Brevet FR2683293A1 — publié le 19930507

PRODUIT DESTINE A L'ISOLATION DES COUDES DES TUYAUTERIES ET SON PROCEDE DE REALISATION L'invention concerne les produits destinés à l'isola- tion des tuyauteries qui se présentent sous forme de man- chons cylindriques faits à partir de mousses isolantes ou de laines minérales, laines de verre ou laines de roche. Elle concerne, plus particulièrement, l'isolation des par- ties coudées des tuyauteries dans le domaine du chauffage,15 de la thermique industrielle et de la réfrigération. Lorsqu'un installateur doit procéder à l'isolation de tuyauteries, par exemple de chauffage, alors qu'elles sont déjà posées à l'intérieur ou à l'extérieur d'un bâtiment, il dispose, pour le faire, de manchons isolants cylindri-20 ques appelés "coquilles" Ces manchons qui sont fendus sur leur longueur se posent autour de la tuyauterie et l'opé- ration s'effectue très simplement dans les parties recti- lignes En ce qui concerne les coudes de tuyauterie, il existe deux techniques en présence: ou bien on utilise des25 coudes préformés ou découpés dans un bloc de matériau identique ou non à celui qui constitue les coquilles, ou bien l'on découpe dans les parties rectilignes de celui-ci à l'aide de gabarits des éléments qui lorsqu'ils seront assemblés permettront de recouvrir la partie coudée de la tuyauterie La première technique nécessite le stockage d'un grand nombre de parties préformées qui sont d'un coût élevé La deuxième technique nécessite la mise en oeuvre sur le chantier d'une découpe de plus en plus délicate quand le diamètre augmente qui nécessite une main-d'oeuvre35 plus qualifiée et qui revient donc à un prix supérieur. L'invention se donne pour tâche de fournir un produit destiné à l'isolation des coudes des tuyauteries qui traite simultanément les coudes et les parties droites attenantes qui assure de bonne performances thermiques, qui soit d'un 2 prix de revient peu élevé et qui soit également facile à stocker. Les techniques permettant de réaliser des manchons isolants à l'aide de mousses organiques sont connues En ce qui concerne les laines minérales on connaît également plusieurs techniques pour réaliser des manchons isolants appelés coquilles C'est ainsi que la demande de brevet européen EP 205 714 propose une méthode pour fabriquer des coquilles en matériau fibreux inorganiques par enroulement10 d'un feutre constitué des fibres et d'un liant sur un man- drin chauffé. Toutes ces techniques permettent ainsi de réaliser des cylindres dont le rayon intérieur correspond au rayon ex- térieur de la tuyauterie à protéger et qui ont une épais-15 seur d'isolant soit de mousse soit de produit fibreux qui correspond à la résistance thermique que l'on veut obtenir. Ces coquilles se présentent en éléments rectilignes d'une longueur en général de l'ordre du mètre éventuellement protégées par un film en plastique ou métallique Ces co-20 quilles sont coupées longitudinalement sur un demi-diamètre au moins de manière à permettre de les ouvrir et d'intro- duire à l'intérieur la tuyauterie à protéger Bien qu'il soit possible avec certains systèmes de cintrer légèrement les produits de manière à leur permettre de suivre un tra-25 jet curviligne de la tuyauterie, lorsque le rayon de cour- bure devient trop petit il est impossible de déformer suf- fisamment le produit pour qu'il suive la courbe de la tuyauterie C'est pourquoi plusieurs méthodes ont été dé- veloppées qui permettent de fabriquer séparément les coudes30 destinés à équiper les angles des tuyauteries. La première de ces méthodes consiste à découper dans des blocs de mousse des coudes ou à former dans des blocs de laine minérale, en particulier de laine de roche, des coudes qui se raccordent de part et d'autre aux parties35 rectilignes Ces coudes sont coupés en deux dans leur plan de symétrie, laissant ainsi une fente traversante qui f a- vorise les déperditions thermiques Cette technique qui permet d'obtenir des coudes d'une grande précision qui épousent exactement la tuyauterie et qui se raccordent 3 parfaitement aux parties rectilignes, est très chère Par ailleurs le conditionnement des coudes pour les amener jusque sur le chantier nécessite des emballages particu- liers, qui eux aussi, augmentent le prix de revient. 