Brevet FR2026392A1 — publié le 19700918

L'invention se rapporte à un procédé de réalisation d'un elément de conduit de cheminée de chaudière de chauffage central ou autre par chemisage d'un tuyau intérieur réfractaire de manière qu'un interstice subsiste entre ce dernier et la chemise, une natte de fibres minérales constituant une isolation thermique étant disposée dans cet interstice. Par ailleurs, l'inven~ tion concerne les eléments pour la mise en oeuvre de ce procédé ainsi que des modes de réalisation spéciaux de tronçons de conduits de cheminée et d'éléments préfabriqués correspondants conformas à l'invention. On connatt divers modes de réalisation de conduits de cheminée en trois parties constituees par un tuyau interne réfractaire, notamment en argile réfractaire, par une isolation thermique disposée autour de ce dernier et par une chemise communie, par exemple en béton léger contenant de la brique concassée (voir par exemple modèle d'utilité allemand NO 1 928 724). La chemise extérieure de ces modes de réalisation constitue en général l'elément de stabilisation du conduit. Elle peut comporter des chambres ou renfermer d'autres tuyaux. D'autres couches d'enrobage peuvent être prévues, par exemple une armature enroulée autour du tuyau intérieur (voir modèle d'utilité allemand N01 851 370).Les couches d'enrobage auxiliaires reliées au tuyau intérieur ou à la chemise seront considérées par la suite comme faisant partie des éléments définis par les termes="tuyau intérieur" ou "chemise" à condition que la couche auxiliaire soit reliée à l'un de ces éléments ou qu'il soit possible de considérer qu'elle en est solidaire. Il existe différentes techniques de remplissage de l'interstice annulaire séparant le tuyau intérieur et la chemise au moyen de produits en vrac qui sont des isolants thermiques et qui sont comprimés au moment du bouchage en étant liés à l'étant humide ou semi-humide ou à l'aide de bourres sèches (système ambla" de fritz Lang, Berlin, datant des années 1930). On a toutefois observé que la chaleur ou que les mouvements du tuyau intérieur dds aux changements de température ou transmis sous forme de vibrations par l'installation de chauffage empêchent un produit en vrac lié par adhésif de rester véritablement stable.En effet, dès que l'adhérence faiblit, les fibres s'orientent nuisiblement dans le même sens et le matériau isolant se désagrège. kBeme lorsque ce matériau est tasse à l'aide de bourres sèches, celles-ci sont progressivement broyées. Il résulte de cette désintégration de l'isolation que les chambres isolantes d'air s'amenuisent et que le matériau subit fréquemment un affaissement considérable, bien qu'il ait été ini tialement tassé ou dammé dans l'interstice annulaire afin d'empêcher cet affaissement et donc l'apparition de tronçons dépourvus d'isolation à I'extré- mité de tête du conduit de cheminée ou même, ce qui est fréquent, de poches reparties sur la longueur totale de ce conduit. On a tenté de palier ces inconvénients en plaçant avec ou sans jeu, dans l'interstice annulaire séparant le tuyau intérieur et la chemise, des eléments presques rigides en matériau isolant en forme de frettes, de tuyaux fendus à autoserrage, etc (voir à titre d'exemple le modèle d'utilité allemand NO 1 995 206). Ces elements doivent cependant avoir des dimensions adaptées à chaque cheminée particulière. Suivant un autre mode de réalisation connu, la chemise est bétonnée sur un mat de matériau isolant préalablement enroulé sur le tuyau intérieur (voir modèle d'utilité allemand NO 1 950 362 et les mentions de l'art antérieur indiquées dans cette publication). Le bétonnage de la chemise sur le noyau intérieur revêtu de l'i- solation comprime cette dernière de manière nuisible, car elle en diminue l'ef fet isolant et limite la liberté de mouvement du tuyau intérieur. Finalement, suivant un autre mode de réalisation connu correspondant au preambule mentionné plus haut de la définition de l'invention, des anneaux formés de nattes de fibres minérales réfractaires sont placés de distance en distance dans l'interstice séparant le tuyau intérieur et la chemise (modèle d'utilité allemand NO 1 851 370). Dans ce cas également, il est nécessaire de découper et de former des anneaux de nattes de fibres minérales dont les dimensions doivent être adaptées à celles de la cheminée.De plus, les chambres d'air formées entre les anneaux de nattes de fibres minérales placés à distance ne donnent