Brevet FR2265949A1 — publié le 19751024

La présente invention concerne un élément composite destiné à l'édification de cheminées, en particulier de cheminees industrielles, ledit élément comportant un ou plusieurs tronçon intérieurs tubulaires de tube à fumée ainsi qu'un manteau extérieur entourant le tronçon intérieur de tube à fumée et servant d'élément porteur. JuÉsqu 'à présent, les cheminées constituées dréléments préfabriqués, c'est-à-dire les cheminées qui étaient fabriquées par empilage de divers éléments préfabriqués, étaient construites de manière telle que le manteau et le tronçon intérieur de tube à fumée étaient fabriqués séparément et ensuite assemblés l'un à l'autre, Du fait des températures élevées et de leur répartition sur la longueur d'une cheminée, il sue produit des difficultés à cause de la dilatation différente des matériaux disposés entre le noyau et le manteau Le mode de construction nécessite d'une part des moyens de construction auxiliaires pour assurer le maintien du tronçon central pendant le transport des divers éléments et le montage de la cheminée et autre part, une liaison par joint résistant à la pression ou à l'écrasement entre les divers tron çons intérieurs de tube à fumée qui sont disposés les uns sur les autres à la fin des travaux, Une liaison par joint résistant à la pression donne de ce fait, une dilatation longitudinale qui staddi- tionne en hauteur à la dilatation thermique plus élevée du tronçon intérieur de tube à fumée par rapport au manteau extérieur. La présente invention a pour but de réaliser un élément composite destiné à l'édification de cheminées, qui permette une préfabrication complète de l'élément et grâce auquel, les différentes dilatations longitudinales des divers tronçons intérieurs de tube à fumée de chacun des éléments ne se transmettent pas ou presque pas aux éléments adjacents. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, un manteau réalisé en un matériau isolant est disposé entre le manteau extérieur et le tronçon intérieur de tube à fumée et des éléments de liaison, qui relient le tronçon intérieur du tube à fumée au manteau extérieur, sont disposes de préférence dans la zone inférieure. Cette disposition présente l'avantage que lsélément composite peut être entièrement préfabriqué en usine et ensuite1 sans moyen de construction supplémentaire, transporté et mis en place. Grâce à la disposition du manteau isolant entre le tronçon intérieur de tube à fumée et le manteau extérieur d'une part et grâce à une réalisation convenable des éléments de liaison d'autre part, on assure en outre, au chauffage, une dilatation longitudinale limitée du tronçon intérieur de tube à fumée sur chaque élément composite et ainsi une localisation des zones de dilatation maximum, en évitant l'accumulation des contraintes.Un autre avantage réside dans le fait qu'une cheminée peut être érigée à l'aide de tels éléments composites en utilisant un procédé de construction par voie humide et ainsi, les frais de montage d'une part et également le temps de montage d'autre part, sont considérablement réduits lors de l'édification de grandes hauteurs de cheminée ; pratiquement, un montage indépendant des conditions atmosphériques est ainsi rendu possible. Dans une réalisation préférée, l'élément de liaison est fixé par clavetage au moins avec le manteau-extérieur. Dans une autre réalisation préférée, on prévoit de réaliser des éléments de liaison qui constituent l'armature du manteau isolant. Dans ce cas, on obtient en particulier un rEsul- tat intéressant : le manteau isolant, dont le matériau est habituellement susceptible de se déformer à sa périphérie, ne se dété- riore pas en cours de transport. Un autre avantage est du au fait qu'au cours de la construction, le tronçon intérieur de tube à fumée préfabriqué peut être tout d'abord entouré par le manteau isolant équipé de l'armature et qu'ensuite, on peut couler tout autour, le manteau extérieur avec du béton frais, le tronçon intérieur de tube à fumée recouvert du manteau isolant servant de coffrage intérieur pour le manteau extérieur.Dans ce cas également, l'armature, lorsqu'elle est prévue à la partie inférieure de l'élément composite, empêche avant tout, que le manteau isolant soit comprimé de façon inadmissible sous la pression du béton de remplissage. Selon une autre réalisation de l'invention, il est particulièrement avantageux que l'armature soit constituée de