Brevet FR2604204A1 — publié le 19880325

La présente invention est du domaine des éléments entrant dans la construction du bâi;i- ment et elle a plus particulièrement pour objet un boisseau destiné à constituer un conduit de cheminée ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel boisseau. On connaît depuis fort longtemps des boisseaux en terre cuite constitués d'au moins deux nappes concentriques de terre cuite reliées entre elles par des entretoises. De tels boisseaux, dits "alvéolés", bien connus de la Demanderesse, ont été notamment divulgués par les brevets FR 2.457.358 et 2.503.773 de cette dernière. La technique habituelle de fabrication des boisseaux alvéolés est I 'extrusion-filage, technique suivant laquelle la terre à l'état maléable à 20-22 % d'humidité environ est pressée à travers une filière pour constituer un profilé de structure appropriée pour être découpé en tronçons qui constitueront les boisseaux ; les boisseaux sont ensuite séchés jusqu'à 1-2 % puis cuits dans des fours.Cette technique qui a donne satisfaction pendant de très nombreuses décennies conduit cependant à des produits de caractéristiques dimensionnelles relativement peu précises, lourds et fragiles notamment vis-à-vis des contraintes thermiques. On connaît aussi depuis une époque plus récente un procédé de fabrication de formes en terre cuite, consistant à presser a sec" (entendant par ce terme une humidité d'environ 10 %) une terre à cuire, ou argile, confinée dans un espace compris entre un poinçon et une matrice, puis à cuire les formes démoulées ; on notera que ce procédé n'a, à la connaissance de la Demanderesse, été appliqué à ce jour qu'à des formes relativement simples et plates telles que carreaux, briques, tuiles ou analogues. La présente invention se donne pour but de proposer un boisseau dont les caractéristiques dimensionnelles seront très précises, dont la résistance mécanique sera bien supérieure à celle des boisseaux traditionnels et dont la résistance thermique utile sera supérieure à celle des boisseaux alvéolés d'un poids compara ble ; il entre aussi dans le but de l'invention que le boisseau proposé soit plus résistant aux agents corrosifs et plus imperméable aux gaz. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé qui permette en outre d'obtenir pour les boisseaux des formes plus complexes que celles jusqu'à présent obtenues par le procédé de filage, la complexité de forme n'étant pas désirée pour elle-même mais pour les avantages fonctionnels qui pourront en résulter. Selon la présente invention un boisseau pour conduit tel que de cheminée, comportant deux nappes coaxiales : une nappe intérieure formant le conduit proprement dit, une nappe extérieure formant l'habillage du conduit, et des organes de liaison entre les deux nappes, la nappe intérieure et la nappe extérieure étant des surfaces réglées engendrées par des lignes génératrices déplacées parallèlement à elles-memes sur le pourtour de surfaces directrices, la surface directrice de la nappe intérieure pouvant être un cercle et celle de la nappe extérieure un carré, est caractérisé d'une manière générale en ce que l'élément de liaison entre la nappe intérieure et la nappe extérieure est une calotte annulaire reliant une extrémité de la nappe extérieure à l'extrémité voisine de la nappe intérieure. De préférence la calotte annulaire présente une section incurvée, c'est-à-dire en forme de V ou de U, d'où il résulte que la calotte peut absorber par flexion une différence de dilatation de la nappe intérieure par rapport à la nappe extérieure. De préférence encore, la section de la calotte est incurvée vers l'extérieur, d'ou il résulte que la calotte peut constituer un moyen de positionnement pour un boisseau superposé. Suivant une autre disposition générale, la nappe extérieure comporte à son extrémité supérieure, voisine de la calotte, une pluralité de plots d'espacement destinés à supporter par l'intermédiaire de la base, ou extrémité inférieure, de la nappe extérieure d'un boisseau superposé, le poids du ou des boisseaux superposés, et à ménager un espace destiné à recevoir la matière d'un joint d'étanchéité et de scellement. De préférence, la face externe des plots de centrage est légèrement en retrait par rapport à la face externe de la nappe extérieure ; il résulte de cette première disposition que le joint de scellement et d'étanchéité peut être continu sur tout le pourtour de la jonction entre deux boisseaux superposés. Suivant une autre disposition générale les dimensions dans le sens axial de la nappe intérieure, de la nappe extérieure et des plots sont telles qu'après superposition de deux boisseaux, il subsiste un jeu de quelques