WO2017212200A2 - Ensemble a ponts thermiques contraries - Google Patents

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Boris Chauvet
Cédric HUILLET
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Hutchinson
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Definitions

  • the present invention relates to the field of thermal management.
  • thermo insulation member and a heat insulating assembly interposed between a first volume and a second volume to be thermally controlled vis-à-vis the first volume, the assembly comprising a series of aforementioned parts assembled or disposed at the way of elementary bricks.
  • thermally insulating parts in a controlled atmosphere especially vacuum insulated part, VIP or VIP vacuum insulated panel.
  • PIV Power Insulation Panel
  • thermal insulation assembly comprising a series of thermal insulation parts establishing between them, at least for some, thermal bridges and which are:
  • each piece disposed in several layers according to a thickness that each piece has and which varies along a length that said piece has transversely to said thickness, and along which each said piece has externally at least one projection adjacent to a hollow,
  • thermal insulation assembly presented above is furthermore such:
  • said assembly is interposed between a first volume and a second volume to be thermally managed with respect to the first volume, - said layers are arranged in a direction (D) passing through the first and second volumes, the thicknesses and length (s) being respectively defined in said direction and transverse thereto, and
  • said insulating parts or bricks are individually PIV structure .
  • a piece transversely covers an adjacent piece over a distance (R) less than or equal to 500 mm, and / or that the elementary surface of each said piece is less than or equal to 2.5 m 2 .
  • At least some of said pieces or bricks comprise an envelope and at least one thermal insulating element that the envelope surrounds at least locally, the envelope and the thermal insulating element each having several successive elbows externally defining projections adjacent to recesses.
  • At least the envelope of the part will favorably present at least one T-section, or ⁇ or H or I, or, in one direction, a combination of several of these sections or a repetition of at least one of them.
  • said series of pieces define a panel having a slice which will have, on at least two sides, projections (or recessed) of said parts each engaged with a complementary grooved (or protruding) shape of an end block comprising at least one thermal insulating element.
  • the blind grooves of the blocks will form bag bottoms for the paths of the thermal bridges.
  • FIG. 1 is a diagram of the part according to the invention, FIG. 2 is the section along the plane II-II;
  • FIG. 3 is an exploded view, before assembly, of the embodiment of FIGS. 1, 2, containing exclusively thermal insulation,
  • FIG. 4 is an exploded view of an alternative, before assembly
  • FIG. 5 shows in perspective a partial assembly in a set of parts as in FIGS. 1, 2, 3, in two successive states, as well as FIG. 7,
  • FIG. 6 schematizes an alternative embodiment of such an assembly
  • FIGS. 8, 9 schematize two horizontal sections of insulating housings constructed with sets of parts of the aforementioned types
  • FIG. 10 is an exploded view of a housing constructed with parts according to the invention
  • FIG. 11 shows a panel of this housing constructed with such assembled parts
  • FIGS. 12, 13, 14 diagrammatically show three types of end blocks for such a panel
  • FIG. 15 is an internal view of the housing of FIG. 12 assembled
  • FIG. 16 schematizes in vertical cross-section a hull of a ship with a wall provided with the aforementioned insulating elementary bricks, for example in a transport application for chemical product, LNG or LPG, and
  • - "piece” means a piece, an element or an elementary brick, plane (e) or not (in three dimensions), of any shape;
  • transverse and transversely has direction oriented transversely, not necessarily perpendicular, with respect to an axis or a reference direction, here the thickness e and the direction D; a perpendicularity or an angle less than 30 ° with respect to this perpendicular is, however, advisable;
  • An object of the present invention is thus to create a part 1 comprising a casing 3 having at least 5 bent elbows 5.
  • a thermal flow F generally established following said direction to follow, along thermal bridges established between the parts will be forced to redirect to an isotherm 11.
  • Such an isotherm will typically be established between two stages of parts 1 (FIG. 16 for example), or after having passed an elbow (change of direction on the part (s) concerned) as in a single stage example. shown in Figure 11.
  • the pieces 1 may thus have been arranged, between the volumes 7, 9, each with its thickness parallel to the direction D and so that, transversely to this direction and this thickness, the parts 1 are shifted two by two transversely of a said layer to the adjacent layer, being arranged on several layers, such as 13a, 13b, along these thickness e and direction D.
  • the first volume 7 may be the outside environment and the second 9, an interior volume, in a vehicle.
  • the arrangement of the parts 1 may be staggered, or half-inconclusive, if there are only two layers, such as 13a, 13b Figure 9.
  • An alternative or complementary solution shown in the example of FIG. 10 provides that, with respect to the thickness e and the direction D, the parts 1 are nested at least two by two, transversely (perpendicularly in the example) to said direction. and thickness, at the marked areas 15a, 15b.
  • section H perpendicular to the thickness
  • the sections of the embodiment of Figure 6 can be built with two T abutting by the free end of their vertical bar.
  • the thermal bridges such as 16a , 16b figure 8, between said two parts of the layer (such as 16a, 16b with respect to the thermal bridge 16a), are established:
  • a longitudinally intermediate portion, such as 23b, of a recess 23 of a said transversely offset piece (in the direction D and in the thickness e).
  • a said protrusion of a said part of a layer is engaged in a hollow of a single said part of the adjacent layer, as is for example the projection 21 has in the recess 23a defined by the longitudinally intermediate portion 23b thinner (thickness e2 ⁇ e1) of the single piece (therefore single) 1 b.
  • said adjacent projections such as 15b1, 15b2, figure 8, of these two parts are engaged together in a said hollow 23c of the longitudinally intermediate portion of a single said piece 1 of the adjacent layer.
  • each bend 5 is a priori defined by a fold of a plate or a sheet, such as a metal foil.
