Brevet FR2606857A1 — publié le 19880520

1. "Tube de canalisation isolé thermiquement constitué de deux tubes concentriques enroulés en bottes annulaires de diamètre réduit" L'invention concerne un tube de canalisation isolé thermiquement, notamment pour le transport de la cha- leur à distance, et qui est constitué de deux tubes concen- triques, dont l'un, tout au moins le tube externe, est un tube métallique ondulé, d'une couche d'isolation thermique constituée d'une matière plastique expansée à base de poly- uréthane placée entre les deux tubes, ainsi que d'une enve- loppe en matière plastique placée sur le tube externe. Par le document CH-PS 451 621 on connait un tube de canalisation isolé thermiquement pouvant être posé dans le sol ou également en déhors du sol et prévu pour canaliser des gaz ou des liquides, ce tube comportant des tubes métalliques s'étendant essentiellement co-axialement avec des ondulations hélicoïdales ou bien en forme de soufflet, le tube interne servant de canalisation propre- ment dite, tandis qu'entre les deux tubes se trouve une couche thermiquement isolante et que le tube externe com- porte sur sa face externe, une couche de protection agis- sant mécaniquement et en tant qu'inhibiteur de corrosion. Les avantages particuliers de ce type de canalisation rési- dent en ce qu'il peut être fabriqué de façon continue en grande longueur et être expédié en longueur de mesure dé- terminée en étant enroulé sur des tambours comme un câble 2.- électrique. L'adaptation exacte en longueur peut ensuite se faire sur le chantier. Ce système de tube de canalisation s'est avéré particulièrement avantageux là o l'1on doit éviter des travaux de terrassement coûteux pour poser des canali- sations. Il n'y a pas besoin de tenir compte des variations de longueurs du tube pour des raisons thermiques, que ce soit dans la succession des couches lors de la construction de la canalisation, ou que ce soit lors de la pause, car l'ondulation des tubes assure d'elle-même la compensation de ces variations. La pause du tube de canalisation de chauffage à distance dans les rues principales est en règle générale, effectuée par des entreprises de fournitures d'énergie. La liaison entre les rues principales et les utilisateurs particuliers, par exemple des maisons abritant une seule famille, est toutefois effectuée par des entreprises auxi- liaires, par exemple des installateurs de chauffage. Comme il s'agit en règle générale, dans le cas des canalisations de raccordement entre la rue principale et l'usager final, de longueurs de moins de 50 mètres, le transport de lon- gueurs aussi réduites sur un tambour de c&ble ne se Justifie pas économiquement. La présente invention a en conséquence pour but, de proposer un tube de canalisation isolé thermique- ment du type initialement mentionné, qui, tout en conservant les avantages précités, est beaucoup plus flexible, de sorte qu'en supprimant les tambours de câbles il peut être enroulé en bottes annulaires dont le diamètre ne dépasse pas 2,35 mètres, de sorte que ces bottes peuvent être trans- portées sur des camions normaux. Ce but est atteint, conformément à l'iRvention par la combinaison des caractéristiques suivantes: a) la mousse de polyuréthane est à pores fermés et présente un allongement à la rupture d'au moins 25 %, 3.- b) l'épaisseur de paroi de la couche d'isolation thermique, mesurée entre le diamètre moyen du tube interne et le diamètre moyen du tube externe, correspond à moins de % du diamètre moyen D du tube externe, c) la profondeur t des ondulations du tube externe est su- périeure à 0,05 D d) la distance a entre deux sommets des ondulations du tube externe est inférieure à trois fois la valeur de la profondeur t des ondulations, e) l'épaisseur de paroi s du tube externe est inférieure à 0,2 fois la valeur de la profondeur t des ondulations. Grâce aux dispositions conformes à l'inven- tion, on est parvenu à réaliser un tube de canalisation iso- lé thermiquement dans les diamètres nominaux habituels pour les canalisations de raccordement d'immeubles, de fa- çon qu'il puisse être enroulé en bottes annulaires d'uh diamètre inférieur à 2,35 mètres. Cette cote est obtenue grâce à l'invention en l'absence de toutes contraintes, c'est-à-dire que le diamètre auquel le tube peut être enroulé après finition, est encore plus réduit et est d'en- viron 12 D, D étant le diamètre externe du tube. Grâce à l'utilisation d'une mousse de polyuréthane à pores