Brevet FR2347605A1 — publié le 19771104

La présente invention est relative a un procédé de fabrication d'une conduite thermiquement isolée, plus particulièrement destinée être utiliséedans une installation de chauffage urbain, et comprenant un ou plusieurs conduits qui sont disposés a l'intérieur d'une enveloppe constituée par une conduite extérieure rigide et qui sont séparés de ladite enveloppe par un matériau thermiquement isolant consistant en un liant de viscosité élevé dans lequel sont dispersées des particules d'un matériau thermiquementire land. L'invention concerne en outre un appareil destiné à mettre en oeuvre ce procédé. De tels tubes isolés et préfabriqués de chauffage urbain, dans lesquels il est prévu une masse de matériau thermiquement isolant entourant un ou plusieurs conduits enfermés dans une enveloppe commune et qui consiste par exemple en un matériau minéral poreux sous forme particulaire et un liant bitumineux à viscosité élevée, ont entre autres avantages que la conduite in térieure dans laquelle circule un milieu chauffant peut se déplacer par rapport au matériau isolant lorsqu'elle est soumise à des fluctuations de température, sans provoquer de craquelures à travers lesquelles de l'humidité et de l'eau pourraient fuir et corroder la surface m ue de la conduite.Ceci est dû aux qualités plastiques de la partie la plus chaude située le plus à l'intérieur de la couche isolante, ladite couche évitant que des contraintes ne s'exercent dans celle-ci et, de plus, si quelques craquelures devaient cependant se produire,;assurant que le matériau remédie spontanément à cet incident en obturant hermétiquement les craquelures. Cependant, l'obtention de ces avantages au moyen des conduites thermiquement isolées décrites ci-dessus est conditionnée par le fait que les particules de matériau thermiquement isolant doivent être dispersées à des intervalles parfaitement réguliers dans le liant qui est disposé dans l'espace séparant les tubes. Cependant, il est difficile ou méme impossible d'obtenir une dispersion absolument uniforme des particules dans la masse coulée solidifiée de la conduite finie en coulant simplement une masse d'un liant visqueux et de particules isolantes légères meme si la masse est toujours bien agitée ou mixée. Une meilleure dispersion peut être obtenue par un coulage centrifuge qui, cependant, nêcessi- te l'emploi d'un appareil relativement coûteux et compliqué. Le procédé suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'on dispose le ou les conduits intérieurs a l'intérieur de la conduite extérieure, on ferme hermétiquement à une extrémité l'espace séparant lesdits conduLts,et eton remplit cet espace, de préférence en maintenant un état vibratoire, de particules sèches d'un matériau thermiquement isoiaritprésentant une grosseur de grain uniforme, on remplit cet espace, après en avoir fermé hermétiquement l'autre extrémité, avec le liant liquide chauffé a un débit constant, d'une extrémité dudit espace a l'autre extrémité tandis que se poursuit le remplissage progressif des interstices entre les particules, on laisse le liant se solidifier progressivement par refroidissement progressif depuis la première extrémité de coulage dudit espace vers l'autre extrémité, et on continue l'alimentation en liant jusqu'à ce que toute la masse ait été refroidie à la température de l'air ambiant, jusqu'≈ce qu'il ne se produise plus de retrait dû à la solidification. Grâce à des pratiques et à des appareils relativement simples, on est assuré de réaliser toujours un mélange homogène d'un liant et de particules, ainsi qu'un enrobage complet de chaque particule par une membrane du liant. Ceci est dû au fait que, lorsqu'on remplit l'espace entre les tubes avec les particules sèches de grosseur de grain uniforme, on obtient une distribution régulière spontanée qui ne varie pas durant l'alimentation ultérieure en liant, c'est-à-dire que la couche isolante dans la conduite finie assure toujours la formation d'un mélange homogène du liant et des particules, toutes les particules étant complètement enrobées par une membrane du liant, l'utilisation d'une grosseur de grain uniforme évitant l'accumulation de particules et réduisant par conséquent le risque de formation de cavité.Ceci empêche le liant de filtrer mais permet à l'eau ou a l'humidité, qui peut provoquer la