Brevet FR2721680A1 — publié le 19951229

La présente invention conceme un caisson de protection d'un équipement pouvant être soumis à une agression thermique. L'agression thermique peut aussi bien être engendrée par un feu d'hydrocarbures que par toute autre source d'énergie. L'invention concerne notamment la protection des vannes équipées d'un actuateur et situées au pied des bacs de stockage d'hydrocarbures. En cas d'incendie, et pendant une durée définie, la vanne doit pouvoir être manoeuvrable à distance par l'intermédiaire de la commande de l'actuateur. Cette imposition implique: - que la température de l'actuateur ne doive pas dépasser, après un certain temps de chauffe, la température maximale admissible au delà de laquelle la motorisation est supposée hors-service; - que les câbles d'alimentation et de la commande à distance de l'actuateur soient opérationnels pendant ce temps de chauffe. Pour protéger de tels équipements, il est déjà connu de construire autour desdits équipements des caissons. Ces caissons peuvent être construits en béton réfractaire sur le site. La mise en oeuvre d'une telle solution est laborieuse. De plus, le caisson est lourd et indémontable, l'accessibilité à l'équipement, pour l'entretien ou le remplacement, est difficile. Il a également été proposé des caissons ayant une armature en tôle inox soit isolés intérieurement par de la laine de roche ou des mortiers réfractaires légers, soit isolés extérieurement par des mortiers réfractaires légers ou de la fibre céramique en nappe associée à de la laine de roche. Ces caissons sont limités en dimensions et leur mise en oeuvre également laborieuse. De plus, les mortiers réfractaires sont sensibles à l'humidité et au gel. En cas d'incendie, le caisson doit résister pendant une durée d'une heure trente minutes aux agressions de la lance incendie fonctionnant à 9-11 bars. Il doit aussi être protégé de l'humidité de manière à assurer sa fonction de protection pendant l'incendie. Le but de la présente invention est de proposer un système de protection qui soit capable de résister à un feu de 1lOO.C pendant une heure et trente minutes, la température de l'équipement ne dépassant pas 80'C, de résister aux intempéries, pluie, neige, gel, vent, corrosion en milieu salin, qui garantisse une accessibilité à l'équipement protégé, qui permette un montage et démontage simple sur site, en ne nécessitant ni soudure, ni moyen de manutention sophistiqué, et qui permette de protéger l'équipement contre l'infiltration de l'eau et des gaz provenant de la combustion d'hydrocarbures, de feu de broussailles, et d'une manière générale de l'environnement extérieur. Selon l'invention, le caisson de protection proposé est caractérisé en ce qu'il comporte une armature intérieure entourant ledit équipement, un assemblage de panneaux isolants préfabriqués qui recouvrent d'une façon hermétique à la chaleur les faces externes de ladite armature intérieure, une structure extérieure métallique qui entoure ledit assemblage, ladite structure étant démontable et exerçant sur ledit assemblage des forces de compression au niveau des surfaces de jonction des panneaux, afin de maintenir lesdits panneaux et assurer l'étanchéité dudit caisson, et un capotage, en tôle galvanisée, fixé sur ladite structure extérieure, ladite structure extérieure et ledit capotage étant protégés par une peinture intumescente, ledit caisson comportant en outre des trous évents dans sa paroi supérieure et sa partie inférieure qui sont munis d'un dispositif de fermeture en cas d'incendie. Des passages étanches sont prévus pour les câbles ou conduits reliés audit équipement. Les nombreuses dispositions suivantes sont de plus adoptées: - l'armature intérieure est constituée d'éléments assemblés par boulonnage ou autres moyens d'assemblage - les panneaux isolants sont constitués d'un assemblage par collage d'une pluralité de plaques en feutre céramique séparées par des couches d'air et des entretoises en feutre céramique, les faces extemes desdits panneaux étant recouvertes d'une plaque en stratifié de mica et de résine de silicone; - le nombre de plaques d'un panneau est compris entre 4 et 10; - l'épaisseur de chaque plaque ou entretoise est comprise entre 6 et 12mm; - l'assemblage par collage des éléments d'un panneau est réalisé au moyen d'une colle céramique; - l'étanchéité des jonctions entre les panneaux est obtenue au moyen de feutre céramique ou de mastic réfractaire;; - les trous évents et les passages sont constitués d'un tube en stratifié de mica et de résine de silicone - les trous évents et les passages sont remplis d'une matière intumescente. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une coupe verticale d'un caisson de protection d'une vanne; la figure 2 est une coupe verticale selon la ligne II II de la figure 1; la figure 3 est une vue éclatée et partielle de l'assemblage des panneaux préfabriqués; la figure 4 est une coupe d'un panneau; la figure 5 montre le montage de la structure extérieure du caisson; la figure 6 représente en plan une installation utilisée pour un essai de résistance au feu;; la figure 7 représente la courbe des températures extérieures en fonction du temps, mesurées au cours de l'essai, la figure 8 montre les courbes des températures relevées à l'intérieur du caisson au cours de l'essai, la figure 9 est une coupe verticale d'un deuxième caisson de protection selon l'invention qui comporte une porte d'accès à la vanne, et la figure 10 montre à plus grande échelle le dispositif de fermeture de la porte du caisson de la figure 9. Sur les figures 1 et 9, on a représenté par la référence 1 une vanne située en pied d'un bac de stockage d'hydrocarbure non représenté. La vanne est alimentée par un conduit d'alimentation 2 et qui est raccordée à un conduit d'évacuation 3. Cette vanne 1 est actionnée par un moteur électrique 4 alimenté par des câbles électriques 5. Cette vanne 1 loge dans un caisson de protection 10 destiné à isoler thermiquement la vanne 1 et son actuateur 4 en cas d'incendie au voisinage de la vanne 1. Le caisson 10 comporte essentiellement trois parties : une armature intérieure 11 qui délimite le volume intérieur 12 du caisson 10, un assemblage 13 de panneaux isolants 14 qui sont en appui sur les faces extérieures de l'armature intérieure 11, et une structure extérieure 15 qui maintient l'assemblage 13 de panneaux en appui sur l'armature intérieure 11 et qui est recouverte d'un capotage 16. L'armature intérieure 1 1 est constituée d'éléments 20 éventuellement mécanosoudés assemblés par boulonnage qui constituent les arêtes du volume 12 parallélépipédique à isoler thermiquement. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, l'armature intérieure peut être supportée par les conduits 2 et 3 au moyen d'entretoises 21 fixées sur les conduits 2 et 3 au moyen de colliers 22 et de moyens de serrage 23. Chaque élément 20 de l'armature intérieure 1 1 a un poids inférieur à 70 kg, de manière à permettre leur manipulation et leur montage aisés sur le site. La référence 24 représente un berceau disposé entre l'entretoise 21 et le conduit 3. Dans le cas ou l'armature extérieure repose sur le sol, comme cela est représenté sur la figure 9, l'armature intérieure 11 peut éventuellement être fixée sur la vanne 1 au niveau des conduits 2 et 3 ou de la colonne 17 de la vanne 1 au moyen de colliers 18 ou autres moyens de serrage. Dans ce cas, chaque élément 20 de l'armature intérieure 11 a également un poids inférieur à 70 kg, de manière à permettre leur transport, leur manipulation et leur montage aisés sur le site. L'assemblage 13 comporte une pluralité de panneaux isolants 14 qui constituent les parois proprement dites du caisson 10. Sur les parois du caisson 10, à travers lesquels passent les conduits 2 et 3, il est prévu des orifices ou passages 30, qui sont formés à partir d'encoches 31a, 31b prévues sur les bords adjacents 32a, 32b de deux panneaux juxtaposés 33a, 33b. Chaque panneau 14 isolant est constitué d'un assemblage, par collage avec une colle céramique, d'une pluralité de plaques 35 en feutre céramique espacées par des couches d'air 36 et des entretoises 37 également en feutre céramique. Les entretoises 37 sont disposées le long des bords des plaques 35 de telle manière que les couches d'air 36 soient emprisonnées à l'intérieur des panneaux 14. Toutes les faces extérieures des panneaux 14 sont recouvertes d'une plaque 38 en stratifié de mica et résine de silicone. La plaque 38 recouvre également les surfaces des encoches 31a, 31b constituant les passages 30 des conduits d'alimentation 2 et d'évacuation 3. Le nombre de plaques 35 est compris entre 4 et 10, et leur épaisseur ainsi que l'épaisseur des entretoises 37 est de préférence comprise entre 6 et 12 mm. La plaque 38 en stratifié comporte environ 92CTo en poids de mica et 8% de résine de silicone et a une épaisseur comprise entre 3 et 10 mm. Les panneaux 14 ainsi réalisés ont une bonne tenue au feu, une conductivité thermique très faible et une bonne rigidité, et une densité faible d'environ 280 kg/m 3. Cette rigidité et cette légèreté facilitent le transport, la manipulation et donc le montage/démontage ainsi que la réalisation de portes d'accès pratique à l'équipement. L'étanchéité des surfaces de jonction 40 entre les panneaux 14 est obtenue au moyen de feutre céramique 