millimètres entre les extrémités, respectivement inférieure et supérieure, des nappes intérieures de deux boisseaux superposés. Bien que la structure monobloc de boisseaux ci-dessus définie contienne toutes les caractéristiques permettant d'atteindre les buts que s'est assignée l'invention, cette dernière propose une structure décomposée en éléments, décomposition conduisant à des coûts de fabrication plus réduits du fait de l'utilisation d'outillage de moulage plus simple autorisant des cadences plus élevées. Suivant cette variante de structure décomposée, ou composite, au moins deux des éléments de l'ensemble comprenant la nappe extérieure, la nappe intérieure et la calotte, sont fabriquées séparément pour être ensuite assemblée ; de préférence, la calotte et la nappe intérieure étant des éléments initialement séparés, le rebord interne de la calotte est conformé en portée conique femelle tandis que le rebord supérieur externe de la nappe intérieur est conformé en portée conique mâle, les angles des portées étant en correspondance. Suivant une alternative sensiblement équivalente, la nappe extérieure et la calotte étant des éléments initialement séparés, l'un seulement de ces deux éléments comporte à la fois lesdits plots d'espacement et des moyens de calage et/ou de centrage de l'autre élément. L'invention vise aussi tel que cela a été annoncé plus haut un procédé préféré de réalisation d'un boisseau comportant l'une quelconque des structures ci-dessus définies ; ce procédé préféré consistant en l'application à la fabrication d'un boisseau de l'invention, de la technique dite du "pressage à sec" jusque là appliquée à des produits plats ou compacts. Le procédé de l'invention, dont la vérification expérimentale a été réalisée comprend essentiellement les étapes suivantes a) préparation d'un mélange de terres brutes de carrière ayant des grains d'une granulométrie maximale d'environ 5 mm de diamètre et d'une humidité de 12 à 14 % en poids, b) séchage jusqu'à environ 5 % d'humidité, broyage fin, réhumidification et "roulage" pour obtenir des billes de 1 à 2 mm de diamètre et d'une humidité de 6 à 11 % suivant la plasticité des terres employées, c) moiilage en moules fermés sous une pression de 200 à 300 kg/cm2, d) cuisson sans séchage préalable, suivant la technique habituelle des briquetteries, e) éventuellement assemblage des éléments par collage avec un mortier-colle réfractaire déposé sur les surfaces de contact des éléments d'un boisseau. La présente invention sera mieux comprise, et particulièrement les structures de boisseaux ci-dessus définies, à la description qui va être faite de formes préférées de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles - la fig.l est une coupe diamétrale d'un boisseau monobloc représenté en perspective, - la fig.2 est une illustration en coupe de la superposition de boisseaux conformes à la fig.1, - la fig.3 est une illustration en perspective coupée diamétralement d'un boisseau composite selon une première variante de réalisation, - la fig'.4 est une illustration de la superposition de boisseaux conformes à la figure précédentes, la la figes est une illustration analogue à celle de la fig.4 d'un boisseau conforme à une seconde variante de réalisation, et - la fig.6 est une illustration analogue à celle de la fig.4 appliquée au boisseau de la fig.5. Sur la fig.l un boisseau de l'invention comprend essentiellement une nappe intérieure 1 de forme cylindrique, une nappe extérieure 2 de forme parallélépipèdique et, reliant les deux nappes à leur sommet, une calotte annulaire 3 dont le pourtour intérieur est une circonférence et le pourtour extérieur un carré les parties 1, 2 et 3 sont en continuité l'une de l'autre suivant une épaisseur sensiblement constante et elles confèrent aux boisseaux une structure monobloc creuse, 1'espace creux compris entre les nappes 1 et 2 étant destiné à recevoir une matière isolante telle que laine de roche. On remarque sur la fig.l que la calotte annulaire 3 a une forme bombée vers l'extérieur du boisseau lui conférant selon les plans de coupe axiaux, une section en V ou en U à branches plus ou moins écartées. On remarque que les extrémités supérieures 4 et 5 des nappes intérieure et extérieure forment avec la face supérieure de la calotte 3 des décrochements respectivement intérieurs 17 et extérieurs 18 et que ces décrochements sont par endroit occupés partiellement par des plots 6 : par exemple deux plots occupent le sixième de la longueur du décrochement pour chaque face du boisseau. Sur la fig.2 il apparait bien que la face supérieure de la calotte annulaire bombée sert de guidage à un boisseau superposé à un autre boisseau, cela