Brevet FR2604772A1 — publié le 19880408

Gaine d'isolement thermique pour tuyauterie La présente invention concerne une gaine d'isolement thermi- que en mousse destinée à isoler thermiquement des soupapes, des ac- cessoires de tuyauteries et d'autre matériel sensible à la tempéra- ture. Cette gaine peut être utilisée pour l'isolement de soupapes ou d'accessoires de tuyauterie d'un type quelconque, lorsque la forme de l'élément à isoler est irrégulière, imprévisible ou de dimensions variables. Jusqu'à présent il était nécessaire d'ajuster sur mesure tous les revêtements isolants afin d'assurer un isolement maximum de l'accessoire. Des tentatives de réalisation d'un revêtement universel ont été plus ou moins réussies, les revêtements "universels" ne pou- vant pas se mouler sur les contours exacts de l'accessoire sous-ja- cent. La gaine fournit pour la première fois un revêtement d'isole- ment universel peu coûteux qui se moule sur mesure lors de sa pose plutôt qu'au moment de sa fabrication, est amovible et réutilisable, et n'est pas soumis aux mêmes détériorations que les dispositifs d'isolement selon la technique antérieure. Il existe de nombreuses raisons d'isoler les tuyauteries, les accessoires, etc. L'une des plus importantes de ces raisons con- siste à économiser l'énergie pendant la circulation de matières à l'intérieur des tuyauteries. De nombreux procédés de fabrication né- cessitent le transport de liquides et de gaz dans des canalisations à une pression ou une température spécifique sans réchauffement ni re- froidissement. Beaucoup de procédés nécessitent également le maintien constant de certaines températures pour faciliter le déplacement de matières caustiques ou de substances corrosives à l'intérieur les ca- nalisations. La structure interne des soupapes et accessoires de tuyaute- rie eux-mêmes peut contribuer à une chute de pression à l'intérieur de la canalisation, ayant pour effet de réduire la vitesse des sub- stances transportées et de provoquer "l'agglutination" ou l'accumula- tion de ces substances dans la soupape. De plus, la chimie de nom- breux procédés exige que la température interne soit maintenue dans des limites très strictes. Le problème est encore aggravé du fait que, pour remplir leur fonction, beaucoup de canalisations doivent - 2 - être exposées aux variations extrêmes des conditions atmosphériques qui surviennent en dehors des bâtiments d'usine. Actuellement des gels se produisent tous les hivers et entraînent des pertes de pro- duction dans de nombreuses usines. L'utilisation de différents dispositifs pour isoler les ac- cessoires de tuyauterie est une technique bien connue. Une coque mé- tallique isolante constituée de deux parties est divulguée dans le brevet US-A-1.108.840. Les deux parties de cette coque sont adaptées par une fabrication sur mesure afin de s'ajuster autour de l'acces- soire et d'être accouplées l'une à l'autre au moyen de brides de ver- rouillage. Ce dispositif est adapté de manière à former des colliers ou des bagues qui sont munis de garnitures en amiante constituant l'agent isolant. L'un des inconvénients majeurs de ce dispositif consiste en la nécessité de connaître les dimensions précises de chaque accessoi- re avant la fabrication de chaque coque d'isolement ajustée sur mesu- re, de sorte qu'il en résulte un retard et des frais additionnels. Un autre inconvénient réside dans l'utilité limitée de l'amiante en tant qu'isolant, tant du point de vue de sa sécurité et de son efficacité que de son agencement irrégulier à l'intérieur de la coque métalli- que. La présente invention résoud ces problèmes en fournissant une gaine normalisée peu coûteuse qui est adaptée lors de la pose plutôt qu'au moment de la fabrication et qui utilise les propriétés supé- rieures d'isolement et de sécurité d'une couche isolante en mousse de polyuréthane à alvéoles fermées enveloppant uniformément l'accessoi- re. Le brevet US-A-3.724.491 divulgue un dispositif d'isolement d'accessoires de tuyauterie qui est composé d'une pluralité de sec- tions métalliques qui coopèrent ensemble de manière à renfermer l'ac- cessoire. Chaque section comprend une enveloppe métallique extérieure et une enveloppe métallique intérieure