Brevet FR2699979A1 — publié le 19940701

"Conduit multicouche et filière pour sa fabrication". L'invention concerne le domaine technique des conduits utilisés pour le transport des gaz, des fluides, tels que l'eau, les eaux pluviales, les eaux usées, mais aussi comme gaine de protection, de conducteurs ou réseaux divers. Actuellement, la plupart des conduits de ce type sont réalisés en fonte, en acier, en ciment, ou en matière synthétique de forte épaisseur, pour présenter la résistance recherchée. Tous ces conduits présentent soit l'inconvénient de posséder un poids élevé au mètre linéaire, soit, lorsqu'ils sont en polychlorure de vinyl, d'être polluants pour l'environnement, car contenant du chlore. On connaît aussi des conduits multicouches qui, réalisés en matériaux composites, c'est à dire à partir de matériaux de nature différente, présentent l'inconvénient d'exiger pour leur fabrication des outillages complexes, onéreux et de réglage difficile. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un conduit multicouche étanche et résistant, ayant un faible poids au mètre linéaire et pouvant être réalisé dans des matériaux non polluants, incorporant, ou non, des produits de récupération. A cet effet, le conduit multicouche selon l'invention est composé d'une armature en matière synthétique ayant sur tout ou partie de sa longueur, une structure lacunaire réticulée dont, au moins l'une de ses faces, intérieure ou extérieure, est liée à une nappe tubulaire en matière synthétique obturant la structure lacunaire de cette armature. Ce conduit offre la particularité de posséder une armature centrale très résistante sur laquelle vient, ou viennent, se coller de part et d'autre la, ou les nappes tubulaires, pour former un corps tubulaire parfaitement étanche, léger et résistant. Selon les formes d'exécution, l'armature et sa ou ses nappes sont réalisées dans la même matière synthétique ou dans des matières synthétiques de nature ou de couleur différentes, issues de granules vierges ou mélangées à des produits de recyclage. Dans une forme d'exécution, l'armature en matière synthétique à structure lacunaire est remplacée localement par une couche uniforme de matière pouvant être utilisée pour former une tulipe de raccordement de deux tronçons de conduits. L'invention concerne également la filière pour la fabrication d'un tel conduit multicouche. A cet effet, cette filière comprend, en allant de l'intérieur vers l'extérieur - d'une part, un premier ensemble d'extrusion formant la nappe intérieure et composé d'un noyau axial délimitant, avec une bague l'entourant, un canal annulaire raccordé, en amont, à un canal d'amenée de matière et débitant, par son extrémité aval, en direction d'un conformateur réfrigéré, - d'autre part, un deuxième ensemble d'extrusion formant l'armature à structure lacunaire et composé - a) d'une bague intermédiaire entourant la bague du premier ensemble d'extrusion, en formant un deuxième canal annulaire communiquant, en amont, avec un deuxième canal d'amenée de matière, et, en aval, avec une fente annulaire d'extrusion, b) d'une douille de formation des lacunes qui, montée coulissante sur la bague intermédiaire et comportant, à son extrémité aval, des encoches coopérant avec la fente annulaire, est reliée à des moyens aptes à la déplacer en translation longitudinale et alternativement entre une position amont, et en position aval, - et, de plus, un troisième ensemble d'extrusion formant la nappe extérieure et composé d'une douille fixe, disposée autour de la douille d'obturation et délimitant, avec un alésage interne ménagé dans le nez de filière, un troisième canal annulaire dont l'extrémité amont communique avec un troisième canal d'amenée de matière, tandis que son extrémité aval débite en direction de l'armature lacunaire plaquée sur la nappe intérieure. Une telle filière permet de réaliser en continu l'armature à structure lacunaire et les deux nappes, respectivement intérieure et extérieure, prenant en sandwich cette armature et venant se plaquer et se lier à elle lors du refroidissement. Les trois canaux d'amenée de matière peuvent être raccordés à la même extrudeuse ou à trois extrudeuses différentes. Cette indépendance permet également de n'alimenter que deux des canaux d'amenée, par exemple, le premier et le deuxième canal d'amenée ou le deuxième et le troisième canal pour former un conduit ne comportant qu'une nappe intérieure ou qu'une nappe extérieure associée à l'armature. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution du conduit multicouche, et d'une forme d'exécution de la filière pour sa fabrication. Figure 1 est une vue partielle en perspective et avec arrachement montrant une forme d'exécution du conduit multicouche, Figure 2 en est une vue de côté en coupe transversale, Figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une forme d'exécution de la filière permettant de fabriquer le conduit multicouche représenté à la figure 1, Figures 4 à 6 sont des vues partielles de face montrant d'autres formes de réalisation de l'armature, Figures 7 et 8 sont des vues partielles en coupe montrant des variantes de réalisation de la filière de figure 3, Figure 9 st une vue partielle de face suivant la flèche IX de figure 7, montrant à échelle agrandie la fente dentelée. A la figure 1, la référence 2 désigne une armature à structure lacunaire réalisée en matière synthétique et comportant, de façon connue, une structure maillée délimitée par des fils ou cordons longitudinaux 3 et des anneaux circulaires 4, liés aux premiers à intervalle régulier. La référence 5 désigne une nappe intérieure en matière synthétique, tandis que la référence 6 désigne une nappe extérieure, également réalisée en matière synthétique. Comme indiqué dans le préambule, la matière constitutive de l'armature 2 et la matière constitutive des nappes 5 et 6 peuvent être identiques ou être différentes par leur nature, leur couleur, ou par toute autre caractéristique. En particulier, l'une des trois couches précitées peut être réalisée dans des matériaux de récupération. De préférence et pour éviter toute pollution, les trois couches sont réalisées dans des polyoléfines et par exemple, en polyéthylène, récupéré ou non. De par sa structure, et notamment grâce à l'armature 2 prise en sandwich entre les deux nappes 5 et 6, de faible épaisseur et auxquelles la première est liée, ce conduit présente une très bonne rigidité tout en étant bien plus léger que les conduits traditionnels en fonte, ciment ou en matière synthétique extrudée. Il est évident que le conduit peut ne comporter qu'une nappe intérieure ou extérieure associée à l'armature 2. Ce conduit est fabriqué en continu au moyen d'une filière dont une forme d'exécution est représentée à la figure 3. Dans cette figure, les références 10 et 11 désignent des éléments de corps de filière et 12 le nez de filière. Ces éléments sont liés entre eux et fixés sur le bâti d'une installation d'extrusion, non représentée. Selon l'invention, cette filière comprend un premier ensemble d'extrusion formant la nappe intérieure 5, un deuxième ensemble d'extrusion formant l'armature 2 à structure lacunaire, et un troisième ensemble d'extrusion formant la nappe extérieure 6. Le premier ensemble d'extrusion est composé d'un noyau axial 13 et d'une bague centrale 14 l'entourant. Le noyau 13 est fixé au corps 10 par son extrémité amont. Il délimite, avec l'alésage interne de la bague 14, un canal annulaire 15 qui s'étend sur toute sa longueur et est raccordé, en amont, à un premier canal d'amenée de matière 16. Le canal annulaire 15 débouche, en aval, à proximité du convergent 17a d'un conformateur réfrigéré 17, fixé dans le prolongement de la filière pour refroidir et mettre en forme la nappe tubulaire 5 en sortant. Le deuxième ensemble d'extrusion est constitué par la bague centrale 14 précitée, par une bague intermédiaire 18 l'entourant et solidaire du corps 11, et par une douille 19 de formation des lacunes, montée coulissante sur la partie extérieure de la bague intermédiaire 18. Les bagues 14 et 18 délimitent entre elles un deuxième canal annulaire 20 communiquant en amont, avec un deuxième canal d'alimentation 22 et débouchant, en aval, par une fente annulaire 23. De façon connue, cette fente annulaire est formée entre un collet 14a de la bague 14 et l'extrémité chanfreinée aval de la bague intermédiaire 18. Elle débouche radialement vers l'extérieur. La douille 19 comporte à son extrémité libre des encoches 24. Elle est reliée, par une tringlerie 25 traversant les corps 10 et 11, à un plateau de commande 26, disposé hors de la filière et lui-même relié à des moyens moteurs aptes à le déplacer longitudinalement et alternativement dans les deux sens, comme représenté par la flèche 27. Dans cette forme d'exécution, la douille 19 peut occuper deux positions, à savoir: - une position d'occultation partielle, montrée à la partie inférieure de figure 3, dans laquelle ses encoches 24 sont dans le plan de sortie de la fente annulaire 23 pour former les cordons longitudinaux 3 de la structure lacunaire, - et une position de dégagement total, montrée à la partie supérieure de figure 3, dans laquelle elle est déplacée vers l'amont en permettant à la matière de sortir sur toute la périphérie de la fente annulaire 23 pour former, selon le temps pendant lequel elle est maintenue dans cette position, un anneau 4 de renfort des cordons 3, ou une couche continue de matière. Cette couche continue de matière qui se substitue localement à la couche lacunaire, renforce le conduit dans les