5 Une autre technique plus couramment utilisée consiste à procéder sur le chantier proprement dit à des découpes qui permettent éventuellement, pour les petits diamètres, à l'aide d'une boîte à onglets spéciale telle que celle de la demande de brevet FR 2 633 546, d'obtenir à l'endroit voulu10 de la coquille cylindrique un évidement de section trian- gulaire qui permettra ensuite de refermer la coquille pour lui donner l'angle voulu Cette technique très simple a l'avantage de permettre d'obtenir sur chantier n'importe quel angle à condition d'adapter l'angle de découpe aux15 résultats que l'on recherche Elle est également très bon marché Cependant, les isolations que l'on obtient au ni- veau des coudes de tuyauterie ne sont pas d'excellente qualité En effet, le rayon de courbure d'un angle de tuyauterie n'est jamais nul En revanche, la partie coudée20 de la coquille obtenue par le procédé précédent fait un angle vif à l'endroit du raccordement Il s'ensuit que l'isolant ne suit pas exactement la surface du tuyau En certains endroits l'isolant est comprimé et au contraire en d'autres endroits un espace reste libre entre la surface du25 tuyau et l'isolant De plus, sur chantier, l'angle n'est jamais exactement ajusté et les segments ne sont donc ja- mais jointifs C'est pour pallier ces différents inconvé- nients que la technique de l'invention a été développée. L'invention propose dans la première de ses variantes un produit constitué d'éléments de coquilles isolantes cy- lindriques et destiné à réaliser un manchon isolant autour d'un coude d'angle a d'une tuyauterie dont les éléments de coquilles sont prismatiques, au nombre de n, identiques s'ils sont plusieurs, avec leurs deux faces sensiblement35 planes faisant avec les sections droites des coquilles des angles respectifs de + B et B tels que B = a/2 N + 2 tandis que leur génératrice la plus longue a une longueur b telle que: b = 2 (R + d/2 + e) tg B o R est le rayon de courbure de la tuyauterie, d son diamètre et e l'épaisseur des parois de la coquille, les parties rectilignes des coquilles isolantes cylindri- 5 ques voisines des coudes se terminent par des faces dont les angles font un angle 1 avec les sections droites des coquilles. Dans l'autre variante, du produit, les angles S res- pectent la relation 1 = a, /2 n Dans ce cas, les coquilles cylindriques voisines du coude se terminent par des sec- tions droites. L'invention concerne également le procédé permettant de réaliser les produits précédents La première variante du produit est réalisée selon un procédé o l'on tronçonne15 une coquille isolante cylindrique selon des sections sen- siblement planes, toutes perpendiculaires à un même plan passant par son axe, les plans de découpe faisant des an- gles alternativement de + B et 3 par rapport aux sections droites de la coquille, tels que20 B = a/2 N + 2 le nombre de découpes étant égal à N + 1, et les éléments de coquilles obtenus ayant leur plus grande génératrice égale à b tel que: b = 2 (R + d/2 + e) tg B et o l'on assemble les parties rectilignes restantes et les éléments de coquilles prismatiques intermédiaires de manière à obtenir l'angle maximum possible. La deuxième variante du produit est réalisée par un procédé dans lequel l'on tronçonne une coquille isolante cylindrique selon des sections sensiblement planes, toutes perpendiculaires à un même plan passant par son axe, ces plans faisant avec les sections droites de la coquille des angles alternativement de + 3 et de 3 tels que B = a/2 n les éléments de coquilles ainsi obtenus ayant leur plus grande génératrice d'une longueur b telle que b = 2 (R + d/2 + e) tg B et o l'on équipe de N éléments de coquilles ainsi obtenus le coude de la tuyauterie, les éléments de coquilles rectilignes voisins se terminant par des sections droites. Avantageusement, après tronçonnage des coquilles, les éléments tronçonnés sont conditionnés dans la position qu'ils occupaient avant leur tronçonnage