  • the term "metal" covers alloys.
  • the elbows 5,50 define on each piece at least said first zone 21 externally projecting with respect to a second zone 23 externally recessed,
  • each piece of thermal insulation comprises an envelope 3 and at least one thermal insulating element 25 that the envelope surrounds at least locally.
  • FIGS. 1 -6 in particular help, in groups, to show that each envelope 3 has two opposite faces defined respectively by these first and second walls 31a, 31b, each being in one or more parts, at least first wall 31a having at least one said bend 33 defining the corresponding bend 5.50; see figures 3,4 in particular.
  • two folded edges 39 of two elementary plates arranged substantially in the extension of one another will ensure a rapid, reliable, industrial manufacture of the walls 31 a, 31 b, compatible with a controlled atmosphere of the final envelope obtained.
  • the first and second walls 31a, 31b will be fixed together, as indicated 37, for example FIG. Part 1 (envelope + core material 25), will have a favorable thermal conductivity of less than 100mW / mK at 20 ° C and in an atmospheric pressure environment.
  • the first and second walls 31a, 31b can be made from a plurality of elementary plates, such as those 43a-43d in FIG. 1, two opposite edges of which are folded at 39 in the same direction.
  • FIGS. 8, 9, which should therefore be considered as horizontal sections that could be made in the plane A of FIG. 5, with different embodiments of the parts 1.
  • a parallelepipedal casing 50 completely surrounding the central volume 7
  • one or more layers will be disposed on four successive faces (here three 13a, 13b, 13c) of parts 1 which are in the example nested on each of these elements.
  • a thermal insulating angle pillar 53 which may also be of PIV type, such as a metal sheet folded around a thermal insulating element 25 itself. standing like a block and that such envelope will surround tightly.
  • the modularity of the elementary parts 1 will make it easy to manufacture these corner zones, for example as illustrated.
  • the two remaining faces, top and bottom, will be able to receive two lids, also thermal insulators and which could each be formed as one of the precipitated faces.
  • the effect forcing any heat flow F (Generally established in said local direction D) to at least change direction to isotherm 11, between parts 1, will be reached.
  • an assembly 10 of parts 1 will favorably be arranged, for the sake of ease of handling, or even of metal protection (precaution against piercing of the envelopes 3), between two lateral plates 55, 57, which may be flat. , erected in the general plane B perpendicular to A and said thickness (e) and direction D, this if necessary on each side.
  • the tube 59 could be closed on one side by a bottom and on the other by a cover, each also provided with a thermal insulator, for example an assembly 1 formed of elementary bricks 10 in the appropriate version, of for example to form a tank that could be cylindrical.
  • a thermal insulator for example an assembly 1 formed of elementary bricks 10 in the appropriate version, of for example to form a tank that could be cylindrical.
  • the thermal insulation 25 may be a foam or a fibrous material (such as glass wool or rock wool).
  • a series of pieces 1 assembled in puzzle as previously explained defines a generally planar panel 67 having a slice 69 ( Figure 11) which presents, on at least two sides (here on its four sides, the panel is rectangular), projecting parts 71 of said parts 1 to engage each with a grooved complementary shape 73 of an end block 75a, 75b or 75c comprising , typically incorporating at least one thermal insulation element (or material) 76.
  • the relevant parts 1 of the panel 67 could form grooves and the complementary shapes of the end blocks 75a, 75b, 75c be protruding.
  • end block 75a, 75b or 75c facing each side of the edge of each panel 67.
  • some at least panels 67, and therefore end blocks, may not be planar.
  • the parts 1, with I-section (or H tilted), of the central layer 13b project, like a tip of variable section, by compared to those of the other two layers 13a, 13c located on either side.
  • the end blocks 75a, 75b, 75c serve to block the path of the thermal bridges.
  • Figure 10 shows the relative locations of end blocks 75a, 75b, 75c and panels 67 at the respective numbers of 12 and 6, for the parallelepipedal housing shown.
  • each end block 75a (FIG. 12) provided between two sides 71 with projections I (or H tilted) of panels 67 arranged transversely, the grooves 73 of the two adjacent longitudinal faces provided with them are identical and complementary to these I-sections (or H tilted) of the layer 13b, top and bottom, parts 1 of the panel 67 concerned.
  • each end block 75c (FIG. 14) provided between two center-core sides 111 of panels 67 arranged transversely, the grooves 73 of the two adjacent longitudinal faces which are provided with them are identical and complementary to these central webs 111 of the central layers 13b. concerned.
  • each end block 75b (FIG. 13), hybrid between the end blocks 75a, 75c, provided between a central core side 111 and a projecting side 71 I (or H tilted) side of the transverse panel 67.
  • the grooves 73 of the two adjacent longitudinal faces which are provided are identical and complementary to these central cores 111 and 71 projections I (or H tilted), respectively.
  • end blocks 75a, 75b, 75c form multi-part frames which frame the entire edge of each panel 67, while connecting and maintaining them in the corners of the housing 50, see in particular Figure 15.
  • the end blocks may each have, on their other two faces, solid walls adapted to receive, internally and externally, the support of the side plates 55,57.
  • each panel 67 can be clamped between these two side walls fixed with the end blocks.
  • An application for all or part of the insulating assemblies 10 to elementary bricks 1 presented above may concern a wall 80 for limiting a tank 83 containing a chemical 85 to be kept at a certain temperature and / or pressure, for example LNG to maintain at -190 ° C during transoceanic transport, or LPG ( Figure 16).
  • the second volume 9 to be thermally managed is that of the tank 83 and a first volume 7 may be water, such as seawater.
  • the wall 80 is provided with an assembly 10 according to at least one of the types conforming to the solution presented above and here, in other words, from a series of said insulating pieces 1.
