Brevet FR2368627A1 — publié le 19780519

La présente invention concerne l'utilisation industrielle d'un dispositif de liaison mécanique de pièces métalliques stoppo- sant d'une façon très importante k la transmission de la chaleur par la conductibilité propre aux métaux utilisés pour la confection des dites pièces métalliques. L'évolution industrielle de la préfabrication dans le bSti- ment et la construction des véhicules roulants, volants ou naviguants,a développé considérablement emploi des métaux dans la construction des charpentes, des ossatures, puis des menuiseries et enfin des parements de panneaux. Ces parements dtabord utilisés sous forme de bardages, servent maintenant à la confection des panneaux composites, à âme isolante non métallique, utilisés comme panneaux verticaux inertes ou verticaux porteurs ou horizontaux autoporteurs.L'assemblage de ces panneaux fait appel à des "profilés" les plus divers assurant tant la fonction de l-iaison latérale des panneaux entre eux (comme la liaison entre les allèges et les fenêtres) que la fonction de liaison des parements entre eux, notamment aux chants des panneaux. La nécessité d'augmenter sans cesse la résistance thermique des parois des constructions a fait apparattre l'importance des "ponts thermiques". Un pont thermique intervient d'abord de façon théorique dans le calcul du coefficient K de transmission thermique d'une paroi. Souvent, le constructeur considère ce pont thermique comme une donnée inévitable, comme un simple facteur nécessitant l'augmentation de la résistance thermique de la partie homogène du panneau. Il est cependant indispensable de souligner l'importance relave théorique de certains ponts thermiques admis par le constructeur de la structure isolante comme une servitude inévitable. A juste raison, les qualités de ductilité de l'aluminium ont déve loupé considérablement son emploi comme profilés d'assemblage dans la menuiserie mdiallique. Si l'on considère que le coefficient de conductibilité thermique des meilleurs isolants usuels est d'environ 0,035 Rcal/m,h.OG, et parfois de 0,025, notons que le coefficient de conductibilité de l'aluminium est de 200 Kcal/m.h. C. Quelle sera la conséquence de cette disproportion énorme de con ductibilité des matériaux ? Dans le cas d'un panneau ~e1 m2 de surface dont l'ame isolante serait en mousse rigide de polyuréthane de densité 0,035, et dont le chant périphérique serait constitué par une simple bande en-aluminium d'une largeur classique de 3 mm pour un profilé destiné à un panneau de 5 cm d'épaisseur, il passera 96 fois plus de chaleur par la fine bande périphérique d'aluminium que par le reste de la masse du panneau. Dans la réalité la disproportion est bien plus grande parce que le chant du panneau n'est pas une simple bande ne transmettant que la chaleur reçue sur sa section de 3 mm d'épaisseur.Ce profilé est généralement un profilé en U ou en I insérant les parements du panneau. Dans ce cas il faudrait tenir compte du captage de la chaleur par les ailes du profilé qui sont en contact avec les parements. Si le parement est lui même en aluminium et que les ailes du profilé aient un recouvrement de 10 mm, on imagine la quantité de chaleur qui va être transmise par eonductibilité par les chants et le rôle relativement négligeable que va jouer le polyurdthane de l'ame isolante. Ce pont thermique réalisé par le chant métallique ayant été admis dans les calculs du bureau d'études comme une servitude théorique, dans la pratique il se manifestera de façon très désagréable en créant des zones froides très perceptibles et å coup sdr des risques de condensation d'humidité avec toutes les dégradations qui peuvent en rdsulter. Ces ponts thermiques créent parfois de vérita- bles gouttières ponctuelles dans les toitures. La coupure des ponts thermiques mdtalliques créés par des profils à déjà fait l'objet de fabrication de matériaux composites dont le principe est la jonction de deux profilés métalliques par un profilé intermédiaire en matière non conductrice, généralement en matière organique. L'assemblage réciproque s1 effectue par queue d'aronde, par accrochage de rainures et de nervures, ou tout autre dispositif comme le collage.Ces dispositifs ont les inconvénients suivants : 10 - Il n'y a aucune sécuritd en cas de forte élévation de tempdrature dans les pays chauds et en cas d'incendie; 20 - Les dilatations inégales des deux profilés mdtalliques s'opposent au collage de produits rigides et peuvent entraîner la séparation des compodants sous