41 ou de mastic réfractaire. L'épaisseur du feutre céramique 41 est choisie de manière à compenser les dilatations. L'étanchéité entre le volume intérieur 12 du caisson 10 et l'extérieur est obtenue également, au niveau des passages 30 des conduits 2 et 3, au moyen de feutre céramique ou de mastic réfractaire. Le caisson 10 comporte en outre dans le panneau inférieur 14a, un trou évent 42, et dans le panneau supérieur 14b, un deuxième trou évent 43 qui permet l'évacuation des gaz légers, le trou évent 42 servant d'orifice de drainage ou d'évacuation des gaz lourds. Ces trous évents 42 et 43 sont formés par des tubes réalisés dans un matériau semblable à celui de la plaque 38 en stratifié, dont les parois intérieures sont recouvertes d'un enduit intumescent. Dans le cas d'une forte élévation de la température extérieure, l'enduit intumescent réagit et obstrue l'orifice par une meringue isolante. Les passages des câbles électriques 5 sont également réalisés avec des tubes 44 en stratifié de mica et de résine de silicone dont les parois intérieures sont recouvertes d'enduit intumescent. La structure extérieure 15 est réalisée, comme l'armature intérieure 11, par un assemblage par boulonnage d'éléments 50 éventuellement mécano soudés d'un poids inférieur à 70 kg. Sa fonction est de maintenir les panneaux 14 en appui sur l'armature intérieure 11 et d'assurer l'étanchéité de l'assemblage 13 de panneaux 14. Pour ce faire, la structure extérieure 15 exerce une pression suffisante au niveau des surfaces de jonction 40 des panneaux 14. Cette structure extérieure 15 complète la fonction de résistance mécanique de l'armature intérieure 11. Elle stabilise l'ensemble du caisson 10, et elle est fixée à sa base à un socle rigide. La structure extérieure 15 est protégée par un revêtement intumescent, car elle doit garder de bonnes caractéristiques mécaniques dans un incendie d'hydrocarbures d'une heure et demie. Le caisson 10 constitué par l'armature intérieure 11, les panneaux isolants 14 et la structure extérieure 15 est recouvert d'un capotage 16 en tôle galvanisée. Les tôles sont protégées par une peinture intumescente et fixées à la structure extérieure 15. Le capotage 16 protège le caisson 10 des intempéries et des agressions de la lance à incendie. L'enduit intumescent du capotage 16 constitue un premier écran thermique, grâce à sa réactivité à la chaleur, en cas d'incendie. La protection d'équipements comme des vannes 1 motorisés nécessite de prévoir un accès pratique, pour éventuellement intervenir facilement sur l'équipement, sans aucun démontage. La conception du caisson 10, montré sur les figures 9 et 10, en tient compte. La porte 70 est constituée d'un panneau 71 isolant, identique aux panneaux 14 du caisson 10, quoique la plaque 38 de stratifié de mica et résine silicone utilisée soit plus épaisse (entre 6 et 8 mm), afin d'augmenter les caractéristiques mécaniques du panneau 71. Le débord du panneau 71 de porte sur l'ouverture 72 du caisson 10 est au moins équivalent à l'épaisseur du panneau 71. Un joint 73 en feutre céramique est collé sur cette surface pour assurer l'étanchéité. Un système 74 de compression à distance, fixé sur la face intérieure de la porte 70, plaque le panneau 71 contre le caisson 10 en prenant appui sur l'armature intérieure 11. Ce système 74 actionné en une fraction de tour, est commandé par un axe métallique 75, qui traverse le panneau 71 isolant dans un tube 76 en stratifié de mica et résine silicone, enduit à l'intérieur de peinture intumescente. L'axe 75 est manoeuvré par une poignée 77. Une tôle 78, recouverte de peinture intumescente, protège le panneau des intempéries. Des charnières permettent de manoeuvrer la porte 70 aisément. Celles-ci peuvent être à l'extérieur ou à l'intérieur du caisson 10. La figure 6 montre un caisson 10 selon l'invention, utilisé pour des essais de protection d'une vanne 1 motorisée, équipant une tuyauterie, ayant un diamètre extérieur de 48 mm. La structure extérieure 15 est constituée d'éléments en tube carrés 50x50x5 mécano-soudés, assemblés par boulonnage. Cette structure 15 est recouverte de 0,5mm de peinture intumescente HERBERTS UNITHERM (R) 38091. Le capotage 16 est en tôle galvanisée ayant une épaisseur de 1 mm. Il est recouvert de 0,5mm de peinture intumescente HERBERTS UNITHERM (R) 38091, appliquée sur un apprêt HERBERTS UNITHERM (R) 74031. Les panneaux isolants 14 ont une épaisseur de IlOmm et sont constitués d'une plaque 38 de 4mm d'épaisseur et de six couches de feutre céramique CARBORANDUM FIBERFRAX (R) FIBERFELT 1200 d'épaisseur 9mm, espacées de 9mm. Ces matériaux sont collés avec une colle céramique CARBORANDUM COLLE 1000. La