Brevet FR2568356A1 — publié le 19860131

Procédé de fabrication d'un chauffe-eau et chauffe-eau ainsi obtenu. La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un chauffe-eau pour la distribution d'eau chaude destinée à la consommation ou à l'usage domestique. Autrefois, les chauffe-eau étaient constitués d'une épaisseur d'isolant thermique que l'on moulait ou injectait entre une couche intérieure métallique assurant un bon contact alimentaire avec l'eau et un rev8tement extérieur métallique qui protège l'isolant contre les chocs et les actions extérieures et confère au chauffe-eau un aspect esthétique. Mais un tel procédé utilisant deux couches métalliques est relativement laborieux et cotteux. Dans le but de réduire les colts de fabrication, certains constructeurs ont mis au point un chauffe-eau constitué par un mandrin en polypropylène, ayant la forme souhaitée et autour duquel est enroulé un filament imprégné de résine thermodurcissable, qui, sous l'action de la chaleur, polymérise pour former autour du mandrin, une carapace rigide. Toutefois, le chauffe-eau ainsi réalisé reste encore trop cher, principalement en raison de la perte du mandrin. La présente invention a pour objet un procédé de fabrica tion de chauffe-eau relativement bon marché, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un mandrin récupérable en forme de ballon constitué en un matériau thermi- quement résistant et anti-adhérents à enrouler autour dudit mandrin un filament imprégné d'une matière non hydrolysable et fusible, et en ménageant au moins un orifice pour le retrait du mandrin, à chauffer l'enroulement jusqu'à la température de fusion de la matière fusible de manière que celle-ci forme avec le filament un matériau composite cohérent constituant la paroi interne du chauffe-eau, puis à former autour de cette paroi une épaisseur de matière thermique isolante, puis autour de cette épaisseur un habillage externe métallique ou plastique du même type éventuellement que la paroi interne, à démonter le mandrin qui se détache de cette dernière en raison de sa nature anti-adhérente, et a' le retirer du chauffe-eau ainsi formé à travers l'ouverture de la paroi interne. L'intérêt du procédé selon l'invention réside dans le fait que le mandrin, qui est une pièce coûteuse, est récupéré et peut être utilisé pour fabriquer plusieurs chauffe-eau. En raison de la présence de filaments, la paroi interne peut supporter des pressions internes allant jusqu'à 2.106 Pa, donc bien supérieures à la pression normale de service qui est de l'ordre de 7.105 Pa. Si la pression monte accidentellement à une valeur supérieure à cette valeur maximale, les spires de la paroi interne se distendent et s'écartent légèrement, laissant transpirer l'eau contenue dans le chauffe-eau. La pression interne diminue donc, évitant ainsi l'explosion du chauffe-eau, contrairement à ce qui se produit avec les chauffe-eau connus a paroi interne métallique.Bien entendu, le chauffe-eau devient inutilisable et doit être changé, mais on comprend qu'il est préférable d'accepter d'avoir des fuites plutat que de courir le risque d'une explosion. La présente invention a également pour objet un chauffeeau obtenu par le procédé susmentionné, ledit chauffe-eau se caractérisant en ce qu'il comprend un enroulement filamentaire protégé par une matière non hydrolysable et fusible, susceptible, lorsqu'elle fond, de souder entre elles les spires,en formant une paroi interne rigide et étanche, ledit enroulement étant provisoirement bobiné pendant la fabrication autour d'un mandrin récupérable en un matériau anti-adhérent, qui est retiré du chauffe-eau en fin de fabrication, ladite paroi interne étant recouverte extérieurement d'une épaisseur de matière thermiquement isolante, elle-même protégée par un habillage extérieur métallique, plastique, ou filamentaire. Selon un premier mode de réalisation, le mandrin est constitué par un ballon gonflable réalisé avec un tissu souple mais présentant un allongement quasi-nul, par exemple en tissu de