Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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ELEMENT DE PROTECTION D'ISOLATION THERMIQUE POUR
TUYAUTERIE
L'invention concerne un élément de protection pour l'isolation thermique
de tuyauteries, l'élément étant également destiné à servir de dispositif de
support à des équipements techniques devant cheminer le long des
tuyauteries. En particulier, ces équipements techniques suivent
idéalement les tuyauteries afin de détecter d'éventuelles fuites à travers
elles.
L'invention est plus particulièrement décrite quant à l'utilisation de tels
éléments de protection dans le domaine aéronautique pour de la
tuyauterie véhiculant notamment de l'air à haute température et/ou à
haute pression. Elle s'applique néanmoins à tous domaines intégrant des
éléments ou coques de protection pour tuyauteries.
Dans un avion, des dizaines de mètres de tuyauteries sont agencées pour
prélever depuis des zones établies, par exemple au niveau des réacteurs,
de l'air à haute température (entre 260 et 540 C) ou sous pression (de 5 à
15 bars), et distribuer cet air à des systèmes de traitement permettant
notamment de fournir de l'air conditionné et/ou pressurisé à des espaces
spécifiques tels qu'en cabine, en zone passagers, ou d'alimenter en air
chaud les ailes de l'avion afin d'assurer le dégivrage de leur bord
d'attaque.
Ces tuyauteries cheminent à travers des zones de l'avion non
pressurisées et soumises aux conditions de transport, en subissant par
conséquent les conditions en température et pression de l'environnement
ambiant, les températures pouvant en particulier atteindre -50 C et les
pressions pouvant descendre à 0,2 bar. Il est donc nécessaire pour
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acheminer l'air à haute température et sous pression sans pertes
thermiques trop importantes d'assurer une isolation thermique des
tuyauteries.
En outre, il est impératif et même normalisé que ces tuyauteries
présentent un niveau d'isolation thermique telle que la température de
surface des tuyaux n'excède pas 204 C pour éviter tout risque d'auto-
inflammation de fluides pouvant se trouver de manière inopportune au
contact de l'extérieur des tuyaux, ces tuyaux traversant des zones
io acheminant des fluides tels que le carburant d'alimentation de l'avion.
Les tuyauteries sont métalliques et leur isolation thermique est assurée de
manière connue par un recouvrement formé d'un matériau isolant
thermiquement, tel que de la mousse ou de la laine minérale, et
Is d'éléments de protection rigides agencés par-dessus le matériau isolant.
Les éléments de protection ou au moins leur peau externe sont
généralement en matériau métallique, ou en matière composite, ou en
silicone ou même en titane.
20 Les éléments de protection sont formés de deux demi-coques qui sont
rapportées à la manière d'un sandwich contre un tuyau entouré de
matériau isolant. Les demi-coques sont solidarisées au tuyau par soudage
au niveau de leurs extrémités libres qui présentent des profilés
métalliques de liaison de section en Z, dont un côté est connecté à la
25 peau externe d'une demi-coque par collage ou soudage, tandis que l'autre
côté est destiné à être soudé au tuyau.
Les tuyauteries sont formées de tronçons aboutés et soudés entre eux, et
connectés pour certains à des systèmes de fermeture et d'ouverture et/ou
3o de régulation, tels que des vannes ou des compensateurs angulaires. Le
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risque de fuite au niveau des tuyaux et de leurs connexions existe, lié par
exemple à une propagation de fissure dans la tuyauterie, à une mauvaise
soudure entre tronçons, ou à une perte d'étanchéité au niveau des
systèmes de vanne.
Or, il est nécessaire de détecter toute fuite, puisque ces tuyaux
cheminent, comme déjà dit, dans des zones où circulent par ailleurs des
fluides qui, en contact avec de l'air à haute température, peuvent
s'enflammer.
En outre, une fuite peut mener à la perte de fonction du système final à
alimenter (système de dégivrage, climatisation, etc... ).
Afin de détecter d'éventuelles fuites au travers de ces tuyauteries, les
demi-coques d'isolation thermique sont pourvues d'orifices ou trous
d'aération depuis lesquels peut s'échapper l'air chaud en cas de fuite,
tandis qu'un dispositif de détection, tel qu'une ligne sensorielle, est
installé
le long des tuyauteries en étant muni de capteurs mis en regard des trous
d'aération et aptes à détecter l'air chaud s'échappant.
