Brevet FR2090378A1 — publié le 19720114

La présente invention concerne la fabrication de tuyaux souples notamment du genre coiaportant une couche de renforcement formée de fils métalliques enroulés en hélice. 5 Dans la fabrication de tuyaux souples pouvant supporter des efforts radiaux, engendrés par exemple les pressions d'un fluide dans l'alésage du tuyau, on. applique généralement une ou plusieurs couches de matière de renforcement ou armature sur une carcasse de tuyau souple. 10 L'armature peut être formée de fils métalliques tressés et/ou enroulés en hélice, mais pour un tuyau subissant fréquemment des flexions, une armature en fils tressés n'est pas entièrement satisfaisantes. Dans une telle armature, les fils sont imbriqués les uns dans les autres et 15 finissent par céder parce que les flexions imprimées au tuyau les font frotter les uns contre les autres. Dans un tuyau à armature en fils métalliques enroulés en hélice, les fils d'une couche donnée sont parallèles entre eux et deux couches successives sont sépa-20 rées l'une de l'autre par une couche de matière polymère. Ainsi, les tuyaux souples à armature métallique en hélice ont plus de longévité que ceux à armature tressée et peuvent subir en service des conditions plus dures. Toutefois, on s'est heurté à des difficultés 25 dans la mise au point d'un procédé peu onéreux, rapide et efficace de fabrication de tuyaux souples à armature en hélice. Il est courant de réaliser ces tuyaux par longueurs atteignant 18 m en appliquant les couches de tuyaux sur un mandrin en acier et, d'une manière générale, ce procédé est 30 couteux et lent, bien qu'acceptable pour des tuyaux de grand diamètre qui, fabriqués en des longueurs plus grandes, seraient trop lourds et encombrants. La présente invention a pour objet un procédé perfectionné de fabrication de tuyau souple à armature en 35 hélice. Selon la présente invention un procédé de fabrication de tuyau souple à armature en hélice consiste à extruder sur un mandrin souple une carcasse de tuyau souple formée d'une couche de matière polymère et à enrouler en 4-0 hélice sur cette carcasse une ou plusieurs couches de fils 71 19530 a 2090378 métalliques de renforcement formant une armature. En utilisant un mandrin souple de longueur convenable, on peut former un tuyau souple de grande longueur portant une armature continue de fils métalliques 5 enroulés en hélice. La longueur du mandrin souple peut commodément atteindre 300 m quand la machine à enrouler les fils métalliques peut porter des longueurs de fils métalliques correspondantes. De préférence, le tuyau souple comporte deux 10 couches d'armature, formées de fils enroulés en sens opposés sur la carcasse pour que le tuyau ait une structure équilibrée- Une couche de matière polymère est interposée entre les couches d'armatures voisines pour empêcher leurs fils de se toucher. 15 Suivant un autre aspect de l'invention, un procédé de fabrication de tuyau souple à armature en hélice consiste à constituer par extrusion sur un mandrin souple une carcasse formée d'une couche de matière polymère, à appliquer sur cette carcasse une couche de matière élas-20 tique, et à enrouler en hélice sur la carcasse une ou plusieurs couches de fils métalliques fins formant une armature. Pendant l'enroulement en hélice d'une couche d'armature en fils métalliques fins, il se révèle difficile de maintenir tous les fils métalliques sous 25 tension égale et constante et il peut arriver qu'un ou plusieurs fils métalliques soient plus tendus que les autres. Lors du durcissement ultérieur du tuyau, la carcasse se ramollit initialement et les fils métalliques les plus tendus y pénètrent, ce qui affaiblit le tuyau et 30 risque d'engendrer des fuites dans le tuyau fini. Une couche de matière élastique, par exemple de tissu ou de bourre (floc), appliquée sur la carcasse, assure un effet amortisseur et supprime ou minimise la tendance d'un ou plusieurs des fils métalliques fins à pénétrer dans la 35 carcasse. On décrira maintenant un mode de réalisation de l'invention, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé dont la figure unique est une vue de profil en coupe d'une enrouleuse destinée à poser les fils métalliques 40 d'armature sur une carcasse de tuyau souple formée sur un 71 19530 ? 