pas entièrement satisfaction du point de vue de l'isolation thermique, en particulier lorsque les cheminées sont exposées à des fumées très chaudes, car l'air a un coefficient de transmission de chaleur plus grand que les anneaux formés de nattes de laine minérale, de laine de verre ou de fibres d'amiante et surtour le rayonnement thermique direct du tuyau intérieur sur la chemise à travers les chambres d'air risque d'être nuisible On pourrait imaginer d'éviter cet inconvénient en enfilant plusieurs de ces anneaux formés de nattes de fibres minerales sur le tuyau in térieur sans solution de continuité et de créer ainsi une couche intermédiaire isolante continue.Cependant, les travaux de découpage et de réalisation des nombreux anneaux individuels représentent un grave ineonvénient. L'invention a donc pour objet un procédé de réalisation d'une couche isolante intermédiaire continue formée de nattes de fibres minérales dont l'effet est éprouvé et dont la réalisation et la technique de mise en place n'offrent aucune difficulté. Le procédé mentionné de réalisation d'un conduit de cheminée conforme à l'invention consiste essentiellement à placer la natte de fibres minérales dans l'interstice annulaire en formant un enroulement continu en hélice à spires contigCies autour du tuyau intérieur sensiblement d'une extrémité de cet interstice à l'autre qui est ensuite obturée. L'un des avantages notables de l'invention est qu'elle permet d'utiliser un rouleau d'une natte de fibres minérales pratiquement infinie et d'éviter les travaux de découpage et/ a tenter compte de la dimension et de la structure du conduit de cheminée à réaliser. Il existe en pratique actuellement sur le marché des nattes de laine minérale ou de laine de verre tressées avec un fil mince ou avec un polyamide et dont la longueur est de 100 m ; ces nattes constituent une matière première convenant particulièrement bien. L'amian- te convient moins bien, car elle a tendance à s'effriter, mais elle peut aussi être utilisée.On utilise en général des nattes de fibres de verre qui offrent le plus de facilité dans les travaux ; si toutefois les résistances à la chaleur et à la compression sont des facteurs importants, les nattes de laine minérale sont préférables. Des nattes du commerce de 100 m de longueur peuvent être assemblées en nattes continues de longueur arbitraire par liaison de leur gaine de protection ou des fils avec lesquels elles sont tressées. Les nattes de fibres minérales sont déformables et si elles sont légèrement surdimensionnées, il est relativement facile de les introduire dans l'interstice annulaire en les déformant. Il est toutefois préférable que les spires de la natte isolante enroulée en helice se rejoignent en pratique uniquement par gravité lorsqu'elles sont placées autour du tuyau intérieur et donc, par exemple, il est préférable de porter le choix sur une natte de fibres minérales dont le diamètre est légèrement inférieur à la largeur de l'interstice afin d'éviter, dans la mesure du possible, le risque que les spires ne glissent ultérieurement d'elles-mêmes. La natte s'applique alors de manière statistique et irrégulière contre le tuyau intérieur et contre la chemise et si le conduit est oblique, chaque spire s'applique contre ces deux éléments, de sorte que le tuyau intérieur est bien retenu malgré que la dimension de la natte est légèrement inférieure à celle de l'interstice annulaire et il est empêché de se déplacer latéralement tout en restant libre de se déplacer longitudinalement et de s'allonger. La gaine protectrice de la natte empêche l'action mécanique al ternée des mouvements thermiques et vibratoires du tube intérieur de détruire les fibres minérales par usure. Au contraire, les vibrations du tuyau intérieur tendent à recentrer la natte helicoïdale que la dilatation thermique de ce tuyau et son poids propre ont éventuellement déplacée. Les nattes gainées de fibres minérales ont le grand avantage que malgré leur souplesse, leur compressibilité est limitée, de sorte que les diverses spires superposées, pratiquement jointives de la couche isolante sensiblement continue, formée de la natte hélicoïdale de fibres minérales peuvent être mises en place de manière que celle-ci soit autoporteuse bien féré de l'invention, la natte enroulée est simplement déposée dans l'inters~ tice séparant le tuyau intérieur et la chemise.Ce procédé de réalisation a de son coté pour conséquence que la distance sur laquelle on peut prévoir que la couche isolante s'affaissera dans le conduit de cheminée terminé sera de l'ordre de 1 m, même dans une maison à plusieurs étages. n résulte du caractère autoporteur de la couche isolante qu'aucune chambre nuisible d'air ne peut se créer à sa partie inférieure ou même dans les étages mais uniquement, le cas échéant, à I'extramité supérieure du-conduit de cheminée à la- quelle une telle chambre reste sans conséquence. On préfère isoler cette paru tie du conduit par un gainage supplémentaire qui peut être avantageux de manière générale pour d'autres raisons. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre par étapes ou par une seule opération sur la hauteur d'une maison. Le procédé par étapes peut s'appliquer sur le chantier ou en atelier pour la réalisation de tronçons préfabriqués de conduits de cheminée. La longueur la plus avantageuse des tronçons de conduit est, bien entendu, celle qui corresppnd à la hauteur des étages.Le caractère autoporteur de la couche isolante conforme à l'invention permet à celle-ci d'être continue dans le conduit de cheminée termine', car les tronçons réalisés par étapes reposent les uns sur les autres, de sorte que l'affaissement de la couche isolante réalisée même par étape3re peut provoquer la formation d'une couche d'air ,dans l'interstice annulaire séparant le tuyau intérieur et la gaine ,que sur une courte distance au sommet de la cheminée. fl est bien entendu que l'application de l'invention est l;witée aux cheminées comportant un interstice annulaire continu dans lequel il est possible de placer en conpe'taDe s. sans aucun eiivOchement, la natte hélicoidale assemblée de fibres minérales. Cependant, toutes les installations normales de chauffage central domestique dans lesquelles la chaudière se trouve, en règle générale, dans la cave et dont l'admission se trouve au bas de la cheminée satisfont à cette condition. n faut alors prendre soin que la natte hélicoïdale de fibres minérales introduite dans l'interstice annulaire puisse se placer au-dessus de l'orifice de raccord de la chaudière ou d'une autre installation analogue dégageant des gaz chauds. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé illustrant un mode de réalisation donné à titre explicatif mais nullement limitatif La figure unique du dessin, partiellement en élévation latérale et partiellement en coupe axiale très schématisée, illustre un conduit de cheminée selon l'invention, les cotes de certains éléments étant fortement réduites et d'autres, fortement agrandies,pour la clarté du dessin. Le conduit de cheminée illustré peut être entièrement ou partiellement en éléments préfabriqués qui ne sont pas représentés individuellement en détails, bien qu'il ne le soit pas nécessairement. Le conduit portant la référence générale 3 est dressé sur une fondation ou assise 1. Le tronçon inférieur 5 reposant sur l'assise et le tronçon de tête 7 sont représentés, tandis que toute la partie médiane est supprimée. L'orifice de raccord non représenté d'une chaudière, dont les fumées sont évacuées par le canal 26 du conduit 3, débouche au fond du tron çon inférieur 5. Le conduit 3 est formé de plusieurs eléments et comprend un tuyau intérieur 10 d'argile réfractaire, une chemise 15 en béton léger contenant des briques concassées, enveloppant le tuyau 10 en laissant subsister un interstice annulaire 12 et une isolation thermique 14 disposée dans ce dernier et qui sera décrite plus bas en détail. Un anneau intermédiaire 16 en encorbeillement, également en béton léger contenant des briques concassées, sépare le tronçon d'enveloppe 15 de la tete 7 de celui du tronçon inférieur 5 en formant la liaison entre eux et supporte sur sa partie en encorbeillement un mur extérieur 18 du tronçon supérieur de la cheminée. Le mur 18 est formé de briques 22 dont les joints 20 sont en mortier. Le toit 24 simplement esquissé forme la liaison entre le tuyau intérieur 26 et l'atmosphère extérieure. L'isolation thermique préfabriquée 14 est formée de nattes tres sees de fibres minérales de longueur pratiquement illimitée, pouvant être réalisées à l'aide d'eléments de 100 m de longueur, disponibles sur le mar ché et dont les extrémités sont réunies par liaison des armatures de la tresse. Ces éléments tels que livrés par le fournisseur peuvent n'être réunis en une natte beaucoup plus longue que sur l'échafaudage. Toutefois, on peut aussi faire monter sur l'échaffaudege la natte