fermés, avec un allongement à la rupture d'au moins 25 %, on est certain que la couche d'isolation ne se fissure pas lors de la courbure selon des rayons réduits. La mousse elle- même est également essentiellement flexible, de sorte que la couche d'isolation thermique, qui dans le cas du tube connu est constituée d'une mousse dure de polyuréthane, ne pose à la flexion que des efforts très réduits. Comme la longueur des sections entre la rue principale et l'usa- ger final est en règle générale, inférieure à 50 mètres, les pertes thermiques sur ces sections n'ont pas autant d'importance. Grâce à la réduction de l'épaisseur de paroi de la couche d'isolation thermique, on peut en maintenant la section de passage nominale, c'est-à-dire le diamètre 4.- du tube interne, diminuer notablement le diamètre du tube externe, de sorte que la possibilité de courbure ou flexibi- lité du tube de canalisation est également augmentée par cette disposition. Un autre moyen pour résoudre le problème posé, réside dans la modification de l'ondulation du tube connu. Grâce à l'augmentation de la profondeur des ondula- tions, on peut, d'une façon connue, augmenter la flexibilité. Mais ce moyen n'est pas suffisant à lui seul. Comme la flexibilité dépend également de la distance entre deux sommets d'ondulations d'un tube ondulé, cette flexibilité des tubes ondulés est améliorée également par la réduction de cette distance pour une profondeur d'ondulation prédé- finie. Il s'est en outre avéré que l'épaisseur de paroi dans le cas de tube ondulé, influence de façon déterminante la flexibilité. Comme, du fait d'une ondulation plus pro- fonde, la résistance des tubes ondulés à la pression est notablement augmentée pour une même épaisseur de paroi, une réduction de cette épaisseur de paroi peut être admise sans qu'il y ait une trop forte diminution de la résistance à la pression. L'ondulation du tube externe devait avanta- geusement avoir une allure sinusoïdale. Il est également possible de réaliser aussi bien les sommets que les fonds des ondulations, vus en section transversale, en forme - d'arc de cercle. Des recherches ont montré que l'enveloppe en matière plastique dans le cas du tube de canalisation isolé thermiquement connu, influencent, de façon détermi- nante la flexibilité. C'est ainsi qu'il se forme, lors de la courbure sur des rayons réduits, des plis dans la zone comprimée. Dans la zone étirée, le matériau en matiè- re plastique subit des contraintes excessives, de sorte que l'allongement excessif ne peut plus être résorbé lors de la pose en ligne droite. Il peut également se produire dans la zone sous contrainte d'étirage, des fissures du 5.- fait de l'allongement excessif. Pour ces différentes rai- sons, il s'est avéré avantageux que l'enveloppe en matière plastique suive le tracé des ondulations et soit reliée au tube externe par un collage exempt de pores. Grâce à ce collage exempt de pores, on aura la certitude qu'une condensation de vapeur d'eau sur le tube ondulé, qui pourrait conduire à des corrosions, est évitée. Pour évi- ter la corrosion, il s'est en outre avéré avantageux, de disposer entre le tube externe et l'enveloppe en matière plastique, une couche constituée d'un copolymère. Cette couche de copolymère s'applique étroitement sur le tube métallique ondulé et est intimement collée sur celui-ci. Pour la constitution de cette enveloppe en matière plas- tique, plusieurs variantes peuvent être envisagées. C'est ainsi qu'il est possible d'extruder l'enveloppe à partir d'un polyéthylène. L'application sur l'ondulation peut être obtenue en ce qu'une dépression est établie entre le tube ondulé externe et le tube extrudé, ou bien qu'une enveloppe en matière plastique, encore déformable plastiquement, est mise en forme dans les fonds des ondulations par l'action d'une pression extérieure. Si l'on utilise comme enveloppe en matière plastique un polyéthylène, qui est réticulé, l'épaisseur de paroi de l'enveloppe en matière plastique peut être réduite par rapport à des polyéthylènes non ré- ticulés, car le polyéthylène réticulé présente des valeurs de résistance mécanique notablement supérieures à celles du polyéthylène non réticulé. L'enveloppe externe en matière plastique peut toutefois aussi être constituée d'une résine de coulée, de préférence à base de polyuréthane, déposée par pulvérisa- tion. De telles couches peuvent être déposées de façon re- lativement simple sur des tubes ondulés. Dans ce cas aussi, il est important que la résine de coulée puisse être réti- culée. L'enveloppe en matière plastique peut toutefois être également constituée d'un enroulement en forme de bande 6.