FR2529643A1

FR2529643A1 - Conduit for transporting heat transfer fluid, and method of manufacture.

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Publication number: FR2529643A1
Application number: FR8211538A
Authority: FR
Original assignee: CALIQUA
Current assignee: CALIQUA
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1982-06-30
Publication date: 1984-01-06
Also published as: FR2529643B1

Abstract

The invention relates to a conduit for transporting heat transfer fluid at high temperature, comprising, in a trench 1, a pair of pipes 3 made of synthetic resin reinforced with mineral fibres, these pipes being embedded in a mass of thermally isolating concrete 5 incorporating an aggregate of clay or expanded glass.

Description

L'invention se rapporte à une conduite pour transport de fluide caloporteur, tel que vapeur ou eau surehau- fée, comportant au moins un tuyau noyé dans une masse de matière d'enrobage,
Dans une forme d'exécution connue, une telle con- duite comporte deux tuyaux métalliques (l'un pour l'aller et l'autre pour le retour du fluide) calorifugés par des demicoquilles de laine de verre ou de roche et installés dans un caniveau en béton armé étanche, recouveru d'une dalle également en béton armé.Le caniveau est mis e#n oeuvre au fond d'une tranchée finalement remblayée en sable ou en matériaux de déblai de la fouille. Une telle conduite est complexe et très coflteuse. Elle nécessite l'emploi de lyres ou de souffle# de dilatation pour les tuyaux. De plus, l'étanchéité du caniveau en béton n'est jamais absolue et les tuyaux métalliques, généralement en acier, s trouvent soumis a' la corrosion due à l'humidité d'infiltration en provenance du sol.The invention relates to a pipe for transporting coolant, such as steam or hot water, comprising at least one pipe embedded in a mass of encapsulating material,
In a known embodiment, such a duct comprises two metal pipes (one for the one and the other for the return of the fluid) insulated with glass or rock wool half-tiles and installed in a Reinforced concrete gutter, covered with a slab also of reinforced concrete. The gutter is installed at the bottom of a trench finally backfilled in sand or excavated excavation material. Such conduct is complex and very cumbersome. It requires the use of lyres or blast # of expansion for the pipes. In addition, the integrity of the concrete gutter is never absolute and the metal pipes, usually made of steel, are subject to corrosion due to infiltration moisture from the ground.

Il est connu par ailleurs d'utiliser des tuyaux en acier ou en résine synthétique armée de fibres de verre, et de placer de tels tuyaux à l'intérieur de tuyaux de protection de plus grand diamètre, réalisés par exemple en PVC (polychlorure de vinyle), qui les protègent chimique- ment et mécaniquement du milieu extérieur. L'espace compris entre ces tuyaux coaxiaux est rempli d'un isolant thermique (laine de verre ou de roche, mousse de polyuréthane, etc). It is also known to use steel or fiberglass-reinforced synthetic resin pipes, and to place such pipes inside larger diameter protective pipes, made for example of PVC (polyvinyl chloride). ), which protect them chemically and mechanically from the outside environment. The space between these coaxial pipes is filled with thermal insulation (glass wool or rock, polyurethane foam, etc.).

Les tuyaux composites à double paroi ainsi obtenus, inatta- quables par 1'eau, sont placés sur lit de sablon au fond d'une tranchée remblayée en sablon. Une telle structure dis-.The double wall composite pipes thus obtained, which are unexpectedly water-based, are placed on a bed of sand at the bottom of a trench filled with sand. Such a structure dis.