de longueur pra%quent~infinie re- posant sur le sol. Les eléments de natte étant cependant livrés en général en balles maniables, on préfère souvent le premier procédé mentionné lorsqu'on ne place pas l'isolation thermique entre le tuyau intérieur 10 et la chemise 15 en atelier dans le but de réaliser des éléments entièrement préfabriqués. Les fibres minérales des nattes sont de préférence en laine minérale ou en laine de verre et les armatures de la tresse des nattes disponibles sur le marché sont de préférence en fil de fer mince ou en fils de polyamide. Une telle natte ne se désintègre pas par frottement extérieur, elle est souple sans être éxagérément compressible et surtout, elle est suffisamment flexible pour former un élément adaptable à des interstices annulaires 12 de largeurs, diamètres et profils différents. Ainsi, l'interstice annulaire n'a pas à Autre nécessairement circulaire et il peut également former un polygone, par exemple un rectangle. Le tuyau intérieur peut également être extérieurement circulaire tandis que la chemise forme intérieurement un polygone. La natte do fibres minérales étant déformable, elle peut avoir un diamètre légèrement supérieur ou au moins égal à la largeur minimale de l'interstice annulaire i2 dans lequel elle peut cependant être disposée en étant éventuellement repoussée. Toutefois, le poids propre d'une natte 1é- germent surdimensionnée par rapport à l'interstice annulaire suffit fréquemr ment à la faire glisser dans ce dernier lorsqu'elle a été déformée et introduite par l'extrémité supérieure de la cheminée. Il est préférables toutefois, que la natte soit légèrement plus mince que l'interstice annulaire, car elle peut tomber alors sans difficulté jusqu'au fond de ce dernier sans que les parois latérales ne la retiennent beaucoup. On réalise donc l'isolation thermique 14 en laissant descendre l'extrémité inférieure 30 de la natte 32 de fibres minérales dans l'interstice annulaire 12 sur l'assise 1 de la cheminée ou sur une butée prévue en cet emplacement, puis on place la natte 32 dans l'interstice annulaire en l'énroulant continuellement autour du tuyau intérieur 10 de manière que les spires 32a, 32b, 32c, etc reposent les unes sur les autres jusqu'à ce que, finalement, la spire supérieure 32z de l'isolation thermique 14 remplisse l'ex~ trémité supérieure de l'interstice 12. Les spires individuelles 32a, 32b, 32c... 32z du boudin isolant sont jointives, quelques petits espaces accidentels mis à part, et forment une garniture compacte en constituant dans l'inters~ tice 12 une isolation thermique autoporteuse 14 qui peut donc prendre simple- ment appui librement contre les parois latérales de l'interstice formées par le tuyau intérieur 10 et la chemise 15. Une natte 32 de diamètre plus étroit que la largeur de l'interstice laisse subsister certains vides 34 du coté de la chemise 15 et certains vides 36 du côté du tuyau intérieur 10. Le poids des spires supérieures de la colonne isolante déforme toutefois les spires inférieures en leur conférant un profil approximative ment elliptique, tandis que les spires supérieures conservent un profil approximativement circulaire, de la manière esquissée sur le dessin. Lorsque la natte hélicoïdale est restée un certain temps dans la cheminée, il peut se produire que son poids propre et que l'élimination des petites forces accidentelles de retenue par frottement provoquent un affaissement des spires individuelles vers l'assise 1 du conduit de cheminée, la garniture enroulée devenant ainsi d'autant plus compacte. Un tronçon 38 ne comportant aucune isolation thermique apparat alors à la tette de I'inters- tice annulaire 12. La structure mentionnée de la natte de fibres minérales empêche toutefois ce tronçon d'atteindre une grande longueur qui peut se réduire à environ 1 m, cette absence d'isolation étant toutefois de peu d'importance au sommet de la cheminée. De plus, le mur extérieur 18 assure une protection thermique complémentaire dans cette zone.Ce mur peut être prolongé au-dessous de la zone 38 dans laquelle l'isolation thermique s'affaisse à laxlongue dans l'interstice annulaire. La natte représentée en coupes transversales en particulier dans le secteur supérieur 7 de la cheminée ainsi qu'à son extrémité inférieure 30 comporte un noyau 40 de fibres minérales et une enveloppe protectrice 42 constituant une armature de tressage. n est bien entendu que la pose en helice de la natte de fibres peut