Brevet FR2591715A1 — publié le 19870619

1.- Gaine de protection contre l'action de la chaleur et du feu à partir de l'extérieur pour un produit en forme de cordon". ______________ La présente invention concerne une gaine de protection contre l'action de la chaleur et du feu à par- tir de l'extérieur pour des produits en forme de cordons, tels que des tubes dans lesquels passent des fluides, des tuyaux souples ou bien un cible de faisceau de tubes, ain- si qu'un câble électrique et des canalisations pour la transmission pneumatique, hydraulique, électrique ou opti- que d'impulsions de commande, de valeurs de mesure, ec.o. Les tubes dans lesquels passent des fluides, des tuyaux souples ou bien des câbles de faisceaux de tubes, trouvent des utilisations dans différents domaines de la technique. C'est ainsi que. par exemple, des tuyaux souples pour haute ou bien pour très haute pression, dési- gnés également sous le terme de câbles hydrauliques, sont utilisés pour des actionnements et des entrainements hy- drauliques, mais ils sont, tout comme les câbles à fais- ceaux de tubes, utilisés également comme supports d'éner- gie et d'information dans la technique pneumatique ou hy- draulique de mesure de commande ou de régulation. De tels câbles de transmission de pression sont mis en oeuvre partout oh la transmission électrique n'est pas avantageuse 2. - ou bien n'est pas permise pour des raisons de sécurité (danger d'explosion). En cas d'incendie, ou bien en cas d'action analogue de la chaleur sur les tubes souples, les tubes ou les câbles de faisceaux de tubes utilisés, on cherche notamment dans la construction navale, mais également dans l'industrie chimique ou pétrochimique, à maintenir pendant une période de temps aussi longue que possible, l'aptitude au fonctionnement des tubes souples ou rigides sollicités par la pression et dans lesquels passent des fluides, pour pouvoir par exemple, dans des installations automatiques avec transmission à distance, après détection du feu sus- ceptible de causer des dégâts, mettre en oeuvre par l'in- termédiaire des canalisations pneumatiques ou hydrauli- ques, les processus de mesure et de réglage nécessaires pour des raisons de sécurité. Il est en conséquence,aussi déjà connu d'uti- liser pour la transmission de valeurs de mesure, d'impul- sions de réglage, etc... par exemple des câbles à fais- ceaux de tubes avec des tubes métalliques résistant à la chaleur, ou bien également d'introduire le câble en fais- ceau de tubes dans des tubes métalliques et de munir ceux- ci d'un isolement thermique approprié. Indépendamment des codts élevés pour de telles réalisations, et également des dépenses élevées en ce qui concerne la pose, ces construc- tions connues ne peuvent pas toujours être utilisées pour des raisons techniques de pose. Dans le cas de constructions de tubes avec de petits tubes en matière synthétique thermoplastique dans lesquels circulent des fluides, il était également déjà connu d'utiliser pour l'enveloppe un mélange difficilement inflammable de matière synthétique. Celle -ci toutefois fond et coule pour des températures très élevées et peut, en cas d'incendie, libérer très rapidement le tube rigide ou le tube souple dans lequel circule un fluide et 3.- exposer ainsi directement ces tubes à la chaleur en pro- venance de l'extérieur. Un maintien en fonctionnement n'est ainsi pas obtenu. Mais également dans la technique de l'éner- gie électrique ou dans la technique de transmission des données, le développement de câble électrique ou de con- ducteur avec des comportements au feu améliorés, constitue un problème primordial. Des matériaux pour les isolations ou les enveloppes avec des ajouts ignifuges sont générale- ment connus, tout comme la disposition de couches résistant au feu ou à la chaleur dans la construction des câbles ou des conducteurs. Le but est toujours le même, à savoir d'améliorer ce que l'on appelle le maintien en fonction- nement, c'est-à-dire de prolonger le temps pendant lequel un régime de secours, par exemple pour déclencher le proces- sus de commutation, peut encore être maintenu. Mais jus- qu'à maintenant, ni par le choix des matériaux, ni par des modifications dans la construction des câbles ou des canalisations, on n'est parvenu à obtenir des améliorations déterminantes dans le comportement en cas d'incendie, abstrac- tion faite des problèmes qui se posent nécessairement pour adapter à des problèmes mécaniques une construction de câble ou de conducteur optimalisée dans des buts élec- triques. L'invention a en conséquence pour but de trouver une possibilité pour protéger également, dans des conditions aggravées de températures, par exemple en cas d'incendie, de telles réalisations de tubes, de tubes sou- ples, de câbles de canalisations qui sont constituées de matériaux hautement sensibles à la chaleur ou qui contien- nent de tels matériaux, de sorte qu'un maintien du fonc- tionnement soit assuré encore pendant un temps suffisam- ment long. Ces problèmes se présentent de façon particu- lièrement nette dans tous les cas o, comme par exemple dans le cas des tubes hydrauliques souples à haute pression, 4.