  • the assembly 10 comprises in the example several layers of such parts, here a combination of parts (in T and ⁇ ) imbricated which, via elbows, block the flow F by changing direction F1 / F2, as already explained .
  • the wall 80 may in particular integrate, contain or be doubled by the assembly 10.
  • the tank limiting wall 80 can define a partition between two compartments, or define or belong to all or part of a hull 87 of a boat 89.
  • the boat 89 may be a ship and therefore be intended for marine navigation.
  • Providing the base wall 91 of the boat 89, the concave side, of one or more assembly (s) 10 may allow to follow inside the curved shape of the shell while ensuring the expected thermal management performance.
  • this (these) assembly (s) 10 may be doubled (s) by at least one wall compatible with the product 85 content.
  • Another application could concern the production of an insulating box around a chamber for producing liquefied gas, with for example an internal volume 9 at -196 ° C. to be thermally controlled and an external environment 7 at the atmospheric temperature of the place. between -30 and 45 ° C. Note also that in connection with the intended modular construction, another problem was taken into account, namely the size and weight.
  • the overall thickness e will preferably be less than 300mm.
  • each piece 1 will preferably be less than or equal to 2.5 m 2 .
  • the wall of the casing 3 of each piece 1 will preferably be of stainless steel (or other metal or lighter alloy) less than 1 .2 mm.

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Abstract

Est concerné un ensemble isolant thermique interposé entre un premier volume (7) et un second volume (9) à gérer thermiquement vis-à-vis du premier volume, l'ensemble (10) comprenant une série de pièces (1) établissant entre elles des ponts thermiques et qui sont : -disposées sur plusieurs couches (13a,13b) suivant une épaisseur et une direction passant par les premiers et second volumes, -et/ou, transversalement à ces direction et épaisseur, décalées deux à deux transversalement d'une dite couche à la couche adjacente, -et/ou imbriquées au moins deux à deux, transversalement aux dites direction et épaisseur pour obliger un flux thermique (F) globalement établi suivant ladite direction, le long des ponts thermiques, à changer de direction vers une isotherme (11).

Description

ENSEMBLE A PONTS THERMIQUES CONTRARIES
La présente invention concerne le domaine de la gestion thermique.
Sont concernés en particulier une pièce d'isolation thermique et un ensemble isolant thermique interposé entre un premier volume et un second volume à gérer thermiquement vis-à-vis du premier volume, l'ensemble comprenant une série de pièces précitées assemblées ou disposées à la manière de briques élémentaires.
Dans la technique il existe des pièces thermiquement isolantes sous atmosphère contrôlée (notamment pièce isolée sous vide ; PIV ou VIP en anglais : vacuum insulated panel).
Par « PIV » ou structure PIV (panneau isolant sous vide ; VIP en anglais), on entend dans le présent texte une structure où une enceinte est sous « atmosphère contrôlée », c'est-à-dire soit remplie par un gaz ayant une conductivité thermique inférieure à celle de l'air ambiant (26mW/m.K), soit sous une pression inférieure à 105Pa. Une pression entre 10"2Pa et 104Pa dans l'enceinte créée pourra en particulier convenir.
US 2003/002134 propose un ensemble isolant thermique comprenant une série de pièces d'isolation thermique établissant entre elles, au moins pour certaines, des ponts thermiques et qui sont :
- disposées selon plusieurs couches suivant une épaisseur que chaque pièce présente et qui varie suivant une longueur que ladite pièce présente transversalement à ladite épaisseur, et le long de laquelle chaque dite pièce présente extérieurement au moins une saillie adjacente à un creux,
- décalées et imbriquées deux à deux transversalement, d'une dite couche à la couche adjacente, de sorte qu'une saillie de pièce d'une couche soit engagée dans un creux de pièce de la couche adjacente, obligeant ainsi un flux thermique, globalement établi suivant l'épaisseur, le long des ponts thermiques, à changer de direction vers une isotherme puis à être bloqué par une orientation localement sensiblement à contre-sens.
Un problème demeure toutefois en liaison avec l'efficacité de ces pièces et des ensembles du type précité qu'elles permettent, ou pourraient permettre, de réaliser.
En effet, quand de tels ensembles sont mis en place, des problèmes de ponts thermiques entres les pièces continuent à se posent.
Or, ceci peut être très pénalisant pour la conductivité thermique de ces ensembles, par exemple quand un ensemble de telles pièces est interposé entre un premier volume (qui peut être l'atmosphère extérieur) et un second volume à gérer thermiquement vis-à-vis du premier volume, avec des écarts de températures entre les volumes qui peuvent être supérieurs à 50°C, voire 100°C.
Ne pas gérer suffisamment ces problèmes de ponts thermiques peut aboutir à assurer une gestion thermique incomplète entre les volumes.
En outre, un problème se pose concernant la manière de réaliser des grandes structures isolantes ou des volumes isolants importants.
Dans des circonstances où une isolation thermique doit être assurée basses températures (inférieures à -100 voire -150 °C, là où les gaz de l'air se liquéfient), il peut par ailleurs être souhaité éviter des points froids locaux qui viendraient faire givrer certaines parties, au moins d'un côté des parois isolantes (notamment à l'extérieur).
Une solution ici définie propose que l'ensemble isolant thermique présenté ci-avant soit en outre tel:
- que ledit ensemble soit interposé entre un premier volume et un second volume à gérer thermiquement vis-à-vis du premier volume, - que lesdits couches sont disposées suivant une direction (D) passant par les premiers et second volumes, les épaisseurs et longueur(s) étant définies respectivement suivant ladite direction et transversalement à elle, et
- que sur l'une au moins des couches, en extrémités longitudinales de deux pièces adjacentes et successives de la couche où ces deux pièces présentent chacune une dite saillie, desdits ponts thermiques entre lesdites deux pièces de la couche sont établis :
-- sur toute l'épaisseur des saillies,
-- en regard, sur la couche adjacente, d'une partie longitudinalement intermédiaire d'un creux d'une dite pièce décalée transversalement.
