EP2802803A1 - Dispositif d'isolation thermique mince à haute performance - Google Patents

Dispositif d'isolation thermique mince à haute performance

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Publication number
EP2802803A1
EP2802803A1 EP11802383.7A EP11802383A EP2802803A1 EP 2802803 A1 EP2802803 A1 EP 2802803A1 EP 11802383 A EP11802383 A EP 11802383A EP 2802803 A1 EP2802803 A1 EP 2802803A1
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EP
European Patent Office
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panels
elastic
spacers
transverse
elastic plate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11802383.7A
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German (de)
English (en)
Inventor
Georges MARGUERITE
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP2802803A1 publication Critical patent/EP2802803A1/fr
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    • E04C2/30—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
    • E04C2/34—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts
    • E04C2/3405—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts spaced apart by profiled spacer sheets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • F16L59/029—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials layered
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
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    • E04C2002/3444—Corrugated sheets
    • E04C2002/345—Corrugated sheets with triangular corrugations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04C2002/3472—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts spaced apart by profiled spacer sheets with multiple layers of profiled spacer sheets

Definitions

  • the invention relates to a thin thermal insulation device with high performance.
  • the invention is applicable in many fields where a high-performance thermal insulation must be obtained in compliance with constraints of bulk and severe mass, especially for the production of cold rooms or liquefied gas tanks on all types of vehicles, for thermal insulation of boilers, aircraft fuselages or hulls of ships.
  • the invention is more particularly, but not exclusively, suitable for the insulation of large surfaces of flat or complex planar walls or floors, and as such concerns insulation panels able to maintain their insulation capacity when they are subjected to mechanical stresses in the form of point or distributed loads whose component is oriented in a direction, called transverse, normal to the insulated surface by the panel object of the invention.
  • the performance in terms of thermal insulation of an insulating panel, is measured by its thermal resistance, especially in transverse conduction, that is to say according to the thickness of the panel.
  • This thermal resistance Rc is expressed in m 2 .KW 1 .
  • a so-called high-performance panel has a thermal resistance Rc of at least 3 m 2 .KW -1 .
  • a thermal resistance Rc of 3 m 2 .KW 1 is obtained for thicknesses of approximately 70 mm of expanded polyurethane or 140 mm of rockwool.
  • high performance insulation panels are obtained by providing a sealed chamber defined by two substantially parallel panels, assembled on their periphery by a sealed weld and held apart from one another on the rest of their surface by a rigid spacer.
  • This chamber is drawn vacuum to create a secondary vacuum so that the average path of a molecule between two collisions with another molecule is equal to or greater than the distance between the two panels delimiting the chamber.
  • a vacuum of the order of 10 -5 Torr it is possible to obtain a high-performance insulating panel with a thickness of the order of a millimeter.
  • the spacer prevents the two panels from collapsing.
  • peripheral weld necessary to meet sealing constraints under such high vacuum levels, produces a thermal conduction short circuit between the panels and induces bending moments in said panels when they are subjected to differential pressure, bending moments that can lead to warpage of the assembly.
  • the outer panels are therefore chosen both hard and rigid to limit this warping and resist punching, and preferably in weldable materials.
  • the two panels defining the sealed chamber are made of stainless steel plates 0.3 mm thick and represent nearly a quarter of the total thickness.
  • this thickness adds mass and does not participate in thermal insulation.
  • an elastic spacer is used for example in the form of a corrugated sheet (103).
  • This spacer spaces the two outer panels (101, 102). 1B, in response to a normal pressure applied to the panels (101, 102), the resilience of the spacer (103) in the transverse direction (1 10) results in an increase of the contact surface (1 13 ) between the spacer (103) and the panels (101, 102), and a reduction of the length of the thermal conduction path by this spacer, said solid conduction, between the two panels, effects which are unfavorable for the performance of thermal insulation of the whole.
  • the invention aims to create a thin insulating complex comprising two panels separated by a small transverse distance, able to withstand transverse mechanical loading, while controlling the heat transmission by conduction and radiation between said panels.
  • said separator means comprising:
  • the length of the solid thermal conduction path between the two panels is greater than 2h e + e c
  • the device that is the subject of the invention advantageously uses the flexibility of the elastic connection means between the two panels, active by their spring effect, for selecting such thin means and obtaining reduced transverse spacing of the panels but without thermal short circuit therebetween, and with an elongated solid conduction path.
  • the service charge can be constituted by a differential pressure between the external pressure and the pressure between the panels of the device object of the invention, by a distributed or localized mechanical loading applied to said device or by the weight of the panels themselves. By loading of service, it is understood a transverse mechanical loading under nominal conditions of use of the device object of the invention, taking into account the intended application.
  • this loading of service can originate during the manufacture of the insulating device object of the invention, for example when the space between the panels is pressurized or drawn to a vacuum, or can appear during the use of the device object of the invention, for example, when said device is used for the isolation of a pressurized chamber.
  • the service load does not include exceptional loading levels or loading situations that are substantially different from the conditions of use referred to for the device that is the subject of the invention.
  • the elastic connection operates, without increasing the contact surface between the panels and the spacers, or the solid conduction path between the panels, the spacers being rigid enough not to sag or expand under the effect of the stresses related to the loading of service.
  • the device object of the invention takes advantage of the flexibility of the separator elements to increase the spacers implantation pitch and increase the conduction distance solid.
  • the spacers and the connecting means are made of different materials.
  • the materials can be chosen to combine an optimal elasticity and thermal conductivity, which makes it possible to control the effects of solid thermal conduction between the two panels in synergy with the elastic characteristics of the separating means.
  • the spacers are arranged so that a spacer of the first plurality alternates with a spacer of the second plurality in a longitudinal direction perpendicular to the transverse direction, and the means of connection comprise an elastic plate biased in bending by these spacers.
  • This mode is simple and the alternate arrangement of the spacers of the two pluralities increases the solid thermal conduction path between the two panels, thus constituting a thermal labyrinth.
  • the dimensioning of said device verifies the relation p / e> 10. This condition makes it possible to keep the path and the solid conduction section between the two panels in proportions adapted to obtain the targeted thermal performance.
  • the equivalent elastic tensile modulus E of the elastic plate according to this last embodiment is such that E 0.5 / k> 100, ⁇ being the equivalent longitudinal thermal conductivity of the elastic plate, E being expressed in MPa and ⁇ being expressed in Wm -1 .K -1 .
  • the equivalent elastic tensile modulus is the elastic tensile modulus that should present a homogeneous elastic plate of the same dimensions as the elastic plate of the device object of the invention so that the bending stiffness of said homogeneous plate is the same as that of the elastic plate of the device object of the invention.
  • the equivalent longitudinal thermal conductivity is the thermal conductivity of the elastic plate between two successive spacers belonging to the two plurality of spacers.
  • this selection of property allows to obtain a compromise between heat transfer by solid conduction and the preservation of a small distance between the two panels of the device object of the invention, so that it is not necessary to draw vacuum l space between the panels for high thermal insulation performance.
  • the elastic plate is a sandwich consisting of two outer sheets, or skins, separated by a core. This variant makes it possible, for an equal mass, to increase the rigidity of the elastic plate while reducing its thermal conduction.
  • the core of the preceding variant consists of a thermally insulating material.
  • a highly insulating material can be used between the skins which skins give the sandwich rigidity properties.
  • the soul is alveolar. This embodiment makes it possible to reduce the mass of the elastic plate.
  • the cells of the core are sealed cavities which cavities are inflated by a gas pressure participating in the spring effect.
  • the mase of the device can be reduced.
  • the elastic plate is corrugated, which makes it possible to modulate its elastic response as a function of the material constituting it.
  • one of the plurality of spacers comprises rigid bosses of the elastic plate. This feature further simplifies the realization of the insulating device.
  • the two pluralities of spacers are rigid bosses of a corrugated elastic plate whose corrugation pitch (p) is equal to the implantation pitch of the bosses of the same plurality.
  • This configuration makes it possible to create an initial deflection of the elastic separation means of the panels and thus to reduce the height of the bosses in order to reduce the overall thickness of the insulating device according to this embodiment of the invention.
  • the device according to the invention comprises a spacer of the first plurality and a spacer the second plurality, arranged opposite, the connecting means between these two spacers comprising two blades forming a fold.
  • This feature allows to provide areas free of any spacer or elastic connection piece between the two panels. This feature is advantageous in the case, for example, or the Insulating device object of the invention must be transparent or translucent, or to provide local passages through the insulating device.
  • the separator means impose a spatially variable distance between the first and the second panel.
  • a spatial variation of the distance is meant a variation of this distance according to at least one direction that can be defined on the surface of one of the panels.
  • the two panels are not necessarily parallel, which makes it possible to adapt the device to particular applications.
  • the separating means comprise a plurality of superposed elastic plates. This feature makes it possible to increase the length of the thermal labyrinth between the two panels while maintaining an elastic response equivalent to that obtained by a single separation plate.
  • the device according to the invention comprises n elastic plates of unit thickness e, n being greater than or equal to 1, the ratio (e v -ne-h / (e -e v ) being between 1, 1 and 3.
  • n being greater than or equal to 1
  • the ratio (e v -ne-h / (e -e v ) being between 1, 1 and 3.
  • the separating means comprise resilient support means placed between two superposed elastic plates.
  • the stiffness of the transverse connection between the first and the second panel can be adjusted finely.
  • the elastic support means comprise an elastic stud.
  • This variant embodiment is the one that offers the greatest latitude in adjusting the transverse stiffness of the device.
  • the device which is the subject of the invention comprises, according to a mode of particular embodiment, sealing means extending around the periphery of the panels and comprising a bellows.
  • This bellows does not introduce a bending moment in the assembly and thus avoids the warping of the device which is the subject of the invention under the effect of the mechanical loading of service, in particular when said loading results from a drawing of the vacuum of the space between the panels.
  • the sealing means comprise a bellows delimiting an opening inside the panels.
  • sealed vias of the device which is the subject of the invention can be produced without degrading the flexibility of said device.