- appliqué en hélice avec des bords de bande se chevauchant, le pas de cette hélice correspondant en grandeur et en di- rection au pas d'ondulation du tube externe. Si l'on utilise des bandes de matière plastique pré-étirées, celles-ci se mettent en forme dans les fonds d'ondulations lors d'un échauffement ultérieur. De façon particulièrement avanta- geuse, l'enroulement est toutefois constitué de bandes de matière plastique rétractable dont l'effet de rétraction repose sur un processus de réticulation. De telles bandes rétractables peuvent être munies d'une couche de colle sur leurs surfaces en regard du tube ondulé, cette couche de colle remplissant la fonction de la couche de copolymère précitée. Pour faciliter la pose du tube de canalisa- tion conforme à l'invention, il s'est avéré avantageux de réaliser l'ondulation du tube interne de façon qu'elle cor- responde à un filetage métrique. Il en résulte l'avantage que des pièces en forme de tubes réalisées sur un tour classique peuvent être vissées sur ou dans le tube interne, et peuvent être périphériquement soudées électriquement ou brasées avec ce tube. D'autres améliorations, selon l'invention, sont caractérisées en ce que: L'ondulation du tube externe a une allure sinusoïdale; L'ondulation du tube externe est réalisée de façon qu'aussi bien les sommets des ondulations que les creux des ondulations, vus en coupe transversale, ont une forme en arc de cercle; L'enveloppe en matière plastique suit le tracé des ondulations et est fixée par un collage sans pores sur le tube externe; Entre le tube externe et l'enveloppe en matiè- re plastique, est disposée une couche d'un copolymère et/ou d'une masse de bitume; 7.- L'enveloppe en matière plastique est une enve- loppe extrudée en polyéthylène ou en polychlorure de vinyle; Le polyéthylène est réticulé; L'enveloppe en matière plastique est en une résine de coulée, de préférence à base de polyuréthane, ap- pliquée par pulvérisation; Cette résine de coulée est réticulée; L'enveloppe en matière plastique est constituée par un enroulement en forme de bande, appliqué en hélice avec les bords de bande se chevauchant, le pas de cette hé- lice correspondant en grandeur et en direction au pas des ondulations du tube externe; L'enroulement est constitué de bandes de ma- tière plastique thermo-rétractables ou bien rétractées; Cette ondulation du tube interne correspond à un filetage métrique. L'invention va être exposée plus en détail à l'aide des exemples de réalisation représentés, chémati- quement, sur les figures 1 à 6. Le tube de canalisation isolé thermiquement est constitué d'un tube interne 1 ondulé en hélice, cons- titué par exemple de cuivre ou également d'acier inoxydable, d'une couche thermiquement isolante 2 à base de polyuréthane, d'un tube externe 3 ondulé en hélice en acier ou bien aus- si d'un alliage d'aluminium, ainsi que d'une enveloppe ex- trudée en matière plastique 4 à base de polyéthylène. Les creux des ondulations du tube ondulé externe 3 sont rem- plie d'une masse de bitume 5 qui Joue le rôle de protection contre la corrosion. Notamment, lors de l'utilisation d'un tube ondulé externe 3 en acier normal, le tube ondulé externe 3 comporte, d'une façon non représentée, un revé- tement de copolymère. La référence 6 désigne, en outre, une entretoise déposée en forme d'hélice. L'ondulation du tube interne est une ondulation en hélice dont le pas 8._- correspond au pas d'un filetage métrique, de sorte que pour le raccordement aux extrémités du tube interne 1, des piè- ces de liaison de forme tubulaire peuvent être utilisées, qui comportent, à Ane extrémité, une ondulation correspon- dant à l'ondulation du tube interne 1. De telles pièces de forme annulaire peuvent être réalisées avec des filetages métriques sur des tours classiques. La couche d'isolation thermique 2 est constituée d'une mousse de polyuréthane avec un allongement à la rupture d'au moins 25 %. L'épais- seur de paroi S de la couche d'isolation thermique 2, est inférieure de 30 % au diamètre externe D du tube ondulé 3. L'enveloppe en matière plastique 4 est, dans l'exemple re- présenté sur la figure 1, une enveloppe extrudée en poly- éthylène qui est constituée par exemple d'un polyéthylène arrosé avec du silane et qui, en tant que tel, est suscep- tible d'être réticulé