l'effet de variations de température importante (nuitjour); 39 - L'ensemble n'est fiable qu'en fonction du vieillissement de la liaison en matière plastique; 40 - L'ensemble n'a pas la rigidité et la stabilité dimensionnelle d'un profilé métallique monobloc. Le dispositif de liaison mécanique, suivant l'invention, réalise une très bonne coupure thermique et permet d'éviter les inconvénients précités en ne consommant qu'un poids de métal supplémentaire très réduit par rapport au poids total du profilé d'origine. Le dispositif de liaison mécanique, objet de l'invention, est basé sur le fait que la conductibilité dans un profilé est proportionnelle à sa section et que celle-ci est presque nulle si une solution de continuité est introduite dans la section de ce conducteur de chaleur par un contact réduit à celui entre une surface plane et une arrête 1 constituée par deux biseaux formant un angle aigu. La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un tel conducteur. Une solution de continuité de l'arrête elle-même peut être réalisée par un cranage 2 en dents de scie, effectuée par moletage ou fraisage. La figure 2 représente la vue de dessus du conducteur de la figure 1 dont l'arrête est cranée. Ce cranage a l'avantage d'immobiliser de l'air par un phénomène d'électricité statique et de réduire la convection de l'air entre les deux pièces métalliques.La réduction de l'échange thermique par rayonnement à proximité du point de contact de deux profilés sera renforcée par l'emploi de métal poli à cet endroit. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemples, différents modes d'application de ce dispositif. Les figures 3,4,6,7 et 8 représentent des sections droites de différents profilés métalliques. Dans la pratique les profilés représentés sur la figure 3,4 et la figure de l'abrégé n'existent pas dans une conception aussi sommaire; l'un des profilés constituant sera adapté pour la fixation des éléments soumis à la température extérieure d'un batiment et l'autre relié aux éléments situés à l'intérieur. Ces dessins constituent en aucune façon une liste exhaustive des multiples applications de profilés ou de liaison pouvant dériver de ce dispositif de coupure thermique. Les arrêtes peuvent être rectilignes (continues ou brisées) courbes 3 circulaires ou spiralées. La résistance mécanique de la liaison entre les constituants sera assurée par la présence d'un nombre variable d'arrentes 4 de contact disposées de façon à ce que leur orientation s'oppose à un déplacement relatif des pièces entre elles; les figures 4,6,8 et la figure de l'abrégé représentent en section droite ce procédé de montage. La liaison entre les diverses pièces peut aussi être assurée, de façon à ce que L'arrête entre en contact, non avec une surface plane, mais dans la partie médiane d'une rainure angulaire 5 dont l'angle est beaucoup plus ouvert que l'angle de l'arrête; la rainure peut aussi pour des besoins de fabrication être simplement concave; les figures 3,5,6,7,9,10 et la figure de l'abrégé représentent en section droite ce procédé de montage. Lorsque la liaison des profilés est recherchée par le simple contact des arrêtes dans des rainures 5, comme représenté dans la figure 3, le profilage, le pliage ou le moulage de chacun des constituants est réalisé de façon à ce que, dans la limite d'élasticité des métaux, il y ait un serrage des arrêtes dans les rainures et que les profils jumelés 6 équilibrant leur effort, se positionnent dans la section finale désirée. Les profilés complémentaires seront "enfilés" l'un dans l'autre avant ou après sectionnement aux longueurs désirées. La figure 4 représente la section droite d'un profilé à sec- tion rectangulaire 7. La figure 5 représente en demie coupe, la coupure thermique d'une liaison tubulaire; les deux tubes 8 sont reliés entre eux par un manchon fendu 9, auto-serrant, dont les arrêtes d'extrémité 10 viennent s'accrocher dans deux rainures circulaires 11 creusées sur les tubes. Le manchon fendu décrit ci-dessus peut être remplacé par un manchon taraudé se vissant sur les extrémités de deux tubes, ou de deux barres rondes, filetés au même pas que le manchon mais dont la rainure du filetage a un angle très ouvert. Ce procédé peut aussi s'appliquer à des nipples à deux demi taraudages ou filetages de pas contraires. La figure 6 représente la section droite d'un profilé en I de jonction de deux panneaux sandwich isolants à parements métalliques 12 (intérieur et extérieur) et à âme isolante 13. La figure 7 représente la section droite