plaque 38 est en PAMITHERM (R) 641140. Le jointage des divers panneaux 14 est assuré par une bande 41 de feutre céramique de 9mm d'épaisseur collée sur l'un ou l'autre des panneaux. Les panneaux de fond 14a et de plafond 14b comportent un conduit (42, 43) d'évacuation des gaz. Ce conduit est réalisé avec du tube en PAMITHERM (R), d'un diamètre intérieur de îOmm et d'épaisseur 4mm, enduit à l'intérieur de peinture intumescente HERBERTS UNITHERM (R) 38091, comme décrit précédemment. La même technique est utilisée pour les passages 30 des câbles électriques 5 de commande de la vanne 1, ce qui assure leur protection. Les conduits 2 et 3 de la vanne 1 sont isolés sur une longueur de 1000mm, et une épaisseur de 100mm, afin de minimiser l'effet de pont thermique. L'isolation est réalisée en enroulant du feutre céramique autour des conduits 2 et 3, le tout étant retenu par deux tôles hémi-cylindriques, assemblées par boulonnage, et protégées par de la peinture intumescente. Ce caisson a été testé dans un feu simulé par l'utilisation d'alcool enflammé dans un bac sous ledit caisson et par l'adjonction de 16 brûleurs (61) de propane disposés au voisinage des quatre arêtes verticales du caisson, répartis par groupe de 4 sur toute la hauteur de chacune des arêtes.. Les références 51, 52, 53 représentent les points de mesure de la température extérieure, de la température de l'air ambiant dans le caisson 10, et de la température de l'actionneur 4. La figure 7 montre la courbe des températures relevées au point extérieur 51. Sur la figure 8 la courbe C1 représente les températures à l'intérieur du caisson 10 et la courbe C2 représente les températures de l'actionneur 4. On remarque les températures de l'actionneur 4 et de l'air dans le volume protégé 12 qui sont inférieures à 50in. RE'ENDICATIONS 1. Caisson de protection d'un équipement (1) pouvant être soumis à une agression thermique, caractérisé en ce qu'il comporte - une armature intérieure (11) entourant ledit équipement (1), - un assemblage (13) de panneaux (14) isolants préfabriqués qui recouvrent d'une façon hermétique à la chaleur les faces externes de ladite armature intérieure (11), - une structure extérieure (15) métallique qui entoure ledit assemblage (13), ladite structure (15) étant démontable et exerçant sur ledit assemblage (13) des forces de compression au niveau des surfaces de jonction (40) des panneaux, afin de maintenir lesdits panneaux (14) et assurer l'étanchéité dudit caisson, (10), et - un capotage (16), en tôle galvanisée, fixé sur ladite structure extérieure (15), - ladite structure extérieure (15) et ledit capotage(16) étant protégés par une peinture intumescente, ledit caisson (10) comportant en outre des trous évents (42, 43) dans sa paroi supérieure et sa partie inférieur qui sont munis d'un dispositif de fermeture en cas d'incendie, ainsi que des passages (30) étanches pour les conduits (2, 3) reliés audit équipement (1). 2. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature intérieure (11) ou la structure extérieure (15) est constituée d'éléments (20, 50) assemblés par boulonnage. 3. Caisson selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'armature (11) et la structure (15) sont constitués d'éléments mécano-soudés. 4. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que les panneaux (14) isolants sont constitués d'un assemblage par collage d'une pluralité de plaques (35) en feutre céramique séparées par des couches d'air (36) et des entretoises (37) en feutre céramique, les faces externes desdits panneaux étant recouvertes d'une peau (38) en stratifié de mica et de résine de silicone. 5. Caisson selon la revendication 4, caractérisé en ce que le nombre de plaques en feutre (35) d'un panneau (14) est compris entre 4 et 10. 6. Caisson selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de chaque plaque (35) ou entretoise en feutre (37) est comprise entre 6mm et 12mm. 7. Caisson selon la revendication 4, caractérisé en ce que le collage des éléments (35, 37, 38) d'un panneau (14) est réalisé au moyen d'une colle céramique. 8. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étanchéité des jonctions (40) entre les panneaux (14) est obtenue au moyen de feutre céramique (41) ou de mastic réfractaire. 9. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que les passages (30) sont garnis d'une peau en stratifié de mica et de résine de silicone. 10. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous évents (42, 43) sont réalisés à partir de tubes en stratifié de mica et de résine de silicone. 11. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous évents (42, 43) sont remplis d'une matière intumescente.