verre, de manière à ce qu'une fois gonflé, il présente une rigidité maximale. Il doit en outre être thermiquement résistant, pour supporter la température de fusion ou de polymerisation de l'enroulement filamentaire. Ce tissu devra être revêtu, au moins sur sa face en contact avec l'enroulement filamentaire, d'une matière anti-adhérente permettant de détacher facilement le mandrin dudit enroulement. Comme matière anti-adhérente, on peut utiliser un polymère fluoré ou un élastomère silicone. Avantageusement, le mandrin est traversé axialement par un élément tubulaire percé dans sa partie rentrante de trous pour le gonflage et le dégonflage du mandrin, les extrémités dudit élément tubulaire faisant saillie à l'extérieur du mandrin a# travers deux orifices circulaires dans lesquels elles sont emmamchées avec étanchéité. Après dégonflage du mandrin, celui-ci peut être retiré du chauffe-eau en le tirant par l'une de ses extrémités. Dans un second mode de réalisation, le mandrin est constitué par un ensemble de coquilles rigides en forme de secteurs sphériques ou cylindriques qui sont juxtaposas de manière à former un volume ayant la forme souhaitée pour le chauffe-eau, lesdites coquilles étant désolidarisées entre elles après la formation du revêtement interne et étant retirées une a' une à travers l'ouverture de ce dernier. Le filament qui sert à former la paroi interne peut être celui commercialisé par la Société ATOCHEM et qui comprend une ame constituée par un faisceau de fibres en verre, en silice, en aramide, en carbone ou en bore, ledit faisceau étant imprégné puis enrobé d'une gaine en matière thermoplas tique fusible, par exemple une polyamide, ayant pour r8le d'assurer après fusion la liaison et la cohésion des fibres, par création d'un matériau composite adéquat0 Au préalable, chaque fibre est soumise à un traitement de surface ou ensimage pour la rendre compatible avec la matière d'imprégnation. On peut également utiliser un matériau composite conventionnel thermodurcissable, à condition qu'un film de matière non hydrolysable soit interposé entre le mandrin et 1' enroule- ment filamentaire. Ledit film peut titre constitué par un manchon cylindrique en polyéthylène à haute densité réticulé, ou en polypropylène, ayant la propriété, lorsqu'il est soumis å un traitement thermique, de se rétracter jusqu'à 8 2appliquer étroitement sur la surface du mandrin. Plusieurs modes de réalisation seront décrits à présent plus en détail en regard du dessin annexé dans lequel s La figure 1 est une vue en élévation avec arrachements partiels du chauffe-eau fabriqué sur mandrin gonflable ; La figure 2 montre une vue en élévation d'un fragment de filament utilisé pour l'enroulement Z La figure 3 est une vue en élévation en bout de la figure 1, montrant un mandrin démontable t et La figure 4 est une vue en coupe d'un chauffe-eau comprenant un manchon rétractable interposé entre le mandrin et le enroulement. Le chauffe-eau 10 représenté sur la figure 1 est réalisé à partir d'un mandrin gonflable 12 en une matière à allongement quasi-nul, par exemple en tissu de verre, dont la face externe au moins est revêtue d'une matière anti-adhérente, par exemple un polymère fluoré ou un élastomère silicone. Le mandrin a sensiblement une forme cylindrique et se termine à ses extrémités par des portions sensiblement semisphériques, percées chacune d'un orifice circulaire axial 14. A travers ces derniers est emmanché avec étanchéité un tube 16 qui traverse axialement le mandrin. Le tube est percé sur sa portion rentrante de trous 18 pour le gonflage et le dégonflage du mandrin. Les extrémités du tube 16 font saillie à l'extérieur du mandrin. Autour du mandrin à l'état gonflé est enroulé un filament réalisé en une matière non hydrolysable de manière a résister au vieillissement au contact de l'eau chaude. On pourra par exemple utiliser le filament 20 de la Société ATOCHEM représenté sur la figure 2. Ce filament comprend une & e formée d'un faisceau de fibres 22 en verre, en carbone, en