Brevet FR2589981A1 — publié le 19870515

Procédé et dispositif pour la fabrication en continu de tuyaux isolés thermiquement et tuyaux ainsi réalisés" La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication en continu de tuyaux à isolation thermique comportant une enveloppe de protection en matière synthétique pour le transport de fluide liquide ou gazeux, chaud ou refroidi, procédé selon lequel le tuyau reçoit une enveloppe protectrice en matière synthétique, expansée, le cas échéant avec une feuille jouant la fonction d'agent de séparation par rapport au dispositif. On connalt des procédés de fabrication à la fois en continu et de manière discontinue de tuyaux isolés thermiquement, et qui sont munis extérieurement d'une enveloppe protectrice en matière synthétique. Différents procédés parmi les procédés continus connus, consistent à faire passer dans un tube de moulage fixe, des tuyaux munis d'organes d'écartement, en commun, axec un tube formé d'une feuille de matière synthétique comme enveloppe protectrice ; dans le tuyau de moulage, on fait la réunion et le soudage des bords de la bande en matière synthétique pour former le tube constitué par la feuille de matière synthétique, Juste en amont de l'introduction dans le tube de moulage fixe. Le mélange de matière synthétique à expanser est en général appliqué axant la réunion et le soudage des bords se recourant de la bande en matière synthétique mise en forme de tube ; ce mélange de matière synthétique à expanser est appliqué sur la bande en matière synthétique.Pendant le passage à travers le tube de moulage fixe, il se produit l'expansion du volume annulaire compris entre le tuyau et l'enxeloppe protectrice extérieure, de forme tubulaire. Le cas échéant dans ce procédé, on peut utiliser à la place du tuyau constitué par une feuille de matière synthétique, une feuille d'aluminium reïêtue sur ses deux faces de copolymères et de faire extruder l'en eloppe protectrice après passage du tuyau muni de sa mousse, à travers le tube de moulage fixe en utilisant une extrudeuse (DE-OS 33 07 865). Ces procédés en continu n'ont toutefois pas pu s'imposer en pratique pour des tuyaux de grand diamètre, car les forces de frottement entre lten- xeloppe ou gaine extérieure et le tube de moulage fixe, forces engendrées par la pression de la mousse qui se forme, sont trop grandes pour permettre un passage rapide dans le tube de moulage fixe, même si l'on introduit entre l'enveloppe extérieure et le tube de moulage fixe, un agent de glissement supplémentaire. Contrairement à ces procédés en continu, en pratique, on effectue des procédés discontinus appliqués à des tuyaux ayant des longueurs de 6 à 12 m et des diamètres de 20 à 60 mm, procédés selon lesquels on munit le tuyau tout d'abord d'organes d'écartement imperméables à la mousse, organes prévus à des interval- les déterminés et on revêt d'un tube en matière synthétique, relativement épais. La structure ainsi préparée est alors expansée -peu à peu en position inclinée. L'épaisseur du tube en matière synthétique dépend selon ce procédé de la pression d'expansion, car cette pression a non seulement pour but de former l'enveloppe extérieure mais en même temps de servir de "moule". Il faut pour cette raison que le tube en matière synthétique soit suffisamment résistant pour absorber la pression d'expansion de la mousse. L'inconvénient de ce procédé est ainsi non seulement la nécessité de l'utiiisation d'un tube en matière synthétique, épais, mais également le fait de ne pas obtenir de mousse régulière à cause de l'expansion en position inclinée ; en outre, la mousse présente une densité relativement élevée. A cela s'ajoute que ce procédé discontinu n'est pas économique. La présente invention a ainsi pour but de créer un procédé et un dispositif permettant de fabriquer des tuyaux de grand diamètre, en continu, de manière efficace tout en économisant de la matière pour la réalisation de l'enveloppe extérieure et en formant une mousse régulière de faible densité, constituant une couche d'isolation thermique efficace. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce que a) on introduit le tuyau à entourer d'une masse expansée, en continu dans une cavité tubulaire formée par une installation de moulage à double convoyeur à bande de moulage tout en induisant l'expansion axialement au centre, b) le mélange de matière synthétique susceptible d'être expansé, étant régle de façon qu'il soit suffisamment durci et puisse exercer une fonction de support du tuyau au cas où le tuyau pourrait fléchir ou se plier sous l'effet de son poids propre, et c) à la sortie de l'installation à double convoyeur à bande de moulage, le tuyau muni de la masse expansée, reçoit par extrusion par l'intermédiaire d'une extru deuse calibrée sous ide le cas échéant refroidie, une gaine en matière synthétique, expansée à l'aide d'une buse annulaire, cette enveloppe ayant une densité télexée. L'installatlon à double bande de moulage, est connue en soi et sert par exemple à la rëali- sation en continu de tubes en mousse, d'isolation, fendus longitudinalement selon DE-AS 12 66 485 ou pour la réalisation en continu de deux coquilles semi-tubulaires, expansées, qui se rabattent et qui sont reliées à la manière d'une charnière par une feuille extérieure selon DE-A 25 03 425. La fabrication en continu de tubes en mousse d'isolation, fendus longitudinalement, selon DE-AS 12 66 485 présente des difficultés particulières pour la tenue du noyau qui s'étend sur toute la longueur du canal de moulage formé par les deux channes mobiles de blocsde moule, noyau qui est nécessaire pour former le volume intérieur du tuyau d'isolation en mousse. On a en effet constaté que même si le noyau était fixe solidement aux deux extrémités, la pression engendrée par la mousse dans le canal de moulage était tellement forte que le noyau ne pouvait pas être maintenu en position centrée sur toute sa longueur. Pour éviter de tels décalages, on a en outre muni le noyau sur toute sa longueur d'une tôle porteuse, de retenue, qui pénètre radialement dans le canal de moulage entre les blocs de moule en regard. Les mêmes remarques concernant la déviation du noyau s'appliquent également à une autre installation connue qui utilise comme noyau une broche immobile qui est seulement fixée à l'entrée de l'installation et pénètre librement dans le moule extérieur ou périphérique fixe. Dans ce cas, la broche fixée d'une seule extrémité ne présente pas une stabilité suffisante pour absorber sans fléchir les efforts engendrés lors de l'expansion. Pour cela, on se reportera aux explications données dans le brevet DE-A 25 03 425, colonne 3, ligne 49 et suivantes. Du fait de la difficulté liée à la déviation de la broche comme indiqué ci-dessus, il a été proposé dans une autre installation connue selon DE-AS 21 65 584, de contrôler la déflexion de la broche à l'aide d'un faisceau laser et d'effectuer des corrections d'alignement par l'intermédiaire d'éléments de réglage et de commande.Mais cette installation auxiliaire ne permet d'arriver que très difficilement à un alignement correct du noyau ou de la broche interne, fixe et de plus toute l'installation est extrêmement complexe et très peu fiable. Partant de l'expérience accumulée sur de telles installations à double bande formant des chaines de blocs de moulage en liaison avec la fabrication de tubes d'isolation en mousse, fendus longitudinalement, on doit considérer comme particulièrement surprenant qu'à l'aide du procédé selon l'invention en utilisant une installation de moulage à double bloc de chaînes de moule, on obtienne des tuyaux isolés par de la matière synthétique expansée, dans lesquels les tuyaux proprement dits, de grand diamètre, sont exactement fixés en position, de manière coaxiale dans la mousse expansée sans nécessiter d'organes d'écartement. Le procédé en continu rendu possible par l'application de l'installation à bande à double chai ne de blocs de moule permet une expansion en continu sur les tuyaux offrant l'avantage que l'enveloppe en mousse présente sur toute sa longueur une structure homogène des cellules sans bulle pour une faible densité ; cela garantit non seulement une résistance mécanique régulière mais également de meilleurs coefficients lambda. L'extrudeuse placée en aval de l'installation à double chaîne à blocs de moulage et de dispositifs de calibrage sous vide correspondants permet en outre de former de manière économique l'enveloppe protectrice en matière