s'effectuer à l'aide d'accessoires mécaniques simples qui n'ont pas à être décrits en détails. n est aussi possible d'effectuer la pose entièrement à la main. Lorsque l'isolation thermique 14 est réalisée par tronçons, par exemple sur la hauteur d'un étage ou dans des eléments préfabriqués indépen dants, une faible poussée exercée sur les segments de nattes en helices ou même simplement leur poids propre les calent les uns contre les autres dans la cheminée terminée, de sorte que les conditions décrites plus haut pour une natte hélicoïdale continue restent sensiblement les mêmes. L'isolation placée dans l'interstice annulaire est également autoporteuse et se compose simplement de segments individuels de nattes enroulés en hélice et superposés. Une zone 38 complètement démunie d'isolation par suite de l'affaissement apparat également dans l'interstice annulaire. Finalement, les segments de nattes helicoïdales peuvent également reposer librement contre les parois latérales de l'interstice annulaire. Les éléments préfabriqués contenant d'origine une natte enroulée de fibres minérales peuvent comporter des organes qui retiennent initialement cette dernière dans la pièce mais qui peuvent être démontés, repoussés ou eliminés lors du montage de la cheminée. n va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé de rialisation d'un conduit de cheminée de chaudière ou autre par chemisage d'un tuyau intérieur rfractaire de -niere qu'un interstice annulaire subsiste entre ce dernier et la chemise et par pose d'une isolation thermique formée d'une natte de fibres minérales dans ledit inters- tice annulaire, ledit procédé étant caractérisé en ce que la pose de ladite natte de fibres minérales dans ledit interstice annulaire s'effectue par enroulement continu en hélice de cette natte format un cordon ininterrotpu autour du tuyau intérieur, les spires de l'hélice formée étant jointives et empilées de manière que la natte isolante remplisse sensiblement l'interstice annulaire d'une extrémité à l'autre, cette derniere extrémité étant celle qui est ensuite obturée. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on enroule la natte hélicoidale isolante autour du tuyau intérieur en laissant tomber les spires individuelles les unes sur les autres sensiblement par leur propre poids uniquement. 3o Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre en continu dans un interstice annulaire couvrant la hauteur d'une maison. 4. Procédé selon l'une des revendications i et 2, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre en continu dans un interstice annulaire couvrant la hauteur d'un étage. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 2- et 4, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre en continu dans un interstice annulaire couvrant la hauteur d'un élément préfabriqué de cheminée. 6. . Natte de fibres minérales pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par une enveloppe protectrice et notamment par une armature tressée formée d'un fil de polyamide ou d'un fil de fer fin. 7. Natte de fibres minérales pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5 et, le cas échéant, selon la revendication 6, caractériséeen ce que les fibres sont en laine minérale ou en laine de verre. 8. Natte de fibres minérales selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que plusieurs tronçons de nattes sont reliés par leur enveloppe protectrice. 9. Tuyau intérieur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est en argile réfractaire. 10. Chemise pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est en béton léger contenant de la brique concassée. Il. Conduit de cheminée réalisé par le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la natte isolante repose librement dans l'interstice annulaire en formant un empilement autoporteur de spires hélicoidales. 12. Conduit de cheminée réalisé par le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que sa tête comporte un mur extérieur complémentaire de revêtement sur une longueur au moins égale à celle sur la- quelle la natte hélicoidale isolante risque de s'affaisser à la longue sous son poids propre. 13. Elément préfabriqué de conduit de cheminée selon l'une des revendications il et 12, caractérisé en ce qu'il comporte des organes de retenue provisoire de la natte hélicoidale isolante à l'intérieur de l'élément, ces organes étant démontables, repoussables ou éliminables lors du montage de la cheminée.