silice, en bore ou en aramide, imprégnée d'un thermoplastique puis enrobée dans une gaine 24 en matière également thermoplastique, par exemple en polyamide ou en polypropylène.Le faisceau de fibres peut eAtre également imprégné par une résine liquide conventionnelle ther; modurcissable. Dans ces deux cas cependant, la matière utilisée est non hydrolysable et convient donc pour le contact alimentaire avec l'eau. L'enroulement est réalisé à spires pratiquement jointivess de sorte que lorsqu'il est chauffé, la gaine fond et emplit tous les interstices se trouvant entre les fibres et entre les spires voisines. Il se forme alors autour du mandrin une carapace ce continue 26 extrAmement résistante en raison de la présence des fibres, et pratiquement indéformable. la carapace 26 s-e termine par deux portions d'extrémités manchonnées, enserrant des brides de fixation 28 du chauffe-eau, fixées elles-mêmes sur les portions d'extrémité du tube 16 extérieures au mandrin. Ces brides définissent des orifices centraux 29 pour le retrait du mandrin. Cette carapace peut supporter des pressions internes de l'ordre de 12.105 Pa. Si la pression atteint une valeur de l'ordre de 2.106 Pa, dite pression de transpiration, les mailles de la carapace 26 se distendent jusqu'S apparition de trous minuscules, à travers lesquels l'eau du chauffe-eau suinte. Autour de la carapace est disposée une épaisseur de matière thermiquement isolante 30 qui peut titre soit moulée in situez soit fabriquée séparément sous forme de coquilles que l'on place autour de l'enroulement. Enfin, l'épaisseur 30 est recouverue d'un habillage exter ne 32 de structure filamentaire analogue à la carapace interne 26, de structure métallique ou de structure plastique. Cet habillage protège l'épaisseur de matière isolante contre les chocs et confère au chauffe-eau un aspect esthétique. L'ensable constitue alors une structure en "sandwich", lui donnant ainsi la rigidité nécessaire. Le mandrin 12 est alors dégonflé et est retiré de l'intérieur du ballon ainsi formé en tirant sur l'une des extrémités du tube 16. Il peut être encore réutilisé pour fabriquer plusieurs autres chauffe-eau, Avec référence à la figure 3, le mandrin 12' n'est pas gonflable, mais il est constitué d'une pluralité de coquilles rigides 34, en forme de quartiers d'orange. Ces coquilles sont juxtaposées de manière à reconstituer la forme du chauffe-eau à réaliser. Les coquilles ont une dimension maximale inférieure au diamètre de l'ouverture 14 du mandrin. Une fois que le rev8- tement filamentaire interne à été formé, on retire la clé 34' (coquille montée en position inverse) de sorte que le mandrin se disloque et que les coquilles peuvent être retirées une à une. Dans le chauffe-eau représenté à la figure 4, le filament utilisé est un matériau composite conventionnel (polyester ou épooy > . Pour isoler ce matériau de l'eau, celui-ci est bobiné sur un revêtement en matière non hydrolysable préalablement disposé autour du mandrin. Ce revêtement peut avantageusement être constitué parui film thermorétractable 36 en polyéthylène à haute densité réticulé ou en polypropylène ayant initialement la forme d'un manchon cylindrique et ayant un diamètre et une longueur légèrement supérieurs à ceux du mandrin 12. Lorsque le manchon est chauffé, il se rétrécit avec un taux de rétraction voisin de 50 % et vient donc s'appliquer étroitement sur le mandrin. Pour le reste, le procédé de fabrication du chauffe-eau est identique à celui décrit précédemment. En utilisation, l'eau du chauffe-eau est en contact avec le film en polyéthylène 36 qui, comme on l'a déjà précisé, assure un bon contact alimentaire. En outre, lorsque ce manchon est utilisé sur un mandrin démontable, il présente l'avantage secondaire mais non négligeable de boucher les fentes, entre les diverses coquilles, empe- chant ainsi toute infiltration de résine dans ces fentes qui auparavant gênait ou rendait impossible le démontage dudit mandrin, à moins de coller préalablement sur ces fentes une bande adhésive. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'un chauffe-eau, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un mandrin récupérable (12, 12') en forme de ballon constitué en un matériau thermiquement résistant et anti-adhérent, à enrouler autour dudit mandrin un filament (20) imprégné d'une matière non hydrolysable et fusible (24, 36) et en ménageant au moins un orifice (29) pour le retrait du mandrin, à chauffer l'enroulement jusqu a la température de fusion de la matière fusible de manière que celle ci forme, avec le filament, un matériau composite cohérent constituant la paroi interne (26) du chauffe-eau, à former autour de cette paroi une épaisseur (30) de matière thermiquement isolante, puis autour de cette épaisseur un habillage externe métallique ou plastique (32) du même type éventuellement que la paroi interne (26), à démonter le mandrin qui se détache de cette dernière en raison de sa nature anti-adhérente et à le retirer du chauffe-eau ainsi formé à travers l'ouverture (29) de la paroi interne. 2.- Chauffe-eau obtenu par le procédé selon la revendica tion 1, caractérisé en ce qu'il comprend un enroulement fila mentaire protégé par une matière non hydrolysable et fusibles susceptible, lorsqu'elle fond, de souder entre elles les spires en formant une paroi interne (26) rigide et étanche, ledit enroulement étant provisoirement bobiné pendant la fabrication autour d'un mandrin récupérable (12, 12') en un matériau anti-adhérent, qui est retiré du chauffe-eau en fin de fabrica- tion, ladite paroi interne étant recouverte extérieurement d'une épaisseur de matière thermiquement isolante (30), elle même protégée par un habillage extérieur (32) métallique, plas tique ou filamentaire. 3.- Chauffe-eau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mandrin est constitué par un ballon gonflable (12) réalisé avec un tissu souple mais présentant un allongement quasi-nul par exemple en tissu de verre. 4.- Chauffe-eau selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tissu est revêtu au moins sur sa face en contact avec l'enroulement filamentaire d'une matière anti-adhérente, telle qu'un polymère fluoré ou un élastomère silicone, de manière que le mandrin puisse être détaché de l'enroulement. 5.- Chauffe-eau selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le mandrin est traversé axialement par un élément tubulaire (16) percé dans sa partie rentrante de trous (18) pour le gonflage et le dégonflage du mandrin, les extrémités dudit élément tubulaire faisant saillie à l'extérieur du mandrin à travers deux orifices circulaires (14) dans lesquels elles sont emmanchées avec étanchéité. 6.- Chauffe-eau selon l'une des revendications 2 et 4, caractérisé en ce que le mandrin est constitué par un ensemble de coquilles rigides (34) en forme de secteurs sphériques ou cylindriques qui sont juxtaposés de manière à former un volume ayant la forme souhaitée pour le chauffe-eau, lesdites coquilles étant désolidarisées entre elles après la formation du revêtement interne et étant retirées une à une à travers l'ouverture (14) de ce dernier. 7.- Chauffe-eau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filament comprend un faisceau de fibres en verre, en silice, en aramide, en carbone ou en bore, ledit faisceau étant imprégné puis enrobe d'une gaine (24) en une matière thermoplastique fusible, par exemple une polyamide. 8.- Chauffe-eau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filament comprend des fibres en verre, silice, aramide, carbone ou bore, iEprégnées par une résine liquide thermodurcissable conventionnelle, et est bobiné sur le mandrin avec interposition d'un film (36) de matière non hydrolysable. 9.- Chauffe-eau selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit film (36) est constitué par un manchon rétractable en poîyétnylène à haute densité réticulé ou en polypropylène, ayant initialement une forme cylindrique et qui, sous l'action d'un traitement thermique, se rétracte jusqu'à s'appliquer étroitement sur le mandrin (12).