synthétique expansée à densité élevée et à pellicule extérieure lisse. En outre, l'enveloppe protectrice en matière synthétique peut être réalisée considérablement plus mince grâce au procédé de l'inxen- tion que dans le procédé discontinu exposé dans le préambule, car la pression engendrée lors de la formation de la couche de mousse à isolation thermique n'a plus à être absorbée par l'enveloppe ou gaine en matière synthétique. Ainsi dans le procédé selon l'invention, les fonctions de l'enveloppe en matière synthétique se limitent à celles de la densité de diffusion et de protection contre des accidents lors du transport et de la mise en place. L'enveloppe protectrice expansée diminue le poids, le prix et augmente la souplesse. Cette enveloppe est de préférence en polyéthylène, polypropylène, chlorure de polyvinyle ou analogue et présente notamment une densité de 500 à 3 800 kg/m . Comme l'installation selon l'invention est conçue de façon que les tuyaux soient centrés automatiquement par rapport à l'enveloppe ou gaine extérieure c'est-à-dire soient concentriques ou coaxiaux, cela permet de renoncer à tous les organes d'écartement ou dispositifs de centrage tels qu'ils étaient nécessaires dans les procédés décrits à l'état de la technique. Il en résulte l'avantage de la suppression des nombreux ponts thermiques, ce qui améliore considérablement le tuyau à isolation thermique ainsi fabriqué et le rend moins coûteux. Le procédé selon l'invention convient pour tous les tuyaux qu'il faut isoler thermiquement comme par exemple les tuyaux en cuivre, en acier ou en matière synthétique. Dans le cas de tuyaux en cuivre ou en matière synthétique, dans le cas des petits diamètres par exemple des diamètres de 22 mm, on peut dévider ces tuyaux d'un rouleau d'une longueur de 50 mètres ou plus, après les avoir adressés de manière appropriée pour les fournir pratiquement en continu à l'installation à bande à double channe de blocs de moulage et après expansion et application de l'enveloppe en matière synthétique, on peut de nouveau les enrouler. Dans le cas de tuyaux en matière synthétique de plus grands diamètres que ci-dessus, on réalise ces tuyaux de la manière la plus avantageuse directement en amont du dispositif selon l'invention, par extrusion de façon à supprimer les manutentions des tuyaux. A la sortie du dispositif selon l'invention, on découpe les tuyaux que l'on ne peut plus enrouler sur un rouleau en des tuyaux à isolation thermique, de longueur appropriée. Les tuyaux rigides comme par exemple des tuyaux en acier ou autres tuyaux métalliques s'utilisent de préférence sous la forme d'éléments de 12 à 18 m qui sont reliés Juste avant leur introduction dans le dispositif selon l'invention à laide de manchons en matière synthétique, de type particulier pour former un "cordon sans fin" pour être munis pratiquement "en continu d'une mousse et recevoir dans les mêmes conditions l'en veloppe. Après réalisation de l'enveloppe, on coupe de nouveau les tuyaux au niveau des manchons ctest-à-dire des pièces de liaison des tuyaux à l'aide d'une scie particulière.Les éléments de liaison de tuyaux sont conçus de façon qu'après leur enlèvement lorsqu'on installe les tuyaux à isolation thermique, ces éléments libèrent les extrémités de tuyaux sans isolation de mousse de sorte que les tuyaux puissent être reliés de manière étanche et permanente par des éléments de liaison des tuyaux habituels, puis d'être isolés. Pour obtenir la couche de mousse à isolation thermique, on peut utiliser n'importe quelle matière synthétique contenant les agents de propulsion appropriés ou des éléments de départ formant la matière synthétique correspondante. Suivant l'utilisation, la couche de mousse assurant l'isolation thermique peut être plus ou moins souple ou rigide. Il est par exemple intéressant d'utiliser des mousses souples si les tuyaux à isolation thermique, "continus" sont enroules sur un rouleau à leur sortir du dispositif selon l'invention. Pat contre dans le cas de tuyaux rigides. il peut être avantageux de former une mousse dure. Comme mousses appropriées, on a de préférence des mousses de polyuréthane, des mousses de polyisocyanate, des mousses de polyoléfines notamment des mousses de polyéthylène ou de