2090378 mandrin souple. Dans le tuyau souple, à section circulaire, sont noyées deux couches d'armature, formées de fils métalliques enroulés en hélice et radialement espacées l'une de l'autre, 5 la couche intérieure étant flanquée d'une couche amortisseuse en "bourre ou matière floquée élastique. Pour fabriquer des tuyaux souples, on extrude une matière polymère tel que le caoutchouc naturel ou synthétique sur un mandrin souple formé d'une tige pleine en nylon, 10 à section circulaire, pour former la carcasse du tuyau. On revêt ensuite cette carcasse d'un adhésif et on lui fait traverser un appareil de floquage destiné à revêtir sa face radialement extérieure d'une couche de matière amortisseu"se "tel qu'un floc de nylon. 15 L'appareil de floquage peut agir par voie élec trostatique , le floc se déversant à travers un champ électrique sur la carcasse de tuyau. En variante, cet appareil peut comporter un moyen mécanique, tel qu'un barreau batteur appliquant le floc sur la face extérieure enduite d'adhésif 20 de la carcasse ; dans ce cas, il est avantageux d'agiter la carcasse pour répartir le floc sur la couche d'adhésif. Pendant la traversée de l'appareil de floquage, de type mécanique ou électrostatique, on peut faire tourner la carcasse autour de son axe pour mieux la recouvrir cornplé-25 tenent et régulièrement. Une machine enrouleuse, représentée sur la figure, sert à poser en hélice une série de fils métalliques d'armature 1, longs et fins, sur la carcasse 2 revêtue de floc. Les fils métalliques d'armature peuvent être à un seul ou à 30 plusieurs brins et avoir, par exemple, un diamètre de 0,25 à 0,75 ee. De préférence, les fils métallique© d'armature sont en acier à haute résistance à la traction, à charge de rupture de l'ordre de 24 kg/mm2, ainsi qu'à haut module d'élasticité. 35 La carcasse 2 revêtue de floc est soutenue par le mandrin souple 3 qui traverse l'enrouleuse 4, coaxiale-ment à l'axe de rotation de celle-ci, et traverse coaxiale-ment une filière 5* présentant un alésage de diamètre voulu pour tasser les fils métalliques d'armature 1 en une seule ^"0 couche à spires jointives. 71 19530 2090378 Chaque fil métallique d'armature 1 arrive d'une bobine 6 portant &u fil en quantité suffisante-pour s'enrouler en continu sur toute la longueur du tuyau. Chaque bobine est montée sur un support individuel 7 et est sollicitée par ressort 5 de manière à tourner dans le support à 1'encontre d'un frein chargé élastiquement, le support étant fixé, mais aisément amovible, sur un support ou un disque rotatif 8 perçé d'un trou central, centré sur son axe de rotation, qui permet à la carcasse 2 revêtue de floc de le traverser. Selon 10 le nombre total de fils métalliques à enrouler, chaque bobine peut porter plus d'un fil métallique. Chaque fil métallique émanant d'une bobine 6 décrit un aller et retour autour de poulies 9, 10 portées par le support 7 associé et destinées à tendre le fil métallique, contourne une 15 première couronne d'entretoisement 11, puis rejoint radialement vers l'intérieur un guide circulaire plat 12, monté coaxialement au disque rotatif 8. Chaque fil traverse un trou individuel 13 percé dans le guide près de son pourtour, contourne une seconde couronne d'entretoisement 14, puis pénètre dans la filière 5 20 qui entoure de près le tuyau pour tasser les fils métalliques en une seule couche à spires jointives. Les poulies 9, 10, les couronnes d'entretoisement 11, 14, le guide 12 et la filière 5 coopèrent pour "casser" les fils métalliques, c'est à dire les couder alternativement 25 dans un sens et dans l'autre en vue de réduire leur élasticité et de leur imprimer une déviation telle qu'ils présentent une élasticité résiduelle dans un sens tendant à les maintenir enroulés autour de la carcasse du tuyau. Un groupe tracteur ( non représenté) tire le tuyau 30 armé à travers la filière 5, à une vitesse présentant avec celle de la rotation du disque la relation voulue pour que les spires de fil métallique enroulés en hélice aient l'inclinaison voulue. Après avoir revêtu le tuyau souple armé d'une 35 nouvelle couche de matière polymère constituant une couche intermédiaire et, facultativement, d'une nouvelle couche amortisseuse, on lui applique une seconde couche de fils métalliques, enroulés en hélice à l'opposé de ceux de la première couche, pour équilibrer les forces engendrées au sein 40 du tuyau, puis on revêt l'extérieur du tuyau d'une dernière 71 19530 5 2090378 couche de matière polymère ou autre matière. On peut commodément fabriquer un tuyau souple du genre décrit, comportant deux couches d'armature et une couche intermédiaire de matière polymère, dans un 5 appareil comportant deux enrouleuses, agencées pour enrouler les fils métalliques d'armature en sens opposés, en couches superposées, et des moyens propres à appliquer une couche de matière polymère entre les deux couches de fils métalliques. 