  • FIG. 1 relating to the prior art is a front view in section of a section of a thin thermal insulation device comprising two panels held at a distance from each other by elastic separation means , Figure 1 A before drawing the volume between the panels, Figure 1 B, after drawing this volume;
  • FIG. 2 shows, in a front view and in section, a section of an embodiment of the device according to the invention comprising two panels separated by separating means comprising rigid spacers arranged in staggered rows and acting on an elastic plate, Figure 2A before drawing the volume between the two panels, Figure 2B after vacuum drawing of this volume;
  • FIG. 3 illustrates in a front view and in section of a section of an embodiment of the device according to the invention wherein the panel separating means are constituted by folded blades or resilient pads;
  • FIG. 4 is a representation according to the same view as the preceding figures, of an exemplary embodiment of a section of the device according to the invention, in which the separating means consist of an embossed plate, FIG. 4A before drawing. vacuum, Figure 4B after drawing the volume between the two panels;
  • FIGS. 5 and 6 show, in perspective and front view, two exemplary embodiments of separator means constituted by elastic strips assembled by a fold;
  • - Figures 7 and 8 illustrate in a perspective view from above two embodiments of elastic pads adapted to the realization of separation means for a device according to an embodiment of the invention;
  • FIG. 9 represents in section and from the front an exemplary embodiment of a device section which is the subject of the invention, extending in a curved direction;
  • FIG. 10 is an exemplary embodiment in front view and in section of a section of a device that is the subject of the invention according to an embodiment comprising as separation means a plurality of elastic plates superimposed in a transverse direction;
  • FIG. 11 illustrates a variant of the embodiment of FIG. 10 according to the same view, the elastic plates constituting the separation means comprising V-shaped bosses, FIG. 11A, according to one embodiment comprising three elastic plates, represented before vacuum drawing, Figure 1 1 B, according to an embodiment comprising five elastic plates, shown under service stress;
  • FIG. 12 and 13 show in section and front examples of variants of an embodiment of the device of the invention in which the distance between the panels is variable in a longitudinal direction;
  • FIG. 14 shows a detail of the periphery of a device that is the subject of the invention.
  • FIG. 15 shows in a sectional view and front a section of a device according to the invention comprising a crossing
  • FIG. 16 is a sectional and front view of a section according to an exemplary embodiment of a device that is the subject of the invention, comprising a translucent opening;
  • FIG. 17 represents in perspective a portion of a device according to an exemplary embodiment comprising a stack of embossed elastic plates whose bosses extend alternately in secant directions included in a plane perpendicular to the transverse direction. stacking;
  • FIG. 19 is a sectional view and front, an embodiment of a device according to the invention, comprising as a separating element a corrugated elastic plate bosses, the corrugation of the plate forming an initial arrow;
  • FIG. 20 is a front view in section of an exemplary assembly of devices that is the subject of the invention in order to provide an insulating doubling of an existing partition;
  • FIG. 21 represents, according to front views and in section, portions of elastic plates corresponding to different variants of constitution of said elastic plates adapted to the device which is the subject of the invention, FIG. 21A according to a single-material constitution, FIGS. 21 B to 21 D according to sandwich structures and FIG. 21 E according to a cellular mono-material structure;
  • FIG. 22 is a perspective view of a portion of a device according to an embodiment of the invention according to an embodiment comprising elastic separator means in the form of a honeycomb structural plate;
  • FIG. 23 is a perspective view of a portion of a device that is the subject of the invention according to an exemplary embodiment comprising elastic separator means in the form of an assembly of inflatable tubes;
  • FIG. 24 is a diagram illustrating the level of comparative thermal resistance of different insulators of equivalent thickness, including the device that is the subject of the invention.
  • the device of the invention comprises a first panel (201) and a second panel (202) which are kept at a distance from one another in a transverse direction (210).
  • the device according to the invention comprises sealing means (not shown) between the panels on the periphery thereof, this space (220) defines a sealed chamber.
  • the panels (201, 202) are maintained at a sufficient transverse distance from one another.
  • a first plurality of rigid struts (231) is placed in contact with the inner face (221) of the first panel (201) and a second plurality of rigid struts (232) is placed in position.
  • spacers (231, 232) are in contact with a limited surface area with the panels, according to a quasi-point or quasi-linear contact depending on the shape of said spacers.
  • the two plurality of spacers (231, 232) are elastically connected by their opposite ends to those in contact with the panels (201, 202), via a plate (240). elastically deformable under the effect of a transverse stress.
  • the spacers (231, 232) of the two pluralities being disposed alternately in a longitudinal direction (21 1), the elastic plate (240) is deformed in flexion under the effect of external transverse stress, which solicitation tends to bring the panels (201, 202) closer to one another.
  • the panels (201, 202) consist of a composite material comprising an organic matrix, polycarbonate, polyvinyl chloride, epoxy resin or polyamide and a fibrous reinforcement constituted for example, glass or aramid fibers.
  • said panels can be both light and have sufficient structural characteristics so that the device object of the invention can replace structural panels less efficient in terms of thermal insulation, without substantially increasing the mass and volume of the whole object of this substitution.
  • the choice to use flexible separation means spring under the effect of service loading, to verify the condition p / e> 10 which condition allows to maintain solid conduction between the panels (201, 202) in low values, increasing the path and reducing the solid conduction section between said panels.
  • the two pluralities of rigid spacers (331, 332) are placed facing each other and are kept spaced apart by folded blades or elastic studs.
  • (340) constituted by a plurality of blades (341) joined together by folds (342). Said folds can be achieved by the effective folding of a blade or by assembling, for example by welding, two blades at one of their ends.
  • the panels (201, 202) make it possible to keep the panels (201, 202) at a distance from one another.
  • the elastic means can be prestressed during assembly of the device object of the invention to ensure the contact of all the spacers on the inner faces of the panels.
  • the number of spacers can be adapted to the nature of the materials constituting the panels and their resistance to matting or punching.
  • the transverse distance e between the two panels (201, 202) is substantially equal to 2h e + e in, the absence of transverse mechanical stress.
  • the distance e v between the panels (201, 202) when the device is subjected to the transverse stresses of service tends towards h e + e without reaching this value, the stiffness of the elastic plate (240) being adjusted so that the short circuit temperature is not reached under the conditions of service loading. So, the Minimum distance of solid thermal conduction between the two panels is always equal to 2h e + p / 2.
  • each strip (321) of elastic means (340) is of length / and said elastic means each comprise n blades, the minimum distance of solid thermal conduction between the two panels (201, 202 ) will always be at least equal to nl
  • the object of the invention is to maximize the solid thermal conduction path between the two panels (201, 202) while reducing the distance e v between said panels, so as to minimize heat exchange between the panels (201, 202). ) by conduction as well as by convection, while ensuring the transfer of charge from one panel to another over the entire surface of said panels.
  • elastic separating means being deformed under the effect of the service stress, makes it possible to solve these contradictory characteristics, compromised as essentially rigid separation means, under the service load. considered for the intended application, do not achieve.
  • thermal and elastic characteristics of the assembly consisting of spacers and elastic support means are closely related. Indeed, at equivalent thermal conductivity, the solid thermal conduction between the two panels, that is to say the heat transmission by conduction passing through the spacers and the elastic plate between the two panels, will be even lower than the value of p / 2 will be high. However, with an equivalent elastic modulus, the stiffness of the assembly will be even lower, and therefore the risk of short-circuit thermal conduction between the two panels under the effect of the transverse mechanical stress, will be all the more high that this value will be high.
  • ⁇ is the thermal conductivity and E is the tensile elastic modulus of the material constituting the set of spacers and elastic support means, then, at equivalent geometry, the device will be more efficient than the ratio ( ⁇ 0 5 / ⁇ ) will be high, ie the material will have a low thermal conductivity and a high elastic modulus.
  • f (e -e v ) of the panels (201, 202) under the effect of the transverse mechanical stress, results in a bending of the elastic support means.
  • a is selected between 0.01 and 0.2 and preferably between 0.05 and 0.1.
  • the transverse mechanical stress can result from the vacuum drawing of the space between the panels (201, 202) and more generally from a pressure difference between this internal space and the outside.
  • the spacers (231, 232, 331, 332) consist of a thermally insulating material.
  • the elastic plate (240) can receive on each of its faces facing the panels, a surface treatment capable of limiting the radiation heat transmission between the two panels (201, 202).
  • this surface treatment can be carried out by the deposition of a thin layer of a metal based on aluminum, silver or gold or by multilayer deposits of oxides or of mineral salts according to techniques known from the prior art.
  • the spacers may be initially bonded to the panels (201, 202) or to the elastic plate (240) or to the sets of elastic blades (340) by any means known to those skilled in the art such as gluing or welding.
  • the two plurality of spacers (431, 432) and the elastic plate (440) are made in one piece by practicing rigid bosses (431, 432 ) in an elastic plate (440), which bosses come into contact with the panels (201, 202).
  • These bosses are made by folding, stamping, molding or extrusion of the plate (440) and have shapes with a small radius of transverse curvature to give them the necessary rigidity.
  • the bosses are substantially in the form of ⁇ (omega). This type of boss allows to combine boss stiffness properties, a reduced contact area with the panels (201, 202) and an elongated solid conduction path between the two panels, compared to other bosses.
  • the connection between each boss and the plate acts as an elastic pivot point when bringing together the panels (201, 203) consecutive vacuum draw the space between them.
  • Figures 5 and 6 according to embodiments of the resilient supports (540, 640) spacers vis-à-vis (331, 332), these are connected by a plurality of blades (541, 643, 644, 645) extending in a direction (212) perpendicular to the plane formed by the transverse directions (210) and longitudinal (212) defined above.
  • the blades are interconnected by folds (542, 642) so as to form an elastically deformable assembly.
  • the surfaces of the spacers (331, 332) in contact with the panels receive a surface treatment to reduce the coefficient of thermal conduction, at this contact.
  • the resilient connection means may take the form of elastic studs (740, 840) consisting of substantially circular blades (741, 841) connected by folds (742, 842) on their peripheries.
  • the device of the invention may be produced in forms other than planes to adapt to the shape of the contour of the volume or the shape of the support whose thermal insulation is sought.
  • FIG 10 according to a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention, several embossed elastic plates (440, 440 ') can be superimposed.
  • resilient means (100) in the form of a corrugated sheet provide the transverse connection between these elastic plates. This stack makes it possible to increase the length of the thermal labyrinth, that is to say the minimum length of solid conduction separating the two panels.
  • the multiplication of the elastic plates makes it possible to adjust the stiffness of the support and the spring effect obtained while segmenting the heat transfer space between the two panels so as to create gaseous layers with a thickness of the order of a millimeter between said elastic plates, which reduces the radiative heat transfer but also the heat transfer by the gas layers (220) between the plates.