corrosion du conduit intérieur en fonte, de filtrer. De plus, les particules enrobées en matériau thermiquement isolant dur et inorganiqueoenfèrent une résistance mécanique considérable à la conduite finie et assure que le conduit ou le# conduits intérieurs restent a leur position d'origine à l'intérieur de l'enveloppe. sn outre, le liant a partout un libre accus au: conduit intérieur m#talli#ue et adhère à sa surface, évitant ainsi que l'air et l'humidité ne corrodent la surface métallique En chauffant le liant à une température telle que sa viscosité permet son écoulement ou son injection dans les interstices séparant les particules sèches remplissant déja cet espace, on obtient une concentration uniforme de particules et un enrobage uniforme du liant sur toute la longueur de la conduite. Du fait qu'on laisse la masse se refroidir progressivement pendant la coulée et avant que la coulée n'ait été complètement terminée, l'espace ou volume entre les conduits est complètement rempli en dépit du retrait pendant le refroidissement. Même s'il est possible de fabriquer la conduite dans une position plus ou moins inclinée, il est préférable de fabriquer la conduite conformément a l'invention en disposant le ou les conduits verticalement sur une plaque inférieure comportant une ou plusieurs ouvertures, chaque ouverture affleurant .l'ouverture inférieure d'un conduit , et en chauffant ce ou ces conduits à l'aide d'un brlileur disposé dans son ouverture et, une fois l'espace entre les conduits rempli de particules, en faisant s'écouler vers le bas ou en pompant vers le haut le liant à travers les particules remplissant l'espace.Cet espace est fermé par un organe supérieur vendant l'alimentation en liant, cet organe supérieur comprenant un passage pour la conduite dtalimentation et un récipient de liant pour le remplissage.de la masse pendant le refroidissement en vue de compenser le retrait. Ceci facilite l'introduction de particules et de liant en utilisant la gravité,et une dispersion uniforme suivant la circonférence du conduit est assurée. Suivant l'invention, les particules de matériau thermiquement isolant peuvent être chauffées avant de remplir l'enveloppe, de telle sorte que ces particules sont débarrassées d'humidité et que les conduits sont chauffés par celles-ci, facilitant ainsi l'alimentation en liant. L'enveloppe peut être un tube en fer blanc ou une conduite d'un autre type mais, conformément a l'invention, il est avantageux d'utiliser une conduite en fibre constituée de fibres de cellulose bobinées et imprégnées de goudron ou d'asphalte. La conduite en fibre assure une protection permanente et contribue l'isolation thermique. En outre, ce type de conduite est compatible avec le liant au point que l'enveloppe et les couches isolantes forment en réalité un ensemble unitaire de grande résistance mécanique. Suivant une caractéristique de l'invention, le liant est introduit à travers un organe supérieur réalisé sous forme d'un entonnoir annulaire comportant des ouvertures dans son fond, ce qui évite aux particules de s'écouler vers le haut pendant l'introduction du liant et permet a ce dernier de remplir complète- ment la partie supérieure de L'enveloppe, tandis que cette dernière subit son refroidissement final jusqu'a la température de l'air ambiant. En vue d'obtenir une distance d'écoulement la plus courte possible du liant et une résistance uniforme, ce qui contribue a assurer un enrobage uniforme du liant sur toute la longueur du conduit, il est prévu une conduite d'alimentation mobile verticalement, cette conduite d'alimentation étant tirée lentement vers le haut de manière telle que son extrémité inférieure suit une interface entre une zone dans laquelle les interstices entre les particules de matériau isolant sont saturés de liant et une autre zone dans laquelle le liant n'a pas encore été ajouté aux particules. De manière a faciliter la séparation de la conduite préfabriquée, une fois celle-ci terminée de l'appareil, il est approprié d'utiliser des rondelles d'étanchéité en caoutchouc au silicone qui ne collent pas a la masse de goudron solidifié et de prévoir des bords aigus le long des ouvertures du fond de l'organe supérieur de manière a ce qu'ils agissent comme des lames pour couper la masse de liant solidifié pendant la rotation de 11 organe supérieur. L'appareil suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un piètement pourvu d'une plaque inférieure horizontale, ladite plaque inférieure comportant au moins une ouverture pour le passage et le guidage de l'extrémité inférieure dlau moins un conduit vertical,oet appareil comportant également des moyens pour fixer le conduit à une certaine distance au-dessus du sol, des moyens pour guider une conduite extérieure disposée sur la plaque inférieure et entourant le ou lesdits conduits, et un organe supérieur comportant un fond adapté pour reposer sur l'extrémité su périeure de la conduite extérieure et dans lequel sont ménagées des ouvertures d'un entonnoir annulaire, ledit organe supérieur étant pourvu intérieurement à l'entonnoir d'un certain nombre d'ouvertures correspondant au nombre des ouvertures de la plaque inférieure en vue du passage de l'extrémité supérieure du ou des conduits. Un tel appareil est d'une construction bon marché et simple et facile a manipuler, et les conduits peuvent être commodément chauffés a l'aide d'un brdleur disposé dans une conduite de support. Cet appareil peut être facilement adapté pour la fabrication de conduites de diamètre différent, par exemple en prévoyant pour l'organe supérieur et pour le piètement un fondzelou une plaque inférieure interchangeables comportant des ouvertures correspondant aux différents diamètres de conduits en vue du guidage des conduits. Pour favoriser la solidification du liant conformément a l'invention, il peut être prévu des éléments thermiquement isolants autour de la conduite extérieure, lesdits éléments étant adaptés pour être enlevés par tronçons de la surface de ladite conduite extérieure, depuis le bas vers le haut. Des garnituresamovibles ou de courtes bagues thermiquement isolantes peuvent par exemple être utilisées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé sur lequel la figure unique est une vue en coupe et en élévation d'un mode de réalisation d'un appareil suivant l'invention représenté pendant la fabrication d'une conduite de chauffage urbain préfabriquée comportant un seul conduit central. La conduite de chauffage urbain préfabriquée devant être réalisé à l'aide de l'appareil représenté comprend un conduit intérieur l en acier disposé de façon centrale et séparé d'une conduite extérieure 3 par une couche 2 thermiquement isolante, ladite conduite extérieure 3 formant une enveloppe entourant la couche isolante.La couche thermiquement isolante 2 consiste en particules creuses régulièrement dispersées, de préférence en un matériau de type vitreux ou céramique, lesdites particules étant noyées dans un liant, de préférence un bitume ou un goudron, ledit liant remplissant tous les interstices entre les particules qui sont enrobées par une membrane cohérente La conduite extérieure 3 peut être réalisée en fer blanc ou autre matériau mais, suivant l'invention, il est prévu de la réaliser en fibres goudronnées,c'est-#-dire que la conduite est constituée par des fibres de cellulose bobinées et imprégnées de goudron ou d'asphalte.En fonctionnement, lorsque de la vapeur ou de l'eau s'écoule dans le conduit 1 , la tempéra- ture dans ce conduit est normalement comprise entre 90 et 1300C, et la partie du liant dans la couche ~2isolante et adjacente au conduit 1 devient plastique, évitant ainsi des contraintes internes et des craquelures dans la couche, même si le conduit se déplace par rapport a ladite couche 2 du fait de fluctuations de température.Néanmoins, si de petites craquelures se produisent dans la couche, il y est immédiatement remédié du fait de la plasticité du matériau, l'eau, l'humidité et les micro-organismes du sol étant empêchés de filtrer et de provoquer la corrosion de la surface du conduit 1 ou de réduire la capacité d'isolation thermique qui, en outre, est du même ordre de grandeur pour la couche 2 et pour la conduite en fibres goudronnées 3 L'appareil comporte un piètement 5 , une plaque de support 6 supportant ledit piètement au-dessus du sol, la partie supérieure du piètement étant pourvue d'une plaque inférieure 7 supportant l'extrémité inférieure de la conduite 3 , ladite extrémité reposant sur une rondelle 9 fixée defaçon étanche au conduit 1 .L'extrémité du conduit 5 qui fait saillie au-delà de l'enveloppe traverse une ouverture centrale de la plaque inférieure 7 , tandis que la conduite. extérieure 