zones où il doit subir un tulipage, c'est à dire être déformé radialement pour présenter une tulipe favorisant le raccordement par emboîtement de deux conduits. Le troisième ensemble d'extrusion est composé d'une bague extérieure 30, solidaire du nez 12 de la filière et délimitant, par sa face extérieure et avec un alésage, ménagé dans ce nez, un troisième canal annulaire 33. Ce canal est raccordé à une chambre d'alimentation amont 35, elle-même connectée à un troisième canal 36 d'alimentation en matière. L'extrémité aval du canal annulaire 33 débouche en direction du conformateur 17 et permet ainsi à la nappe extérieure 6 de venir se déposer sur l'armature 2, elle-même en appui sur la nappe intérieure 5, qui circule sur le conformateur. La figure 3 montre que l'alésage intérieur de la douille extérieure 30 est nettement à distance radiale de la douille d'obturation 19, afin de ne pas gêner les mouvements de celle-ci. On conçoit aisément que les trois couches sortant de la filière et venant en appui sur le conformateur 17, n'ont pas encore atteintes leur température de solidification et que, de ce fait, elles peuvent se lier les unes aux autres sans apport d'aucun autre agent de liaison. Les canaux d'alimentation 16-22 et 36 peuvent être raccordés à une même extrudeuse ou à plusieurs extrudeuses, ce qui permet de réaliser, à partir de cette filière, des conduits ayant des couches en matière synthétique de même nature, ou de natures différentes, et cela en fonction des besoins et des contraintes propres à l'utilisation de ce conduit. Le recours à des extrudeuses différentes permet également d'utiliser des matériaux de récupération pour constituer, par exemple, la couche la moins visible ou la moins sollicitée. La structure lacunaire formant l'armature 2 peut présenter des mailles différentes de celles représentées à la figure 1 et, par exemple, des mailles carrées en quinconce, des mailles losangiques ou des mailles en nid d'abeille comme montré aux figures 4, 5 et 6. Les mailles, carrées en quinconce, sont obtenues par une variante du dispositif de figure 3, comportant des moyens, non représentés, pour faire pivoter le plateau 26, la tringlerie 25 et la douille 19 autour de l'axe longitudinal de la filière. Cette rotation, dont l'amplitude angulaire a une valeur sensiblement égale à la moitié de la largeur d'une maille, s'effectue, dans un sens ou dans l'autre pendant que la douille 19 est en position de dégagement de la fente annulaire 23. Il est évident que dans ces conditions, les tringles 25, traversent les corps 10 et 11 de la filière par des lumières, en arc de cercle ou autre, leur laissant le débattement nécessaire à cette rotation. Les figures 7 et 8 montrent des variantes de réalisation de la filière de figure 3, variantes permettant de réaliser des mailles losangiques ou en nid d'abeille. Dans ces deux variantes, la douille 19 de formation des lacunes est associée à une bague 40 qui, disposée en aval d'elle, est liée aux moyens 25 à 27 déplaçant cette douille. A la figure 7, cette liaison est assurée par une tige axiale 42, liée au plateau 26 et montée libre en translation dans un alésage 41 du noyau 13, et par des bras radiaux 43 disposés avec jeu dans des lumières radiales 44 et 45, respectivement du noyau 13 et de la bague 14. Les bras 43, qui sécantent la fente annulaire 15 et en conséquence la trajectoire de la matière constitutive de la couche 5, ont, en section transversale, un profil lamellaire à bord aigu pour réduire au minimum leur action sur la matière en écoulement. Bien entendu, en aval de cette zone de perturbation, la fente annulaire 15 comporte une zone de compression permettant à la matière d'absorber les fentes réalisées par les bras et de reformer un anneau régulier. Dans la variante d'exécution de figure 8, la bague 40 est liée au plateau 26 (figure 3), par des tirants 43 montés coulissants verticalement dans la bague 14 et liés à une collerette interne 44 de cette bague. Dans ces deux formes de réalisation, et comme montré figure 9, les bords en vis à vis respectivement de la douille 19 et de la bague 40 sont munis de dentures s'imbriquant, respectivement 45 et 46, et formés de dents triangulaires, séparées par des encoches en "V", et délimitant entre elles une fente dentelée 47. Lors de la réalisation de la structure lacunaire de l'armature 2, la douille 19 et la bague 40 sont animées simultanément d'un mouvement de déplacement longitudinal, alternativement, vers l'aval puis vers l'amont, de manière à déplacer la fente dentelée 47 ménagée entre les deux dentures entre une position aval, montrée figure 9, dans laquelle ce qui peut être dénommé le sommet 47a des dents de la fente dentelée 47 est au niveau de la fente annulaire 23 et une position amont dans laquelle ce sont les