- ces tubes souples sont sollicités en pression par exemple à 100 bars et au-delà. Ce but est atteint, conformément à l'inven- tionlen ce que la gaine de protection comporte un bandage à une ou plusieurs couches, entourant directement le pro- duit en forme de cordon et qui est constitué d'un matériau non organique ou bien qui contient de façon prépondérante un tel matériau, un enroulement serré est disposé sur ce bandage et constitué de fils ou de bandes en un matériau résistant à la température, ainsi qu'une gaine entourant cet enroulement, jouant le r8le de manchette de compres- sion, et constituée d'un matériau résistant à la chaleur et/ou au feu. Des avantages particuliers de cette cons- truction en couches résident en ce que, par exemple, l'âme dans laquelle passent les fluides ou bien le câble, sont certes protégés contre l'action directe de la température, que les couches disposées par dessus assurent déjà une répartition uniforme du champ calorifique sur la périphé- rie et sur la longueur du tube souple, du tube ou du cible, que ce soit par rayonnement thermique ou par conductibilité thermique. Cette zone de protection> dans laquelle on renon- ce délibérément à des matériaux se décomposant à des tem- pératures élevées, reçoit une compression ou un serrage supplémentaire grâce à une sorte de manchette de compres- sion. Cela a pour conséquence que les couches internes restent dans leur position concentrique autour du tube dans lequel passentles fluides, ou bien autour du câble de fais- ceau de tube ainsi qu'autour du câble électrique, même lors de l'action de la chaleur et qu'ainsi elles agis- sent sur toute la périphérie contre> par exemple, la pres- sion de fluide régnant à l'intérieur du tube souple ou du tube rigide. La durée d'utilisation d'un tube souple, d'un tube rigide ou d'un câble de faisceau de tubes, pro- tégé par une gaine constituée conformément à l'invention, est ainsi notablement augmentée malgré des pressions de 5.- fonctionnement élevées en cas de température d'incendie. Il en va de même. par exemple pour les conducteurs d'un câble électrique transmettant une tension, qui peuvent même survivre à un incendie lorsqu'ils sont disposés à l'intérieur d'une gaine de protection conforme à l'inven- tion. Une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention est obtenue lorsque la gaine de protection est constituée d'un bandage entourant direc- tement le produit en forme de cordon, ce bandage étant en un matériau non organique ou bien contenant de façon pré- pondérante un tel matériau, la gaine de protection com- portant en outre une gaine recouvrant ce bandage et réflé- chissant (rayonnant) la chaleur, une autre gaine rapportée par dessus répartissant la chaleur et constituée d'un matériau résistant à la température ainsi qu'au moins un tissage recouvrant cette gaine et jouant le rôle de manchette de compression, constitué d'un matériau résis- tant à la chaleur et/ou au feu, et une enveloppe externe terminale de protection d'une réalisation difficilement inflammable ou résistant au feu. Une telle réalisation assure par exemple dans le cas de tubes hydrauliques sou- ples, à des températures supérieures à 800 C des pressions de service de plus de 180 bars, l'aptitude au fonctionne- ment pendant un laps de temps suffisamment long. Selon un complément du concept de l'inven- tion, il s'est également avéré avantageux que la ou les couches non organiques entourant directement le tube sou- ple, le tube rigide, le câble de faisceau de tubes ou bien le câble électrique, ou bien la canalisation, sont constituées par du mica, auquel cas, d'une partj pour amé- liorer la flexibilité de la douille de protection, et, d'autre part, pour augmenter la sécurité de fonctionnement, ce mica est disposé sur un support en forme de bande. Ces bandes, avantageusement aussi dans les couches individuel- les de différentes largeurs, sont alors enroulées autour 6.