  • the Applicant has determined that the effect of this gas heat transfer between the plates, transfer involving conduction and convection, is minimized and in practice negligible and comparable to the results obtained by drawing space (220). between the panels (201, 202) since, for n elastic plates of thickness e, the ratio (e v -ne-h / (ee v ) is between 1, 1 and 3.
  • FIG 11 according to another embodiment, several embossed elastic plates (1 15, 1 16, 1 17) are directly superimposed.
  • these plates comprise rigid bosses (1 150, 1 151, 1 160, 1 170) substantially Ve-shaped.
  • the bosses extend in the transverse direction (210) in a single direction for the plates (1 16, 1 17) located closest to the panels, and in both directions alternately for the plate (115) elastic intermediate.
  • the embossed elastic plates (1750, 1760, 1770) are arranged in an alternating stack of plates whose bosses extend in directions (171 1, 1712) perpendicular to the transverse direction and intersecting them. This configuration considerably reduces the contact area between the stacked separator elements, thereby reducing heat conduction between them.
  • the height of the spacers or bosses may be asymmetrical and / or scalable so that the panels (201, 202) are not parallel.
  • the device which is the subject of the invention comprises two non-parallel panels (201, 202) held transversely apart by two superposed embossed elastic plates (440, 440 '), kept at a distance from each other by elastic supports with folded blades (640, 640 ') of progressive height in the longitudinal direction (21 1).
  • bellows advantageously the edges of the panels are sealed on their periphery by bellows (141).
  • these bellows comprise means (1410, 141 1, 1412) for holding the separating elements, more particularly the elastic blades of these means at their ends.
  • bellows devices (151) may also be used to make vias.
  • an opening (1650) insulating transparent or translucent may be installed between two insulating devices (1600, 1610) opaque or within the same device object of the invention.
  • a transparent opening comprises a first (161) and a second (162) translucent or transparent panel, kept spaced from each other by transparent elastic blocks (740), the space between the two transparent panels (161, 162) being drawn to vacuum.
  • the embossed elastic plates (1850) comprise a corrugation (1852) whose period extends in a direction (1812) perpendicular to the longitudinal direction (181 1) . Only the bosses (1851) are in contact with the panels (201, 202), the corrugation (1852) has the essential technical effect of increasing the bending stiffness of the plate (1850), while increasing the conduction path solid in the direction of the waving period.
  • the separating means comprise a resilient plate (181) corrugated having bosses (182).
  • the waving pitch extending longitudinally, is equal to the pitch (p) of the bosses, so that said elastic plate (181) has an initial deflection (f ? ) Between each boss (182) of alternating transverse direction.
  • This characteristic makes it possible, for a space (e v ) between the panels and a pitch (p) of implantation of the given bosses, to reduce the height h e of the bosses, hence the transversal size of the device once it is shot in a vacuum.
  • the distance between the two panels (201, 202) before the application of transverse service stress, in particular the evacuation of the space between the panels, is, according to this embodiment, substantially equal to (2h e + f 1 + e ), where h e is the boss height and "f 1 " the ripple amplitude of the elastic plate and "e" the thickness of said plate.
  • the final thickness, once the insulating device object of the invention drawn to the vacuum is reduced by the value of the initial arrow.
  • the device according to the invention may, according to any of its embodiments be used in place of a structural panel, to constitute, for example, all or part of the body of a vehicle suitable for cryogenic transport. Alternatively, it can be used for doubling an existing support (185).
  • an intermediate piece (180) is fixed to the support, on which insulating devices (186, 187) are connected. This arrangement avoids thermal bridges.
  • said plate (240) can be made macroscopically of a single material, Figure 21A.
  • the material constituting the elastic plate is chosen so that its properties meet the criterion ⁇ 0 5 / ⁇ > 100.
  • the elastic plate can thus be made of glass, polycarbonate or extruded polyvinyl chloride (PVC), possibly reinforced with fibers. , preferably of low thermal conductivity such as glass fiber, to increase the tensile modulus.
  • the elastic plate (241) may consist of a sandwich comprising two skins (2141, 2142) separated by a core (2143).
  • the skins are made of polycarbonate, PVC or polyester, reinforced or not with weak fibers.
  • thermal conductivity such as glass or aramid fibers.
  • the core (2143) is filled with a thermally insulating material, such as a PVC or polyurethane foam, or else with polystyrene extruded.
  • the core (2143) consists of a reinforced foam, such as a syntactic foam.
  • the skins (2141, 2142) are assembled to the core by gluing, thermo-compression or coextrusion.
  • the criterion E 0.5 / ⁇ > 100 is also verified by considering E and ⁇ as equivalent properties of the sandwich.
  • the elastic plate (242) consists of a sandwich whose core (2144) is a honeycomb structure, for example according to a structure called honeycomb.
  • the walls of the honeycomb structure are, for example, made of polycarbonate, PVC or polyamide.
  • Figure 21 D according to an alternative embodiment of a resilient plate (243) alveolar core sandwich, the partitioning cells (2145) is sealed so that they are able to contain a gas under pressure.
  • the elastic plate (243) is an inflatable structure, the gas pressure participating in the rigidity of the structure, in particular by imposing a tensile preload in the skins, which makes it possible to reduce the section of the skins (2141, 2142) to reduce the solid thermal conduction section of the elastic plate and lighten the device object of the invention.
  • Figure 21 E according to another embodiment of the elastic plate (244) it is of compartmentalized cellular structure obtained, for example, by extrusion.
  • This constitution makes it possible to increase the transverse mechanical inertia of the elastic plate (244) with equivalent mass while increasing the solid conduction path within said plate (244).
  • the cells are inflated.
  • the compartmentalized structure allows, in the latter case, the cutting and drilling of the device object of the invention on site, these operations affecting only the sealing of the compartments concerned.
  • resilient plates corresponding to several of the preceding variants are superimposed within the same insulating device.
  • Figure 22 according to an exemplary embodiment of the device of the invention (2210), it comprises an elastic plate (244) consisting of an extruded cellular structure.
  • Figure 23 according to another embodiment of the device object of the invention (2310) it comprises an elastic plate (245) in the form of an assembly of inflatable tubes.
  • FIG. 24 the diagram (190) compares the thermal resistance Rc (195) expressed in Kelvin m 2 per Watt, insulators of equivalent thickness, ie 6 mm, made of expanded polyurethane (191), two separate glass plates by a honeycomb and drawn vacuum (192) and the device object of the invention according to its embodiments (193).
  • the device which is the subject of the invention makes it possible to economically produce insulating panels of comparable total thickness and of transverse thermal resistance greater than 3 m 2 .K / W, but with a primary vacuum between the panels which is much more economical to produce and maintain that the secondary vacuum according to the prior art.
  • the transverse bulk of the device of the invention can be substantially reduced by using a corrugated elastic plate having an initial arrow f 1 as shown in FIG. 19.
  • the device which is the subject of the invention is a reduced cost while offering structural capabilities superior to those of the prior art.
  • the device which is the subject of the invention can be compared with insulators applied in doubling existing partitions. According to this exemplary embodiment, corresponding to FIG.
  • the inner plates are advantageously subjected to a silver coating of emissivity 0.05 over a thickness of about 20 nm (20 ⁇ 10 -9 meters), the whole is drawn in vacuo until a pressure is reached. between 1 hPa and 10 hPa in the space between the panels (201, 202)
  • the height of the bosses is 1.35 mm for a pitch of 13.4 mm and the total thickness of the device according to this embodiment After evacuation, the panels (201, 202) flex by 0.12 mm between the bosses, the embossed elastic plates (1 15, 1 16, 1 17).
  • the device object of the invention has a thermal resistance of 3.3 m 2 K / W, or the equivalent of a thickness of 75 mm of expanded polyurethane or 150 mm of rock wool
  • the device according to the invention allows a substantial gain in mass
  • the density of the device according to the invention is 4.3 Kg.m -2 , substantially equivalent to the density of polyurethane panels of comparable insulation capacity and less than mass per unit area of an insulating device according to the prior art, as described in European Patent EP 0 535 147, the weight per unit area of which can be estimated between 4.8 and 7.2 Kg.m -2, taking into account the materials and dimensions disclosed in this prior art.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'isolation thermique, apte à isoler une surface sous un chargement mécanique transversal, dit chargement de service, lequel dispositif comprend: a. un premier (201) et un deuxième (202) panneau; b. des moyens séparateurs (240) aptes à maintenir ces deux panneaux (201, 202) distants l'un de l'autre d'une distance ev selon une direction (210) transversale lorsque ceux-ci sont soumis au chargement de service et d'une distance ei et l'absence de chargement; lesdits moyens séparateurs comportant: bi. une première pluralité d'entretoises (231) rigides, de hauteur he en contact avec la face interne (221) du premier panneau (201); bii. une deuxième pluralité d ' entretoises (232) rigides, de hauteur au moins égale à he, en contact avec la face interne (222) du deuxième panneau (202); biii. des moyens de liaison (240) transversalement élastiques formant ressort, de hauteur transversale sous charge, aptes à plaquer les entretoises rigides sur les faces internes (221, 222) des panneaux.

Description

L'invention concerne un dispositif d'isolation thermique mince à haute performance. L'invention est applicable dans de nombreux domaines où une isolation thermique performante doit être obtenue dans le respect de contraintes d'encombrement et de masse sévères, notamment pour la réalisation de chambres froides ou de citernes de gaz liquéfiés sur tout type de véhicules, pour l'isolation thermique de chaudières, de fuselages d'aéronef ou de coques de navires. L'invention est plus particulièrement, mais non exclusivement, adaptée à l'isolation de grandes surfaces de parois ou de plancher planes ou de forme complexe, et concerne à ce titre des panneaux d'isolation aptes à conserver leur capacité d'isolation lorsqu'ils sont soumis à des sollicitations mécaniques sous la forme de charges ponctuelles ou réparties dont une composante est orientée selon une direction, dite transversale, normale à la surface isolée par le panneau objet de l'invention.
La performance, en matière d'isolation thermique d'un panneau isolant, est mesurée par sa résistance thermique, notamment en conduction transversale, c'est-à- dire selon l'épaisseur du panneau. Cette résistance thermique Rc est exprimée en m2.K.W 1. Un panneau dit à haute performance, présente une résistance thermique Rc au moins égale à 3 m2.K.W"1. À titre d'exemple, une résistance thermique Rc de 3 m2.K.W 1 est obtenue pour des épaisseurs d'environ 70 mm de polyuréthane expansé ou de 140 mm de laine de roche.