creux 47b qui sont au niveau de cette fente. Entre ces deux positions, la matière sortant par la fente annulaire 23 se répartit sur Is branches 47c entre sommets et creux et forme aussi la maille losangique, montrée figure 5. Les mailles en nid d'abeille, montrées à la figure 6, sont obtenues par l'une ou l'autre des filières des figures 7 et 8, en arrêtant temporairement le déplacement longitudinal de la douille 19 et de la bague 40, à chacune des extrémités de la course pour former, comme montré à la figure 6, des barreaux 48, reliant les brins 49 formés par les branches 47c de la fente dentelée 47. Le conduit selon l'invention peut être utilisé pour transporter des gaz, des fluides, des sons, mais aussi pour constituer gaine de protection de conducteurs ou de réseaux divers. Quelle que soit son application, à résistance égale de celle des conduits actuels en matériaux divers, il présente une plus grande légèreté qui permet d'envisager son application à partir de très petits diamètres de l'ordre de 30 millimètres jusqu'à des diamètres de l'ordre de 700 millimètres qui, jusqu'à présent, ne pouvaient pas être envisagés dans les tronçons de longueur courante, en raison de leur poids. REVENDICATIONS 1. Conduit multicouche caractérisé en ce qu'il est composé d'une armature (2) en matière synthétique ayant, sur tout ou partie de sa longueur, une structure lacunaire réticulée, dont au moins l'une des faces, intérieure ou extérieure, est liée à une nappe tubulaire (5-6) en matière synthétique obturant la structure lacunaire de cette armature. 2. Conduit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature (2) est disposée entre une nappe intérieure (5) et une nappe extérieure (6), auxquelles elle est liée. 3. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'armature (2) et sa ou ses nappes (5-6) sont réalisées dans la même matière synthétique. 4. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, au moins l'une de ses nappes (5-6) est réalisée dans une matière synthétique différente de celle de son armature (2). 5. Conduit selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'armature (2) à structure lacunaire est remplacée localement par une couche uniforme de matière. 6. Filière pour la fabrication d'un conduit multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que cette filière comprend, en allant de l'intérieur vers l'extérieur: - d'une part, un premier ensemble d'extrusion formant la nappe intérieure (5) et composé d'un noyau axial (13) délimitant, avec une bague (14) l'entourant, un canal annulaire (5) raccordé, en amont, à un premier canal (16) d'amenée de matière, et débitant, par son extrémité aval, en direction d'un conformateur réfrigéré (17), - d'autre part, un deuxième ensemble d'extrusion formant l'armature à structure lacunaire (2) et composé - a) d'une bague intermédiaire (18) entourant la bague (14) du premier ensemble d'extrusion, en formant un deuxième canal annulaire (20) communiquant, en amont, avec un deuxième canal (22) d'amenée de matière, et, en aval, avec une fente annulaire (23) d'extrusion, - b) d'une douille (19) de formation des lacunes qui, montée coulissante sur la bague intermédiaire (18) et comportant, à son extrémité aval, des encoches (24) coopérant avec la fente annulaire (23), est reliée à des moyens aptes à la déplacer en translation longitudinale alternativement entre une position amont, et en position aval, - et, de plus, un troisième ensemble d'extrusion formant la nappe extérieure (6) et composé d'une douille fixe (30) disposée autour de la douille d'obturation (19) et délimitant, avec un alésage interne ménagé dans le nez de filière, un canal annulaire (33) dont l'extrémité amont communique avec un troisième canal (36) d'amenée de matière, tandis que son extrémité aval débite en direction de l'armature lacunaire (2) plaquée sur la nappe intérieure (5). 7. Filière selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens (25 à 27) aptes à déplacer la douille (19) de formation de la structure lacunaire sont montés dans le corps (10-17) de filière avec possibilité de rotation, et sont reliés à des moyens aptes à les faire pivoter alternativement dans un sens ou dans l'autre, et avec une amplitude angulaire sensiblement égale à la moitié de la largeur d'une maille de la structure. 8. Filière selon la revendication 6, caractérisée en ce que la douille (19) de formation de la structure lacunaire est associée à une bague (40) disposée en aval d'elle et liée aux moyens (25 à 27) assurant ses mouvements longitudinaux, tandis que les bords en vis à vis de la douille (19) et de la bague (40) sont munies de dentures (45-46) s'imbriquant l'une dans l'autre en délimitant une fente dentelée (47) coopérant avec la fente annulaire (23) du deuxième ensemble filière.