et de préférence conservés sous cette forme jusqu'à leur exploitation sur le chantier Ils sont alors de préférence maintenus en place grâce à un film thermorétractable. Dans les deux procédés, on prévoit éventuellement, immédiatement après la mise en place des éléments de co- quilles prismatiques ou rectilignes sur la tuyauterie de les enrober dans un film souple ou un tissu adhésifs. La technique de l'invention présente par rapport aux techniques antérieures un certain nombre d'avantages mani- festes Tout d'abord, elle résout le problème de l'isola-15 tion dans les coudes des tuyauteries Quel que soit le rayon du coude ou quel que soit l'angle on trouvera tou- jours une solution qui permettra de suivre fidèlement la surface de la tuyauterie avec l'isolant en limitant la compression et l'écartement de sa surface et sans garder20 des espaces entre les tronçons La technique de l'invention permet donc d'avoir les mêmes avantages que celle des coudes formés par mise en forme, moulage, ou découpe dans un bloc en laine minérale ou une mousse, mais avec un prix de revient qui est beaucoup plus bas L'invention permet de25 traiter simultanément les coudes et les parties droites attenantes, ne faisant plus de l'isolation des coudes une opération à part Par ailleurs, en reconstituant la co- quille, on peut conditionner les coudes sous une forme rectiligne maintenue grâce à un film rétractable, ce qui30 permet d'avoir les mêmes emballages que pour les coquilles ordinaires d'o gain de place lors du stockage et économie puisqu'on n'a pas besoin d'un emballage spécial. Les figures et la description qui vont suivre per- mettront de comprendre le fonctionnement de l'invention. La figure 1 représente une coquille de matériau isolant fait de mousse ou de fibres. La figure 2 schématise le fonctionnement de l'inven- tion dans le cas d'un seul tronçon prismatique. Sur la figure 3 la tuyauterie fait un angle droit et 6 le manchon a deux tronçons prismatiques. Sur la figure 4 le même coude est épousé plus étroitement par l'isolant grâce à l'utilisation de trois sections prismatiques, La figure 5 représente une tuyauterie avec un angle quelconque. Quant à la figure 6, elle montre une variante de l'invention. Sur la figure 1 on a représenté une coquille de maté- riau isolant telle qu'elle se présente dans la majorité des cas Elle est cylindrique, constituée d'un matériau isolant 2 soit une mousse, en général organique, mais éventuelle- ment aussi en verre, ou bien en matériau fibreux le plus souvent minéral, à base de laine de roche ou de laine de15 verre associées par un liant Les deux surfaces, la surface extérieure 1 et la surface intérieure 4 sont cylindriques. Lorsque la coquille sera posée, la tuyauterie viendra oc- cuper l'espace intérieur 3 de la coquille Pour permettre au manchon de venir recouvrir la tuyauterie on a prévu une20 fente longitudinale 5 qui s'étend sur une épaisseur de la coquille et s'étend même parfois sur une certaine profon- deur, du côté opposé. Sur la figure 2 a on a représenté une coquille telle qu'elle est juste après son tronçonnage qui a créé un seul tronçon prismatique, il permettra ensuite d'équiper un coude à angle droit En 9 et 10, on voit les parties rec- tilignes du manchon cylindrique et en 11 le tronçon pris- matique Les faces planes du prisme 6 et 7 font avec la section droite du cylindre un angle B Cet angle est dans30 le cas de la figure de 22,50, c'est-à- dire précisément le quart de l'angle droit que fait la tuyauterie Pour définir complètement le tronçon prismatique 11 il suffit en plus de connaître soit la longueur, a, de sa plus courte généra- trice, en partie supérieure de la figure 2 a, soit la lon-35 gueur, b, de sa plus longue génératrice, en partie basse de la figure Ces grandeurs dépendent des caractéristiques du manchon isolant et des caractéristiques de la tuyauterie, en particulier du rayon de courbure, R, du coude Les for- mules générales permettant de les calculer seront données 7 plus loin. Sur la figure 2 b on a représenté la coquille et son coude en position sur la tuyauterie On voit en 12 la tuyauterie