Une ligne sensorielle est installée à l'aide de supports à la manière de
colliers rapportés autour des coques d'isolation thermique des tuyaux, et
supportant à distance du tuyau, un câble maintenant des capteurs
espacés régulièrement et associés en regard des trous d'aération.
Ces dispositifs de détection ne peuvent être mis en place qu'après
l'installation des tuyauteries. En raison de l'enchevêtrement des tuyaux au
sein d'un espace réduit, le travail de mise en place et de serrage d'une
multitude de colliers n'est pas pratique et reste fastidieux, d'autant qu'il
est
3o ensuite nécessaire de positionner correctement, le câble portant les
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capteurs ainsi que les capteurs au niveau des trous d'aération. Par
ailleurs, un collier mal serré peut engendrer le déplacement du câble et
par conséquent le décalage en position d'un ou de plusieurs capteurs, ce
qui annihile une détection efficace, voire même effective.
L'invention a donc pour but de fournir un élément de protection d'isolation
thermique pour tuyauterie, en vue de former une coque d'isolation
thermique, cet élément de protection assurant une fonction
supplémentaire de support d'équipement technique et conduisant à une
1o mise en place aisée, rapide de cet équipement, tout en garantissant son
positionnement idoine, cette mise en place restant en outre fiable dans le
temps.
Selon l'invention, l'élément de protection d'isolation thermique pour
tuyauterie comprend un corps creux à concavité ouverte, telle qu'une
demi-coque, et présentant une paroi, et est caractérisé en ce que sa paroi
comporte au moins une plate-forme rigide de positionnement et/ou de
support destinée à recevoir la fixation d'un équipement technique à
associer audit élément de protection.
Cette plate forme est ainsi intégrée dans l'épaisseur de la paroi. Elle ne
constitue pas un élément indépendant, mais fait partie intégrante du corps
en étant un membre constitutif et indissociable dudit corps. Elle forme une
surface sensiblement plane. Elle constitue des moyens de positionnement
et/ou de support d'un dispositif externe à l'élément de protection et distinct
d'un autre élément de protection qui serait rapporté de manière opposée
audit élément et en regard de la cavité pour former une coque entière.
Cette plate-forme permet ainsi de fournir un support pour toute fixation
ultérieure.
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En outre, elle impose la localisation de l'équipement technique à associer
à l'enveloppe de protection du tuyau. Il n'est plus nécessaire de devoir
calculer au préalable et positionner l'endroit au niveau duquel doivent être
s prévus le positionnement et/ou la fixation de l'équipement technique.
Cette plate-forme permet également de rigidifier davantage la demi-coque,
évitant une déformation au cours du temps de celle-ci.
Enfin, la plate-forme assure une surélévation par rapport au reste du corps
1o et donc du tuyau, imposant à l'équipement technique à associer une
certaine distance de séparation entre celui-ci et le tuyau. En particulier,
pour une application dans l'aéronautique avec des lignes sensorielles,
celles-ci sont automatiquement mises à la distance voulue de la coque et
le sont avec une régularité certaine.
Cette surélévation ou ce bossage par rapport à la face externe du corps
en regard de l'environnement extérieur est agencé au niveau de la face
générale de la paroi, afin de faciliter son accessibilité en tant que moyen
de positionnement et d'attache.
Cette plate forme ne constitue pas un moyen de liaison ou d'assemblage
de deux corps creux entre eux pour fournir une coque mais a pour
fonction d'assurer le positionnement idoine et la fixation d'un élément
extérieur rapporté.
Selon une caractéristique, la plate-forme comporte au moins un orifice
constituant un moyen de fixation. Celui-ci est destiné à recevoir par
exemple une vis ou un rivet pour la fixation de l'élément technique.
La plate-forme est conçue pour être suffisamment rigide. Aussi la paroi
peut-elle être renforcée de par la nature même du ou des matériaux
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constitutifs de ladite plate-forme. En variante ou en combinaison, la plate-
forme peut présenter une forme dont les lignes sont dessinées pour un
renfort de la structure. Il est envisageable que la plate-forme comporte au
moins un insert de type métallique noyé dans la paroi 11 du corps de
l'élément.
Selon une autre caractéristique, la paroi du corps est composée de
matériau(x) isolant(s) thermiquement apte(s) à être moulé(s), tels qu'à
base de matière plastique, du type résine époxy, et/ou de fibres d'isolation
io thermique, du type fibres de verre.