résultant du fait que les plots 6 sont légèrement moins hauts que la calotte ; grâce à cette disposition, les nappes extérieures des boisseaux peuvent reposer sur les plots qui constituent ainsi des organes d'espacement. On remarque en outre sur les figures, que la face extérieure des plots est en retrait par rapport à la face externe de la nappe extérieure : il en résulte qu'un espace 8 (fig. 2bis) est ménagé entre les extrémités 5 et 7 des nappes en regard, espace pouvant être rempli d'un matière de jointoiement. On remarque aussi sur la fig.2 que, tandis que les nappes extérieures sont en contact par l'intermédiaire des plots 6, il existe un petit jeu 9 entre les extrémités en regard des nappes intérieures ; grâce à ce jeu 9, une matière de jointoiement et d'étanchéité convenablement choisie et présente dans le décrochement entre la nappe interne 1 et la calotte annulaire 3, pourra servir de joint de dilatation. Ce jeu 9 dépend bien entendu des dimensions respectives de la hauteur des nappes et de celle des plots : par exemple si, comme dans le cas de la figure, la face supérieure du plot est sensiblement au même niveau que l'extrémité 4 de la nappe intérleure, alors la nappe intérieure devra être légèrement plus courte que la nappe extérieure.On remarque enfin sur la fig.l que des lumières 15 ont été ménagées dans la calotte annulaire aux points où celle-ci est la plus large, ctest-à-dire le long des diagonales du plan de la nappe extérieure ; ces lumières, qui peuvent être circulaires ou de toute autre forme, ont notamment pour buts d'alléger et de constituer des moyens de préhension. Sur la fig.3 est représenté en coupe diamétrale un boisseau composite en trois éléments, à savoir une nappe intérieure 1', une nappe extérieure 2' et une calotte annulaire 3'. Ces trois éléments sont les équivalents des trois parties correspondantes du boisseau monobloc de la fig.l. La nappe 2' comporte au sommet de chacun de ses quatre côtés deux plots 6 et, en regard des plots 6 et en saillie sur ses faces internes, des plots intérieurs 14 dont la face supérieure est au niveau de l'extrémité de la nappe ; les plots 6 et les plots 14 forment un dièdre droit destiné à recevoir le bord extérieur inférieur (fig.4) de la calotte annulaire 3' et à constituer pour cette dernière des moyens de centrage latéral et de calage vertical ; les faces des plots en contact avec la calotte peuvent être préalablement enduites de mortier-colle. Le rebord interne de la calotte est conformé en portée conique femelle 12 tandis que le rebord supérieur externe 4 de la nappe intérieure est conformé en portée conique mâle 13, les angles de cône des portées 12 et 13 étant en correspondance ; à l'assemblage les portées ne seront pas enduites de mortier-colle afin de pouvoirs permettre une libre dilatation du conduit intérieur lorsqu'il s'échauffe. Sur la fig.4, la superposition de boisseaux composites assemblés tel que celui de la fig. 3 se fait d'une façon tout à fait analogue à celui de la fig.l ; en particulier, les plots 6 conservent leur rôle d'organes d'espacement et un jeu 9 est ménagé entre les nappes intérieures en regard. Dans 1 'exemple du boisseau de la fig.3 > la complexité de forme est reportée sur la nappe extérieure qui comporte > dans les plots 6 et 14 les moyens d'espacement de calage et de centrage. Sur les fig.j et 6, au contrai re, la complexité de forme est reportée sur la calotte annulaire qui comporte le long de son bord extérieur des plots d'espacement 6" qui servent en même temps au calage vertical, le centrage étant assuré par un prolongement 14" du rebord inférieur extérieur de la calotte destiné à pénétrer dans l'espace interne de la nappe extérieure 2" au lieu de ce prolongement 14", on pourrait tout aussi bien imaginer un plot vertical en regard du plot 6" ct formant avec lui un dièdre, ce dernicr plot servant au centrage latéral. Les mêmes portées coniques 12 et 13 se retrouvent dans cet exemple pour permettre le centrage et le maintien de la nappe intérieure par rapport à la calotte ; l'assem blage se fait encore par collage au mortier-colle des surfaces en contact des divers éléments du boisseau à l'exception des portées coniques 12,13. De nombreux autres cas de figures de boisseaux composites pourraient être envisagés, répondant toutes à la définition générale énoncée lors de la description du boisseau monobloc, et il doit être compris que ceux-ci ne sortiraient pas du cadre de l'invention. De même, bien que l'on ait préconisé comme technique de fabrication la technique dite du "pressage à sec", il doit être compris que d'autres techniques et d'autres matériaux que la terre pourraient être mis en oeuvre pour la fabrication de tels boisseaux ; en particulier ceux-ci pourraient être obtenus par pressage d'un mélange d'une charge telle que le sable avec un liant tel que le ciment. Ainsi, et bien que l'on ait décrit diverses formes de réalisation de boisseaux conformes à l'invention ainsi qu'un procédé de fabrication de ceux-ci, il doit être compris que la portée de l'invention n'est pas limitée à ces formes ou procédé particuliers, mais qu'elle s'étend notamment à tout boisseau comportant les caractéristiques générales définies plus haut. R E V E N D I C A T I n x s 1.