteint par le fait qu'un ou plusieurs corps moulés constituant le garnissage sont disposés, en une ou plusieurs couches annulaires axiales, dans l'enveloppe, et par le fait que des organes de pression sont agencés entre cette enveloppe et les côtés des corps moulés en regard de celle-ci. Les organes de pression exercent, sur tous les corps moulés, une pression en direction de l'axe du tube. Les joints radiaux entre ces corps moulés sont donc fermés. Autre avantage de l'invention: les déplacements au sein du garnissage sont exclus. De plus, le montage du garnissage dans l'enveloppe tubulaire s'effectue facilement. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque couche annulaire est constituée de plusieurs corps moulés adjacents. Sous l'effet de la pression fournie par les organes de pression, les corps moulés sont en contact mutuel par leurs faces latérales. De préférence, les surfaces adjacentes des corps moulés ne sont pas solidarisées. On arrive ainsi à un montage particulièrement simple des corps moulés dans l'enveloppe du tube. En outre, il en découle que les corps moulés n'opposent qu'une faible résistance aux organes de pression. Les corps moulés des couches annulaires individuelles peuvent toutefois être aussi assemblés les uns aux autres par des éléments d'assemblage, mais toutefois sans colle ni lut. Les couches annulaires peuvent aussi être mutuellement assemblées de manière similaire. Les organes de pression peuvent être solidarisés à l'enveloppe et/ou aux corps moulés. Les organes de pression sont de préférence constitués par des éléments élastiques, ou peuvent aussi être constitués par un feutre ou mat de fibres ayant une élasticité durable, qui est inséré entre l'enveloppe et les couches annulaires. Toutefois, les organes de pression peuvent aussi être constitués par des corps qui n'exercent une pression sur les corps moulés que si la température est plus élevée. De tels corps peuvent alors agir par toute leur surface ou par une partie de celle-ci, sur les corps moulés. Lors d'un échauffement du garnissage, les corps moulés individuels se dilatent et, comme ils sont en contact mutuel, ils se déplacent alors par rapport à l'enveloppe. La contrainte des organes de pression augmente alors. L'enveloppe tubulaire proprement dite est à peine chargée par la dilatation thermique des corps moulés. Les joints entre les corps moulés restent fermés, de sorte que le milieu en écoulement ne peut pas s'immiscer entre les corps moulés et l'enveloppe. Cette dernière est également mise à l'abri du milieu par les corps moulés, le garnissage s'adaptant aux conditions de fonctionnement. Grâce au garnissage formé par des corps moulés, les tolérances de fabrication de l'enveloppe et des corps moulés sont en outre rattrapées. Comme matière pour constituer les corps moulés, on peut utiliser des matières thermoréfractaires, capables de résister au milieu en écoulement et de se comporter en isolant thermique. Les corps moulés sont dimensionnellement stables. Des corps moulés en forme de segments sont plus simples à réaliser que des corps moulés annulaires. De préférence, le garnissage est prévu pour un tube vertical, par exemple une conduite montante. La contrainte des éléments de compression est alors indépendante du poids des corps moulés. Le tube peut toutefois aussi être horizontal ou incliné. Le garnissage peut être prévu non seulement pour l'isolation thermique mais aussi pour la protection de l'enveloppe contre l'usure. Le garnissage convient aussi pour les réparations à l'enveloppe, et pour d'autres applications. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les corps moulés de chaque couche annulaire présentent des surfaces latérales disposées radialement, mutuellement adjacentes, qui ne sont ni collées ni lutées. Ainsi, les corps moulés se déplacent de manière égale lors d'une dilatation ou d'une contraction. Dans un mode de réalisation de l'invention, un corps solide compressible, par exemple un feutre est inséré dans l'espace compris entre l'enveloppe et les corps moulés, et sert d'isolant thermique et/ou soutient l'action des éléments élastiques. De préférence, il est prévu, pour chaque corps moulé, au moins un élément élastique qui lui est propre. toutefois, il est également possible qu'au moins l'un des éléments élastiques exerce une pression sur deux ou plusieurs corps moulés voisins. A cette fin, on peut prévoir, entre l'élément élastique et les corps moulés concernés, une pièce intermédiaire adjacente à ces derniers. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les organes de pression sont constitués par un milieu solide élastique, par exemple un feutre ou mat de fibres, qui est inséré dans l'espace compris entre l'enveloppe et les corps moulés. Ce milieu solide assume alors la fonction des organes de pression. Il peut en même temps assurer une fonction d'isolation. Parmi les autres formes de réalisation possibles, l'invention prévoit notamment que: - on utilise des ressorts hélicoïdaux pour constituer les éléments élastiques; - un tel ressort hélicoïdal est logé dans un corps moulé; Z584797 - le ressort hélicoïdal est guidé dans un dispositif lié à l'enveloppe; ce dispositif est constitué par un téton guidé en translation axiale sur l'enveloppe; - l'élément élastique est constitué par un ressort à lame, lequel peut éventuellement être réalisé en forme de bande et être guidé dans une rainure axiale du corps moulé. Un tel ressort à lame peut être immobilisé dans la rainure, de manière à y rester en place. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux dessins annexés dont les figures représentent: - la figure 1, une vue partielle en plan d'une section droite d'un tube selon l'invention; - la figure 2, une vue en perspective d'un autre exemple de réalisation, l'enveloppe n'étant représentée qu'en partie; - la figure 3, un corps moulé individuel du garnis- sage; et - la figure 4, ce corps moulé appuyé contre une portion de l'enveloppe. Un tube fixe présente une enveloppe 1. Dans cette enveloppe 1 se trouvent des corps moulés 3 agencés en plusieurs couches annulaires superposées 2. Les surfaces latérales 4,5 ou 4',5' contiguës des corps moulés 3 ne sont pas liées par du mortier ou analogue. Les corps moulés 3 sont réalisés en forme de segments d'anneau. Les deux sur- faces latérales 4 et 5 d'un corps moulé 3 sont disposées radialement par rapport à l'axe de l'enveloppe tubulaire 1 et s'étendent en direction axiale. Un espace 7 subsiste entre le côté intérieur de l'enveloppe tubulaire i et la surface extérieure convexe 6 du corps moulé 3, tournée vers l'enveloppe 1. Dans cet espace est inséré un mat ou feutre compressible 8 servant à l'isolation thermique. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, un ressort de compression hélicoïdal 9 est disposé dans le milieu de la surface externe 6, dans le corps moulé 3. Dans la région du ressort de compression 9, la surface externe 6 présente un évidement 10 qui facilite la mise en place du ressort hélicoïdal 9 et autorise une plus grande flèche de celui-ci. Sur le côté intérieur de l'enveloppe 1, des corps de guidage 11 sont fixés en face du milieu de la surface extérne 6 de chaque corps moulé 3. Le corps de guidage 11 présente un guide 12 à profil du genre "queue d'aronde", dans lequel est rentrée une plaque de guidage 14 munie d'un téton 13. Cette plaque de guidage 14 peut être déplacée en direction axiale, dans le guide 12. Dans la direction périphérique et en direction radiale, la plaque de guidage 14 est maintenue dans le guide 12. Le téton 13 s'engage dans le ressort de compression 9. Dans l'exemple de réalisation selon les figures 2, 3 et 4, on a prévu, dans la surface externe 6 de chaque corps moulé 3, une rainure médiane 15 s'étendant en direction axiale. Une dépression 16 est prévue dans le milieu de chaque rainure 15. Comme on peut le voir sur la figure 2, les corps moulés 3 dans les couches individuelles 2 sont mutuellement décalés. Dans la dépression 16 de chaque rainure 15, il y a un ressort à lame cintré 17, dont les extrémités 18 et 19 prennent appui, par le feutre 8 qui n'est que partiellement représenté, contre le côté interne de l'enveloppe 1 qui n'est, elle aussi, que partiellement représentée. Au lieu de la rainure 15 et/ou de la dépression 16, on peut aussi prévoir, pour fixer le ressort plat 17, par exemple un boulon ou une liaison par vis. Le dispositif décrit opère sensiblement comme décrit dans ce qui suit. Lorsque le tube vertical est froid, les joints verticaux entre les surfaces latérales 4 et 5 sont alors fermés, puisque les ressorts de compression 9 ou 17 pressent les corps moulés 3 vers l'intérieur, de sorte que les surfaces latérales 4 et 5 sont en contact mutuel. Si l'on fait passer un fluide chaud dans l'espace intérieur du conduit, les corps moulés 3 se dilatent alors. De la dilatation agissant en direction périmétrique et en direction radiale, il résulte une expansion de l'anneau formé par une couche de corps moulés. La contrainte des ressorts de compression 9 ou 17 croît alors. La dilatation thermique des corps moulés 3 se répercute à peine sur l'enveloppe 1. La dilatation agissant en direction axiale ou verticale a pour conséquence que le tuyau intérieur formé par les corps moulés 3 s'allonge par rapport à l'enveloppe 1. La mobilité en translation axiale des ressorts de compression 9, obtenue grâce à la plaque de guidage 14 dans le corps de guidage 11, ou des ressorts à lame 17, a pour effet que ces ressorts ne se gauchissent pas. Les joints entre les surfaces latérales 4 et 5 ne s'ouvrent pas lors d'une dilatation thermique des