Ainsi, cet ensemble isolant thermique:
- non seulement sera formé d'une série de briques élémentaires chacune thermique isolante, assemblées, assurant une facilité d'assemblage et une modularité appréciable pour réaliser des formes variées,
- mais il limitera notablement l'importance du flux atteignant ce bord opposé.
La figure 24 et l'explication ci-après qui s'y rapporte donnent des détails concernant un « changement de direction vers une isotherme ».
Et pour favoriser encore tant la modularité que la lutte contre les déperditions thermiques, il est aussi proposé :- qu'une saillie de dite pièce d'une couche soit engagée dans un dit creux d'une seule dite pièce de la couche adjacente,
- et/ou qu'en extrémités longitudinales de deux pièces adjacentes et successives d'une couche, lesdites saillies adjacentes de ces deux pièces soient engagées ensemble dans un dit creux d'une seule dite pièce de la couche adjacente. Par ce(s) engagement(s) dans un seul creux d'une seule dite pièce de la couche adjacente, on bloquera de façon optimisée le passage des flux à contrôler.
Favorablement, pour limiter les volumes ou épaisseurs d'isolant et/ou augmenter l'espace interne disponible dans la partie thermiquement gérée, voire limiter le poids de l'installation créée, il est proposé que lesdites pièces ou briques isolantes soient individuellement à structure PIV.
Et, pour favoriser la modularité, avec donc des pièces maniables tout en étant performantes en termes de gestion thermique, il s'est avéré à conseiller que, dans ladite direction changée (direction 100 figure 24) ou de blocage du flux créé, une pièce recouvre transversalement une pièce adjacente sur une distance (R) inférieure ou égal à 500mm, et/ou que la surface élémentaire de chaque dite pièce soit inférieure ou égale à 2,5m2.
Pour créer les changements de direction d'un flux thermique vers une isotherme, il est proposé que certaines au moins desdites pièces ou briques comprennent une enveloppe et au moins un élément isolant thermique que l'enveloppe entoure au moins localement, l'enveloppe et l'élément isolant thermique présentant chacun extérieurement plusieurs coudes successifs définissant des saillies adjacentes à des creux.
Ces formes coudées obligeront nécessairement lesdits flux thermiques à obliquer plusieurs fois.
Pour favoriser une orientation de ladite isotherme transversale aux directions D et e, le « changement de direction » sera a priori réalisé à angle droit ou du moins aboutira à une réorientation perpendiculaire à ces directions D et e (direction 100 figure 24).
Au sujet de ces changements de direction, au moins l'enveloppe de la pièce présentera favorablement au moins une section en T, ou Π ou H ou I, ou, suivant une direction, une combinaison de plusieurs de ces sections ou une répétition de l'une au moins d'entre elles.
De façon à prendre en compte des pertes thermiques dans les angles, ou en bout de pièce isolée, il est par ailleurs proposé que ladite série de pièces définisse un panneau ayant une tranche qui présentera, sur deux côtés au moins, des parties saillantes (ou en creux) de certaines dites pièces engagées chacune avec une forme complémentaire rainurée (ou saillante) d'un bloc d'extrémité comprenant au moins un élément isolant thermique. Les rainures borgnes des blocs formeront des culs de sacs pour les chemins des ponts thermiques.
Si nécessaire, l'invention sera encore mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma de la pièce conforme à l'invention, la figure 2 en est la coupe suivant le plan ll-ll,
- la figure 3 une vue éclatée, avant assemblage, de la réalisation des figures 1 ,2, renfermant exclusivement de l'isolant thermique,
- la figure 4 est une vue éclatée d'une alternative, avant assemblage,
- la figure 5 montrent en perspective une réunion partielle en ensemble de pièces comme sur les figures 1 ,2,3, dans deux états successifs, de même que la figure 7,
- la figure 6 schématise une alternative de réalisation d'un tel ensemble,
- les figures 8,9 schématisent deux coupes horizontales de boîtiers isolants construits avec des ensembles de pièces de types précités,
- la figure 10 est un éclaté d'un boîtier construit avec des pièces conformes à l'invention, - la figure 11 montre un panneau de ce boîtier construit avec de telles pièces assemblées,
- les figures 12,13,14, schématisent trois types de blocs d'extrémité pour un tel panneau,
- la figure 15 est une vue interne du boîtier de la figure 12 assemblé,
- la figure 16 schématise en coupe transversale verticale une coque de bateau à paroi pourvue des briques élémentaires isolantes précitées, par exemple dans une application de transport de produit chimique, GNL ou GPL, et
- la figure 17 aide à détailler ce « changement de direction du flux vers une isotherme ».