Selon l'art antérieur, représenté, par exemple, par le brevet européen
EP 0535 147, des panneaux d'isolation à haute performance sont obtenus en réalisant une chambre étanche délimitée par deux panneaux sensiblement parallèles, assemblés sur leur périphérie par une soudure étanche et maintenus écartés l'un de l'autre sur le reste de leur surface par une entretoise rigide. Cette chambre est tirée au vide pour y créer un vide secondaire de sorte que le trajet moyen d'une molécule entre deux collisions avec une autre molécule soit égal ou supérieur à la distance entre les deux panneaux délimitant la chambre. Ainsi, avec un vide de l'ordre de 10"5Torr il est possible d'obtenir un panneau isolant à haute performance d'une épaisseur de l'ordre du millimètre. L'entretoise évite que les deux panneaux ne s'effondrent l'un sur l'autre sous l'effet de la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur de la chambre étanche. Pour que l'effet de cette entretoise sur la conduction thermique entre les deux panneaux soit suffisamment faible et ne dégrade pas les performances d'isolation, celle-ci est solidaire des deux panneaux par des contacts ponctuels ou linéiques. L'art antérieur consiste à utiliser une entretoise rigide, par exemple constituée de verre ou de céramique, et des panneaux suffisamment rigides pour qu'ils ne s'effondrent pas sur l'entretoise sous l'effet du différentiel de pression. Cet ensemble rigide est hyperstatique et il est impossible d'assurer un contact uniforme des panneaux externes sur les appuis de surface réduite de l'entretoise, de telle sorte que certains de ces appuis sollicitent fortement les panneaux externes en poinçonnement. Pour résister à ce poinçonnement ces panneaux doivent présenter une dureté suffisante ce qui limite le choix possible des matériaux les constituant.
Par ailleurs, la soudure périphérique, nécessaire pour répondre aux contraintes d'étanchéité sous des niveaux de vide aussi poussés, produit un court-circuit de conduction thermique entre les panneaux et induit des couples de flexion dans lesdits panneaux lorsque ceux-ci sont soumis au différentiel de pression, couples de flexion qui peuvent conduire à un gauchissement de l'assemblage. Les panneaux externes sont donc choisis à la fois durs et rigides pour limiter ce gauchissement et résister au poinçonnement, et préférentiellement dans des matériaux soudables.
À ce titre, selon cet exemple de réalisation de l'art antérieur, pour une épaisseur totale de 2,5 mm les deux panneaux délimitant la chambre étanche sont constitués de plaques d'acier inoxydable de 0,3 mm d'épaisseur et représentent près d'un quart de l'épaisseur totale. Or, cette épaisseur ajoute de la masse et ne participe pas à l'isolation thermique.
Selon un autre mode de réalisation de l'art antérieur, figure 1 , une entretoise élastique est utilisée par exemple sous la forme d'une feuille ondulée (103). Cette entretoise espace les deux panneaux extérieurs (101 , 102). Figure 1 B, en réponse à une pression normale appliquée aux panneaux (101 , 102), l'élasticité de l'entretoise (103) selon la direction transversale (1 10) se traduit par une augmentation de la surface de contact (1 13) entre l'entretoise (103) et les panneaux (101 , 102), et une réduction de la longueur du trajet de conduction thermique par cette entretoise, dite conduction solide, entre les deux panneaux, effets qui sont défavorables pour la performance d'isolation thermique de l'ensemble.
La demanderesse a mis en évidence que la réalisation d'un vide secondaire ou même primaire entre les deux panneaux extérieurs d'un tel complexe isolant n'est pas nécessaire à l'obtention d'une performance d'isolation thermique élevée dès lors que la distance transversale entre lesdits panneaux extérieurs est faible. Sans être lié par une quelconque théorie, il est supposé qu'en présence d'un gaz dans l'espace entre lesdits panneaux extérieurs, les phénomènes de transmission de chaleur par convection sont réduits lorsque cette distance est suffisamment faible. Ainsi l'invention vise à créer un complexe isolant mince comprenant deux panneaux séparés par une faible distance transversale, aptes à résister à un chargement mécanique transversal, tout en maîtrisant la transmission de chaleur par conduction et par rayonnement entre les dits panneaux.
À cette fin, l'invention concerne un dispositif d'isolation thermique, apte à isoler une surface sous un chargement mécanique transversal, dit chargement de service, lequel dispositif comprend :
a. un premier et un deuxième panneau ;
b. des moyens séparateurs aptes à maintenir ces deux panneaux distants l'un de l'autre d'une distance ev selon une direction transversale lorsque ceux-ci sont soumis au chargement de service et d'une distance e, en l'absence de chargement ;
lesdits moyens séparateurs comportant :
bi. une première pluralité d'entretoises rigides, de hauteur he selon la direction transversale, dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne du premier panneau ;
bii. une deuxième pluralité d'entretoises rigides, de hauteur au moins égale à he, dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne du deuxième panneau ;
biii. les autres extrémités transversales de ces pluralités d'entretoises étant liées entre elles par des moyens de liaison transversalement élastiques formant ressort, de hauteur transversale sous charge ec, aptes à plaquer les entretoises rigides sur les faces internes de panneaux de sorte que :
/7e + ec < e„< e(. ; et
la longueurdu chemin de conduction thermique solide entre les deux panneaux est supérieure à 2he + ec
Ainsi, le dispositif objet de l'invention utilise avantageusement la flexibilité des moyens de liaison élastiques entre les deux panneaux, actifs par leur effet ressort, pour sélectionner de tels moyens d'une faible épaisseur et obtenir un espacement transversal réduit des panneaux mais sans court-circuit thermique entre ceux-ci, et avec un trajet de conduction solide allongé. Le chargement de service peut être constitué par une pression différentielle entre la pression extérieure et la pression entre les panneaux du dispositif objet de l'invention, par un chargement mécanique réparti ou localisé appliqué audit dispositif ou par le poids propre des panneaux. Par chargement de service, il est entendu un chargement mécanique transversal dans des conditions d'utilisation nominales du dispositif objet de l'invention, compte tenu de l'application visée. Ainsi, ce chargement de service peut prendre naissance lors de la fabrication du dispositif isolant objet de l'invention, par exemple lorsque l'espace entre les panneaux est pressurisé ou tiré au vide, ou peut apparaître lors de l'utilisation du dispositif objet de l'invention, par exemple, lorsque ledit dispositif est utilisé pour l'isolation d'une chambre pressurisée. Le chargement de service ne comprend pas des niveaux de chargement exceptionnels ou des situations de chargement sensiblement différentes des conditions d'utilisation visées pour le dispositif objet de l'invention.
La liaison élastique opère, sans augmenter la surface de contact entre les panneaux et les entretoises, ou le trajet de conduction solide entre les panneaux, les entretoises étant suffisamment rigides pour ne pas s'affaisser ou s'élargir sous l'effet des sollicitations liées au chargement de service. À la différence de l'art antérieur où la réalisation de l'étanchéité par soudure, seule méthode permettant d'assurer le maintien de cette étanchéité dans le temps sous des niveaux de vide secondaire, impose la rigidité des éléments séparateurs et un pas réduit des entretoises pour éviter le gauchissement des panneaux sous l'effet de leur déformation consécutive au chargement de service, le dispositif objet de l'invention tire partie de la flexibilité des éléments séparateurs pour augmenter le pas d'implantation des entretoises et augmenter la distance de conduction solide. Ainsi, des performances globales d'isolation équivalentes à celles des panneaux de l'art antérieur peuvent être obtenues par le dispositif objet de l'invention, mais avec des niveaux de vide moins poussés, voir, sans qu'il ne soit nécessaire de tirer au vide l'espace entre les deux panneaux, ce qui offre, notamment, la possibilité de porter cet espace à une pression supérieure à la pression atmosphérique, notamment lorsque celui-ci est utilisé, par exemple, pour l'isolation de volumes contenant un fluide sous pression.
L'invention peut être mise en oeuvre selon les modes de réalisation avantageux exposés ci-après, lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.
Avantageusement, les entretoises et les moyens de liaison sont constitués de matériaux différents. Ainsi, les matériaux peuvent être choisis pour combiner une élasticité et une conductivité thermique optimales ce qui permet de maîtriser les effets de conduction thermique solide entre les deux panneaux en synergie avec les caractéristiques élastiques des moyens séparateurs.
Selon un premier mode de réalisation du dispositif objet de l'invention, les entretoises sont disposées de sorte qu'une entretoise de la première pluralité alterne avec une entretoise de la deuxième pluralité selon une direction longitudinale perpendiculaire à la direction transversale, et les moyens de liaison comprennent une plaque élastique sollicitée en flexion par ces entretoises. Ce mode est simple de réalisation et la disposition alternée des entretoises des deux pluralités augmente le trajet de conduction thermique solide entre les deux panneaux, constituant ainsi un labyrinthe thermique.
Avantageusement selon ce premier mode de réalisation du dispositif objet de l'invention, si « p » est le pas d'implantation des entretoises et « e » l'épaisseur de la plaque élastique, le dimensionnement dudit dispositif vérifie la relation p/e>10. Cette condition permet de conserver le trajet et la section de conduction solide entre les deux panneaux dans des proportions adaptées à l'obtention des performances thermiques visées.
Avantgeusement, le module élastique de traction équivalent E de la plaque élastique selon ce dernier mode de réalisation est tel que E0,5/k > 100, λ étant la conductivité thermique longitudinale équivalente de la plaque élastique, E étant exprimé en MPa et λ étant exprimée en W.m"1.K "1. Le module élastique de traction équivalent est le module élastique de traction que devrait présenter une plaque élastique homogène de mêmes dimensions que la plaque élastique du dispositif objet de l'invention pour que la raideur en flexion de ladite plaque homogène soit la même que celle de la plaque élastique du dispositif objet de l'invention. La conductivité thermique longitudinale équivalente est la conductivité thermique de la plaque élastique entre deux entretoises successives appartenant aux deux pluralité d'entretoises. Ainsi, cette sélection de propriété, par le choix des matériaux ou de la constitution de la plaque élastique, permet d'obtenir un compromis entre transfert de chaleur par conduction solide et la conservation d'une faible distance entre les deux panneaux du dispositif objet de l'invention, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de tirer au vide l'espace compris entre les panneaux pour obtenir de hautes performances d'isolation thermique.