reliée à l'enveloppe métalli- que extérieure de manière à délimiter un espace entre celles-ci dans lequel est prévu un matériau d'isolement. Les sections métalliques sont reliées l'une à l'autre de façon amovible autour de l'acces- - 3 - soire. Comme l'enveloppe intérieure est constituée de métal, le dis- positif ne s'ajuste pas sur les contours précis de l'accessoire. Selon le brevet précité, il est également nécessaire de po- ser et maintenir en permanence une bride de fixation sur le disposi- tif afin d'appliquer une pression centripète contre la tuyauterie. La présente invention résoud ces difficultés en faisant appel aux quali- tés d'isolement supérieures d'une mousse à alvéoles fermées empêchant la pénétration de vapeur dans la couche de mousse, empêchant la cou- che isolante d'être exposée ou détériorée en cas de dépose, et sup- primant la nécessité d'une bride de fixation durant l'utilisation. Le brevet US-A-4.207.918 divulgue une gaine d'isolement constituée d'un tissu à fibres de verre et comprenant une pluralité de composants, notamment une collerette, une gaine et un capuchon. Une couche intérieure en garniture souple sert à l'isolement et la gaine est maintenue sur la tuyauterie par des colliers de fixation. Les inconvénients de ce dispositif résident dans le fait que la cou- che intérieure en garniture souple a tendance à se "tasser" sous l'action des forces de gravité et peut se détériorer en cas d'exposi- tion de la gaine à des substances caustiques. Des jeux peuvent se former dans les couches de la gaine, dans les zones o les colliers de fixation provoquent des replis dans les couches de la gaine. De plus, la fabrication sur mesure devient encore plus nécessaire du fait que la gaine est constituée d'une pluralité de composants. La présente invention résoud ces problèmes en fournissant une gaine nor- malisée en une seule pièce possédant une couche isolante qui ne se tasse pas et ne réagit pas, et se moule de manière à s'ajuster sur la forme précise de l'accessoire sous-jacent sans être exposée à l'at- mosphère ni à la détérioration. Le brevet US-A-4.448.218 divulgue un dispositif qui sert à obturer les fuites dans des tuyauteries au moyen d'un bloc en caout- chouc rectangulaire gonflable. Ce dispositif ne présente pas de rela- tion particulière avec la présente invention car il concerne la pose de "pièces" sur les tuyauteries plutôt que l'isolement des accessoi- res de tuyauteries. Il utilise l'air qui n'a pratiquement pas de pro- priétés d'isolement et il ne peut pas être posé sur des accessoires à - 4 - arêtes vives et de forme irrégulière qui pourraient facilement perfo- rer l'extérieur en caoutchouc. Le brevet US-A-4.556.082 divulgue une gaine d'isolement uni- taire et amovible pour des accessoires de tuyauterie, possédant des couches intérieure et extérieure composées de matière à fibres de verre aluminée et siliconée et présentant une couche médiane à fibres de verre ayant une épaisseur de 2,54 cm. La gaine est complétée par des sangles étirées pour envelopper la gaine autour de l'accessoire comme un "linge". Bien que ce revêtement présente l'avantage de ne pas nécessiter une fabrication sur mesure, il présente encore un in- convénient majeur du fait qu'il n'épouse pas la forme précise de l'accessoire de tuyauterie sous-jacent. Le jeu donne alors lieu à la formation de poches d'air entre la gaine d'isolement et la tuyaute- rie, o des dépôts de liquides peuvent s'amasser dans la gaine elle- même en provoquant la détérioration de la couche médiane. Aucun des dispositifs et gaines d'isolement précédents ne fournit une gaine d'isolement normalisée en une seule pièce compre- nant une couche intérieure thermorétractable combinée à une couche extérieure en tissu relativement rigide pour former deux poches posi- tionnées en vis-à-vis,. adaptées de manière à contenir une couche mé- diane qui est créée et formée au moment de la pose. Les documents de brevet qui précèdent ne divulguent pas non plus une gaine d'isolement en mousse à alvéoles fermées pouvant être moulée avec précision sur la forme de l'accessoire sous-jacent sans exposer ses couches inté- rieures au milieu ambiant, n'ayant pas à être conçue sur mesure et ne laissant pas