et en 13 sa fibre neutre qui permet de définir 5 le rayon de courbure du coude Comme précédemment on re- trouve en 9 la première partie rectiligne de la coquille et en 10 sa deuxième partie rectiligne, mais cette fois le manchon a été inversé c'est-à-dire qu'on lui a fait subir une rotation de 1800 autour de son axe Sur la coupe de la10 figure 2 b on voit en 15 le pourtour extérieur de la tuyau- terie qui est légèrement écarté de l'isolant En revanche, le pourtour intérieur 14 de la tuyauterie écrase légèrement l'isolant dans cette zone. Sur la figure 3 le problème était exactement le même. Il s'agissait pour la même coquille de recouvrir le même coude mais on désirait avoir une meilleure isolation, c'est-à-dire qu'on voulait diminuer l'espace perdu à l'ex- térieur de la courbe et diminuer l'écrasement de l'isolant à l'intérieur Pour cela, au lieu d'un tronçon prismatique, on en a découpé deux dans la coquille Les angles B faits par leurs faces avec les sections droites de la coquille sont ici de 150 alternativement d'un côté et de l'autre par rapport à ces sections droites On voit en 16 le premier de ces tronçons, et en 17 le second Comme précédemment, on25 positionne les tronçons prismatiques sur le coude de la tuyauterie de manière à ce que leur partie la plus large soit à l'extérieur de la courbe mais à la différence de ce qui précède, ici on a également fait tourner la partie rectiligne de droite de la coquille de manière à ce qu'elle30 participe à la création du coude On voit manifestement sur la figure 3 que l'isolation est bien plus performante que dans le cas de la figure 2. La situation est encore meilleure sur la figure 4 o cette fois on dispose de trois tronçons prismatiques On voit ici que les surfaces de la tuyauterie et les surfaces internes des parties rectilignes des coquilles ainsi que des tronçons prismatiques sont en contact étroit sur toute leur longueur Sur la partie gauche de la figure 4, on voit qu'on a effectué N + 1 = 4 découpes pour créer N = 3 8 tronçons Les découpes font avec les sections droites de la coquille, un angle de 11, 250. La figure 5 nous présente le cas général du système préféré de l'invention Ici l'angle a du coude de la tuyauterie est de 600 Le nombre N choisi pour les tronçons prismatiques est de deux Par ailleurs, le rayon de cour- bure de la tuyauterie est appelé R Le diamètre extérieur de la tuyauterie est d et l'épaisseur de l'isolant e Les formules générales qui permettent de définir les tronçons10 prismatiques conformes à l'invention sont B_ a = 2 (R-d/2 e) tg B b = 2 (R+d/2 + e) tg B o a est la longueur de la plus courte génératrice du tronçon prismatique et b celle de sa plus longue généra- trice. Ces formules permettent dans chaque cas de définir les conditions de mise en oeuvre de la méthode conforme à l'invention Une fois choisi le nombre N de tronçons, on20 calcule 1 par la première formule puis on alterne les plans de découpe de la coquille et en les orientant selon + B ou B et en les séparant par "a" au point le plus proche et donc par "b" au point le plus éloigné Tous les exemples des figures 2 à 5 ont été réalisés en respectant les para-25 mètres de découpe précédents. La méthode qu'on vient de décrire peut aussi bien être mise en oeuvre dans le cadre d'une production artisanale o en fonction du matériau dont on dispose pour les coquilles et en fonction des caractéristiques particulières de la30 tuyauterie et du coude de celle-ci, on définira avec pré- cision après avoir choisi le nombre de tronçons n, les pa- ramètres de chaque tronçon et des extrémités des coquilles rectilignes qui les jouxtent Mais il est également possi- ble dans le cas o les coudes sont des coudes normalisés35 comme c'est courant dans les installations industrielles de prévoir des caractéristiques standard pour définir une fois pour toutes des coudes universels Dans ce dernier cas, l'avantage principal de la méthode de l'invention indépen- damment de son faible coût, est de traiter simultanément 9 l'isolation des coudes et des parties droites attenantes, c'est aussi de permettre de stocker ces coudes sous forme rectiligne, c'est-à-dire de manière tout à fait analogue aux coquilles rectilignes standard. 