Selon une variante de réalisation, la plaque élastique est un sandwich constitué de deux feuilles externes, ou peaux, écartées par une âme. Cette variante permet, à masse égale, d'augmenter la rigidité de la plaque élastique tout en réduisant sa conduction thermique.
Avantageusement, l'âme de la variante précédente est constituée d'un matériau thermiquement isolant. Ainsi, un matériau très isolant peut être utilisé entre les peaux lesquelles peaux confèrent audit sandwich les propriétés de rigidité.
Alternativement, l'âme est alvéolaire. Ce mode de réalisation permet de réduire la masse de la plaque élastique.
Avantageusement, les alvéoles de l'âme constituent des cavités étanches lesquelles cavités sont gonflées par une pression gazeuse participant à l'effet ressort. Ainsi, la mase du dispositif peut être réduite.
Avantageusement, la plaque élastique est ondulée ce qui permet de moduler sa réponse élastique en fonction du matériau la constituant.
Selon une variante avantageuse du premier mode de réalisation une des pluralités d'entretoises comprend des bossages rigides de la plaque élastique. Cette caractéristique simplifie encore la réalisation du dispositif isolant.
Avantageusement, les deux pluralités d'entretoises sont des bossages rigides d'une plaque élastique ondulée dont le pas d'ondulation (p) est égal au pas d'implantation des bossages d'une même pluralité. Cette configuration permet de créer une flèche initiale des moyens de séparation élastiques des panneaux et ainsi de réduire la hauteur des bossages afin de réduire l'épaisseur globale du dispositif isolant selon ce mode de réalisation de l'invention.
Selon un deuxième mode de réalisation, qui peut être combiné avec le premier, le dispositif objet de l'invention comprend une entretoise de la première pluralité et une entretoise la deuxième pluralité, disposées en vis-à-vis, les moyens de liaison entre ces deux entretoises comprenant deux lames formant un pli. Cette caractéristique permet de ménager des zones libres de toute entretoise ou pièce de liaison élastique entre les deux panneaux. Cette caractéristique est avantageuse dans le cas, par exemple, ou le dispositif isolant objet de l'invention doit être transparent ou translucide, ou pour ménager localement des traversées du dispositif isolant.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens séparateurs imposent une distance variable spatialement entre le premier et le deuxième panneau. Par une variation spatiale de la distance on entend une variation de cette distance selon au moins une direction définissable à la surface d'un des panneaux. Ainsi les deux panneaux ne sont pas nécessairement parallèles ce qui permet d'adapter le dispositif à des cas d'application particuliers.
Avantageusement, les moyens séparateurs comprennent une pluralité de plaques élastiques superposées. Cette caractéristique permet d'augmenter la longueur du labyrinthe thermique entre les deux panneaux en conservant une réponse élastique équivalente à celle obtenue par une plaque de séparation unique.
Avantageusement, le dispositif objet de l'invention comprend n plaques élastiques d'épaisseur unitaire e, n étant supérieur ou égal à 1 , le ratio (ev-n.e-h /(e -ev) étant compris entre 1 ,1 et 3. Cette constitution permet d'ajuster l'isolation du dispositif en fonction de contraintes de services tant en terme de sollicitations de que contraintes d'installation, ceci en agissant sur la combinaison des effets mécaniques et thermiques desdites plaques élastiques.
Avantageusement, les moyens séparateurs comprennent des moyens élastiques de support placés entre deux plaques élastiques superposées. Ainsi, la raideur de la liaison transversale entre le premier et le deuxième panneau peut être ajustée finement.
Avantageusement, les moyens élastiques de support comprennent un plot élastique. Cette variante de réalisation est celle qui offre le plus de latitude dans le réglage de la raideur transversale du dispositif.
Avantageusement, le dispositif objet de l'invention présente une résistance thermique en conduction transversale Rc exprimée en m2.K.W"1, et comporte n plaques élastiques à bossages superposées, d'épaisseur e et d'un pas de bossage p, le pas p des bossages étant sélectionné de sorte à satisfaire la relation p = 2.(Rc. .e /n)0,5. Le respect de ce dimensionnement permet d'atteindre des performances optimales, minimisant l'épaisseur du dispositif objet de l'invention sans dégrader sa performance d'isolation thermique.
Avantageusement, le dispositif objet de l'invention comprend, selon un mode de réalisation particulier, des moyens d'étanchéité s'étendant sur le pourtour des panneaux et comprenant un soufflet. Ce soufflet n'introduit pas de couple de flexion dans l'assemblage et évite ainsi le gauchissement du dispositif objet de l'invention sous l'effet du chargement mécanique de service, notamment lorsque ledit chargement résulte d'un tirage au vide de l'espace compris entre les panneaux.
Avantageusement également, les moyens d'étanchéité comprennent un soufflet délimitant une ouverture à l'intérieur des panneaux. Ainsi, des traversées étanches du dispositif objet de l'invention peuvent être réalisées sans dégrader la souplesse dudit dispositif.
L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 24, dans les quelles :
- la figure 1 , relative à l'art antérieur représente selon une vue de face et en coupe un tronçon d'un dispositif d'isolation thermique mince comprenant deux panneaux maintenus à distance l'un de l'autre par des moyens de séparation élastiques, figure 1 A avant tirage au vide du volume compris entre les panneaux, figure 1 B, après tirage au vide de ce volume ;
- la figure 2, représente selon un de vue de face et en coupe d'un tronçon d'un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention comprenant deux panneaux séparés par des moyens séparateurs comprenant des entretoises rigides disposées en quinconce et agissant sur une plaque élastique, figure 2A avant tirage au vide du volume compris entre les deux panneaux, figure 2B après tirage au vide de ce volume ;
- la figure 3, illustre selon une vue de face et en coupe d'un tronçon d'un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention dans lequel les moyens de séparation des panneaux sont constitués par des lames pliées ou des plots élastiques ;
- la figure 4 est une représentation selon la même vue que les figures précédentes, d'un exemple de réalisation d'un tronçon du dispositif objet de l'invention, dans lequel les moyens séparateurs sont constitués par une plaque embossée, figure 4A avant tirage au vide, figure 4B après tirage au vide du volume compris entre les deux panneaux ;
- les figures 5 et 6 montrent selon une vue en perspective et de face deux exemples de réalisation de moyens séparateurs constitués de lames élastiques assemblées par un pli ; - les figures 7 et 8 illustrent selon une vue en perspective de dessus deux exemples de réalisation de plots élastiques adaptés à la réalisation de moyens de séparation pour un dispositif selon un exemple de réalisation de l'invention ;
- la figure 9 représente en coupe et de face un exemple de réalisation d'un tronçon dispositif objet de l'invention s'étendant selon une direction courbe ;
- la figure 10 est un exemple de réalisation en vue de face et en coupe d'un tronçon d'un dispositif objet de l'invention selon un mode de réalisation comprenant comme moyens de séparation une pluralité de plaques élastiques superposées selon une direction transversale ;
- la figure 11 illustre une variante du mode de réalisation de la figure 10 selon la même vue, les plaques élastiques constituant les moyens de séparation comportant des bossages en Vé, figure 11 A, selon un mode de réalisation comprenant trois plaques élastiques, représenté avant tirage au vide, figure 1 1 B, selon un mode de réalisation comprenant cinq plaques élastiques, représenté sous sollicitation de service ;
- les figures 12 et 13 représentent en coupe et de face des exemples de variantes d'un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention dans lequel la distance entre les panneaux est variable selon une direction longitudinale ;
- la figure 14 montre un détail de réalisation du pourtour d'un dispositif objet de l'invention ;
- la figure 15 représente selon une vue en coupe et de face un tronçon d'un dispositif objet de l'invention comprenant une traversée ;
- la figure 16 est une vue en coupe et de face d'un tronçon selon un exemple de réalisation d'un dispositif objet de l'invention, comprenant une ouverture translucide ;
- la figure 17 représente en perspective une portion d'un dispositif objet de l'invention selon un exemple de réalisation comprenant un empilage de plaques élastiques embossées dont les bossages s'étendent alternativement dans des directions sécantes comprises dans un plan perpendiculaire à la direction transversale d'empilement ;
- la figure 18 montre en perspective un exemple de réalisation d'une portion d'un dispositif objet de l'invention selon un mode de réalisation où la plaque élastique embossée constituant le moyen séparateur comprend des bossages principaux supportant les panneaux et des bossages secondaires s'étendant dans une direction perpendiculaire à celle des bossages principaux ;
- la figure 19 représente selon une vue en coupe et de face, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, comprenant comme élément séparateur une plaque élastique ondulée à bossages, l'ondulation de la plaque formant une flèche initiale ;
- la figure 20 est une vue de face et en coupe d'un exemple de d'assemblage de dispositifs objet de l'invention afin de réaliser un doublage isolant d'une cloison existante ;
- la figure 21 représente selon des vues de face et en coupe des portions de plaques élastiques correspondant à différentes variantes de constitution desdites plaques élastiques adaptées au dispositif objet de l'invention, figure 21A selon une constitution mono-matière, figures 21 B à 21 D selon des structures sandwich et figure 21 E selon une structure mono-matière alvéolaire ;
- la figure 22 est une vue en perspective d'une portion d'un dispositif objet de l'invention selon un exemple de réalisation comportant des moyens séparateurs élastique sous la forme d'une plaque de structure alvéolaire ;
- la figure 23 est une vue en perspective d'une portion d'un dispositif objet de l'invention selon un exemple de réalisation comportant des moyens séparateurs élastiques sous la forme d'un assemblage de boudins gonflables ;
- et la figure 24 est un diagramme illustrant le niveau de résistance thermique comparé de différents isolants d'épaisseur équivalente, dont le dispositif objet de l'invention.
Figure 2, selon un exemple de réalisation, le dispositif objet de l'invention comprend un premier panneau (201 ) et un deuxième panneau (202) lesquels sont maintenus à distance l'un de l'autre selon une direction transversale (210). Lorsque, selon le mode de réalisation considéré, le dispositif objet de l'invention comprend des moyens d'étanchéité (non représentés) entre les panneaux sur le pourtour de ceux-ci, cet espace (220) défini une chambre étanche. Pour former un dispositif thermiquement isolant, il est indispensable que les panneaux (201 , 202) soient maintenus à une distance transversale suffisante l'un de l'autre. À cette fin, une première pluralité d'entretoises rigides (231 ) est placée en contact avec la face interne (221 ) du premier panneau (201 ) et une deuxième pluralité d'entretoises rigides (232) est placée en contact avec la face interne (222) du deuxième panneau (202). Ces entretoises (231 , 232) sont en contact par une surface limitée avec les panneaux, selon un contact quasi ponctuel ou quasi linéique en fonction de la forme desdites entretoises. Dans cet exemple de réalisation, les deux pluralités d'entretoises (231 , 232) sont liées de manière élastique par leurs extrémités opposées à celles en contact avec les panneaux (201 , 202), par l'intermédiaire d'une plaque (240) déformable élastiquement sous l'effet d'une sollicitation transversale.