Outre sa propriété d'isolation thermique, le matériau composite de
l'élément de protection de l'invention présente l'avantage de gagner en
masse de structure par rapport à une enveloppe métallique, ce qui n'est
pas dénué d'intérêt dans un avion, pour lequel on cherche constamment à
alléger son poids, notamment pour une question d'économie en carburant
et de protection de l'environnement.
Avantageusement, la paroi du corps de l'élément de protection présente
au moins un trou d'échappement pouvant être recouvert d'une pastille de
protection amovible ou non, le trou d'échappement étant de préférence
disposé à proximité de la plate-forme.
La pastille amovible permet d'utiliser les éléments de protection avec ou
sans trou. Si un ou des trous d'échappement sont utiles, notamment quant
à l'application de l'invention dans l'aéronautique pour détecter toute fuite
de fluide pouvant s'échapper des tuyaux, il suffit de percer ou détacher la
pastille de protection avant de rapporter l'élément de protection contre le
tuyau.
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L'élément de protection est en effet destiné à recouvrir par sa concavité
ouverte un tuyau.
Il est ainsi destiné à être associé en vis-à-vis, à une coiffe complémentaire
pour former une coque de protection isolante enfermant ledit tuyau.
L'élément de protection de l'invention est utilisé pour la fixation d'éléments
techniques destinés à suivre le chemin de la tuyauterie contre laquelle
ledit élément est rapporté.
En particulier, il supporte au moyen de la ou les plates-formes, une ligne
sensorielle munie d'au moins un capteur agencé en regard d'un trou
d'échappement de manière à détecter toute fuite s'échappant de la
tuyauterie. L'agencement du trou à proximité de la plate-forme permet
avantageusement de positionner un capteur à l'endroit idoine, à savoir en
regard d'un trou, la ligne sensorielle portant les capteurs étant déjà
avantageusement bien positionnée par sa fixation aux plates-formes.
Enfin, l'élément de protection est rapporté contre de la tuyauterie agencée
plus particulièrement dans un bâtiment, ou dans un engin de locomotion
du type aéronautique, ferroviaire, nautique, routier.
La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples
uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention,
et
à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles :
- La figure 1 représente une vue en perspective d'un élément de
protection selon l'invention;
- La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un tuyau associé à
des éléments de protection selon l'invention et à des éléments
complémentaire pour former des coques de protection du tuyau;
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- La figure 3 représente une vue en perspective et de dessus de
l'élément de protection de la figure 1.
- La figure 4 représente une vue en perspective et en coupe de
l'élément de protection au niveau d'une plate-forme conformément
à l'invention.
La figure 1 illustre un élément de protection 1 selon l'invention en vue de
l'isolation thermique de tuyaux.
io Cet élément de protection, à concavité ouverte 10A, forme une demi-
coque. Son matériau constitutif est un matériau apte à être moulé. Il s'agit
de préférence d'un matériau composite à base de matière plastique du
type résine époxy, et/ou de fibres à propriété d'isolation thermique, telles
que des fibres de verre.
Une telle demi-coque est destinée à revêtir des tuyaux en étant
assemblée en vis-à-vis avec une demi-coque aux propriétés mécaniques
et isolantes similaires et de forme générale équivalente, pour former une
coque de protection.
La figure 2 représente une vue en coupe d'un tuyau 2 pris en sandwich
entre la demi-coque 1 de l'invention et une demi-coque complémentaire 3
pour constituer une coque de protection 4 autour du tuyau. Une telle
coque est par exemple utilisée pour la protection thermique de tuyaux
logés dans des avions et dans lesquels circulent de l'air à haute
température (jusqu'à 540 C). Ces tuyaux sont enrobés par un isolant
thermique 5 tel que de la mousse ou de la laine d'isolation, et recouverts
par la coque de protection 4 qui forme une peau externe dont la
température n'excède pas 204 C conformément à la norme dans le
3o domaine aéronautique.
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L'élément de protection ou demi-coque 1 peut être droit ou coudé pour
s'adapter à la forme du tuyau à recouvrir.
Tel qu'illustré sur les figures 1 et 3, l'élément de protection 1 présente un
corps 10 qui comporte une paroi 11 de forme sensiblement concave ou
semi-cylindrique pour coopérer avec la forme sensiblement cylindrique
des tuyaux, et des extrémités libres 12.
1o La paroi 11 présente avantageusement au niveau de chaque extrémité 12
du corps un épaulement 13 destiné à la solidarisation de l'élément de
protection au tuyau.