préférence d'entretoises s'entrecroisant , qui sont disposées sur chant par rapport à la face intérieure du manteau extérieur. Cette disposition présente l'avantage que, lors du bétonnage du manteau extérieur, le matériau isolant se trouvant dans les cases entre les entretoises qui s'entrecroisent, soit suffisamment comprime pour qu'une liaison par clavetage agissant par adhérence de surface, soit créée entre le manteau extérieur et l'armature et, par conséquent, avec le manteau isolant Fgaleme6;; En raison de la pression s'exerçant sur l'armature, cette dernière est simulta nément pressée contre la face extérieure du tronçon intérieur du tube à fumée de sorte que, sous l'action combinée de la rugosité normale des surfaces éxternes dutronçon intérieur de tube à fumée, on crée aussi pratiquement une liaison par clavetage entre ltarmature et le tronçon intérieur de tube à fumée. Dans l'ensemble, il se crée pratiquement ainsi, par l'inter- médiaire de l'armature, une liaison par clavetage entre le tronçon intérieur de tube à fumée et le manteau extérieur, liaison qui permet de realiser un élément composite compact, facile à transporter et facile à mettre en place, Dans une autre réalisation de l'invention, on prévolt, sur l'une des faces frontales du manteau extérieur, de réaliser un tasseau d'écartement, de préférence périphérique, en un matériau résistant à la pression ou àl'écrasement. Lors de l'empilage des divers éléments composites pour constituer une cheminée, un tel tasseau d'écartement permet d'éviter l'utilisation, qui était faite jusqu'à présent , d'un mortier spécial résistant à la pression pour former un lit de mortier sur chaque face frontale des éléments de cheminée, comme cela Etait nécessaire jusqu'ici L'avantage procuré par les tasseaux d'écartement résistant à la- pression, qui sont de préférence disposés sur chaque face frontale supérieure aussitt après la mise en place, réside dans le fait que l'on peut réaliser en atelier une surface d'appui ajustée avec précision, avec laquelle, toutes les éventuelles imprécisions qui se produisent au coulage du béton pour le manteau extérieur, peuvent être compensées.Un autre avantage procuré parce tasseau d'écartement périphérique est que l'on crée entre les différents éléments composites un joint qui est indépendant dans une large mesure des conditions atmosphériques et qui assure, au cours du montage, une distance et une hauteur précises lors de la superposition les uns sur les autres, des divers éléments composites. On fait. ainsi disparaitre la nécessité d'un calage et d'un ajustage motteux en temps, comme cela était nécessaire pour les éléments composites connus jusqu'à présent. Etant donné que la liaison entre les divers éléments composites s'effectue sans utiliser de mortier, le montage peut être exécuté par tous les temps. Selon une autre réalisation, il est particulièrement avantageux de disposer le tasseau d'écartement sur la face frontale du manteau extérieur et le long de la bordure extérieure, le tasseau présentant une largeur inférieure à celle de la face fron tale du manteau extérieur. Ceci permet de garnir la zone restante de la face frontale, c'un matériau isolant. Selon une autre réalisation avantageuse de l'invention, on prévoit qu'à chacune des extrémités de l'élément composite, la face frontale du manteau e::térieur, sur toute l'épaisseur du manteau, et la face frontale du tronçon intérieur de tube à fumée, sur une partie de l'épaisseur de la paroi du tronçon intérieur, sont disposées dans un même plan. Cette disposition présente l'avantage que l'on peut utiliser un isolement aussi large que possible par rapport à l'épaisseur totale de la paroi de l'élément composite et empêche ainsi, non seulement le passage des fumées au travers du joint mais encore la formation d'eau de condensation dans la cheminée terminée sur la paroi intérieure des tronçons intérieurs de tube à fumée, dans les zones de joint. Selon notre réalisation préférée de l'invention, il est particulièrement avantageux que le tronçon intérieur de tube à fumée comporte, à partir de sa paroi intérieure, et sur l'une de ses extrémités frontales, un collet périphérique et à son autre extrémité frontale, un évidement périphérique correspondant aux dimensions du collet.Lorsque chaque évidement est situé à l'extrémité supérieure d'un élément composite et que le collet de l'élément composite suivant, qui lui est superposé, pénètre à