corps moulés 3. Si le conduit intérieur formé par les corps moulés 3 se refroidit, ces corps moulés 3 se contractent alors. Les joints entre les surfaces latérales 4 et 5 ne s'ouvrent pas, puisque les ressorts de compression 9 ou 17 poussent les corps moulés 3 vers l'espace intérieur de façon telle que les surfaces latérales 4 et 5 restent en contact. Les joints horizontaux entre les couches annulaires 2 ne s'ouvrent pas, puisque les corps moulés 3 de ces couches annulaires 2 restent superposés sous leur propre poids. Dans le cas d'un conduit horizontal, les joints entre les couches annulaires 2 peuvent être maintenus fermés, par exemple au moyen d'un asemblage à tenon et mortaise et/ou d'un agencement de moyens du genre ressort. L'enveloppe 1 peut être constituée par une partie tubulaire. Toutefois, elle peut aussi être constituée par des segments partiels individuels. On dispose donc d'une grande souplesse pour ce qui est de la séquence de montage. On peut, soit assembler d'abord l'enveloppe 1, soit construire d'abord le conduit intérieur au moyen des corps moulés 3. On peut aussi préfabriquer séparément des modules constitués par un segment d'enveloppe, par des éléments élastiques y afférents et des corps de garnissage y relatifs, et monter ensuite ces modules in situ. De nombreux autres modes de réalisation sont possibles dans le cadre de l'invention. C'est ainsi que, par exemple, les éléments élastiques pourraient être constitués par des ressorts du type rondelle Belleville, des soufflets, des balles, ou des anneaux déformables passant autour des couches 2. Au lieu de la pluralité d'éléments élastiques et du mat isolant 8, on pourrait utiliser un feutre ou un mat isolant 8 ayant des propriétés d'élasticité correspondant à celles d'un ressort, ou utiliser d'autres matières solides élastiques. REVENDICATIONS 1. Tube comportant une enveloppe cylindrique dans laquelle est agencé un garnissage, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs corps moulés (3) constituant le garnissage sont disposés, en une ou plusieurs couches annulaires axiales (2), dans l'enveloppe (1), et en ce que des organes de pression (9; 17) sont agencés entre cette enveloppe (1) et les côtés (6) des corps moulés (3) en regard de cette enveloppe (1). 2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque couche annulaire (2) est constituée de plusieurs corps moulés (3) adjacents. 3. Tube selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les surfaces adjacentes (4, 5; 4', ') des corps moulés (3) ne sont pas solidarisées. 4. Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes de pression (9; 17) sont solidarisés à l'enveloppe (1) et/ou aux corps moulés. 5. Tube selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes de pression sont constitués par des éléments élastiques (9; 17). 2'5 6. Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des éléments élastiques (9; 17) appuie sur au moins deux corps moulés voisins (3). 7. Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu, pour chaque corps moulé (3), au moins un élément élastique (9; 17) qui lui est propre. 8. Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise par l'utilisation de ressorts hélicoïdaux (9) constituant les éléments élastiques. 1 0 9. Tube selon la revendication 8, caractérisé en ce que le ressort hélicoidal (9) est logé dans le corps moulé (3). 10. Tube selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le ressort hélicoidal (9) est guidé par un dispositif (13) lié à l'enveloppe (1). 11. Tube selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif est constitué par un téton (13) qui est guidé en translation axiale sur l'enveloppe (1). 12. Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément élastique est constitué par un ressort à lame (17). 13. Tube selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ressort à lame (17) est réalisé en forme de bande et est guidé dans une rainure axiale (15) du corps moulé (3). 14. Tube selon l'une des revendications précédentes, notamment selon la revendication 13, caractérisé en ce que le ressort à lame (17) est immobilisé dans la rainure (15) de manière à y rester en place. 15. Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un corps solide compressible, par exemple un feutre (8), est inséré dans l'espace (8) compris entre l'enveloppe (1) et les corps moulés (3), sert d'isolant thermique et/ou soutient l'action des éléments élastiques (9; 17). 16. Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 précédentes, caractérisé en ce que les éléments de compression sont constitués par une matière solide qui est insérée dans l'espace (7) compris entre l'enveloppe (1) et les corps moulés (3). 17. Tube selon la revendication 16, caractérisé en ce que la matière solide élastique est un feutre ou mat de fibres.