La paroi 11 présente des bords latéraux libres 14 destinés à constituer
des bords d'appui pour les bords opposés de la demi-coque
complémentaire 3 à assembler.
De manière optionnelle et liée à la destination de la demi-coque, celle-ci
comporte des trous 8 qui servent comme il sera vu par la suite à
l'échappement du fluide circulant dans les tuyaux si ceux-ci présentent
une fuite.
Comme visible sur la figure 2, l'élément de protection 1 est assemblé au
tuyau en rapportant la concavité 1OA du corps contre l'isolant 5, et en
plaquant les extrémités 12 contre le tuyau 2. La fixation est réalisée par
des moyens de collage 6 adapté à la liaison du matériau métallique du
tuyau, au matériau composite des extrémités 12, et plus particulièrement
de l'épaulement 13.
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A noter que la fixation des extrémités 12 de l'élément de protection est
assurée avantageusement, directement au niveau du corps 10 par la
conformation adaptée des épaulements 13. Toutefois, le corps 10 pourrait
présenter comme dans l'art antérieur des extrémités 12 sans épaulement ;
5 un profilé métallique en Z serait alors rapporté par collage contre
l'intérieur
de la paroi 11 au niveau de chaque extrémité 12, et la fixation de l'élément
de protection serait effectuée par soudage des profilés métalliques contre
le tuyau.
1o La demi-coque complémentaire 3 est rapportée et fixée au tuyau de la
même façon que l'élément de protection 1. Et son assemblage avec
l'élément de protection 1, est obtenu par le soudage de ses bords latéraux
avec les bords d'appui 14 dudit élément de protection.
1s Le tuyau 2 comporte ainsi tel que visible sur la figure 2 une pluralité de
coques 4 aboutées les unes aux autres pour suivre la linéarité ou les
courbures du tuyau. Chaque élément de protection 1 d'une coque de
protection est associé au même côté du tuyau.
Selon l'invention, l'élément de protection 1 sert de moyen de support et de
positionnement à un équipement technique 7 à associer au tuyau (figure
2).
L'équipement technique 7 est par exemple une ligne sensorielle de
détection de fuite de l'air ou autre gaz pouvant s'échapper du tuyau. Cette
ligne, peut en elle même être un capteur ou être remplacée par une série
de capteurs 70 répartis de manière discrète, doit impérativement suivre le
tuyau, en étant positionnée à une distance spécifique du tuyau et telle que
les capteurs sont agencés à proximité immédiate d'au moins un trou
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d'échappement 8 prévu dans l'élément de protection. En cas de fuite, l'air
s'échappe par les trous 8 et est détecté par les capteurs.
Selon l'invention, l'élément de protection assure de par sa configuration le
support direct de la ligne sensorielle. La paroi 11 de l'élément de
protection 1 comporte au moins une forme en saillie ou plate-forme rigide
16 qui constitue un moyen de positionnement et/ou de support de
l'équipement technique 7 à associer audit élément.
1o Cette plate-forme constitue un bossage par rapport à la face externe 11A
de la paroi, face opposée à la concavité ouverte 10A. Elle est formée par
moulage lors de la fabrication du corps de l'élément.
La plate-forme 16 est suffisamment rigide ou peut intégrer dans la paroi
du corps tel que visible sur les figures 2 et 4, au moins un insert métallique
9, pour conférer une zone d'appui et de fixation. L'insert est rendu
solidaire par son insertion dans la matière composite du corps 10 lors de
la fabrication par moulage de l'élément de protection.
La plate-forme 16 présente avantageusement au moins un orifice 17
visible sur les figures 3 et 4, et destiné à coopérer avec une pièce de
fixation 90 (figure 2) du type vis ou rivet pour la fixation de l'élément
technique 7. Selon le type de fixation utilisée pour l'équipement à
associer, l'orifice peut être lisse ou fileté.
Ainsi, est par exemple fixée et de manière illustrée en figure 2, la ligne
sensorielle 7 qui est un câble associé à distance du reste du corps 10 de
l'élément de protection, et à distance donc du tuyau. Cette ligne peut être
remplacée par une série de capteurs 70 répartis de manière discrète. Les
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capteurs sont alors positionnés de manière adéquate directement en
regard des trous d'échappement 8.
L'élément de protection de l'invention permet ainsi d'assurer, outre sa
s fonction d'isolant thermique, une fonction de support pour le
positionnement et/ou la fixation d'équipements, grâce à la présence d'une
plate-forme rigidifiée formant une surface adaptée à la fixation.