5 Le système qui vient d'être décrit permet d'économiser au maximum les chutes de coquilles perdues En effet, les parties rectilignes en amont et en aval d'un coude posé sont justement constituées par les parties rectilignes qui lors de la découpe se trouvent de part et d'autre des10 tronçons prismatiques Chaque coude posé se termine alors par une face perpendiculaire et peut se raccorder à n'im- porte quel autre tronçon rectiligne. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en réa- lisant un système tel que celui représenté figure 6 On voit sur cette figure trois éléments prismatiques dont les surfaces de découpe font avec la section droite de la co- quille un angle fi tel que B = a/2 n Les grandes et petites génératrices b et a des tronçons prismatiques sont cal- culées par les mêmes formules que précédemment La diffé-20 rence essentielle avec les exemples précédents est qu'ici le raccordement du coude proprement dit se fait par une section droite avec les coquilles rectilignes voisines. L'inconvénient majeur est que les parties tronçonnées qui subsistent à droite et à gauche des N sections prismatiques25 sont inutilisables C'est pourquoi dans ce cas il est in- téressant de tronçonner l'ensemble de la coquille rectili- gne qui constituera ainsi, l'opération terminée, un réser- voir de tronçons prismatiques destinés à équiper tous les coudes identiques entre eux.30 Une variante avantageuse de l'invention permet de re- trouver très facilement l'orientation exacte à donner à chaque tronçon lors de son montage sur le coude. Lors du tronçonnage de la coquille rectiligne de départ, au lieu de réaliser une découpe selon un plan comme décrit plus haut, l'on s'arrange pour équiper cette face découpée d'une nervure en relief ou en creux qui est symé- trique par rapport à l'axe de la coquille Au moment de l'assemblage sur le coude, que le tronçon reste dans sa position d'origine (comme par exemple, le tronçon intermédiaire dans le cas de trois tronçons) ou qu'il tourne de 1800 par rapport à l'axe de la coquille, on trouvera immédiatement sa position en encastrant la nervure de sa face dans la nervure complémentaire voisine. 5 Dans le cas o la découpe s'effectue à l'aide d'une scie à fil comme pour les coquilles de laine minérale, il suffit de s'écarter légèrement de la trajectoire plane du fil, à l'approche de l'axe de la coquille pour retrouver ce même plan, de manière symétrique, après avoir dépassé cet10 axe On dispose ainsi d'une nervure rectiligne qui consti- tue une "onde" symétrique sur le petit axe de l'ellipse constituant la section des tronçons. Les avantages de la technique de l'invention par rap- port à l'art antérieur sont multiples D'une part, elle règle à la fois le problème des coudes et des parties rec- tilignes attenantes tout en assurant de bonnes performances thermiques puisqu'elle supprime systématiquement les es- paces entre tronçons et d'autre part, elle est meilleur marché En effet, elle nécessite moins de main d'oeuvre sur20 le chantier que la méthode artisanale o l'on découpait les sections des coquilles sur place Elle est évidemment éga- lement moins chère que la technique industrielle antérieure qui consistait à réaliser tous les types de coudes par formage à partir d'un matelas fibreux ou à partir d'une25 masse en mousse rigide avec comme variante dans ce dernier cas le moulage direct Du point de vue du stockage on a vu que le fait de pouvoir stocker les coudes sous leur forme découpée d'origine avait l'avantage de permettre de n'uti- liser qu'un seul type d'emballage aussi bien pour les co-30 quilles rectilignes que pour les coquilles tronçonnées destinées à équiper les coudes. La souplesse du procédé de l'invention est également à noter En effet, quelles que soient les exigences de qua- lité au niveau de l'isolation, on peut, en choisissant le35 nombre de tronçons n, atteindre la qualité que l'on sou- haite. il REVENDI CATIONS 1 Produit constitué d'éléments de coquilles isolantes cylindriques et destiné à réaliser un manchon isolant au- tour d'un coude d'angle a d'une tuyauterie ( 12) caractérisé 5 en ce que les éléments de coquilles ( 11) sont prismatiques, au nombre de n, identiques s'ils sont plusieurs, que leurs deux faces sensiblement planes ( 6, 7) font avec les sec- tions droites des coquilles des angles respectifs de + B et B tels que: B = a/2 N + 2 et que leur génératrice la plus longue a une longueur b telle que: b = 2 (R + d/2 + e) tg B o R est le rayon de courbure de la tuyauterie, d son dia- mètre et e l'épaisseur des parois de la coquille. 