l'intérieur, on réalise une zone de joint étanche il'eau, qui empêche la pénétration de l'humidité dans la zone d'étanchéité du joint entre les divers éléments composites, Il est, en outre, particulièrement avantageux de garnir la face frontale située entre le tasseau d'écartement et l'évidement périphérique du tronçon intérieur de tube à fumée, d'une couche de matériau thermiquement isolant et déformable, dont l'é- paisseur est sensiblement supérieure à l'épaisseur du tasseau d'écartement.Dans la réalisation d'une cheminée, à partir d'éléments composites, ceci présente l'avantage que sous le poids de l'élément supérieur, la couche de matériau isolant à la chaleur, qui s'élève aux'ossus du tasseau d'écartement, se comprime et assure une liaison étanche entre les deux faces frontales des éléraents composites adjacents disposés l'un sur l'autre. Il est particulièrement avantageux, selon une autre réalisation, Ce disposer une garniture déformable et réfractaire dans la zone de l'évidement ou du c3té du tronçon intérieur de tube à fumée. On empêche, de ce fait, la pénétration d'eau de condensation sur la paroi intérieure du tronçon intérieur de tube à fumée au travers des joints entre les divers éléments composites, puisque, en raison de sa capacité à la déformation, on obtient une étanchéité complète du joint réalisé entre les divers éléments composites. La présente invention sera mieux comprise en se référant au dessin qui représente une vue schématique d'un mode de réalisation. Sur ce dessin - la figure 1 représente une coupe verticale d'une paroi d-'un élément composite, correspondant à la coupe selon I-I de la figure 2 - la figure 2 représente une coupe horizontale réalisée dans un angle d'un élément composite et correspondant à la coupe selon II-II de la figure 1 - la figure 3 représente une coupe verticale selon III III de la figure 2 ; et - la figure d représente, à plus grande échelle, une coupe verticale réalisée le long des parois de deux éléments composites superposés l'un sur l'autre. L'élément composite, selon la présente invention, comporte un tronçon intérieur 1, de tube à fumée qui peut entourer un ou plusieurs tubes à fumée. La section transversale peut entre, par exemple, comme l'indique la figure 2, de forme rectangulaire ou carrée. Le tronçon intérieur du tube à fumée peut être enveloppé sur sa face extérieure par un manteau 2, réalisé en un matériau isolant. Le manteau isolant est, pour sa part, entouré d'un manteau extérieur 3 réalisé de préférence en béton, qui présente des dimensions telles qu'il joue le rôle d'élément porteur et que, lors de l'empilement de plusieurs éléments composites pour la construction d'une cheminée, il soit susceptible d'absorber les charges de construction.La construction peut être effectuée d'une manière telle que le tronçon intérieur préfabriqué de tube à fumée 1, sur lequel est disposé le manteau isolant 2, puisse à la fois êtrc mis en place par bétonnage et servir de coffrage intérieur, la face extérieure du manteau 3 étant définie par un cof frange d'appoint approprié, susceptihle d'rye réutilisé. On remplit ensuite de béton la cavité délimite par lc faces externes du manteau isolant et les faces internes du cofrrage non représenté à la figure 1. tant donné que les matériau utilisés traclitionnellemrnt pour réaliser le manteau isolant se déforment plus ou moins sous l'action de la pression, on prévoit dans la zone inférieure du manteau isolant une armature constituée d'entretoises, par exemple, mises sur chant par rapport à la face externe-du tronçon intérieur de tube à fumée et par rapport à la face interne du manteau extérieur, entretoises oui s 'entrecroisent comme on peut ltobserver à la Figure 3. Gracia u cette armature, on empêche lors du coulage de béton, que le matériau isolant ne soit comprimé de façon inadmissible à sa partie inférieure, c'est-à-dire dans la zone où la pression est la plus élevée. tant donné quten partie hautc, la pression du béton liquide de remplissage n'est pas aussi élevée, il ne se produit qu'une faible déformation, qui est non uniforme on fonction des agrégats entrant dans la composition de béton, tels que du gravier etc., et qui, en conséquence, provoque prati quement une liaison clavetée entre le manteau isolant et le manteau extérieur.L'utilisation d'entretoises constituant l'armature i e;t disposées les unes par rapport aux autres pour former un réseau, présente, en outre, l'avantage