Figure 2B, les entretoises (231 , 232) des deux pluralités étant disposées de manière alternative selon une direction longitudinale (21 1 ), la plaque élastique (240) se déforme en flexion sous l'effet d'une sollicitation transversale extérieure, laquelle sollicitation tend à rapprocher les panneaux (201 , 202) l'un de l'autre.
Dans tout le texte, « p » désigne le pas longitudinal des entretoises, « he » la hauteur individuelle desdites entretoises. « e, » est la distance transversale entre les panneaux du dispositif assemblé mais en l'absence de sollicitation mécanique transversale, « ev » la distance transversale entre les panneaux sollicités par la sollicitation mécanique transversale de service, « e » l'épaisseur individuelle éléments de séparation élastique, notamment les plaques élastiques (240), et « ec » l'épaisseur transversale totale de ces éléments élastiques sous charge, « ep » est l'épaisseur totale du dispositif objet de l'invention. Dans l'exemple de la figure 2, e =e. La quantité f=e -ev représente la flèche des moyens de séparation élastique sous l'effet d'un chargement transversal du dispositif isolant objet de l'invention. En condition de service f est toujours non nulle, de sorte que les moyens de séparation plaquent toujours par effet ressort les entretoises rigides sur les faces internes des panneaux
Selon un exemple de réalisation non limitatif du dispositif objet de l'invention, les panneaux (201 , 202) sont constitués d'un matériau composite comprenant une matrice organique, en polycarbonate, polychlorure de vinyle, résine époxyde ou polyamide et un renfort fibreux constitué, par exemple, des fibres de verre ou d'aramide. Ainsi, lesdits panneaux peuvent être à la fois légers et présenter des caractéristiques structurales suffisantes pour que le dispositif objet de l'invention puisse se substituer à des panneaux structuraux moins performants en termes d'isolation thermique, sans augmenter sensiblement la masse et le volume de l'ensemble objet de cette substitution. Le choix d'utiliser des moyens de séparation flexibles formant ressort sous l'effet du chargement de service, permet de vérifier la condition p/e >10 laquelle condition permet de maintenir la conduction solide entre les panneaux (201 , 202) dans de faibles valeurs, en augmentant le trajet et en réduisant la section de conduction solide entre lesdits panneaux.
Figure 3, selon un autre mode de réalisation, qui peut être combiné avec le précédent, les deux pluralités d'entretoises (331 , 332) rigides sont placées en vis-à-vis et sont maintenues espacées par des lames pliées ou des plots élastiques (340), constitués par une pluralité de lames (341 ) jointes entre elles par des plis (342). Lesdits plis peuvent être réalisés par le pliage effectif d'une lame ou par l'assemblage, par exemple par une soudure, de deux lames selon une de leurs extrémités.
Ces deux exemples de réalisation permettent de maintenir à distance l'un de l'autre les panneaux (201 , 202). L'élasticité des moyens (340, 240) placés entre les entretoises, plaque à tout instant lesdites entretoises sur les faces des panneaux, assurant ainsi un transfert de charge d'un panneau à l'autre par l'intermédiaire de l'ensemble des entretoises rigides. À cette fin, les moyens élastiques peuvent être précontraints lors de l'assemblage du dispositif objet de l'invention afin d'assurer le contact de l'ensemble des entretoises sur les faces internes des panneaux. Ainsi, le nombre d'entretoises peut être adapté à la nature des matériaux constituant les panneaux et de leur résistance au matage ou au poinçonnement. La disposition en alternance des entretoises (231 , 232) des deux pluralités du premier exemple de réalisation, ou la présence de pliages multiples dans les moyens élastiques (340) du deuxième exemple, permettent d'augmenter la distance de conduction thermique solide entre les deux panneaux (201 , 202) en créant un labyrinthe thermique.
Ainsi, en revenant à la figure 2, pour un pas p d'implantation des entretoises (231 ,
232) selon la direction longitudinale (21 1 ) et une hauteur he de ces entretoises selon la direction transversale (210), la distance transversale e, entre les deux panneaux (201 , 202) est sensiblement égal à 2he + e en, l'absence de sollicitation mécanique transversale. La distance ev entre les panneaux (201 , 202) lorsque le dispositif est soumis aux sollicitations transversales de service tend vers he + e sans atteindre cette valeur, la raideur de la plaque élastique (240) étant ajustée de sorte que le court circuit thermique ne soit pas atteint sous les conditions de chargement de service. Ainsi, la distance minimale de conduction thermique solide entre les deux panneaux est toujours égale à 2he + p/2. Dans le cas de la figure 3, si chaque lame (321 ) des moyens élastiques (340) est de longueur / et que les dits moyens élastiques comportent chacun n lames, la distance minimale de conduction thermique solide entre les deux panneaux (201 , 202) sera toujours au moins égale à n.l.
Le dispositif objet de l'invention vise à maximiser le trajet de conduction thermique solide entre les deux panneaux (201 , 202) tout en réduisant la distance ev entre lesdits panneaux, de sorte à minimiser les échanges thermiques entre les panneaux (201 , 202) tant par conduction que par convection, tout en assurant le transfert de charge d'un panneau à l'autre sur l'ensemble de la surface desdits panneaux. À cette fin, l'utilisation selon l'invention, de moyens de séparation élastiques se déformant sous l'effet de la sollicitation de service, permet de résoudre ces caractéristiques contradictoires, compromis que des moyens de séparation essentiellement rigides, sous la charge de service considérée pour l'application visée, ne permettent pas d'atteindre.
Les caractéristiques thermiques et élastiques de l'ensemble constitué des entretoises et des moyens de support élastiques sont intimement liées. En effet, à conductivité thermique équivalente, la conduction thermique solide entre les deux panneaux, c'est-à-dire la transmission de chaleur par conduction passant par les entretoises et la plaque élastique entre les deux panneaux, sera d'autant plus faible que la valeur de p/2 sera élevée. Or, à module élastique équivalent, la raideur de l'ensemble sera d'autant plus faible, et donc le risque de court-circuit de conduction thermique entre des deux panneaux sous l'effet de la sollicitation mécanique transversale, sera d'autant plus élevé que cette valeur sera élevée. Si λ est la conductivité thermique et E le module élastique de traction du matériau constituant l'ensemble entretoises et moyens de support élastiques, alors, à géométrie équivalente, le dispositif sera d'autant plus performant que le rapport (Ε0 5/λ) sera élevé, c'est-à-dire que le matériau présentera une faible conductivité thermique et un module élastique élevé.
Le rapprochement f=(e -ev) des panneaux (201 , 202) sous l'effet de la sollicitation mécanique transversale, se traduit par une flexion des moyens de supports élastiques. Dans le cas de l'utilisation d'une seule plaque élastique (240) entre les entretoises (231 , 232) les caractéristiques d'élasticité de cette plaque (240) sont avantageusement choisies de telle sorte que f=(1- )(he+ec) où a est un coefficient de sécurité pour tenir compte, notamment, des variations de la sollicitation mécanique transversale en service et éviter un court-circuit de conduction thermique entre les deux panneaux (201 , 202) sous l'effet d'un rapprochement supplémentaire qui serait engendré par ces variations. Avantageusement a est choisi compris entre 0,01 et 0,2 et préférentiellement entre 0,05 et 0,1 .
La sollicitation mécanique transversale peut résulter du tirage au vide de l'espace compris entre les panneaux (201 , 202) et plus généralement d'une différence de pression entre cet espace interne et l'extérieur.
Avantageusement les entretoises (231 , 232, 331 , 332) sont constituées d'un matériau thermiquement isolant. Ainsi, par cette construction composite, il est possible d'accroître la latitude de choix des matériaux pouvant constituer les moyens de support élastiques. Avantageusement également, la plaque élastique (240) peut recevoir sur chacune de ses faces en vis-à-vis des panneaux, un traitement de surface apte à limiter la transmission de chaleur par rayonnement entre les deux panneaux (201 , 202). À titre d'exemple non limitatif, ce traitement de surface peut être réalisé par le dépôt d'une couche mince d'un métal à base d'aluminium, d'argent ou d'or ou encore par des dépôts multicouches d'oxydes ou de sels minéraux selon des techniques connues de l'art antérieur.
Les entretoises peuvent être initialement liées aux panneaux (201 , 202) ou à la plaque élastique (240) ou encore aux ensembles de lames élastiques (340) par tout moyen connu de l'homme du métier tel que le collage ou le soudage.
Figure 4, selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention, les deux pluralités d'entretoises (431 , 432) et la plaque élastique (440) sont réalisées d'un seul tenant en pratiquant des bossages rigides (431 , 432) dans une plaque (440) élastique, lesquels bossages viennent en contact avec les panneaux (201 , 202). Ces bossages sont réalisés par pliage, estampage, moulage ou extrusion de la plaque (440) et comportent des formes à faible rayon de courbure transversal pour leur conférer la rigidité nécessaire. Dans cet exemple de réalisation les bossages sont sensiblement en forme d' Ω (oméga). Ce type de bossage permet de combiner des propriétés de rigidité du bossage, une surface de contact réduite avec les panneaux (201 , 202) et un chemin de conduction solide allongé entre les deux panneaux, comparé à d'autres formes de bossages. Figure 4B, le raccordement entre chaque bossage et la plaque agit comme un point de pivot élastique lors du rapprochement des panneaux (201 , 203) consécutif au tirage au vide de l'espace entre ceux-ci.
Figures 5 et 6 selon des exemples de réalisation des supports élastiques (540, 640) des entretoises en vis-à-vis (331 , 332), celles-ci sont liées par une pluralité de lames (541 , 643, 644, 645) s'étendant selon une direction (212) perpendiculaire au plan formé par les directions transversales (210) et longitudinales (212) définies supra. Les lames sont liées entre elles par des plis (542, 642) de sorte à former un ensemble élastiquement déformable. Avantageusement, les surfaces des entretoises (331 , 332) en contact avec les panneaux reçoivent un traitement de surface visant à en réduire le coefficient de conduction thermique, au niveau de ce contact.