- du produit en forme de cordon, dans une direction d'appli- cation identique ou différente. Le revêtement de mica est alors avantageusement tourné vers l'intérieur. Il est en outre avantageux, selon un com- plément de l'invention, que la couche rayonnant la chaleur soit constituée d'une bande de soie de verre recouverte de métal. On peutdans ce cas1utiliserpar exemple, deux bandes enroulées coup sur coup, auquel cas il importe surtout, pour obtenir un écran fermé contre le rayonnement, que la face métallique de la bande soit tournée vers l'ex- térieur, c'est-à-dire vers une source de chaleur possible. Selon un autre concept de l'invention, la gaine répartissant la chaleur est constituée d'une ou plusieurs couches de fils ou de fibres résistant à la cha- leur et enroulés de façon serrée. Ces fils ou ces fibres qui sont constitués de céramique ou qui peuvent contenir un matériau analogue, et qui sont revêtus de métal, consti- tuent grâce à cet apport de métal, une couche bonne con- ductrice de la chaleur et la répartissant, mais aussi en outre, du fait du noyau isolant résistant à la chaleur, une sorte d'isolation thermique dans la direction du produit longiforme. L'ensemble des couches mentionnées jusqu'ici et qui entourent l'âme dans laquelle passe le fluide, sont placées sous l'influence d'une couche supplémentaire qui,selon la réalisation de l'invention, est constituée d'un tissage en soie de verre. Cette gaine en matériau résistant à la chaleur joue en quelque sorte le rôle d'une manchette de compression pour les couches placées en dessous, notamment aussi en cas d'incendie, lorsqu'il importe que la gaine de protection doive maintenir le fonctionnement pendant un certain temps. Pour réaliser une gaine de protection con- forme à l'invention, on peutpar exemple, appliquer avan- tageusement un procédé selon lequel, autour du tube en 7.- soi apte à fonctionner, autour du tuyau souple, du câble en faisceau de tubes ou bien du câble électrique ou bien de la canalisation, on réalise tout d'abord un bandage à plusieurs couches avec des bandes recouvertes de mica, le mica étant tourné vers l'intérieur, et par dessus, est rap- portée, également par enroulement, une bande de soie de verre rev8tue de métal avec le revêtement vers l'extérieur, cette couche de bande étant entourée étroitement de fils de céramique revêtus de métal, tandis que, par dessus, sont rapportés, en tant que manchette de compression, un tis- sage en soie de verre et finalement une enveloppe externe de protection. Cette enveloppe externe, d'une réalisation difficilement inflammable ou résistante au feu, peut être constituée de différents matériaux. C'est ainsi que lton peut utiliser des matériaux résistant à une temperature élevée à base de polymère fluoré, éventuellement aussi sous forme de bande, fritté ou non fritté. S4 pour des raisons de fabricationjdes matériaux susceptibles dêtre extrudés doivent être utilisés, on doit également donner la préférence à ceux ayant une résistance à des tempéra- tures élevées. Dans ce contexte, des caoutchoucs de sili- cone se sont avérés convenir particulièrement, par exem- ple pour des enveloppements étanches à l'eau. Les bandes recouvertes de mica peuvent avan- tageusement présenter d'une couche à l'autre des lar- geurs différentes, elles sont avantageusement enroulées couche sur couche avec une largeur croissant vers l'ex- térieur. L'invention va être exposée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation d'un tube hydrauli- que souple sous pression résistant à la flamme représenté sur la figure 1, ainsi qu'à l'aide de diagrammes de con- trôle pour un tel tube souple décrits dans des essais a et b. Le tube souple haute pression en caoutchouc1, 8.- d'un type de construction connu en soi, est entouré de la couche 2 en mica ou bien en un matériau contenant du mica. On utilise avantageusement des bandes 3, recou- vertes de mica, par exemple des bandes à base de soie de verre, le revêtement de mica étant placé vers l'inté- rieur. La référence 4 désigne un enroulement constitué d'une ou plusieurs bandes de soie de verre, recouvertes d'aluminium, la couche métallique jouant le rôle de protection thermique étant, en conséquence, placée à l'extérieur. Une gaine supplémentaire 5 répartissant la chaleur est constituée de fils ou de fibres 6 en cérami- que, placés de façon serrée autour de l'enroulement 4. Le tissage en soie de verre 7 qui peut être une bande de tissage de verre, en particulier en cas de plus grand diamètre, entoure fermement les fils de céra- mique, et agit simultanément aussi sur les couches 2 et 4 placées audessous. L'enveloppe supplémentaire 8 placée à l'extérieur est constituée, par exemple, d'un