2 Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties rectilignes des coquilles isolantes cylin- driques voisines des coudes se terminent par des faces ( 6, 7) dont les angles font un angle B avec les sections droites des coquilles. 3 Produit constitué d'éléments de coquilles isolantes cylindriques et destiné à réaliser un manchon isolant au- tour d'un coude d'angle a d'une tuyauterie, caractérisé en ce que les éléments de coquilles sont prismatiques, au25 nombre de n, identiques s'ils -sont plusieurs, que leurs deux faces sensiblement planes font avec les sections droites des coquilles des angles respectifs + B et 1 tels que: B =a /2 n et que leur génératrice la plus longue a une longeur b telle que: b = 2 (R + d/2 + e) tg B o R est le rayon de courbure de la tuyauterie, d son dia- mètre et e l'épaisseur des parois de la coquille.35 4 Produit selon la revendication 3, caractérisé en ce que les coquilles cylindriques voisines du coude se ter- minent par des sections droites. Produit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de coquille prismatiques 12 et éventuellement les parties rectilignes voisines sont conditionnés de manière à reconstituer tout ou partie de la coquille isolante cylindrique d'origine. 6 Produit selon la revendication 5, caractérisé en ce que c'est un film thermorétractable qui maintient en place les éléments prismatiques et éventuellement les parties rectilignes. 7 Procédé pour réaliser le produit selon la revendi- cation 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'on tronçonne une coquille isolante cylindrique selon des sections sensiblement planes, toutes perpendiculaires à un même plan passant par son axe, les plans de découpe faisant des angles alternativement de + B et B par rapport aux sections droites de la coquille, tel que15 B = a/2 N + 2 le nombre de découpes étant égal à N + 1, en ce que les éléments de coquilles obtenus ont leur plus grande généra- trice égale à b tel que: b = 2 (R + d/2 + e) tg B et en ce que l'on assemble les parties rectilignes res- tantes et les éléments de coquilles prismatiques intermé- diaires de manière à obtenir l'angle maximum possible. 8 Procédé pour réaliser le produit selon la revendi- cation 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que l'on tronçonne une coquille isolante cylindrique selon des sec- tions sensiblement planes, toutes perpendiculaires à un même plan passant par son axe, ces plans faisant avec les sections droites de la coquille des angles alternativement de + B et de B tels que30 B = c/2 n les éléments de coquilles ainsi obtenus ayant leur plus grande génératrice d' une longueur b telle que b = 2 (R + d/2 + e) tg B et en ce que l'on équipe de N éléments de coquilles ainsi obtenus le coude de la tuyauterie, les éléments de co- quilles rectilignes voisins se terminant par des sections droites. 9 Procédé selon la revendication 7 ou la revendica- tion 8, caractérisé en ce que immédiatement après la mise Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, ca- ractérisé en ce que le nombre N de tronçons prismatiques est d'autant plus grand que le rayon R est petit. 11 Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, ca- ractérisé en ce que après le tronçonnage des coquilles, les éléments tronçonnés sont conditionnés dans la position qu'ils occupaient avant tronçonnage et de préférence con- servés sous cette forme jusqu'à leur exploitation sur le chantier.10 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on maintient en place les éléments tronçonnés grâce à un film thermorétractable.