de la jonction de deux rabats de parements 14 (intérieur ou extérieur-) d'un panneau isolant; l'immobilisation des parements est obtenue par l'effet des couples des points d'appui 15 et par des rainages 16 longitudinaux au bord des parements. La figure 8 représente la section droite de la coupure thermique dans un profilé surmontant une allège 17 et faisant appui de fenêtre 18 et revers d'eau 19. La figure 9 représente une section droite horizontale d'un chassis coulissant à deux vantaux, un à l'intérieur 20, un à l'extérieur 21, séparé par une coupure thermique 22 du type à deux rainures et arrêtes disposées "tête-bèche". La figure 10 représente une section droite verticale du même chassis coulissant avec les coupures thermiques 23 positionnées pour correspondre par une coupe d'onglet avec les coupures thermiques 22 des profilés horizontaux. Chaque fois que cela est possible, pour réduire le nombre de profilés et faciliter les approvis#ionnements, les deux demi-profilés sont symétriques comme représentés sur les figures 4, figure 6 et figure de l'abrégé. Ce dispositif de coupure de la conductibilité thermique par des arrêtes mécaniquement auto-serrantes peut s'appliquer à tous les domaines de l'industrie (automobile, aéronautique, navale,etc.) où la conductibilité des métaux cause un handicap à leur emploi et lorsque l'assemblage de deux profilés métalliques par une pièce en matière organique sensible aux variations de température, aux températures élevées et combustible n'est pas possible. Le débouché essentiel apparat la modification des profilés métalliques utilisés dans la construction des charpentes pour les habitations et locaux industriels. Ce dispositif réduira radicalement la transmission thermique par les menuiseries métalliques en aluminium utilisées dans la fabrication des chassis et encadrements des fenetres et des huisse-# ries. Une application particulièrement intéressante sera la construction de murs et de toitures en aluminium; ce métal a un excellent pouvoir réflecteur et un très faible pouvoir émetteur des infrarouges, mais a malheureusement une très bonne conductibilité; cet inconvénient sera évité grâce 'a la possibilité de s'opposer au passage de la chaleur d'un parement à l'autre par la conductîbilité des rabats de parements formant les chants. Ce dispositif permettra de doubler ou tripler des chassis vitrés existants sur des bâtiments anciens par la pose, à l'intérieur ou è l'extérieur, par collage, vissage ou clipsage, d'un deuxième chassis vitré conçu suivant l'invention. REVEND I CÂ T IONS 1 - Dispositif d'assemblage mécanique de pièces métalliques soumises à une conductibilité de chaleur préjudiciable 8 leur emploi, caractérisé par le fait que,à-unou plusieurs endroits, la section des pièces conductrices est réduite à un contact entre une arrsste angulaire 1 d'un angle faible en contact avec une surface plane. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'arrête angulaire 2 peut #tre en "dents de scie 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la fixité mécanique est assurée par l'emploi de plusieurs arrêtes 4 à effet d'appuis opposés formant des couples immobilisés. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la fixité mécanique des pièces est assurée par le positionnement des arrêtes au milieu de rainures concaves ou angulaires 5 ayant un angle de grande ouverture. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les profiles complémen#taires entre eux 6 sont étirés, extrudés, pliés ou moulés de façon que l'élasticité du métal contraint assure le serrage et le positionnement des pièces suivant des cotes et des équerrages rigoureux du profilé composite définitif. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les profilés intermédiaires, d'un nombre indéterminé, peuvent être "enfilés" les uns dans les autres de façon a' confectionner un profilé unique de structure nécessaire à son usage et comportant le nombre des coupures thermiques néces saires. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il est utilisé un seul profilé de base 7 pour constituer un ensemble comportant un axe de symétrie. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il peut être utilisé pour s'opposer à une conductibilité thermique entre deux tôles minces situées dans un mAme plan 14 grgce à des rainures 16 effectuées préalablement et parallèlement aux bords des tôles. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que les arrêtes angulaires peuvent être rectilignes, courbes, cylindriques 3 ou spiralées.