pense de prévoir un caniveau étanche, car il n'est plus besoin d'assurer aux tuyaux composites une protection contre l'eau. Mais ces tuyaux, préfabriqués, sont coûteux et néces-
sitent eux aussi des lyres ou des soufflets de dilatation et/ou des butées de blocage.De plus, ils doivent avoir une résistance mécanique intrinsèque suffisante pour résister aux efforts liés au fluide caloporteur (pression, température) ainsi qu'aux efforts extérieurs, cette résistance ne dis pensa pas de la nécessité de protection supplémentaires aux endroits exposés à des surcharges locales, ce qui conduit a y prévoir un recouvrement de dalles de béton ou une profondeur d'eneouissemerst importante,
Afin de remédier à ces inconvénients, la prdsente invention a pour objet une conduire du genre défini au début, dans laquelle la matière d'enrobage est un béton isolant thermique coulé directement autour de la surface extérieure du tuyau ou des tuyaux que comporte la conduite.think to provide a waterproof gutter, because it is no longer necessary to ensure the composite pipes protection against water. But these pipes, prefabricated, are expensive and neces-
They also need to be able to use an instal- lation or expansion bellows and / or blocking stops. In addition, they must have intrinsic mechanical strength sufficient to withstand the forces associated with the coolant (pressure, temperature) as well as external forces. resistance did not think of the need for additional protection in areas exposed to local overloads, leading ay ay provide a covering of concrete slabs or depth of eneouissemerst important,
To overcome these drawbacks, the present invention relates to a conduct of the kind defined at the beginning, wherein the coating material is a thermal insulating concrete poured directly around the outer surface of the pipe or pipe that includes the pipe.

Un tel enrobage de béton, peu coûteux, assure à la fois les fonctions de calorifugeage et de protection mécanique du ou des tuyaux de la conduite, dont la structure peut alors ne comporter qu'une simple épaisseur de matière résistant aux seuls efforts dus au fluide (pression, température) et pouvant ne pas présenter de résistance mécanique propre aux efforts extérieurs De plus, le béton en réprime les allongements de dilatation et évite l'emploi de lyres ou de sourflets de compensation ainsi que de butées de blocage.Such a concrete coating, inexpensive, provides both the functions of thermal insulation and mechanical protection of pipe or pipes, whose structure can then comprise only a single thickness of material resistant to the forces due to the fluid (pressure, temperature) and may not have mechanical strength specific to the external forces In addition, the concrete represses the expansion elongations and avoids the use of lyres or compensating gouges and blocking stops.

Le béton utilisé peut contenir un granulat de matière expansée qui lui confère son caractère d'isolant thermique, ce granulat pouvant par exemple ttre formé de granules d'argile > -. expansée ou de verre expansé. The concrete used may contain a granulate of expanded material which gives it its character of thermal insulation, this granulate may for example be formed of clay granules> -. expanded or expanded glass.

la matière constitutive du ou des tuyaux que comporte la conduite peut quant à elle être une matière plastique, telle que le PVC ou une résine époxy. pareil matériau, inattaquable chimiquement, écarte tout risque de corrosion en cas de fissuration du béton. the material constituting the pipe or pipes that comprises the pipe can itself be a plastic material, such as PVC or an epoxy resin. such a material, chemically unassailable, rules out any risk of corrosion in case of concrete cracking.

L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'une conduite conforme à la description précé- dente. Ce procédé consiste à placer le tuyau ou le groupe de tuyaux que doit comporter la conduite à l'intérieur d'une tranchée ou d'un coffrage longitudinal sur des cales thermiquement isolantes, et à couler le béton isolant d'enrobage de manière à noyer le tuyau ou le groupe de tuyaux.Afin de limiter ou d'éliminer les contraintes infligées au béton isolant du fait de la dilatation du ou des tuyaux engendrée par la haute température du fluide caloporteur transporté, il convient, si le béton utilisé n'offre pas un module d1élas- ticité suffisant pour supporter ces contraintes, d amener, lors de la coulée de celui-ci, chaque tuyau à prendre par
très expansion un diamètre/ légèrement inférieur à celui qu'il présentera lorsqu'il sera parcouru par un fluide caloporteur à haute température. Ainsi est crée autour de chaque tuyau un intervalle procurant un Jeu à froid qui, à chaud, disparatt avec blocage corrélatif du tuyau dans le béton, sans que des contraintes excessives s'exercent sur le béton.En pratique, l'expansion précitée peut être obtenue parchauffagede chaque tuyau et/ou par mise sous pression de l'intérieur de chaque tuyau.The invention also relates to a method for producing a pipe according to the preceding description. This method consists of placing the pipe or the group of pipes that must comprise the pipe inside a trench or a longitudinal formwork on thermally insulating shims, and casting the insulating concrete embedding so as to drown the pipe or group of pipes.In order to limit or eliminate the stresses imposed on the insulating concrete due to the expansion of the pipe or pipes caused by the high temperature of the heat transfer fluid transported, it is appropriate, if the concrete used does not offer not a sufficient elasticity module to withstand these constraints, to bring, when casting it, each pipe to be taken by
very expansion a diameter / slightly lower than it will present when it will be traversed by a heat transfer fluid at high temperature. Thus is created around each pipe an interval providing a cold game which, hot, disappears with consequent blockage of the pipe in the concrete, without excessive stresses exerted on the concrete.In practice, the aforementioned expansion can be obtained by heating each pipe and / or pressurizing the inside of each pipe.