Il est à cette étape précisé que, dans la présente demande :
- « pièce » a pour sens une pièce, un élément ou une brique élémentaire, plan(e) ou non (en trois dimensions), de forme quelconque ;
- « transversal » et « transversalement » a pour sens orienté de façon transverse, pas nécessairement perpendiculaire, par rapport à un axe ou une direction de référence, ici l'épaisseur e et la direction D; une perpendicularité ou un angle inférieur à 30° par rapport à cette perpendiculaire est toutefois conseillé ;
- « dépression » a pour sens pression inférieure à 105Pa ;
Un objectif de la présente invention est ainsi de créer une pièce 1 comprenant une enveloppe 3 présentant au moins extérieurement des coudes 5. Une fois une succession de telles pièces interposées, comme schématisé figures 6 à 8 ou 16, entre un premier volume 7 et un second volume 9 à gérer thermiquement vis- à-vis du premier volume, suivant une épaisseur (e) des pièces 1 et une direction D passant par les premiers et second volumes (voir exemple figure 8), un flux thermique F globalement établi suivant ladite direction à suivre, le long des ponts thermiques établis entre les pièces, sera obligé de se rediriger vers une isotherme 11 . Une telle isotherme sera typiquement établie entre deux étages de pièces 1 (figure 16 par exemple), ou après avoir passé un coude (changement de direction sur la/les pièces(s) 1 concernée(s)) comme dans un exemple à étage unique montré figure 11 .
Ainsi, comme dans les exemples des figures 6-8, les pièces 1 pourront avoir donc été disposées, entre les volumes 7,9, chacune avec son épaisseur parallèle à la direction D et de sorte que, transversalement à cette direction et cette épaisseur, les pièces 1 soient décalées deux à deux transversalement d'une dite couche à la couche adjacente, en étant disposées sur plusieurs couches, telles 13a, 13b, suivant ces épaisseur e et direction D.
Le premier volume 7 pourra être l'environnement extérieur et le second 9, un volume intérieur, dans un véhicule.
La disposition des pièces 1 pourra être en quinconce, ou demi- quinconce, s'il n'y a que deux couches, telles 13a, 13b figure 9.
Une solution alternative ou complémentaire montrée dans l'exemple de la figure 10 prévoit que, par rapport à l'épaisseur e et la direction D, les pièces 1 soient imbriquées au moins deux à deux, transversalement (perpendiculairement dans l'exemple) auxdites direction et épaisseur, à l'endroit des zones marquées 15a, 15b.
De là les exemples privilégiés des sections précitées et illustrées des enveloppes 3 et des isolants 25 : en T (pièces 1 a, figure 16), ou Π (figure 7) ou H (figure 9, notamment) ou I (H basculé) , ceci suivant une direction, une combinaison de plusieurs de ces sections ou une répétition de l'une au moins d'entre elles.
Ainsi, par exemple la section en H (perpendiculairement à l'épaisseur) des pièces du mode de réalisation de la figure 6 peut se construire avec deux T aboutés par l'extrémité libre de leur barre verticale.
Si des décalages deux à deux entre pièces 1 , transversalement auxdites épaisseur e et direction D, d'une dite couche à la couche adjacente sont pertinents comme dans le mode de réalisation et de montage de la figure 6 (voir chemin sinueux), des imbrications accroîtront encore l'efficacité de la gestion thermique attendue, notamment en termes d'isolation, et permettront que les pièces se tiennent et se calent mutuellement.
A cet égard, il est à remarquer que dans l'invention :
- sur l'une au moins des couches, en extrémités longitudinales de deux pièces adjacentes et successives de la couche où ces deux pièces présentent chacune une dite saillie 21 , telle qu'en 15a, 15b figure 8, les ponts thermiques, telles que 16a, 16b figure 8, entre lesdites deux pièces de la couche (telles 16a, 16b vis-à-vis du pont thermique 16a), sont établis :
-- sur toute l'épaisseur des saillies 21 ,
-- en regard, sur la couche adjacente, d'une partie longitudinalement intermédiaire, telle 23b, d'un creux 23 d'une dite pièce décalée transversalement (à la direction D et à l'épaisseur e).
On pourra d'ailleurs même encore davantage préférer qu'une dite saillie d'une dite pièce d'une couche soit engagée dans un creux d'une seule dite pièce de la couche adjacente, comme l'est par exemple la saillie 21 a dans le creux 23a que définit la partie longitudinalement intermédiaire 23b plus fine (épaisseur e2<e1 )de la pièce monobloc (donc unique) 1 b.
Et même encore préférer que, toujours en extrémités longitudinales de deux pièces 1 adjacentes et successives d'une couche, lesdites saillies adjacentes, telles 15b1 ,15b2 figure 8, de ces deux pièces soient engagées ensemble dans un dit creux 23c de la partie longitudinalement intermédiaire d'une seule dite pièce 1 de la couche adjacente.
Ainsi, par exemple le flux thermique F local suivant la direction D passant par le pont thermique 16c (figure 8) sera non seulement dévié mais bloqué sur encore une grande longueur ; voir F1 ,F2. Pour bien marquer ce qu'est ici une forme coudée 5 de pièce 1 , on a repéré en 50 de tels coudes sur différentes figures. Sur les enveloppes 3, chaque coude 5 sera a priori défini par une pliure d'une plaque ou d'une feuille, telle qu'une feuille métallique. L'expression « métal » couvre les alliages.
Il est recommandé, suivant lesdites épaisseur e et direction D: - que les coudes 5,50 définissent sur chaque pièce au moins ladite première zone 21 extérieurement en saillie par rapport à une seconde zone 23 extérieurement en creux,
- et que les pièces 1 soient disposés afin que certaines au moins des premières zones 21 soient dirigées vers le second volume 9.
Comme on le voit par ailleurs notamment figures 2-4, chaque pièce d'isolation thermique comprend une enveloppe 3 et au moins un élément isolant thermique 25 que l'enveloppe entoure au moins localement.
De fait, les figures 1 -6 en particulier aident, par groupes, à visualiser que chaque enveloppe 3 présente deux faces opposées définies respectivement par ces première et deuxième parois 31 a, 31 b, chacune étant en une ou plusieurs parties, au moins la première paroi 31 a présentant au moins une dite pliure 33 définissant le coude 5,50 correspondant ; voir figures 3,4 notamment.