- Boisseau pour conduit tel que de cheminée, comportant deux nappes coaxiales, une nappe intérieure formant le conduit proprement dit, une nappe extérieure formant l'habillage du conduit et des organes de liaison entre les deux nappes, la nappe intérieure et la nappe extérieure étant des surfaces réglées engendrées par des lignes génératrices déplacées parallèlement à elles-mêmes sur le pourtour de surfaces directrices, la surface directrice de la nappe intérieure pouvant être un cercle et celle de la nappe extérieure un carré, caractérisé :: en ce que l'élément de liaison entre la nappe intérieure (1) et la nappe extérieure (2) est une calotte annulaire (3) reliant une extrémité (4) de la nappe extérieure à l'extrémité (5), voisine, de la nappe intérieure 2.- Boisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite calotte annu laire présente une section incurvée, d'où il résulte que la calotte peut absorber par flexion une différence de dilatation de la nappe intérieure par rapport à la nappe extérieu re 3.- Boisseau selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section de la calotte est incurvée vers l'extérieur, d'où il résulte que la calotte peut constituer un moyen de positionnement d'un boisseau superposé 4.- Boisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe extérieure comporte à son extrémité supérieure, voisine de la calotte, une pluralité de plots d'espacement (6) desti nés à supporter par l'intermédiaire de la base (7), ou extrémité inférieure, de la nappe extérieure d'un bois seau superposé, le poids du ou des boisseaux superposés, et à ménager un espace (8) destiné à- recevoir la matière d'un joint d'étanchéité et de scellement 5.- Boisseau selon la revendication 4, caractérisé en ce que la face externe des plots d'espacement est légèrement en retrait par rapport à la face externe de la nappe extérieure, d'où il résulte que le joint de scellement et d'étanchéité peut être continu sur tout le pourtour de la jonction entre deux boisseaux superpo sés 6.- Boisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions dans le sens axial de la nappe intérieure, de la nappe extérieu re et des plots sont telles qu'après superposition de deux boisseaux, il subsiste un jeu (9) de quelques millimètres entre les extrémités, respectivement infé rieure et supérieure, des nappes intérieures de deux boisseaux superposés 7.- Boisseau selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux des élé ments de l'ensemble comprenant la nappe extérieure, la nappe intérieure et la calotte, sont fabriquées séparé ment pour être ensuite assemblées 8.- Boisseau selon la revendication 7, caractérisé en ce que, la calotte (3',3") et la nappe intérieure (1',1") étant des éléments initiale ment séparés, le rebord interne de la calotte est conformé en portée conique femelle (12) tandis que le rebord supérieur externe (4) de la nappe intérieur (1',î") est conformé en portée conique mâle (13), les angles des portées étant en correspondance 9.- Boisseau selon la revendication 7, caractérisé en ce que, la nappe extérieure (2',2") et la calotte (3',3") étant des éléments initia lement séparés, l'un seulement de ces deux éléments comporte à la fois lesdits plots d'espacement (6) et des moyens (14) de calage et/ou de centrage de l'autre élément 10.-Procédé de fabrication d'un boisseau ou d'un élément de boisseau conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - préparation d'un mélange de terres brutes de carrière ayant des grains d'une granulométrie maximale d'environ 5 mm de diamètre et d'une humidité de 12 à 14 bien poids, - séchage jusqu'à environ 5 % d'humidité, broyage fin, réhumidification et "roulage" pour obtenir des billes à 1 à 2 mm de diamètre et d'une humidité de 6 à il % suivant la plasticité des terres employées, - moulage en moules fermées sous une pression de 200 à 300 kg/cm2, - cuisson sans séchage préalable suivant la technique habituelle des briquetteries, - éventuellement assemblage des éléments par collage avec un mortier-colle réfractaire déposé sur les surf-a ces de contact des éléments d'un boisseau à l'exception desdites portées coniques.