polypropylène ou encore des mousses formées de copolymerats appropriés telles que des mousses de polystyrène. Lorsqu'on forme des mousses de polyuréthane qu'il s'agisse de mousses souples ou rigides, il faut utiliser une feuille de séparation que l'on introduit dans l'installation à bande à double chaine à blocs de moulage en même temps que le tuyau de façon à venir s'appliquer contre les blocs de moulage. Puis, on fait expanser le volume annulaire entre la feuille de séparation et le tuyau. Comme feuilles de séparation, on peut utiliser n'importe quel type de feuilles par exemple des feuilles en papier, en matière synthétique ou en métal. Pour arriver à une bonne séparation, il suffit d'utiliser comme feuille de séparation, du papier ou une feuille en matière synthétique. Si l'on recherche toutefois d'autres effets comme par exemple la réflexion calorifique ou un effet de par vapeur, il est avantageux d'utiliser une feuille métallique par exemple une feuille d'aluminium dont une face ou les deux faces sont revêtus de papier ou de matière synthétique. Par ailleurs dans certains types de mousses comme par exemple des mousses de polyéthylène ou de polystyrène, on peut n'avoir aucune feuille de séparation, car il peut être suffisant de traiter les channes de blocs de moulage, lors de leur retour à l'aide d'un agent de séparation habituel. Si en outre sur le retour, on a des channes à blocs de moulage refroidies, on peut en procédant de manière appropriée, obtenir une pellicule de surface très homogène et relativement solide, ce qui dans certains cas permet même de ne pas avoir d'enveloppe extérieure de protection en matière synthétique. L'introduction du mélange susceptible d'être expansé dans le volume annulaire compris entre le tuyau et la feuille de séparation ou les channes à blocs de moulage se fait de manière habituelle comme cela est par exemple décrit dans le document DE-OS 33 07 865 déjà décrit dans le préambule en ce que l'on applique le mélange susceptible d'expanser sur la feuille de séparation axant de réunir cette feuille pour former un tube. Le réglage de la composition de la matière synthétique susceptible d'expanser, de préférence les composants A et B pour former les mousses de polyuréthane se fait de manière que peu après l'entrée de la feuille de séparation mise en forme de tube et munie du mélange susceptible d'expanser, dans l'installation à bande à double chaine à blocs de moulage, la matière expansée remplisse le volume annulaire entre le tuyau et la feuille de séparation et maintienne en même temps le tuyau dans une position concentrique par la mousse qui entre temps est devenu portante. Les moyens nécessaires à cet effet sont connus du spécialiste ou peuvent se déterminer sans difficulté. Le cas échéant, lorsqu'on entoure le tuyau d'une mousse, on peut fixer dans la mousse un ou plusieurs moyens de signalisation à une certaine distance du tuyau. Ces moyens d'avertissement servent à signaler et à localiser l'humidité ayant pénétré dans la couche de mousse. Le procédé selon l'invention permet également d'expanser simultanément plusieurs tuyaux isolés les uns par rapport aux autres et que l'on entoure d'une même enveloppe protectrice en matière synthétique. De façon préférentielle, on place deux tuyaux da#ns une enveloppe de protection en matière synthétique et on isole ces deux tuyaux l'un par rapport à l'autre, la section d'une telle structure étant de préférence ovale et non circulaire. Cette disposition s'utilise par exemple pour les dérivations entre la conduite principale et les utilisateurs, de sorte que la conduite d'aller et de retour puisse être logée dans un même ensemble pour réduire les coûts de transport et d'installation. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de modes de réalisation préférentiels représentés dans les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de-dessus de la partie principale du dispositif selon 1 'invention. - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale des doubles chatnes à blocs de moulage de l'installation comprenant les blocs, la coupe étant faite suivant la ligne A-A de la figure 1. - la figure 3 est une coupe transversale d'un tuyau à isolation thermique selon 1 'inven- tion. - la figure 4 est une coupe au niveau d'un élément de liaison de tuyaux. Aux figures 1 à 4, on a utilisé les références suivantes dans la description 1 tuyau 2 rouleau d'alimentation fournissant la feuille de séparation 3 feuille de séparation 4 machine d'expansion 5 installation à bande à double chaîne à blocs de moulage Sa, Sb, 5a', 5b' les blocs de moulage formant les chaînes 6 extrudeuse à calibrage sous vide 7 tuyau isolé thermiquement 8 canal de moulage formé par les blocs de- moulage Sa, 5b 9 structure pour guider les chaînes à blocs de moulage 10 couche de mousse d'isolation thermique 11 gaine protectrice en matière synthétique expansée 12 élément de liaison de tuyaux. Selon la figure 1, l'installation à bande à double chaîne à blocs de moulage 5, représentée schématiquement comporte deux moitiés de moule qui sont réparties en des blocs de moulage distincts Sa, Sb, Sa', 5b' et qui se déplacent à vitesse conforme suivant une trajectoire droite. Les différents blocs de moulage Sa, 5b sont étroitement pressés l'un contre l'autre et constituent le canal de moulage nécessaire ; à l'extérieur de la zone de fabrication, ces blocs sont renvoyés sous la forme de blocs de moulage, séparés Sa', 5bl (voir figure 2) sur la structure de guidage 9, de manière connue en étant déviés et renvoyés.Les blocs de moulage Sa, 5b peuvent être remplacés pour s'adapter à tout choix de diamètre du tuyau ou de l'enveloppe en mousse d'isolation thermique que l'on veut réaliser. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on dévide d'un rouleau un tube de cuivre souple ou un tube de matière synthétique souple et on l'introduit par une installation d'alimentation et de support en passant sur un outil de dressage dans une installation à bande à double chaîne de blocs de moulage 5 en même temps que l'on prend la feuille de séparation 3 d'un rouleau d'alimentation 2 ; avant son entrée dans l'installation à bande à double chaîne à blocs de moulage 5, la feuille 3 reçoit de la machine d'expansion 4 un mélange susceptible d'expanser et la feuille est mise en forme de tube.A la sortie de l'installation à bande 5, le tuyau 1 muni de la couche de mousse 10 fournie par l'extrudeuse 6 munie d'un dispositif de calibrage sous vide, reçoit sur la feuille de séparation 3, une enveloppe de protection en matière synthétique expansée 11, proprement dite de densité élevée. Le tuyau isolé thermiquement 7, ainsi fabriqué (oir figure 3) est alors enroulé sur un rouleau de transport et est fourni au lieu d'utilisation pour être dévidé du rouleau et être installé. Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention, on utilise des tuyaux 1, rigides, non souples notamment des tuyaux de plus grand diamètre ayant des longueurs de 6 à 18 m de préférence des longueurs comprises entre 12 et 18 m ; ces tuyaux proviennent d'un magasin non représenté pour être fournis à une installation d'alimentation et de maintien de tuyaux également non représentée et de là à l'installation à bande à double chaîne de blocs de moulage 5 en même temps que la feuille de séparation 3 et le mélange sus eptible d'expanser, comme cela a été décrit ci-dessus. Pour permettre un fonctionnement continu, on relie les tuyaux 1 à isoler, à l'aide d'éléments de liaison de tuyaux 12 tel que celui représenté à la figure 4 et on les introduit sous la forme d'un cordon quasi continu dans l'installation à bande 5. Les éléments de liaison de tuyaux 12 ont un diamètre extérieur et un diamètre intérieur adaptés au tuyau 1 correspondant ainsi qu'à la couche de mousse 10 assurant l'isolation thermique. A la sortie de l'extrudeuse 6 munie d'un dispositif de calibrage sous vide et après l'application de l'enveloppe de protection en matière synthétique 11, on scie l'élément de liaison de tuyaux 12 qui n'apparaît pas à 1'extérieur à l'aide d'une scie commandée qui coupe au milieu, trans- ersalement à l'axe longitudinal.Les tuyaux 7 isolés thermiquement, ainsi séparés sont fournis par l'intermédiaire d'un chassis de support à l'installation d'emballage et de regroupement en faisceau. Les éléments de liaison de tuyaux ainsi coupés restent avantageusement sur les tuyaux 7, isolés, Jusqu'à la mise en place de ces tuyaux et ne sont enlevés que peu de temps axant le montage. Il