par l'action de l'humidité. Cette réticulation s'effectue automatiquement lors du stockage grâce à l'humidité existante dans l'air environnant. Elle peut, toutefois, être aussi accélérée par un traitement supplémentaire à chaud par la vapeur d'eau. Un exemple de réalisation relatif au dimen- sionnement est indiqué ci-après: Tube interne - Diamètre interne 30 mm Diamètre externe 34 mm pas 5,08 mm profondeur des ondulations 1,5 mm épaisseur des parois 0,5 mm matériau cuivre Tube externe - Diamètre interne 74 mm Diamètre externe 85 mm pas 12,6 mm profondeur des ondulations 4,9 mm épaisseur de paroi 0,6 mm matériau acier 9,- Couche de protection contre la corrosion - Diamètre externe 86,6 emm matériau à base de bitume Enveloppe de matière plastique - Diamètre externe 91,4 mm matériau polyéthylène Le tube de canalisation isolé thermique- ment ainsi défini peut être sans difficulté enroulé pour constituer des bottes circulaires d'un diamètre externe de moins de 2 mètres. La figure 2 montre à plus grande échelle, une partie du tube de canalisation isolé thermiquement représenté sur la figure 1. On voit clairement que l'ondu- lation du tube externe 3 est notablement plus profonde que l'ondulation du tube interne 1. La masse 5 de protection contre la corrosion ne remplit pas seulement les fonds des ondulations du tube ondulé externe 3, mais recouvre en pratique aussi les sommets des ondulations de ce tube ondulé externe 3. Sur la figure 3 est représentée une coupe d'une partie du tube ondulé externe 3, dans lequel l'ondu- lation de ce tube externe 3 est réalisée de façon qu'aussi bien les sommets des ondulations que les fonds des ondula- tions, aient la forme d'arc de cercle. L'enveloppe externe en matière plastique 4 suit exactement le tracé des ondu- lations du tube externe 3. L'enveloppe externe en matière plastique 4 représentée, est, dans la figure 3, avanta- geusement réalisée par pulvérisation d'une résine de coulée. Dans le cas de l'exemple de réalisation se- lon la figure 4, une enveloppe en matière plastique 5' est rapportée sur le tube ondulé externe 3 sous la forme d'un enroulement de bande en forme d'hélice, les bords 6 de la bande se chevauchant. Un tel enveloppement peut être avantageusement réalisé à l'aide de bandes de matière 10.plastique rétractables par la chaleur, qui sont étirées en direction longitudinale et qui, après échauffement de l'enveloppe en matière plastique 5, sont mises en forme dans les fonas des ondulations du tube ondulé ex- terne 3. La figure 5 montre une liaison avantageuse de raccordement pour un tube de canalisation conforme à l'invention. Pour réaliser une telle liaison de raccorde- ment, on enlève tout d'abord sur le chantier une partie d'extrémité de l'enveloppe 4 du tube externe 3 ainsi que de la couche thermiquement isolante 2, par rapport au tube interne 1, et la couche isolante 2 est retirée sur une longueur déterminée de l'intervalle annulaire entre le tube interne 1 et le tube externe 3. La pièce de monta- ge 20 préfabriquée à l'atelier, et qui est constituée d'une pièce tubulaire lisse 21, d'un disque annulaire 7 brasé ou bien soudé électriquement sur cette pièce tubu- laire lisse 21, de trois nervures 8, réparties uniformé- ment à l'extérieur sur la périphérie, et qui sont soudées au disque annulaire 7, ainsi que d'un ressort hélicoïdal 9 soudé aux nervures 8, est vissé au moyen du ressort hélicoïdal 9 dans le tube externe 3 ondulé en hélice, le tube lisse 21 étant introduit dans le tube interne 1. Ensuite, ce tube lisse 21 est soudé en 10 à l'extrémité du tube interne 1. L'armature ainsi réalisée peut ensuite encore être protégée par un matériau isolant 11 contre des pertes par rayonnement. La longueur de la partie du tube lisse 21 qui pénètre dans le tube interne 1, doit cor- respondre au moins à la dimension du diamètre du tube interne. En outre, il est avantageux que le tube lisse 21 comporte, à son extrémité opposée à l'extrémité du tube interne 1, un évasement 21a qui permette une adaptation à un tube d'acier normalisé. La liaison de raccordement ainsi représentée, est une liaison dans un immeuble ou dans un regard, c'est-àdire qu'elle est placée à l'intérieur d'un 1 1.