Pour former le ou chaque coude, fixer ensemble en 45, typiquement à l'endroit de soudures (y compris brasures), deux bords pliés 39 de deux plaques élémentaires disposés sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre (voir notamment figures 1 ,2) assurera une fabrication rapide, fiable, industrielle des parois 31 a, 31 b, compatible avec une mise sous atmosphère contrôlée de l'enveloppe finale obtenue.
Les première et deuxième parois 31 a, 31 b seront fixées ensemble, comme repéré 37 par exemple figure 5. La pièce 1 (enveloppe + matériau coeur 25), présentera favorablement une conductivité thermique inférieure à 100mW/m.K à 20°C et dans un environnement sous pression atmosphérique.
On pourra réaliser les première et deuxième parois 31 a, 31 b à partir de plusieurs plaques élémentaires, telles celles 43a-43d figure 1 , dont deux bords opposés sont pliés, en 39, dans le même sens,
Pour gérer thermiquement le second volume 9 vis-à-vis du premier volume 7, suivant l'épaisseur (e) des pièces 1 et donc une direction D passant par ces premiers et second volumes, on va donc interposer, entre ces volumes 7 et 9, un ensemble isolant thermique 10 comprenant donc une série de pièces 1 .
On voit peut être mieux cela figures 8,9 que l'on doit donc considérer comme des sections horizontales qui pourraient être faites dans le plan A de la figure 5, avec des modes de réalisation différents des pièces 1 .
Ainsi, par exemple pour construire un boîtier parallélépipédique 50 entourant entièrement le volume central 7, on disposera sur quatre faces successives une ou plusieurs couches (ici trois 13a, 13b, 13c) de pièces 1 qui sont dans l'exemple imbriquées sur chacune de ces faces en un ensemble 10. A un angle 51 , deux ensembles 10 adjacents sont reliés par un pilier d'angle 53 isolant thermique qui pourra aussi être de type PIV, tel qu'une feuille métallique pliée autour d'un élément isolant thermique 25 se dressant comme un bloc et qu'une telle enveloppe entourera de façon étanche.
La modularité des pièces élémentaires 1 permettra de fabriquer aisément ces zones d'angle, par exemple comme illustré. Les deux faces restantes, dessus et dessous, pourront recevoir deux couvercles, eux aussi isolants thermiques et qui pourraient être formés chacun comme l'une des faces précipitées. Ainsi, de tous côtés, sur chaque face, l'effet obligeant tout flux thermique F (globalement établi suivant ladite direction D locale) à au moins changer de direction vers l'isotherme 11 , entre les pièces 1 , sera atteint.
Pour détailler cela, on voit figure 17 qu'un flux thermique F s'est donc créé :
- depuis une face extérieure (bordant un volume par ex. à 25°C) d'un ensemble 10 de pièces 1 isolantes thermiques assemblées bord à bord, comme illustré,
- vers la face intérieure dudit ensemble qui borde un volume intérieur dont la température à -195°C est à préserver.
Ainsi voit-on que le flux F établi suivant la direction D, le long d'un pont thermique entre deux pièces adjacentes 1 a changé de direction (F1 /F2) à l'interface transversale entre ces pièces, en 10a, là où l'interface a changé elle-même de direction. Sur les pièces 1 entre lesquelles le flux F vient de s'insinuer on a schématisé quelques isothermes 11 a,11 b,11 c. Celles-ci sont infléchies à l'interface axiale (direction D) telle qu'en 110c pour celle repérée 11 c, car la température y est plus chaude que de part et d'autre, au sein des pièces 1 isolantes. En 10a, là où le flux F se scinde donc en F1 /F2, l'isotherme 11 est globalement par contre elle-même transversale à la direction D, puisqu'on se situe à cette interface transversale.
Comme schématisé figures 5 et 9, un ensemble 10 de pièces 1 sera favorablement disposé, par souci de facilité de manipulation, voire de protection métallique (précaution contre un percement des enveloppes 3), entre deux plaques latérales 55,57, qui pourront être planes, dressées dans le plan général B perpendiculaire à A et auxdites épaisseur (e) et direction D, ceci si nécessaire sur chaque face.
En termes de forme, on pourra réaliser a priori toute forme, comme par exemple autour d'un tube 59 ainsi que cela est schématisé figure 9 ou les pièces élémentaires 1 sont incurvées ou cintrées individuellement, ici en C, en plus de leur forme en section, ici également en Π (ou U), pour suivre la circonférence du tube 59 ici cylindrique d'axe 61 . Les flux F, depuis ou vers le volume 7, seront alors sensiblement radiaux.
Le tube 59 pourrait être fermé d'un côté par un fond et de l'autre par un couvercle, pourvus aussi chacun d'un isolant thermique, par exemple d'un ensemble 1 formé de briques élémentaires 10 dans la version qui convient, de façon à constituer par exemple un réservoir qui pourrait être cylindrique.
Dans tous les cas considérés, l'isolant thermique 25 pourra une mousse ou un matériau fibreux (tels que la laine de verre ou de roche).
Sur les figures 10 à 15, on voit maintenant un exemple de boîtier 50 ou d'éléments lui appartenant et donc construit avec des pièces conformes à l'invention.
Ainsi, comprend-on avec ces vues qu'une série de pièces 1 assemblées en puzzle comme précédemment expliqué, celles des figures 4-6 dans l'exemple, définit un panneau 67 globalement plan ayant une tranche 69 (figure 11 ) qui présente, sur deux côtés au moins (ici sur ses quatre côtés ; le panneau figuré est rectangulaire), des parties saillantes 71 de certaines dites pièces 1 à engager chacune avec une forme complémentaire 73 rainurée d'un bloc d'extrémité 75a, 75b ou 75c comprenant, typiquement incorporant, au moins un élément (ou matériau) isolant thermique 76.