caoutchouc de silicone ignifuge et d'une haute résistance à la déchirure. Malgré la gaine de protection constituée, conformément à l'invention de plusieurs couches, et des longues durées d'utilisation ainsi assurées en cas d'in- cendie, le tube hydraulique souple est, en outre, suffisamment flexible, et il peut être également monté sous un encombrement réduit. Pour le diamètre externe du tube souple sous pression 1, de par exemple 25 mm, et une couche de mica 2 de 8 mm d'épaisseur, le diamètre externe du tube souple protégé conformément à l'invention, n'est en effet porté au total qu'à 55 mm. Sur un tube hydraulique souple protégé con- formément à l'invention, il a été procédé aux essais suivants: essai a - Un tube hydraulique souple réalisé selon la figure 1, a été fixé au-dessus d'une cuve remplie d'huile. Dans le même plan que le tube souple 1, ont été disposées 9._ à intervalles de 10 cm, cinq sondes thermiques 9 à 13, l'une 13, de ces sondes thermiques ayant été fixée direc- tement sur la surface du tube souple sur son côté tourné vers la cuve d'huile. Deux autres sondes thermiques étaient placées dans le tube souple (sonde 14) ainsi qu'entre le tube souple 1 et la couche 2 (sonde 15), le tube hydrauli- que souple n'étant soumis à aucune pression. Après allumage de l'huile, la température maximale d'environ 840 C est obtenue après environ 3 minu- tes. Le feu de la source de chaleur, constitué par une quantité définie d'huile hydraulique en combustion, s'éteint après 15 minutes. La température mesurée dans le tube souple 1 au moyen de la sonde 14, atteint pendant l'incendie environ 1100 C, la température mesurée avec la sonde 15 entre le tube souple 1 et la couche 2, se si- tue à environ 125 0C. La figure 2 représente le résultat de cet essai. Essai b - A la différence de l'essai a, trois tubes hydrauliques souples protégés conformément à l'invention et réalisés selon la figure 1, sont testés simultanément; en outre, ces tubes souples sont sollicités pendant une durée d'essai de 28 minutes à une pression statique de bars. Le résultat de cet essai est représenté sur la figure 3. Dans ce cas, les courbes de température 9 à 12 représentent les températures dans l'environnement des tubes, les courbes T 16 à 18 montrent l'évolution de la température du fluide sous pression dans les trois tubes hydrauliques souples utilisés pour l'essai. Ces essais montrent que l'aptitude au fonc- tionnement du tube souple dans lequel passe le fluide, au- dessous d'une gaine de protection réalisée conformément à l'invention, n'est influencée que de façon accessoire par la température extérieure. Malgré la pression élevée 10.- de fonctionnement régnant en même temps que la tempéra- ture élevée (incendie), le tube souple n'est pas endommagé. L'invention n'est toutefois pas limitée à ce cas particulièrement critique, du fait de l'action si- multanée d'une température d'incendie et de la pression interne. Ainsi, on peut également protéger, conformément à l'invention, toute réalisation métallique ou bien non métallique de canalisations tubulaires ou bien de câbles de faisceaux de tubes. De mSmeau lieu du tube souple 1, tout câble électrique ou optique peut être muni d'une gaine de protection qui permet d'exposer avec sécurité le câble à un incendie sans que ce câble soit endommagé ou que le maintien de son fonctionnement soit mis en question. Il va de soi que le maintien du fonction- nement ou bien l'intégrité du câble, peut, en outre, encore être influencé, de façon indépendante de la gaine de pro- tection selon l'invention, par la construction propre de ce câble, par exemple par le remplacement de matériaux isolants courants par des matériaux ignifuges ou bien d'une haute résistance à la température. 11.- R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Gaine de protection contre l'action de la chaleur et du feu à partir de l'extgrieur pour des produits en forme de cordons, tels que des tubes dans les- quels passent des fluides, des tuyaux souples ou bien un câble de faisceau de tubes, ainsi qu'un c.ble électrique et des canalisations pour la transmission pneumatique, hydraulique, électrique ou optique d'impulsions de com- mande, de valeurs de mesure, etc.., gaine de protection caractérisée en ce qu'elle comporte un bandage à une ou plusieurs couches, entourant directement le produit en forme de cordon et qui est constitué d'un matériau non organique ou bien qui contient de façon prépondérante>un tel matériau, un enroulement serré est disposé sur ce ban- dage et constitué de fils ou de bandes en un matériau ré- sistant à la température, ainsi qu'une gaine entourant cet enroulement, jouant le r8le de manchette de compres- sion, et constituée d'un matériau résistant à la chaleur et/ou au feu. 2.