10 On recouvre ensuite le tuyau assemblé d'une gaine en plomb souple permettant de le bobiner pour le vulcaniser. Après vulcanisation, on déroule le tuyau, puis on incise longitudinalement la gaine de plomb et on la détache du tuyau. On peut raccorder une source d'air comprimé 15 à un bout du tuyau pour faciliter l'extraction du mandrin. On s'est référé, pour décrire l'invention, à un tuyau souple comportant deux couches de fils métalliques d'armature, mais l'invention est applicable à la fabrication en grandes longueurs de tuyaux souples ayant d'autres struc-20 tures, dans lesquels on désire former une couche de fils métalliques d'armature enroulés en hélice. Ainsi, l'invention offre un procédé permettant de réaliser à bon compte de grandes longueurs de tuyau souple portant une couche de fils métalliques d'arma-25 ture continus enroulés en hélice. De plus, le matériel nécessaire est peu coûteux et le procédé permet de fabriquer rapidement de grandes longueurs de tuyau enroulé en hélice. 71 19530 « 2090378 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de tuyau souple à armature en hélice, caractérisé en ce qu'on extrude sur un mandrin souple 5 une carcasse de tuyau souple formée d'une couche de matière polymère et on enroule en hélice sur cette carcasse une ou plusieurs couches de fils métalliques de renforcement formant une armature. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 10 en ce qu'on enroule en hélice des fils métalliques d'armature autour d'une carcasse de tuyau souple pour former une première couche d'armature, on applique sur cette couche une couche intermédiaire de matière polymère, puis on enroule en hélice des fils métalliques d'armature autour de la couche intermé-15 diaire pour former une seconde couche d'armature. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil métallique d'armature a une haute résistance à la traction. 4. Frooédé selon l'une quelconque des revendications 201 à 3, caractérisé en ce qu'on recouvre la carcasse de tuyau souple de matière élastique pour former une couche amortisseuse retenant les fils métalliques d'armature enroulés autour de ladite carcasse. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé 25en ce qu'on applique de la matière textile sur la carcasse de tuyau souple pour former une couche amortisseuse. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on applique une couche de floc sur la carcasse de tuyau souple pour former une couche amortisseuse. 30 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on pose sur.le tuyau souple, avant de le vulcaniser une gaine de plomb souple^ formant une couche de protection amovible. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 35 1 à 7, caractérisé en ce qu'on utilise une enrouleuse et une filière de tassement pour appliquer en hélice les fils métalliques d'armature autour de la carcasse de tuyau souple, la filière étant disposée près de l'enrouleuse pour tasser les fils métalliques qui en sortent sur la carcasse en une seule 40 couche à spires jointives. 71 19530 t 2090378 9. Appareil de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une enrouleuse qui comporte une série de porte-bobine fixés sur un support rotatif, caractérisé en ce que chaque porte-bobine est agencé pour soutenir une 5 bobine en la laissant tourner, à l'encontre d'un frein chargé élastiqueraent, autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du support rotatif,au moins une poulie,un guide plat, et une couronne d'entretoisement étant fixes par rapport au support rotatif et agencés pour imprimer au fil métallique d'armature 10 extrait de la bobine un trajet tortueux afin de le "casser", et une filière de tassement étant prévue pour tasser les fils métalliques d'armature en une seule couche à spires jointi-ves autour d'une carcasse de tuyau souple. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé 15 en ce qu'il comporte au moins deux desdites enrouleuses, axialement espacées et agencées pour enrouler les fils métalliques d'armature en sens opposés en couches superposées, des moyens étant prévus pour appliquer une couche de matière polymère entre les deux couches de fils.