Une autre possibilité, qui peut être mise en oeuvre seule ou combinée avec la précédente, consiste à entourer chaque tuyau (avec collage éventuel) d'une couche de matière compressible, telle que carton onduld ou feutre, qui, stin- terposant entre le tuyau et le béton après coulée de celuici, absorbe en s'écrasant les dilatatlo du tuyau. Another possibility, which can be implemented alone or in combination with the previous one, is to surround each pipe (with possible gluing) with a layer of compressible material, such as corrugated cardboard or felt, which, storing between the pipe and the concrete after casting of it, absorbs crashing the dilatatlo of the pipe.

La description qui va suivre, en regard du dessin annexé b titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut Etre mise en pratique. The following description, with reference to the appended drawing as a non-limiting example, will make it possible to understand how the present invention can be put into practice.

La figure unique représente en coupe transversale une conduite enterrée selon l'invention. The single figure shows in cross section a buried pipe according to the invention.

On voit sur la figure une tranchée 1 creusée dans le sol 2 pour recevoir une conduite de transport de fluide caloporteur tel que de l'eau surchauffée. Cette conduite comporte deux tuyaux 3, l'un servant à l'aller et l'autre au retour du fluide, qui sont disposés caste à côte sur des cales 4 en matière. thermiquement isolante. Les tuyaux 3 et les cales 4 sont noyés dans une masse de béton 5 coulée en place dans la tranchée 1, sans pervibration, et recouverte d'une couche de terre 6 de remblayage de la tranchée. Un tel remblayage n1 est toutefois pas indispensable, 1e béton 5 assurant une protection mécanique suffisante. Ce dernier est un béton isolant thermique contenant un granulat d'argile expansée ou de verre expansé. Les cales 4 sont de préférence réalisées en un béton isolant identique au béton de coulée 5. Les tuyaux 3 sont des tuyaux en polychlorure de vinyle, en résine époxy ou en un polymère analogue. We see in the figure a trench 1 dug in the ground 2 to receive a heat transfer fluid transport line such as superheated water. This pipe comprises two pipes 3, one to go and the other to the return of the fluid, which are arranged caste side by side on wedges 4 made of material. thermally insulating. The pipes 3 and the wedges 4 are embedded in a mass of cast concrete in place in the trench 1, without penetration, and covered with a layer of earth 6 for backfilling the trench. Such backfilling is however not essential, the concrete providing sufficient mechanical protection. The latter is a thermal insulating concrete containing a granulate of expanded clay or expanded glass. The shims 4 are preferably made of an insulating concrete identical to the casting concrete 5. The pipes 3 are pipes made of polyvinyl chloride, epoxy resin or a similar polymer.

Dans le cas où le module d'élasticité du béton 5 ne serait pas suffisant pour que celui-ci résiste aux contrain- tes de dilatation exercées par les tuyaux 3 lorsque la conduite est en service, ceux-ci sont soumis. à une expansion calculée pour les amener à peu près au diamètre qu'ils doivent présenter en raison de la dilatation causée par la circulation du fluide caloporteur à haute température. Cette expansion, qui peut Etre obtenue soit par chauffage des tuyaux, soit par "gonflage" de ceux-ci à l'aide d'un fluide sous pression, par exemple de l'eau, soit par ces deux moyen à la fois, évite tout risque d'éclatement du béton d'enrobage 5 par contrainte interne due à la dilatation thermique des tuyaux 3. On peut aussi coller sur chaque tuyau 3, avant coulée du béton 5, une couche de carton ondulé ou de feutre. In the case where the modulus of elasticity of the concrete 5 is not sufficient for it to withstand the expansion stresses exerted by the pipes 3 when the pipe is in use, they are subjected. to an expansion calculated to bring them roughly to the diameter they must present due to the expansion caused by the circulation of heat transfer fluid at high temperature. This expansion, which can be obtained either by heating the pipes or by "inflating" them with the aid of a pressurized fluid, for example water, or by these two means at the same time, avoids any risk of bursting of the coating concrete 5 by internal stress due to the thermal expansion of the pipes 3. It may also stick on each pipe 3, before pouring concrete 5, a layer of corrugated cardboard or felt.