3 est guidée et centrée au moyen d'un anneau de guidage 9 ou autre. il est également prévu un organe supérieur 10 reposant sur l'extrémité supérieure de la conduite extérieure 3 et consistant en une plaque supérieure ou fond il et un entonnoir annulaire de remplissage 12 monté sur la plaque.supérieure. Une rondelle 13 de caoutchouc au silicone disposée contre la face inférieure de la plaque supérieure ou fond ll et comportant un collier vertical entourant l'ouverture centrale ou d'autres moyens d'étanchéité, assure l'étanchéité entre l'organe supérieur et le conduit l La rondelle 13 est pourvue d'ouvertures alignées avec un certain nombre d'ouvertures 14 ménagées de façon régulièrement espacée dans le fond de l'entonnoir 12 La face extérieure de l'enveloppe, qui est constituée par la conduite extérieure 3 , est entourée par une couche thermiquement isolante 17 qui peut être enlevée par tronçon depuis le bas vers le haut, et le conduit 1 peut être chauffé par un brûleur 19 placé dans une conduite 21 de support à travers une ouverture 20 , ladite conduite de support assurant le support et le guidage du conduit central 1 L'appareil est utilisé de la manière suivante qui sera décrite en se référant au dessin annexé. Une fois les tubes 1 et 3 montés comme représenté au dessin, les particules de matériau thermiquement isolant en céramique et de grosseur de grain uniforme sont versées pour remplir l'espace entre les tubes où elles sont réparties de façon parfal- tement régulière en ménageant des interstices ce qui, du fait de la grosseur de grain uniforme, permet au liant liquide chauffé, par exemple un bitume, de s'écouler vers le bas a travers l'espace séparant les tubes en enrobant toutes les particules. Ce liant est introduit > soit en le faisant s'écouler librement a travers l'entonnoir 12 par la partie supérieuressoit en le pompant à travers une ouverture (non représentée) prévue dans la plaque inférieure et dans la rondelle.Au déb#de l'introduction du liant, ce dernier peut être chauffé a une température quelque peu supérieure a celle nécessaire pour permettre 11 écoulement du bitume. Pendant la coulée, l'air déplacé peut s'échapper vers le haut a travers les ouvertures (14) du fond de l'entonnoir 12 Au fur et a mesure que la couche 2 de matériau isolant coulé s'élève dans la conduite extérieure 3 , on enlève la couche isolante 17 depuis le bas de telle sorte que le liant dans l'enveloppe peut entre refroidi et solidifié, ce refroidissement pouvant ou non être accéléré par une projection d'eau sur la conduite extérieure 3 . La surface aspergée d'eau suit a une certaine distance la surface croissante du bitume.Une fois le brlileur 19 éteint, le liant peut etre refroidi en pompant de l'eau depuis le bas dans le conduit 1 , a une vitesse appropriée. Lorsque 11 espace entre les tubes 1 et 3 est complètement rempli de liant liquide, le dernier tronçon de la couche isolante est enlevé.Cependant, on continue l'introduction de liant liquide de manière a ce que l'entonnoir 12 soit alimenté en liant liquide chaud, ce liant liquide fourni pouvant s'écouler vers le bas et oxenser le retrait dli au refroidissement a mesure que la couche isolante 2 est refroidie jusqu'≈la température de l'air ambiant.On comprend qu'il peut être avantageux de maintenir l'entonnoir 12 chauffé et isolé thermiquement de manière à éviter une solidification trop précoce du liant. La rondelle 13 de caoutchouc au silicone empêche que le liant de la couche isolante en train de se solidifier ne colle à l'appareil, et les morceaux de liant faisant saillie à travers les ouvertures 14 peuvent être facilement coupés en tournant l'organe supérieur autour de son axe, les bords des ouvertures 14 étanttranchants et fonctionnant ainsi comme des lames. La conduite préfabriquéeoe#t lesconduites correspondantes sont assemblées sur place en soudant ensemble les extrémités du conduit l et des conduits correspondants. Les extrémités de conduit faisant saillie hors de l'enveloppe sont isolées au moyen de coquilles isolantes semi-cylindriques coulées et réalisées avec le même liant et les mêmes particules isolantes que la couche isolante 2 de l'enveloppe. Ces coquilles isolantes sont fabriquées de la même façon que la couche 2 , c'est-à-dire que des particules de grosseur uniforme sont d'abord introduites dans un moule, à la suite