- bâtiment ou bien d'un regard, à travers la maçonnerie 12 desquels passe l'extrémité du tube de canalisation. La ré- férence 13 désigne un étanchement à l'intérieur de la ma- çonnerie. La figure 6 montre une liaison de transition pour les tubes de canalisation initialement mentionnés, liaison dans laquelle la jonction des tubes internes 1 s'ef- fectue au moyen d'une douille 14 constituée d'un tube mé- tallique ondulé, et qui est vissé sur les extrémités des deux tubes internes 1 et brasé ou soudé en 15 avec ces tubes. Les extrémités des nervures 8 opposées aux ressorts hélicoïdaux 9 sont, comme cela est indiqué en 16, soudées ensemble, le cordon de soudure 16, ainsi que le cordon de brasage ou bien le cordon de soudure 15, devant être réalisés sur le chantier. La liaison transitoire ainsi réalisée peut ensuite être recouverte par une forme 17, par exemple un tube formant manchon ou bien un tube formant manchon réalisé à partir d'une bande en matière plastique, et un mélange de matière plastique expansible peut être introduit dans l'espace annulaire entre le tube interne 1 et la forme 17, ce mélange remplissant entièrement, lors- qu'il est expansé, cet espace annulaire. L'orifice néces- saire dans la forme 17 pour l'introduction de cette ma- tière expansible peut ensuite être fermé par un bouchon 18. Les extrémités de la forme 17 sont recouvertes par des tu- bes souples rétractables 19, vis à vis de l'enveloppe ex- terne 4 des tubes de canalisation. 12.- REVENDI C A T I 0 N S 1.- Tube de canalisation isolé thermiquement, notamment pour le transport de la chaleur à distance, et qui est constitué de deux tubes concentriques, dont l'un, tout au moins le tube externe, est un tube métallique on- dulé, d'une couche d'isolation thermique constituée d'une matière plastique expansée à base de polyuréthane placée entre les deux tubes, ainsi que d'une enveloppe en matière plastique-placée sur le tube externe, tube de canalisation caractérisée par la-combinaison des caractéristiques sui- vantes: a) la mousse de polyuréthane est à pores fermés et présente un allongement à la rupture d'au moins 25 %, b) l'épaisseur de paroi de la couche d'isolation thermique (2) mesurée entre le diamètre moyen du tube interne (1) et le diamètre moyen du tube externe (3), correspond à moins de 30 % du diamètre moyen D du tube externe, c) la profondeur t des ondulations du tube externe (3) est supérieure à 0,05 D, d) la distance a entre deux sommets des ondulations du tu- be externe (3) est inférieure à trois fois la valeur de la profondeur t des ondulations, e) l'épaisseur de paroi s du tube externe (3) est inférieure à 0,2 fois la valeur de la profondeur t des ondulations. 2.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ondula- tion du tube externe (3) a une allure sinusoïdale. 3.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ondulation du tube externe (3) est réalisée de façon qu'aussi bien les sommets des ondulations que les creux des ondulations, vus en coupe transversale, ont une forme en arc de cercle. 4.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que l'enveloppe en matière plastique (4) suit 13.- le tracé des ondulations et est fixée par un collage sans pores sur le tube externe. 5.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce qu'entre le tube externe (3) et l'enveloppe en matière plastique (4), est disposée une couche d'un copo- lymère et/ou d'une masse de bitume (5). 6.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe en matière plastique (4) est une en- veloppe extrudée en polyéthylène ou en polychlorure de vinyle. 7.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le poly- éthylène est réticulé. 8.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe en matière plastique (4) est en une résine de coulée, de préférence à base de polyuréthane, appliquée par pulvérisation. 9.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon la revendication 8, caractérisé en ce que cette ré- sine de coulée est réticulée. 10.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe en matière plastique (4) est consti- tuée par un enroulement en forme de bande, appliqué en hé- lice avec les bords de bande se chevauchant, le pas de cette hélice correspondant en grandeur et en direction au pas des ondulations du tube externe. 11.- Tube de canalisation isolé thermiquement selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'enrou- lement est constitué de bandes de matière plastique thermo- rétractables ou bien rétractées. 12.- Tube de canalisation isolé thermiquement 14.- selon une quelconque des revendications 1 à 11, avec un tube interne métallique ondulé hélicoldalement, caractéri- sé en ce que cette ondulation du tube interne (1) corres- pond à un filetage métrique.