Les deux formules suivantes peuvent entre envisagées pour le béton isolant 5
Formule 1
Granulat d'argile expansée
(granulométrie 4 i 12 mm) --- 450 litres
Granulat concassé d'argile expansée
(granulométrie < 4 mm) --- 520 litres
Cendres de houille ---------- 240 kg
Ciment CPJ 45 --------------- 150 kg
Eau ------------------------- 120 litres
Formule 2
Granulat de verre expansé (Expanver) -----1 m3
Adjuvant plastifiant et entratneur d'air- 2,7 kg
Laitier d'incinération ------------------ 0,5 m3
Ciment CPJ 45 --------------------------- 150 kg
Eau --------------------- 120 litres
Les deux tuyaux 3 peuvent soit entre disposés dans un même plan horizontal, comme représenté, soit être superposés dans un même plan vertical ou oblique. Les cales isolantes 4 peuvent présenter la forme simple de briques, ainsi que le montre la figure, ou la forme de blocs de section peuntreu moins complexe, par exemple de blocs en U recevant/leurs branches la paire de tuyaux 3. The following two formulas can be considered for insulating concrete 5
Formula 1
Expanded clay granulate
(particle size 4 i 12 mm) --- 450 liters
Crushed granulate of expanded clay
(particle size <4 mm) --- 520 liters
Coal ash ---------- 240 kg
Cement CPJ 45 --------------- 150 kg
Water ------------------------- 120 liters
Formula 2
Expanded glass granulate (Expanver) ----- 1 m3
Plasticizing Adjuvant and Air Trainer - 2.7 kg
Incineration slag ------------------ 0,5 m3
Cement CPJ 45 --------------------------- 150 kg
Water --------------------- 120 liters
The two pipes 3 can either be arranged in the same horizontal plane, as shown, or be superimposed in the same vertical or oblique plane. The insulating shims 4 may have the simple shape of bricks, as shown in the figure, or the shape of blocks of less complex section, for example U-shaped blocks receiving their branches the pair of pipes 3.

Claims

1.- pipe for transporting heat transfer fluid, comprising at least one pipe embedded in a mass of coating material, characterized in that the coating material is a thermal insulating concrete cast directly around the outer surface of the pipe or pipes that conduct.

2.- pipe according to claim 1, characterized in that the insulating concrete continent a granulate of expanded material.

3. - Conduit according to revend # cation 2, characterized in that the granulate is formd-expanded clay granules.

4.- pipe according to claim 2, characterized in that the granulate is formed of expanded glass granules.

5. - Conduit according toonequelaonque of claims 1 to 4, characterized in that the constituent material of the pipe or pipes it comprises is a plastic material, such as polyvinyl chloride or an epoxy resin.

6. A method of producing a pipe according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it consists of placing the pipe -o: the group of pipes inside. a trench or longitudinal shuttering on thermally insulating shims, and casting the insulating concrete embedding so as to drown the pipe or group of pipes.

7. A process according to claim 6, characterized in that during the casting of the concrete is brought each pipe to take by expansion a diameter slightly less than that which it will present when it will be traversed by a heat transfer fluid to high temperature.

8. A process according to claim 7, characterized in that the expansion is obtained at least partially by heating each pipe.

9. A process according to claim 7 or 8, characterized in that the expansion is achieved at least partially by pressurizing the interior of each pipe.

10. - A method according to any one of revendieations 6 to 9, characterized in that surrounds each pipe: a coudhe compressible material.