sa couche isolante se tasser ni se détériorer, même en cas de dépose de l'accessoire. La présente invention a donc pour but de fournir une gaine d'isolement thermique en une seule pièce pour l'isolement de soupapes et d'autres accessoires de tuyauterie qui utilise les propriétés su- périeures d'isolement de la mousse de polyuréthane à cellules rigides disponible dans le commerce, sans entraîner des frais liés aux procé- dés de pose complexes et inefficaces, et des problèmes de conception sur mesure qui se posent actuellement sur le marché. Additionnellement l'invention vise à fournir une gaine d'isolement convenant à une large gamme de diamètres et de formes de tuyauteries et de soupapes, sans adaptation spéciale, quelle que soit la forme initiale de la tuyauterie ou la forme modifiée ultérieure- ment de la soupape sur le site. La présente invention a également pour but de fournir une gaine d'isolement thermique pour accessoires de tuyauterie dans la- quelle la couche d'isolement ne se détériore pas en cas d'exposition à des substances caustiques ou à l'atmosphère, reste inattaquable par une large gamme de produits chimiques, ne se tasse pas sous l'effet de la gravité, n'a pas à être réparée ni remplacée (usure) en cas de dépose et de réutilisation, et peut être posée rapidement par du per- sonnel non qualifié. A ces fins, une gaine d'isolement selon l'invention est une gaine d'isolement thermique multicouche, unitaire, amovible et réuti- lisable, pour accessoires de tuyauterie, soupapes, ou analoguescom- prenant: (a) une couche extérieure de forme générale rectangulaire constituée d'une matière souple, non rétractable, non élastique, ré- sistante à la chaleur et à l'eau, et possédant deux faces et deux ex- trémités; (b) une couche intérieure de forme générale rectangulaire constituée d'une matière plastique souple, thermorétractable, possé- dant deux faces et deux extrémités, et assemblée à la couche exté- rieure par un joint disposé autour du périmètre de la couche inté- rieure, ladite couche intérieure étant adaptée de manière à épouser la forme de l'accessoire de tuyauterie, de la soupape, ou analogue, sous l'effet d'échauffement; (c) urn joint médian transversal assemblant les couches inté- rieure et extérieure et disposé d'une face à l'autre de la gaine de manière à former deux poches indépendantes, parfaitement fermées, en- tre les couches intérieure et extérieure; (d) une couche médiane en mousse de polyuréthane à alvéoles rigides, contenue dans lesdites poches; et (e) des moyens pour fixer la gaine autour de l'accessoire de tuyauterie, de la soupape, ou analogue, lesdites poches étant posi- - 6 - tionnées sur les faces opposées de l'accessoire dde tuyauterie, de la soupape, ou analogue, et la couche médiane étant immédiatement adja- cente à celles-ci. Dans ce mode de réalisation préféré, la gaine d'isolement est généralement rectangulaire et sensiblement plate avant la pose. Au moment de la fabrication, une couche intérieure et une couche ex- térieure sont assemblées au moyen d'un joint périphérique et d'au moins un joint transversal médian. Cet agencement crée dans la gaine deux poches indépendantes et entièrement fermées, qui sont adaptées de manière à recevoir une couche médiane au moment de la pose, au mo- yen de deux orifices ménagés dans la couche extérieure. La couche extérieure est constituée d'une matière à fibre de verre aluminisée et siliconée, mais il est également possible d'em- ployer une matière non aluminée pour des applications à basse tempé- rature. Ce tissu non réactif, résistant à la température et à l'eau, constitue une matière idéale pour la couche extérieure. Au contraire, la couche intérieure est constituée d'un film mince et souple de polyuréthane ou de polycyanate résistant à la cha- leur. La couche extérieure de la gaine comprend typiquement deux concavités en forme de U situées chacune à une extrémité de la gaine, qui correspondent à l'étranglement de la soupape ou de l'accessoire; mais il serait possible de réaliser une gaine sans ces concavités. De part et d'autre de la concavité située à une extrémité, des boucles ou d'autres moyens de fixation sont prévus; des colliers de fixation coopérant avec les boucles