A l'inverse les pièces 1 concernées du panneau 67 pourraient former des rainures et les formes complémentaires des blocs d'extrémité 75a, 75b, 75c être saillantes.
En l'espèce, on trouve un bloc d'extrémité 75a, 75b ou 75c face à chacun des côtés de la tranche de chaque panneau 67. Et certains au moins des panneaux 67, et donc des blocs d'extrémité, pourraient n'être pas plans.
Dans l'exemple figure 11 , sur deux côtés opposés (ici en haut et en bas), les pièces 1 , à section en I (ou H basculé), de la couche centrale 13b font saillie, comme un embout de section variable, par rapport à celles des deux autres couches 13a, 13c situées de part et d'autre. Idem pour la forme en languette unique des deux parties saillantes 71 sur les deux autres côtés (ici à gauche et droite) formée ici par l'âme centrale 111 de la forme en I des deux pièces 1 centrales d'extrémité latérales.
En effet, dans l'exemple, on a tronqué en T la section de ces deux pièces 1 centrales d'extrémités latérales.
Compte tenu de ces formes différentes, dans l'exemple, suivant les parties de tranche 69 considérées, deux types de blocs d'extrémité 75a, 75b sont nécessaires, avec des rainures 73.
Les blocs d'extrémité 75a, 75b, 75c, formant isolant thermique comme les panneaux, servent à bloquer le chemin des ponts thermiques. En effet, leur réalisation en bloc unitaire, sans séparation de cheminement pour les ponts thermiques, avec des fonds de rainures 73 de blocage où aboutissent les chemins des ponts thermiques des panneaux, dans le plan des panneaux, renforce l'isolation thermique attendue.
La figure 10 montre les emplacements relatifs des blocs d'extrémité 75a,75b,75c et des panneaux 67 aux nombres respectifs de 12 et 6, pour le boîtier parallélépipédique figuré.
Sur chaque bloc d'extrémité 75a (figure 12) prévu entre deux côtés à parties saillantes 71 en I (ou H basculé) de panneaux 67 disposés transversalement, les rainures 73 des deux faces longitudinales adjacentes qui en sont pourvues sont identiques et complémentaires de ces sections en I (ou H basculé) de la couche centrale 13b, en haut et en bas, des pièces 1 du panneau 67 concerné.
Sur chaque bloc d'extrémité 75c (figure 14) prévu entre deux côtés à âme centrale 111 de panneaux 67 disposés transversalement, les rainures 73 des deux faces longitudinales adjacentes qui en sont pourvues sont identiques et complémentaires de ces âmes centrales 111 des couches centrales 13b concernées.
Sur chaque bloc d'extrémité 75b (figure 13), hybride entre les blocs d'extrémité 75a, 75c, prévu entre un côté à âme centrale 111 et un côté à parties saillantes 71 en I (ou H basculé) de panneau 67 transversal au précédent, les rainures 73 des deux faces longitudinales adjacentes qui en sont pourvues sont identiques et complémentaires de ces âmes centrales 111 et parties saillantes 71 en I (ou H basculé), respectivement.
Ainsi, les blocs d'extrémité 75a,75b,75c forment des cadres en plusieurs parties qui encadrent toute la tranche de chaque panneau 67, tout en reliant et maintenant entre eux, dans les coins du boîtier 50, voir notamment figure 15.
Parallélépipédiques, les blocs d'extrémité pourront présenter chacun, sur leurs deux autres faces, des parois pleines adaptées à recevoir, intérieurement et extérieurement, l'appui des plaques latérales 55,57. Ainsi, chaque panneau 67 pourra être serré entre ces deux parois latérales fixées avec les blocs d'extrémité.
Une fixation par une couche de colle 77 ou des vis par exemple est possible.
Une application pour tout ou partie des ensembles isolants 10 à briques élémentaires 1 présentés ci-avant peut concerner une paroi 80 de limitation d'une citerne 83 contant un produit chimique 85 à conserver à une certaines température et/ou pression, par exemple du GNL à maintenir vers -190°C pendant un transport transocéanique, ou du GPL (figure 16). Le second volume 9 à gérer thermiquement est alors celui de la citerne 83 et un premier volume 7 peut être de l'eau, telle de l'eau de mer.
La paroi 80 est pourvue d'un ensemble 10 selon l'un au moins des types conformes à la solution ci-avant présentée et ici, autrement dit, d'une série de dites pièces 1 à isolant 25.
L'ensemble 10 comprend dans l'exemple plusieurs couches des telles pièces, ici une combinaison de pièces (en en T et en Π) imbriquées qui, via des coudes, bloquent le flux F par changement de direction F1 /F2, comme déjà expliqué.
La paroi 80 peut notamment intégrer, contenir ou être doublée par l'ensemble 10.
Comme dans l'exemple, la paroi 80 de limitation de citerne peut définir une cloison entre deux compartiments, ou définir ou appartenir à tout ou partie d'une coque 87 d'un bateau 89.
Le bateau 89 peut être un navire et être donc destiné à la navigation maritime.
Utiliser une telle solution par briques élémentaires 1 permettra de suivre la forme arquée de la coque.
Pourvoir la paroi de base 91 du bateau 89, du côté concave, d'un ou plusieurs ensemble(s) 10 pourra permettre de suivre à l'intérieur la forme incurvée de la coque tout en assurant la performance de gestion thermique attendue.
Intérieurement, ce(s) ensemble(s) 10 pourront être doublé(s) par au moins une paroi compatible avec le produit 85 contenu.