que la partie inférieure du matériau isolant est comprimée de façon sensiblement plus importante, ce qui empêche une déformation inadmissiole du matériau isolant grace aux diverses cases du réseau définies par les entretoises. Par ailleurs, lors du remplissage, le béton pénètre dans chacune des cases du réseau, de sorte qu'il se crée une liaison clavetée très résistante entre l'armature et le manteau extérieur.Puisque sous la pression du béton de remplissage, l'armature est pressée contre la face externe du tronçon intérieur du tube à fumée 1, il se produit sous l'action combinée des zones superficielles du tronçon intérieur de tube à fumée qui sont, comme de règle, relativement rugueuses, et de l'armature, une liaison mécanique entre le tron çon intérieur de tube à fumée et le manteau extérieur, de sorte que l'élément composite ainsi réalisé est susceptible d'être souleve à l'aide d'appareils ou d'organes de levage sans précaution particullère, ensuite véhiculé et enfin, à l'aide d'organes ou de dispositifs de levage appropriés mis en place par empilage pour tir une cheminée. La vue en coupe de la figure 4 montre plus nettement la disposition de l'armature du manteau isolant. Par ailleurs, les faces frontales 5-et G de l'élément composite sont réalisées de telle sorte que les faces frontales du manteau extérieur ainsi qu'une partie des faces frontales du tron çon intérieur de tube à fumée, soient disposées dans un même plan. Dans ce cas, le tronçon intérieur de tube à fumée est réalisé de telle sorte qu'au montage, le tronçon intérieur de tube à fuméecomporte, à son extrémité supérieure, un évidement 7 nénagé à la périphérie de sa zone intérieure et, à son extrémité inférieure, un collet O ménagé à la périphérie de sa zone intérieure, l'évide- ment 7 d'une part et le collet 8 d'autre part, présentant des dimensions telles qu'à leur superposition, comme l'indique la figure , ils s'ajustent l'un dans l'autre. La constitution de l'élément composite au-voisinage de ses faces frontales est représentée par une coupe partielle, sensiblement à plus grande échelle, à la figure 4. La face frontale supérieure 5 de l'élément composite 3' est munie d'un tasseau d'écartement 9 réalisé en un matériau résistant à la pression ou à l'écrasement, ledit tasseau étant disposé à la périphérie de sa bordure extérieure La zone 10 comprise entre le tasseau d'écartement d'une part et le collet 8'' d'autre part est, dans ce cas, remplit'un matériau isolant qui est déposé sur la face frontale avant la mise en place de l'élément composite 3t, l'épaisseur de la couche isolante étant sensiblement plus importante que la hauteur du tasseau d'écartement 9.Lors de la mise en place de l'élément composite 3-'', le matériau isolant est comprimé et l'on obtient ainsi une étanchéité presque parfaite dans la zone d'assemblage des deux faces frontales. Les faces frontales correspondantes 11, 12 du collet 3' et respectivement de l'évidement 7', compriment, lors de leur superposition, une épaisseur de garniture 13, déformable et résistante au feu, qui est insérée à l'intérieur de l'évidement 3', de façon à obtenir une étanchéité parfaite pour le joint réalisé entre deux éléments composites contigus 3 dans la zone de'paroi constituant le canal des fumées. tant donné que la face frontale 12 de l'évidement 7' est disposée à un niveau inférieur au plan de la face frontale 5, on évite ainsi que de l'humidité extérieure, susceptible de se condanser sur la paroi interne de la canalisation des fumées, ne traverse le joint. Bn se référant à la figure 4, on peut constater en outre que le poins de la construction de la cheminée installée est à la fois supporté par toute la hauteur du manteau extérieur 3, des divers éléments composites et, transmis par l'intermédiaire des tasseaux d'écartement qui y sont insérés. Dans ce cas, il peut être avantageux de choisir des tasseaux d'écartement plus larges pour les éléments composites qui sont situés à la partie hasse de la cheminée pour réduire de ce fait, la valeur de la pression par unité de surface. Les tronçons intérieurs de chaque élément composite peuvent, sous l'influence des fumées chaudes, se dilater longitudinalement sans que la dilatation longitudinale ne se transmette aux tronçons intérieurs de tube à fumée des éléments composites adjacents, On obtient ainsi une liaison entre les divers éléments composites sans contrainte de compression, Comme on peut le