sont prévus sur chacun des côtés de la concavité de l'autre extrémité, de sorte que la gaine peut être fi- xée, extrémité contre ex:rémité, d'une manière circulaire souple, au- tour de l'accessoire de tuyauterie. Dès que la gaine est fixée de cette manière circulaire sou- ple autour de l'accessoire, une couche médiane de mousse est formée et introduite dans les orifices ménagés dans la couche extérieure pour accéder aux poches formées entre les couches intérieure et exté- rieure. Un procédé préféré d'introduction de la couche médiane de -7- mousse consiste à injecter des produits chimiques, polyalcool et iso- cyanate, dans la proportion préférée de 0,93/1,00 dans les orifices de la gaine, par une buse commune de mélange reliée à des bidons de chaque produit chimique. Les produits chimiques se mélangent en ap- proximativement 0 à 20 secondes; pendant approximativement 20 à 180 secondes, le mélange continue de couler et de constituer une mousse de polyuréthane à alvéoles rigides durcissant rapidement, d'une den- sité moyenne de 64 kg/m3. Ce mélange chimique peut être introduit si- multanément par les deux orifices ou en une succession rapide sans difficulté en présence d'un seul technicien. Sous l'effet de la chaleur dégagée par la réaction exother- mique mentionnée précédemment, la couche intérieure sensible à la chaleur "se rétracte pour envelopper" la tuyauterie. La couche média- ne qui se dilate rapidement, soumise à la pression extérieure de la couche extérieure semi-rigide qui lui a été fixée, est obligée de se dilater sélectivement vers l'intérieur, en prenant la même forme que la couche intérieure et l'accessoire sous-jacent. L'application d'une légère pression ascendante est avantageuse à ce moment-là, car elle permet à la mousse qui se dilate d'envelopper entièrement la tête de la soupape ou de l'accessoire faisant saillie. Au fur et à mesure que la mousse continue de durcir, il se forme une couche d'isolement ri- gide, imperméable et entièrement fermée autour de l'accessoire. Dès que la gaine est entièrement formée et durcie, il est possible de la retirer sans détériorer la couche d'isolement. Les boucles prévues sur les extrémités de la couche extérieure sont déta- chées et une pression descendante est alors appliquée pour "fissurer" la gaine le long du joint transversal médian, faisant office de "charnière", qui sépare les deux poches de mousse l'une de l'autre. Pour remettre la gaine en place, il suffit de replacer cette gaine moulée autour de la tuyauterie et de rattacher les boucles. Dans cette réalisation préférée, la longueur de la couche extérieure généralement rectangulaire de la gaine est supérieure à celle de la couche intérieure généralement rectangulaire. Cette réa- lisation nécessite la présence d'un joint autour du périmètre de la plus courte des deux couches ainsi qu'un joint périphérique autour du -8- périmètre du rabat exposé de la couche extérieure. L'avantage du recouvrement de la couche extérieure par el- le-même en se rabattant, sans que la couche intérieure volumineuse ait'à se recouvrir elle-même, consiste en ce qu'il empêche les préci- pitations extérieures de pénétrer le long des joints des poches d'i- solement pour venir en contact avec l'accessoire, sans qu'il soit né- cessaire de doubler le volume de la gaine. Cependant, il est possible de réaliser une gaine dans laquelle les couches intérieure et exté- rieure généralement rectangulaires sont de mêmes longueur et largeur, de sorte qu'il n'y a aucun recouvrement aux extrémités de la gaine o sont prévues les boucles. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven- tion apparaîtront plus clairement à la lecture de la description sui- vante de plusieurs réalisations préférées en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels: - la Fig. 1 représente une vue isométrique de la gaine d'i- solement thermique complètement installée, montrant une vue en coupe latérale de la couche intérieure et de la couche médiane d'isolement en mousse reliée à un dispositif d'amorçage de mousse; - la Fig. 2 représente une vue en plan supérieur de l'exté- rieur de la gaine d'isolement thermique à son état aplati avant l'in- troduction de la couche médiane d'isolement et