de quoi le liant est introduit par un entonnoir dans un organe. supérieur du moule. Suivant un mode de réalisation de l'appareil conforme à l'invention, la rondelle 13 comporte une ouverture alignée avec une ouverture 15 de la plaque supérieure ou fond 11 ,une conduite 16 d'alimentation en liant chauffé mobile verticalement traversant lesdites ouvertures et s'étendant dans l'espace séparant les tubes 1 et 3 . Cette conduite d'alimentation 16 , représentie en traits pointillés sur le dessin, est reliée a un réservoir de liant liquide chauffé. Le liant est introduit par l'intermédiaire de la conduite 16 , qui , au début de l'opération, est disposée immédiatement au-dessus de la rondelle 8 qui ferme de façon étant -che ledit espace.En introduisant du liant convenablement chauffé, la conduite d'alimentation 16 est chauffée, tandis que le conduit 1 a déjà été chauffé par le gaz de combustion du brûleur 19 Au fur et à mesure que le liant s'écoule et prend place dans les interstices entre les particules pour former la couche 2 thermiquement isolante composite, la conduite 16 est déplacée vers le haut dans le sens indiqué par la flèche P de telle sorte que son orifice de sortie est constamment situé au voisinage immédiat de la surface du bitume coulé dans la couche 2 , ce dont il résulte qu'une résistance minimale à l'écoulement,de devaleur égale dans lés interstices entre les particules sur toute la longueur de la conduite,est assurée , réalisant ainsi une couche isolante uniforme. Au fur et à mesure que la conduite 16 est tirée vers le haut, le matériau se répartit et comble l'ouverture dûe à la conduite. On notera que la plaque inférieure. 7 et la plaque supérieure li de l'organe supérieur peuvent comporter plusieurs ouvertures pour le passage de plusieurs conduits 1 qui sont entourés par une enveloppe commune de la conduite préfabriquée terminée. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une conduite thermiquement isolée,destinée plus particulibrement à être utilisée dans une installation de chauffage urbain, et comprenant un ou plusieurs conduits qui sont disposés à l'intérieur d'une enveloppe constituée par une conduite extérieure rigide et qui sont séparés de ladite enveloppe par un matériau thermiquement isolant constitué par un liant de viscosité élevé dans lequel sont dispersées des particules d'un matériau thermiquement isolant, caractérisé en ce qu'on dispose le ou les conduits intérieurs a l'intérieur de la conduite extérieure et on ferme hermétiquement une extrémité de l'espace séparant lesdits conduits et conduite , on remplit ledit espace, de préférence en maintenant un état vibratoire, avec des particules sèches thermiquement isolantes et de grosseur de grain uniforme, on remplit .ledit espace,après en avoir fermé hermétiquement l'autre extrémité, avec le liant liquide chauffé à un débit régulier, depuis une extrémité dudit espace vers l'autre extrémité > tandis que les interstices entre les particules sont progressivement remplis , on solidifie progressivement ledit liant en le refroidissant progressivement depuis la première extrémité de coulée du dit espace vers son autre extrémité, l'alimentation en liant étant poursuivie jusqu'à ce que toute la masse ait été refroidie à la température de l'air ambiant et jusqu'a ce qu'il ne se produise plus aucun retrait dû a la solidification. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les conduits sont disposés verticalement sur une plaque inférieure comportant une ou plusieurs ouvertures, chaque ouverture étant alignée avec l'ouverture inférieure d'un conduit, et en ce que le ou lesdits conduits sont chauffEs par un brûleur disposé dans ladite ouverture, en ce qu'on laisse s'écouler ou on pmFeledit liant à travers les particules remplissant ledit espace après que ce dernier ait été rempli de particules, ledit espace étant fermé par un organe supérieur pendant l'alimentation en liant, ledit organe supérieur comprenant un passage pour la conduite d'alimentation et un récipient de liant pour compléter la masse en cours de refroidissement en vue de compenser le retrait. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications l et 2, caractérisé en ce que les particules thermiquement isolantes sont chauffées avant d'être introduites dans l'espace entre les conduits et la conduite. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications l a 3, caractérisé en ce que la conduite extérieure formant enveloppe est une conduite réalisée en fibres de cellulose bobinées impré guées de bitume. 5. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le liant est introduit à travers un organe supérieur comportant un entonnoir annulaire, ce dernier communiquant avec l'espace séparant les conduits de la conduite par l'intermédiaire d'ouvertures dans son fond. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'on introduit une conduite d'alimentation déplaçable verticalement dans l'espace séparant les conduits de la conduite, de telle sorte qu'elle débouche au voisinage de l'extrémité inférieure fermée, en ce qu'on fait s'écouler le liant liquide a travers ladite conduite d'alimentation, en ce qu'on retire lentement ladite conduite d'alimentation de manière a ce que son ouverture soit constamment au niveau de l'interface entre une zone dans laquelle les interstices entre les particules thermiquement isolantes sont saturés de liant et une zone dans laquelle le liant n'a pas encore été ajouté aux particules. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que des rondelles d'étanchéité en caou.t- chouc au silicone sont disposées entre les extrémités de la conduite et respectivement la plaque inférieure et l'organe supérieur. 8. Procédé suivant la revendication 5, pour la fabrication d'une conduite de chauffage urbain comprenant uniquement un conduit disposé centralement, caractérisé en ce que l'organe supérieur, après que le liant ait été refroidi jusqu'a la température de l'air ambiant, est détaché de l'extrémité supérieure de la masse roeplissant l'espace séparant les conduits de la conduite en le faisant tourner autour de l'axe central de la conduite extérieure, les bords aigus des ouvertures du fond de l'entonnoir coupant le liant solidifié. 9.- Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 a 8, pour la fabrication d'une conduite thermiquement isolée, caractérisé en ce qu'il comprend un piètement pourvu d'une plaque inférieure horizontale, ladite plaque inférieure comportant au moins une ouverture pour le passage et le guidage de l'extrémité inférieure d'au moins un conduit vertical, des moyens pour fixer ledit conduit à une certaine distance au-dessus du sol, des moyens pour le guidage d'une conduite extérieure disposée sur la plaque inférieure et entourant le ou lesdits conduits, et un organe supérieur comprenant une plaque supérieure adaptée pour reposer sur l'extrémité supérieure de la conduite extérieure et formant un fond pourvu d'ouvertures pour un entonnoir de remplissage annulaire, ledit organe supérieur étant pourvu, intérieurement audit entonnoir, d'un nombre d'ouvertures correspondant au nombre d'ouvertures de la plaque inférieure pour le passage de l'extrémité supérieure du ou desdits conduits. 10. Appareil suivantla revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite d'alimentation mobile verticalement disposée dans ledit espace entre les conduits et la conduite,ladite conduite d'alimentation étant reliée à un récipient de liant destiné à être coulé. 11. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les moyens pour fixer le ou les conduits à une certaine distance au-dessus du sol comprennent une conduite de support verticale pourvue d'une ouverture dans sa paroi pour l'introduction d'un brûleur. 12. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 9 a 11, caractérisé en ce que les ouvertures pour le guidage des conduits dans la plaque de fond de l'organe supérieur et/ou dans la plaque inférieure du piètement comprennent des moyens pour modifier le diamètre desdites ouvertures, de préférence des plaques interchangeables ayant des diamètres d'ouverture correspondant aux diamètres des différents conduits. 13. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 9 a 12, caractérisé en ce qu'il est prévu des éléments isolants destinés a entourer ladite conduite extérieure et pouvant être retirés par tronçonde la surface de ladite conduite extérieure depuis le bas vers le haut. 14. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 9 a 13, du type comportant un seul conduit disposé centralement, caractérisé en ce que les ouvertures dans le fond de l'entonnoir de remplissage sont pourvues de bords aigus sur la face inférieure de la plaque formant ledit fond.