constater sur les figures 1 et 4,- la dilatation longitudinale des divers tronçons intérieurs de tube à fumée ne se transmet également pas au manteau extérieur correspondant, puisque l'-armature est logée de préférence dans la zone inférieure de l'élément composite, ce qui autorise par conséquent, un déplacement longitudinal libre pour le tronçon intérieur de tube à fumée par rapport au manteau extérieur Au lieu d'une armature servant d'élément de liaison, telle que celle qui vient d'être décrite en détail, ladite armature étant en forme-d'entretoises disposées sur chant et formant un réseau, on peut prévoir d'autres éléments de liaison tels que des entretoises en forme de barres, de crochets ou des profilés analogues qui, lors du bétonnage, sont liés mécaniquement sur l'une de leur face au manteau extérieur et qui sur leur autre face, viennent au contact de la surface extérieure du tronçon intérieur de tube à fumée par pénétration,à l'intérieur d'évidements appropriés, de rainures, ou d'évidements analogues pour assurer ainsi une liaison entre le tronçon intérieur du tube à fumée et le manteau extérieur de façon que le tronçon intérieur de tube à fumée soit solidement assujetti au manteau extérieur malgré le manteau isolant relativement épais qui est inséré entre eux. R E V E N D I C A T I O N S 1. Elément composite destiné à l'édification de che- minées, en particulier de cheminées industrielles, ledit élément comportant un ou plusieurs tronçons interieurs tubulaires de tube à fumée et un manteau extérieur entourant le tronçon intérieur de tube à fumée, ledit manteau servant d'élément porteur, caractérisé par le fait qu'un manteau réalisé en un matériau isolant est disposé entre le manteau extérieur et le tronçon intérieur de tube à- fumée et, que des éléments de liaison sont disposés, de préférence dans la zone inférieure de l'élément composite, éléments de liaison qui relient le tronçon intérieur de tube à fumée au manteau extérieur. 2, Elément composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments de liaison sont liés au manteau extérieur. 3. élément composite selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les éléments de liaison constituent une armature pour le manteau isolant. 4. Elément composite selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que 1'armature est constituée de pré férence, d'entretoises qui s'entrecroisent, lesdites entretoises étant disposées sur chant par rapport à la face intérieur du manteau extérieur, 5.Elément composite selon l'une des revendications 1 à -, caractérisé par le fait que le manteau isolant est constitué, dans la zone de l'armature, d'un matériau déformable sous l'action d'une pression 6. dément composite selon l'une des revendications I à 5, caractérisé par le fait que l'on prévoit sur l'une des faces frontales du manteau extérieur un tasseau -d'écartement, de préférence périphérique, réalisé en un matériau résistant à la pression, 7. dément composite-selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le tasseau d'écartement est disposé le long de la bordure extérieure d'une face frontale du manteau extérieur et qu'il présente une largue inférieure à celle de la-face frontale du manteau extérieur. 8. Elément composite selon i'une- des revendications 1 à 7, caractarisé par le fait qu'à caque extrémité de l'élément composite, la faco frontale du manteau extérieur, sur toute son épaisseur, et la face frontale correspondante du tronçon ntérieur d tube à fumée, sur une partie de son épaisseur, sont disposées dans un menue plan. 9. lèvent composite selon la revendication 3, caracté- risé par le fait que le tronçon intérieur du tube à fumée comporte, à partir de sa paroi interne, à 1 une de ses extrémités frontales, un collet périphérique et à son autre extrémité frontale, un évide- ment périphérique correspondant à la dimension du collet. lo. élément composite selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la face frontale comprise entre le tasseau d'écartement et l'évidement périphérique du tronçon intérieur de tube a fumée, est munie d'une couche de matériau isolant à la chaleur et déformable, dont l'épaisseur est légère- ment supérieure à l'épaisseur du tasseau d'écartement. 11. Elément composite selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que dans la zone de l'évidement ou du collet du tronçon intérieur de tube à fumée, est disposée une garniture déformable réfractaire.