l'installation; - la Fig. 3 représente une vue en plan inférieur de l'inté- rieur de la gaine d'isolement à son état aplati, illustrant la fixa- tion de la couche intérieure aux portions de la couche extérieure au moyen de liaisons par joints transversale et périphérique entre les deux couches; - la Fig. 4 représente une vue en coupe de la gaine d'isole- ment le long de la ligne 4-4 de la Fig. 1, après pose autour d'un ac- cessoire de tuyauterie; - la Fig. 5 représente une vue isométrique de la gaine d'i- solement entièrement moulée après avoir été retirée de la tuyauterie, illustrant la fonction de charnière du joint transversal médian pour faciliter le retrait. En référence aux dessins, la Fig. 1 représente une vue iso- - 9 - métrique de la gaine d'isolement complètement installée, les moyens destinés à contenir les produits chimiques, isocyanate et polyal- cool, étant représentés en 12. Les flexibles de raccordement 14a et 14b sont raccordés à une extrémité à des bombes d'aérosol jumelées (non représentées) et à l'autre extrémité à une buse de mélange com- mune 17, qui est représentée insérée dans une fente de gaine exté- rieure 16, pour permettre la combinaison des produits chimiques men- tionnés précédemment qui forme la couche médiane en polyuréthane à alvéoles fermées 24. La couche extérieure 20, composée d'une matière résistante à la chaleur et à l'eau, est représentée en se recouvrant elle-même en 30. Quatre boucles à détachement rapide, 22a, sont atta- chées à leurs colliers de fixation coopérants 22b, et sont situées aux extrémités opposées de la couche extérieure de la gaine, deux au moins de ces boucles étant séparées par une concavité en forme de U 23 située aux extrémités opposées de la couche extérieure. Un joint périphérique continu 26 assemble les couches exté- rieure et intérieure de la gaine en délimitant les contours exté- rieurs d'une poche contenant la couche médiane 24. Sur le côté droit de la Fig. 1 est représentée une portion de l'extrémité de la couche extérieure démontrant sa position finale 20 par rapport à la couche médiane 24 et à la couche intérieure 25, ainsi que l'emplacement fi- nal du joint transversal médian 28. La couche intérieure 25 est re- présentée en épousant la forme de la tuyauterie sous-jacente 10, la portion supérieure en saillie de l'accessoire de tuyauterie 18 étant représentée. La Fig. 2 représente une vue du plan supérieur de l'exté- rieur de la gaine d'isolement aplatie avant installation. Le joint périphérique 26 constitue une marge extérieure continue. Un joint transversal médian 28 divise la couche extérieure de la gaine en deux moities, la seconde moitié étant elle-même subdivisée en deux por- tions par la présence d'un second joint transversal 32. Deux fentes, 16a et 16b, sont pratiquées dans la couche ex- térieure et sont séparées par le joint transversal médian 28. Les boucles 22a et leurs colliers de fixation coopérants 22b sont repré- sentés aux extrémités opposées de la couche extérieure. Au moins deux de ces boucles sont séparées par une concavité en forme de U 23a et au moins deux de leurs colliers de fixation coopérants sont également séparés par une concavité en forme de U 23b. La Fig. 3 représente une vue du plan inférieur de l'inté- rieur de la gaine d'isolement à son état aplati et illustre la fixa- tion de la couche intérieure aux portions de la couche extérieure dé- limitées par deux joints transversaux et un joint périphérique. Le joint transversal médian 28 divise l'intérieur de la gaine en deux moitiés, 34 et 36, la seconde moitié étant elle-même subdivisée en deux portions, 36a et 36b, par un second joint transversal 32. La couche intérieure souple 25 est assemblée à la couche ex- térieure le long du joint périphérique 26, du joint transversal mé- dian 28 et du joint transversal 32 formant des poches délimitées par la première moitié de la couche extérieure et la première portion de la seconde moitié de la couche extérieure de la gaine. La Fig. 4 représente une vue en coupe de la gaine d'isole- ment entièrement moulée après sa pose. La tuyauterie 10 et son acces- soire 18, qui fait saillie vers le haut à travers la gaine, sont re- présentés enveloppés par la couche intérieure 