Figure 7 et 8, les moyens de liaisons élastiques peuvent prendre la forme de plots élastiques (740, 840), constitués de lames (741 , 841 ) sensiblement circulaires connectées par des plis (742, 842) sur leurs périphéries.
Figure 9, le dispositif objet de l'invention peut être produit selon des formes autres que planes pour s'adapter à la forme du contour du volume ou à la forme du support dont l'isolation thermique est recherchée.
Figure 10, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du dispositif objet de l'invention, plusieurs plaques élastiques embossées (440, 440') peuvent être superposées. Selon cet exemple de réalisation, des moyens élastiques (100) sous la forme d'une feuille ondulée réalisent la liaison transversale entre ces plaques élastiques. Cet empilement permet d'augmenter la longueur du labyrinthe thermique, c'est-à-dire la longueur minimale de conduction solide séparant les deux panneaux.
La multiplication des plaques élastiques permet d'ajuster la raideur du support et l'effet ressort obtenu tout en segmentant l'espace de transfert thermique entre les deux panneaux de manière à créer des couches gazeuses d'une épaisseur de l'ordre du millimètre entre lesdites plaques élastiques, ce qui réduit les transferts thermique par rayonnement mais également les transferts thermique par les couches gazeuses (220) entre les plaques. La demanderesse a déterminé que l'effet de ce transfert thermique par voie gazeuse entre les plaques, transfert impliquant de la conduction et de la convection, est minimisé et en pratique négligeable et assimilable aux résultats obtenus en tirant au vide l'espace (220) compris entre les panneaux (201 , 202) dès lors que, pour n plaques élastiques d'épaisseur e, le ratio (ev-n.e-h /(e-ev) est compris entre 1 ,1 et 3. Les effets de la constitution du dispositif objet de l'invention tant sur la réponse mécanique dudit dispositif aux sollicitations transversales, que sur le transfert thermique par voie solide et par voie gazeuse entre les panneaux extérieurs sont en synergie pour obtenir les performances thermiques et mécaniques visées en fonction de l'application. Ainsi, des performances d'isolation élevées peuvent être obtenues, notamment en multipliant les couches, sans tirage au vide du dispositif, tout en restant dans des épaisseurs totales millimétriques en ordre de grandeur, ce qui simplifie grandement la mise en oeuvre du dispositif objet de l'invention et permet de le découper ou de le percer sans difficulté sur chantier.
Figure 11 , selon une autre variante de réalisation, plusieurs plaques élastiques embossées (1 15, 1 16, 1 17) sont directement superposées. Selon cet exemple particulier, ces plaques comportent des bossages rigides (1 150, 1 151 , 1 160, 1 170) sensiblement en forme de Vé. Les bossages s'étendent selon la direction transversale (210) selon un seul sens pour les plaques (1 16, 1 17) situées le plus proche des panneaux, et selon les deux sens en alternance pour la plaque (115) élastique intermédiaire.
Figure 17, selon un exemple de réalisation avantageux de cette dernière variante, les plaques élastiques embossées (1750, 1760, 1770) sont disposées selon un empilement alternant des plaques dont les bossages s'étendent selon des directions (171 1 , 1712) perpendiculaires à la direction transversale et sécantes entre elles. Cette configuration réduit considérablement la surface de contact entre les éléments séparateurs empilés, réduisant ainsi la conduction thermique entre eux.
Figure 12 la hauteur des entretoises ou des bossages (121 , 122, 123) peut être dissymétrique et/ou évolutive de sorte à ce que les panneaux (201 , 202) ne soient pas parallèles.
Figure 13, selon un exemple de réalisation combinant différentes caractéristiques présentées ci-avant, le dispositif objet de l'invention comprend deux panneaux (201 , 202) non parallèles, maintenus écartés transversalement par deux plaques élastiques embossées (440, 440') superposées, maintenues à distance l'une de l'autre par des supports élastiques à lames pliées (640, 640') de hauteur évolutive selon la direction longitudinale (21 1 ).
Figure 14, avantageusement les bords des panneaux sont étanchés sur leur pourtour par des soufflets (141 ). Selon un mode de réalisation avantageux, ces soufflets comprennent des moyens (1410, 141 1 , 1412) pour maintenir les éléments séparateurs, plus particulièrement les lames élastiques de ces moyens en leurs extrémités.
Figure 15, des dispositifs à soufflet (151 ) peuvent également être utilisés pour réaliser des traversées.
Figure 16, selon un exemple de réalisation, une ouverture (1650) isolante transparente ou translucide peut être installée entre deux dispositifs isolants (1600, 1610) opaques ou au sein d'un même dispositif objet de l'invention. Une telle ouverture transparente comprend un premier (161 ) et un deuxième (162) panneau translucide ou transparent, maintenus écartés l'un de l'autre par des plots élastiques (740) transparents, l'espace entre les deux panneaux transparents (161 , 162) étant tiré au vide.
Figure 18, selon un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention les, plaques élastiques embossées (1850) comprennent une ondulation (1852) dont la période s'étend selon une direction (1812) perpendiculaire à la direction longitudinale (181 1 ). Seuls les bossages (1851 ) sont en contact avec les panneaux (201 , 202), l'ondulation (1852) a pour effet technique essentiel d'augmenter la rigidité en flexion de la plaque (1850), tout en augmentant le trajet de conduction solide dans la direction de la période d'ondulation.
Figure 19, selon un mode de réalisation préféré du dispositif objet de l'invention, les moyens séparateurs comprennent une plaque élastique (181 ) ondulée comportant des bossages (182). Le pas d'ondulation, s'étendant longitudinalement, est égal au pas (p) des bossages, de sorte que ladite plaque élastique (181 ) présente une flèche initiale (f?) entre chaque bossage (182) de sens transversal alterné. Cette caractéristique permet, pour un espace (ev) entre les panneaux et un pas (p) d'implantation des bossages donnés, de réduire la hauteur he des bossages, donc l'encombrement transversal du dispositif une fois que celui-ci est tiré au vide.
Figure 19A, la distance entre les deux panneaux (201 , 202) avant l'application de la sollicitation transversale de service, notamment le tirage au vide de l'espace compris entre les panneaux, est, selon ce mode de réalisation, sensiblement égale à (2he+f1+e), où he est la hauteur de bossage et « f1 » l'amplitude d'ondulation de la plaque élastique et « e » l'épaisseur de ladite plaque.
Figure 19B, lors du tirage au vide, les deux panneaux (201 -202) se rapprochent, la base de chaque bossage (182) agissant comme un pivot élastique, jusqu'à inverser la courbure de chaque ondulation de la plaque élastique (181 ). Après application e la sollicitation mécanique transversale, notamment par tirage au vide, la distance transversale (ev) entre les deux panneaux (201 , 202) est proche mais légèrement supérieur à (he+e). L'utilisation d'une flèche initiale (f?), se traduisant par une ondulation de pas « p » de la plaque élastique (181 ), permet de réduire l'encombrement transversal du dispositif isolant. Les caractéristiques géométriques de la plaque élastique (181 ) sont choisies de telle sorte que he=[f/(1- )]-f1 avec f=(e-ev), a étant un coefficient de sécurité avantageusement compris entre 0,05 et 0,2. L'épaisseur finale, une fois le dispositif isolant objet de l'invention tiré au vide est donc réduite de la valeur de la flèche initiale.
Figure 20, Le dispositif objet de l'invention peut, selon l'un quelconque de ses modes de réalisation être utilisé en lieu et place d'un panneau structural, pour constituer, par exemple, toute ou partie de la carrosserie d'un véhicule adapté au transport cryogénique. Alternativement, il peut être utilisé en doublage d'un support existant (185). Avantageusement, une pièce intermédiaire (180) est fixée au support, sur laquelle des dispositifs isolants (186, 187) sont raccordés. Ce montage permet d'éviter les ponts thermiques.
Figure 21 , selon différentes constitutions de la plaque élastique du dispositif objet de l'invention, ladite plaque (240) peut être constituée macroscopiquement d'un seul matériau, figure 21A. Dans ce cas, le matériau constituant la plaque élastique est choisi de sorte que ses propriétés répondent au critère Ε0 5/λ > 100. Le module élastique de traction, ou module d'Young pour un matériau homogène, étant exprimé MPa (1 MPa=106 Pa), et λ la conductivité thermique dudit matériau, étant exprimée en W.m 1.K"1. La plaque élastique peut ainsi être constituée de verre, de polycarbonate ou de polychlorure de vinyle (PVC) extrudé, éventuellement renforcé de fibres, préférentiellement de faible conductivité thermique telles que des fibre de verre, pour en augmenter le module de traction.
Figure 21 B, alternativement, la plaque élastique (241 ), selon un autre mode de réalisation, peut être constituée d'un sandwich comprenant deux peaux (2141 , 2142) séparées par une âme (2143). À titre d'exemple, les peaux sont constituées de polycarbonate, de PVC ou de polyester, renforcé ou non par des fibres de faible conductivité thermique, telle que des fibres de verre ou d'aramide. Selon ce premier exemple de réalisation d'une plaque élastique de structure sandwich (241 ), l'âme (2143) est remplie d'une matière isolante thermiquement, telle qu'une mousse de PVC ou de polyuréthane, ou encore, par du polystyrène extrudé. Selon une autre variante l'âme (2143) est constitué d'une mousse renforcée, telle qu'une mousse syntactique. Les peaux (2141 , 2142) sont assemblées à l'âme par collage, thermo-compression ou par co-extrusion. Selon cet exemple de réalisation de la plaque élastique (241 ), le critère E0,5/ λ > 100 est également vérifié en considérant E et λ comme des propriétés équivalentes du sandwich.
Figure 21 C, selon une autre variante de réalisation, la plaque élastique (242) est constituée d'un sandwich dont l'âme (2144) est une structure alvéolaire, par exemple selon une structure dite en nid d'abeille. Les parois de la structure alvéolaire sont, par exemple, constituées de polycarbonate, de PVC ou de polyamide.
Figure 21 D, selon une variante de réalisation d'une plaque élastique (243) sandwich d'âme alvéolaire, le cloisonnement des alvéoles (2145) est étanche de sorte que celles-ci soient aptes à contenir un gaz sous pression. Ainsi, la plaque élastique (243) est une structure gonflable, la pression de gaz participant à la rigidité de la structure, notamment en imposant une précontrainte de traction dans les peaux, ce qui permet de réduire la section des peaux (2141 , 2142), de réduire la section de conduction thermique solide de la plaque élastique et d'alléger le dispositif objet de l'invention.