- Gaine de protection selon la revendica- tion 1, caractérisée par l'utilisation simultanée d'un ban- dage entourant directement le produit en forme de cordon et qui est constitué d'un matériau non organique ou bien qui contient de façon prépondérante un tel matériau, d'une gaine recouvrant ce bandage et réfléchissant (rayonnant) la chaleur, d'une gaine rapportée par dessus et répartis- sant la chaleur qui est constituée d'un matériau résistant à la température, d'au moins un tissage recouvrant cette gaine et jouant le rôle de manchette de compression cons- titué d'un matériau résistant à la chaleur et/ou au feu, ainsi que d'une enveloppe externe de protection difficile- ment inflammable ou résistant au feu. 3.- Gaine de protection selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que du mica est utilisé comme matériau inorganique. 12. 4.- Gaine de protection selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que le mica est disposé sur un support en forme de bande. 5.- Gaine de protection selon l'unle quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le bandage est constitué d'un enroulement multiple de la bandE supportant le mica.. 6.- Gaine de protection selon la revendica- tion 5, caractérisée en ce que le revêtement de mica fait respectivement face vers l'intérieur. 7.- Gaine de protection selon la revendica- tion 2, caractérisée en ce que la gaine rayonnanit la cha- leur est constituée d'une bande en soie de verre recouver- te de métal. 8.- Gaine de protection selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce que la couche de métal de la bande fait face à l'extérieur. 9.- Gaine de protection selon l'une quelcon- que des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que la bande recouverte de métal est enroulée. 10.- Gaine de protection selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce que la couche rayonnant la cha- leur est constituée de métal déposé en métallisation sous vide. 11.- Gaine de protection selon la revendica- tion 2, caractérisée en ce que la gaine répartissant la chaleur est constituée d'une ou plusieurs couches de fils de fibres résistant à la chaleur et serrées autour du produit. 12.- Gaine de protection selon la revendica- tion 11, caractérisée en ce que les fils de fibres sont constitués de céramique ou bien contiennent un tel maté- riau et sont revêtus de métal. 13.- Gaine de protection selon l'une quel- conque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que eI 25917i5 13.- la gaine jouant le rôle de manchette de compression est constituée d'un tissage de soie de verre. 14.- Gaine de protection selon l'une quelcon- que des revendications 2 à 13, caractérisée en ce que l'enveloppe de protection extrudée est constituée de caoutchouc de silicone. 15.- Gaine de protection selon l'une quel- conque des revendications 2 à 14, caractérisée en ce que l'enveloppe de protection est constituée d'un élastomère ou d'une résine thermoplastique ignifuge et résistant à la température. 16.- Gaine de protection selon l'une quel- conque des revendications 2 à 15, caractérisée en ce que l'enveloppe de protection est constituée d'un envelop- pement par une bande d'acier. 17.- Gaine de protection selon l'une quel- conque des revendications 2 à 16, caractérisée en ce que l'enveloppe de protection est constituée d'un matériau non organique. 18.- Procédé pour la réalisation d'une gaine de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en que, autour du tube en soi apte à fonctionner, autour du tuyau souple, du câble en faisceau de tubes ou bien du câble électrique ou bien de la cana- lisation, on réalise tout d'abord un bandage à plusieurs couches avec des bandes recouvertes de mica, le mica étant tourné vers l'intérieur, et que par dessus1est rap- portée, également par enroulement, une bande de soie de verre revêtue de métal avec le revêtement vers l'exté- rieur, cette couche de bande étant entourée étroitement de fils de céramique revêtus de métal, tandis que par des- sus sont rapportés, en tant que manchette de compression, un tissage en soie de verre et finalement une enveloppe externe de protection. 19.- Procédé selon la revendication 18, 14.- caractérisé en ce que les bandes revêtues de mica compor- tentld!une couche à l'autre des largeurs différentes. 20.- Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que les bandes sont enroulées l'une sur l'autre avec une largeur croissant vers l'extérieur.