25, la couche médiane 24 et la couche extérieure 20. Les couches intérieure et médiane épousent complètement la forme de l'accessoire de tuyauterie sous- jacent, en fournissant ainsi un isolement supérieur à l'accessoire de tuyauterie. La Fig. 5 représente une vue isométrique de la gaine d'iso- lement entièrement moulée après avoir été retirée de l'accessoire. La couche extérieure 20 a pris une forme finale relativement rigide et circulaire, tandis que les couches médiane et intérieure rigides sont parfaitement conformées à la forme de l'accessoire sous-jacent. Le joint transversal médian 28 qui assemble les couches extérieure et intérieure a pris un aspect semblable à une charnière, permettant de retirer plus facilement la gaine de l'accessoire. Les boucles 22a et leurs colliers de fixation coopérants 22b sont représentés non atta- chés. - 11 - REVENDICATIONS 1. Gaine d'isolement thermique multicouche, unitaire, amovi- ble et réutilisable, pour accessoires de tuyauterie, soupapes, ou analogues, caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) une couche extérieure (20) de forme générale rectangu- laire constituée d'une matière souple, non rétractable, non élasti- que, résistante à la chaleur et à l'eau, et possédant deux faces et deux extrémités; (b) une couche intérieure (25) de forme générale rectangu- laire constituée d'une matière plastique souple, thermorétractable, possédant deux faces et deux extrémités, et assemblée à la couche ex- térieure (20) par un joint (26) disposé autour du périmètre de la couche intérieure (25), ladite couche intérieure étant adaptée de ma- nière à épouser la forme de l'accessoire de tuyauterie, de la soupa- pe, ou analogue (10, 18), en cas d'échauffement; (c) un joint médian transversal (28) assemblant les couches intérieure et extérieure (25, 20) et disposé d'une face à l'autre de la gaine de manière à former deux poches indépendantes (34, 36), par- faitement fermées, entre les couches intérieure et extérieure; (d) une couche médiane (24) en mousse de polyuréthane à al- véoles rigides, contenue dans lesdites poches (34, 36); et (e) des moyens (22a, 22b) pour fixer la gaine autour de l'accessoire de tuyauterie, de la soupape, ou analogue, lesdites po- ches étant positionnées sur des faces opposées de l'accessoire de tu- yauterie, de la soupape, ou analogue (10, 18), et la couche médiane (24) étant immédiatement adjacente à celles-ci. 2. Gaine d'isolement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une des deux extrémités de la couche intérieure (25) de forme générale rectangulaire a une longueur plus courte qu'une extré- mité correspondante de la couche extérieure (20) de la gaine. 3. Gaine d'isolement selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des poches (34, 36) possède un orifice ou un oeil- let (16a, 16b) permettant l'introduction de la couche médiane en mousse de polyuréthane (24). 4. Gaine d'isolement selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque extrémité de la gaine comprend une concavité en for- - 12 - me de U (23a, 23b) adaptée de manière à correspondre à l'étranglement de l'accessoire de tuyauterie (18). 5. Gaine d'isolement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche médiane en polyuréthane rigide (24) est formée à l'intérieur desdites poches (34, 36) à partir d'un mélange des pro- duits chimiques, polyalcool et isocyanate. 6. Gaine d'isolement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche intérieure (25) est composée d'un film souple de matière plastique en polyuréthane. 7. Gaine d'isolement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche extérieure (20) est constituée d'un tissu à fibre de verre silicon&. 8. Gaine d'isolement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche médiane en mousse de polyuréthane (24) a une den- site d'au moins 64 kg/m3. 9. Gaine d'isolement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour fixer la gaine autour de la tuyauterie sont au moins deux boucles (22a) prévues sur la couche extérieure (20) à une extrémité de celle-ci et au moins deux colliers de fixation coo- pérant (22b) adaptés de manière à recevoir les boucles prévues sur la couche extérieure à l'autre extrémité de celle-ci.