Figure 21 E, selon un autre exemple de réalisation de la plaque élastique (244) celle-ci est de structure alvéolaire compartimentée obtenue, par exemple, par extrusion. Cette constitution permet d'augmenter l'inertie mécanique transversale de la plaque élastique (244) à masse équivalente tout en augmentant le trajet de conduction solide au sein de ladite plaque (244). Selon un exemple de réalisation particulier de cette variantes les alvéoles sont gonflées. La structure compartimentée autorise, dans ce dernier cas, le découpage et le perçage du dispositif objet de l'invention sur site, ces opérations n'affectant que l'étanchéité des compartiments concernés.
Selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention, des plaques élastiques correspondant à plusieurs des variantes (240, 241 , 242, 243, 244) précédentes sont superposées au sein du même dispositif isolant. Figure 22, selon un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention (2210), celui-ci comprend une plaque élastique (244) constituée d'une structure alvéolaire extrudée.
Figure 23, selon un autre exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention (2310) celui-ci comprend une plaque élastique (245) sous la forme d'un assemblage de boudins gonflables.
Figure 24, le diagramme (190) compare la résistance thermique Rc (195) exprimée en Kelvin m2 par Watt, d'isolants d'épaisseur équivalente, soit 6 mm, constitués de polyuréthane expansé (191 ), de deux plaques de verre séparées par un nid-d'abeilles et tirées au vide (192) et du dispositif objet de l'invention selon ses exemples de réalisation (193).
La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle visait. En particulier, elle permet la réalisation d'un isolant thermique mince à haute performance, adaptable en forme et de réalisation économique. Ainsi, comparativement à l'art antérieur, représenté notamment par le brevet européen EP 0 535 147 et pour lequel l'épaisseur totale du dispositif isolant de 2,5 mm procure, selon les inventeurs de ce brevet; une résistance thermique transversale de 2,64 m2.K/W, au prix de la réalisation d'un vide secondaire dans l'espace compris entre les panneaux. Le dispositif objet de l'invention permet de réaliser de manière économique des panneaux isolants d'épaisseur totale comparable et de résistance thermique transversale supérieure à 3 m2.K/W, mais avec un vide primaire entre les panneaux beaucoup plus économique à réaliser et à maintenir que le vide secondaire selon l'art antérieur. L'encombrement transversal du dispositif objet de l'invention peut être sensiblement réduit en utilisant une plaque élastique ondulée présentant une flèche f1 initiale telle que représentée figure 19. Ainsi, à performances thermiques et encombrement équivalents le dispositif objet de l'invention est d'un coût réduit tout en offrant des capacités structurales supérieures à celles de l'art antérieur. Selon un autre exemple de réalisation, le dispositif objet de l'invention peut être comparé à des isolants appliqués en doublage de cloisons existantes. Selon cet exemple de réalisation, correspondant à la figure 1 1 B, le dispositif objet de l'invention est constitué notamment de deux panneaux (201 , 202) en polychlorure de vinyle, ou PVC, d'une épaisseur de 0,6 mm, renforcés par des fibres de verre à haut module, de quatre plaques élastiques (1 16, 1 17) à bossages en PVC extrudé avec bossages en Vé et d'une plaque élastique (115) intermédiaire à bossages alternés en Vé, constituée de PVC extrudé, toutes les plaques élastiques étant d'une épaisseur de 0,6 mm. Plus précisément, les panneaux (201 , 202) renforcés comprennent une âme de polycarbonate d'épaisseur 0,48 mm et une peau d'épaisseur 0,06 mm comprenant 50 % de PVC et 50 % de fibres de verre à haut module. Les plaques internes font avantageusement l'objet d'un revêtement d'argent d'émissivité 0,05 sur une épaisseur d'environ 20 nm (20.10"9 mètres). L'ensemble est tiré au vide, jusqu'à atteindre une pression comprise entre 1 hPa et 10 hPa dans l'espace entre les panneaux (201 , 202). La hauteur des bossages est de 1 ,35 mm pour un pas de 13,4 mm et l'épaisseur totale du dispositif selon ce mode de réalisation, est de 9,9 mm après tirage au vide. Au cours du tirage au vide, les panneaux (201 , 202) fléchissent de 0,12 mm entre les bossages, les plaques élastiques embossées (1 15, 1 16, 1 17) de 0,6 mm, tandis que les bossages s'ouvrent à leur base de 0,08 mm. Selon cet exemple de réalisation, le dispositif objet de l'invention présente une résistance thermique de 3,3 m2K/W, soit l'équivalent d'une épaisseur de 75 mm de polyuréthane expansé ou de 150 mm de laine de roche. Outre le gain en épaisseur, le dispositif objet de l'invention permet un gain sensible en masse. Ainsi, selon cet exemple de réalisation, la masse surfacique du dispositif objet de l'invention est de 4,3 Kg. m"2, sensiblement équivalent à la masse surfacique de panneaux de polyuréthane de capacité d'isolation comparable et inférieure à la masse surfacique d'un dispositif isolant selon l'art antérieur, tel que décrit dans le brevet européen EP 0 535 147, dont la masse surfacique peut être estimée comprise entre 4,8 et 7,2 Kg. m"2 compte tenu des matériaux et des dimensions divulgués dans cet art antérieur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'isolation thermique, apte à isoler une surface sous un chargement mécanique transversal, dit chargement de service, lequel dispositif comprend :
a. un premier (201 ) et un deuxième (202) panneau ;
b. des moyens séparateurs (240, 244, 245, 231 , 232, 340, 331 , 332,
431 , 432, 1 160, 1 150, 1750, 1760, 1850, 1851 ) aptes à maintenir ces deux panneaux (201 , 202) distants l'un de l'autre d'une distance ev selon une direction (210) transversale lorsque ceux-ci sont soumis au chargement de service et d'une distance e, en l'absence de chargement ;
caractérisé en ce que lesdits moyens séparateurs comportent :
bi. une première pluralité d'entretoises (231 , 331 , 431 , 1 160, 1850, 121 ) rigides, de hauteur he selon la direction transversale, dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne (221 ) du premier panneau (201 ) ; bii. une deuxième pluralité d'entretoises (232, 332, 432, 1 170, 122, 123) rigides, de hauteur au moins égale à he, dont une extrémité transversale est en contact avec la face interne (222) du deuxième panneau (202) ;
biii. les autres extrémités transversales de ces pluralités d'entretoises étant liées entre elles par des moyens de liaison (240, 244, 245, 340, 1850, 1750, 1770, 640, 440, 100, 1441 , 1444) transversalement élastiques formant ressort, de hauteur transversale sous charge ec, aptes à plaquer les entretoises rigides sur les faces internes (221 ,
222) des panneaux de sorte que :
he+ec < ev < e, ; et
la longueur du chemin de conduction thermique solide entre les deux panneaux est supérieure à 2he + ec.
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les entretoises (231 , 232, 331 , 332) et les moyens de liaison (240, 340) sont constitués de matériaux différents.
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les entretoises (231 , 232) sont disposées de sorte qu'une entretoise (231 ) de la première pluralité alterne avec une entretoise (232) de la deuxième pluralité, selon une direction longitudinale (21 1 ) perpendiculaire à la direction transversale (210) et que les moyens de liaison comprennent une plaque élastique (240, 100, 440, 1441 , 1750, 1850, 1 16, 1 17) sollicitée en flexion par ces entretoises (231 , 232 431 , 432, 1 160, 1 170).
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que « p » étant le pas d'implantation des entretoises et « e » étant l'épaisseur de la plaque élastique le dimensionnement dudit dispositif vérifie la relation p/e>10.
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module élastique équivalent E, exprimé en MPa de la plaque élastique est tel que E°,5/k > 100, λ étant la conductivité thermique équivalente de la plaque élastique, exprimée en W.nr1.K"1.
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque élastique (181 ,100, 1850) est ondulée.
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque élastique (241 , 242, 243) est un sandwich constitué de deux feuilles externes (2141 , 2142) écartées par une âme (2143, 2144).
Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce l'âme est constitué d'un matériau thermiquement isolant.
Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'âme (2144) est alvéolaire
Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les alvéoles de l'âme constituent des cavités étanches (2145) lesquelles cavités sont gonflées par une pression gazeuse participant à l'effet ressort.
11. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une des pluralités d'entretoises comprend des bossages rigides (431 , 432, 1 150, 1 160, 1 170) de la plaque élastique (440, 1 15, 1 16, 1 17).
12. Dispositif selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que les deux pluralités d'entretoises sont des bossages rigides (182) d'une plaque élastique ondulée (181 ) dont le pas d'ondulation (p) est égal au pas d'implantation des bossages d'une même pluralité.
13. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une entretoise de la première pluralité et une entretoise la deuxième pluralité, disposées en vis-à-vis, les moyens de liaison entre ces deux entretoises comprenant deux lames (341 , 541 , 643, 644, 645, 741 , 841 ) formant un pli (342, 542, 642, 742, 842).
14. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens séparateurs (121 , 122, 123, 640, 640') imposent une distance variable spatialement entre le deuxième (202) et le premier panneau (201 ).
15. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens séparateurs comprennent une pluralité de plaques élastiques (1441 , 1442, 1443, 1750, 1760, 1770) superposées.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend n plaques élastiques d'épaisseur unitaire e, n étant supérieur ou égal à 1 et que le ratio (ev-n.e-he)/(e-ev) est compris entre 1 ,1 et 3.
17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens séparateurs comprennent des moyens élastiques de support (1444, 1445, 100, 640, 640') placés entre deux plaques élastiques superposées.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les moyens élastiques de support comprennent un plot élastique (640, 640').
19. Dispositif selon la revendication 12, dont la résistance thermique en conduction transversale exprimée en m2.K.W"1 est Rc, caractérisé en ce qu'il comprend n plaques élastiques à bossages superposées d'épaisseur e, et d'un pas de bossage p, ledit pas (p) des bossages étant sélectionné de sorte à satisfaire la relation p=2(Rc. .e/n) 0,5
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'étanchéité s'étendant sur le pourtour des panneaux (201 , 202) lesquels moyens d'étanchéité comprennent un soufflet (141 ).
21. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un soufflet (151 ) délimitant une ouverture à l'intérieur des panneaux.
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