est clair que l'on peut également enlever immédiatement les éléments de liaison de tuyaux 12 des tuyaux 7, isolés sortant de l'extrudeuse 6 à dispositif de calibrage sous vide de façon à pouvoir utiliser de nouveau les éléments de liaison 12 non sciés, après avoir enlevé la feuille de séparation 3 et l'enveloppe de matière synthétique 11 qui les recouvrent. Les tuyaux 7 isolés, dont on a enlevé les éléments de liaison 12 peuvent alors être munis d'autres capuchons de protection pour leur transport et cela Jusqu'à leur montage, au cas où cela est souhaité. Une autre caractéristique découlant de l'utilisation de l'élément de liaison de tuyaux 12 mis en oeuvre selon l'inxention est qu'après enlèvement de cet élément de liaison 12, les extrémités de tuyaux sont tout de suite dégagées ou dénudées pour réaliser les liaisons par manchons de tubes, étanches et permanents habituels, comme cela est nécessaire. REVENDICATIONS 10) Procédé de fabrication en continu de tuyaux à isolation thermique munis d'une enveloppe protectrice en matière synthétique pour le transport de fluide liquide ou gazeux, chaud ou refroidi, procédé selon lequel on expanse une mousse autour du tuyau le cas échéant en utilisant une feuille constituant un moyen de séparation par rapport au dispositif, et que l'on munit d'une gaine de protection en matière synthétique, procédé caractérisé en ce que a) on introduit le tuyau (1) à entourer d'une masse expan sée, en continu dans une cavité tubulaire formée par une installation de moulage à double convoyeur à bande de moulage (5) tout en induisant l'expansion axiale ment au centre, b) le mélange de matière synthétique susceptible d'être expansé, étant réglé de façon qu'il soit suffisamment durci et puisse exercer une fonction de support du tuyau (1) au cas où le tuyau (1) pourrait fléchir ou se plier sous l'effet de son poids propre, et c) à la sortie de l'installation à double convoyeur à bande de moulage (5), le tuyau (1) muni de la masse expansée, reçoit par extrusion par l'intermédiaire d'une extrudeuse (6) calibrée sous vide le cas échéant refroidie, une gaine en matière synthétique, expansée (11) à l'aide d'une buse annulaire, cette enveloppe ayant une densité élevée. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant de faire expanser le volume intermédiaire entre le tuyau (1) et les blocs de moulage (5a, 5b) de l'installation de moulage à bande à double convoyeur (5), on introduit à l'entrée de l'installation de moulage (5), une feuille de séparation (3) mise en forme de tuyaux de préférence une feuille en papier ou une feuille d'aluminium revêtue de matière synthétique ou de papier ou une feuille de matière synthétique, puis seulement après cela on fait expanser le volume annulaire compris entre le tuyau (1) et la feuille de séparation (3). 30) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on fait expanser entre le tuyau (1) et la feuille de séparation (3), un mélange formant de la mousse de polyuréthane. 40) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que pour réaliser l'enveloppe de protection en matière synthétique expansée (11), on utilise une poly-oléfïne chargée d'un agent de propulsion de préférence du polyéthylène ou du chlorure de polysinyle. 50) Dispositif pour la mise en oeu vre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par une machine d'expansion (4) munie d'une installation de moulage à double bande convoyeuse, en amont de laquelle il est prévu une installation d'ail- mentation et de tenue de tuyaux le cas échéant avec un outil de dressage de tuyaux et en aval de sa sortie, il est prévu une extrudeuse (6) de calibrage sous ide, éventuellement refroidie, comportant une buse annulaire pour réaliser l'enveloppe de protection en matière synthétique expansée (11). 60) Dispositif selon la rerendiea- tion 5, caractérisé en ce que la machine d'expansion (4) est une machine mélangeuse à deux composantes pour la fabrication de mousse de polyuréthane. 70) Tuyau: (7) à isolation thermique caractérisé, en ce que l'enveloppe protectrice en matière synthétique (7) prévue sur la couche de mousse expansée (10) à effet d'isolation thermique est une mousse de matière synthétique à densité élevée et à surface formée de cellules fermées, lisses.