Une autre application pourrait concerner la réalisation d'un caisson isolant autour d'une enceinte de production de gaz liquéfié, avec par exemple un volume interne 9 à -196°C à gérer thermiquement et un environnement extérieur 7 à la température atmosphérique du lieu donc entre -30 et 45°C. A noter encore qu'en liaison avec la construction modulaire visée, encore un autre problème a été pris en compte, à savoir l'encombrement et le poids.
Ainsi, il est plutôt recommandé que, dans la direction « réorientée » des flux F1/F2 issus du flux initial F (comme suivant la direction figure 17), on ait un recouvrement transversal R d'une pièce 1 par la pièce adjacente (voir figures 10,11 ,24, suivant la direction 100 figure 17) inférieur ou égal à 500mm, avec des pièces (1 ,1 a,1 b) contenant donc de l'isolant thermique.
L'épaisseur globale e sera de préférence inférieure à 300mm.
La surface élémentaire de chaque pièce 1 sera de préférence inférieure ou égale à 2,5m2.
La paroi de l'enveloppe 3 de chaque pièce 1 sera de préférence en acier inox (ou autre métal ou alliage plus léger) inférieure à 1 .2mm.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Ensemble isolant thermique comprenant une série de pièces (1 ,1 a, 1 b) d'isolation thermique établissant entre elles, au moins pour certaines, des ponts thermiques et qui sont :
- disposées selon plusieurs couches (13a,13b,13c) suivant une épaisseur que chaque pièce présente et qui varie (e1 ,e2) suivant une longueur que ladite pièce présente transversalement à ladite épaisseur, et le long de laquelle chaque dite pièce présente extérieurement au moins une saillie (21 ) adjacente à un creux (23),
- décalées et imbriquées deux à deux transversalement, d'une dite couche à la couche adjacente, de sorte qu'une saillie de pièce d'une couche soit engagée dans un creux de pièce de la couche adjacente, obligeant ainsi un flux thermique (F), globalement établi suivant l'épaisseur, le long des ponts thermiques, à changer de direction vers une isotherme (11 ) puis à être bloqué par une orientation localement sensiblement à contre-sens,
caractérisé en ce que :
- ledit ensemble est interposé entre un premier volume (7) et un second volume (9) à gérer thermiquement vis-à-vis du premier volume,
- lesdits couches (13a,13b,13c) sont disposées suivant une direction (D) passant par les premiers et second volumes, les épaisseurs et longueur(s) étant définies respectivement suivant ladite direction et transversalement à elle,
- sur l'une au moins des couches, en extrémités longitudinales de deux pièces adjacentes et successives de la couche où ces deux pièces présentent chacune une dite saillie, desdits ponts thermiques entre lesdites deux pièces de la couche sont établis :
-- sur toute l'épaisseur des saillies (21 ), -- en regard, sur la couche adjacente, d'une partie longitudinalement intermédiaire d'un creux d'une dite pièce décalée transversalement.
2. Ensemble selon la revendication 1 , où une dite saillie (21 ) d'une dite pièce d'une couche est engagée dans un dit creux (23) d'une seule dite pièce de la couche adjacente,
3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, où les pièces (1 ,1 a, 1 b) d'isolation thermique sont individuellement intérieurement sous atmosphère contrôlée (PIV).
4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, où certaines au moins des pièces d'isolation thermique comprennent une enveloppe (3) et au moins un élément isolant thermique (25) que l'enveloppe entoure au moins localement, l'enveloppe et ledit élément présentant extérieurement chacun au moins un coude (5,50), et suivant lesdites épaisseur (e) et direction (D), lesdits coudes (5,50) définissent sur chaque pièce au moins une dite saillie (21 ) par rapport à un dit creux (23).
5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, où ladite série de pièces (1 ,1 a, 1 b) définit un panneau (67) ayant une tranche qui présente, sur deux côtés au moins, des parties saillantes ou en creux (71 ,111 ) de certaines dites pièces engagées chacune avec une forme complémentaire rainurée ou saillante d'un bloc d'extrémité (75a, 75b, 75c) comprenant au moins un élément isolant thermique (25).
6. Ensemble selon la revendication 5 qui se présente comme un boîtier ayant des parois latérales et un fond, chacun comprenant au moins un dit panneau (67) engagé, sur sa tranche, avec des blocs d'extrémité (75a, 75b, 75c) qui sont pour certains communs entre les parois latérales et le fond.
7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5,6, où le ou chaque panneau (67) est serré entre deux plaques latérales (55,57) fixées avec les blocs d'extrémité.
8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes où, dans ladite direction changée (100) du flux (F), une pièce (1 ,1 a, 1 b) recouvre transversalement (R) une pièce adjacente (1 ,1 a, 1 b) sur une distance inférieure ou égal à 500mm, et/ou la surface élémentaire de chaque dite pièce est inférieure ou égale à 2,5m2.
9. Pièce d'isolation thermique pour l'ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ladite pièce comprenant une enveloppe (3) et au moins un élément isolant thermique (25) que l'enveloppe entoure au moins localement, caractérisée en ce que l'enveloppe et l'élément isolant thermique (25) présente extérieurement chacun plusieurs coudes (5,50) définissant des saillies (21 ) adjacentes à des creux (23).
10. Pièce selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, dont l'enveloppe (3) et ledit au moins un élément isolant thermique (25) présentent une section en T, ou Π ou H ou I, ou, suivant une direction, une combinaison de plusieurs de ces sections ou une répétition de l'une au moins d'entre elles.
1 1 . Paroi (80) de limitation d'une citerne (83) contant un produit chimique à conserver à une certaines température et/ou pression, la paroi étant pourvue d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou d'une série de pièces selon l'une quelconque des revendications 9,10.
12. Bateau comprenant une coque (87) pourvue de la paroi (80) de limitation de citerne (83) selon la revendication 11 .
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