Brevet FR2064419A1 — publié le 19710723

L'invention concerne un tuyau flexible et plus particulièrement, un tuyau flexible renforcé de fibres et convenant à la transmission d'un fluide, gaz ou liquide, sous pressiono Dans diverses industries, on a besoin de transmettre 5 un fluide sous pression au moyen d'un tuyau portatif. Quand le fluide à transmettre contient un composé chimique actif, les tuyaux ordinaires en caoutchouc ou en matière vinylique se détériorent assez rapidement, le brevet américain N° 3 0622M décrit un tube composite de "Nylon" destiné à cet effet. Ce 10 tube est essentiellement formé de trois parties, à savoir un tube intérieur de "Nylon", une ou plusieurs couches de filaments de renforcement et une gaine extérieure de "Nylon"o Toutefois, le tube composite de "Nylon" présente l'inconvénient que lorsqu'on le courbe ou lorsqu'on le plie de façon répétée, 15 la fatigue du tube intérieur de "Nylon" augmente, causant une fissuration ou même une rupture du tube» Ainsi, la durée de service de ce tube composite de "Nylon" connu est assez courte» Afin d'atténuer ce risque de fissuration et de rupture dû au pliage, la Demanderesse a fait une série d'études 20 et a réussi à mettre au point un tuyau flexible perfectionné ayant une très grande résistance à la fissuration et à la rupture par pliage0 Pour plus de brièveté, cette résistance à la fissuration et à la rupture par suite de pliage sera appelée "résis-25 tance au pliage On a trouvé que l'épaisseur de paroi du tube intérieur a de grands effets sur la résistance au pliage et que l'on peut réduire dans une mesure considérable la fissuration et la rupture dues au pliage en permettant au tube intérieur 30 de coulisser relativement à la couche adjacente c'est-à-dire à la couche de renforcement de ce tube. Par l'épaisseur de paroi réduite du tube intérieur et la faculté de coulissement du tube intérieur relativement à la couche adjacente, l'aptitude du tube intérieur à reprendre sa forme initiale est con-35 sidérablement accrue, même si le tuyau est considérablement déformé ou courbé. Il est évident que le tube à paroi mince est plus flexible qu'un tube à paroi plus épaisse. Par cette 70 37392 2 2064419 flexibilité accrue et l'aptitude au rétablissement améliorée, on peut réduire fortement le risque de fissuration et de rupture du tube par suite de pliage» Autrement dit, on peut améliorer dans une mesure notable la résistance au pliage d'un 5 tel tuyau en utilisant une paroi minceo Donc, l'un des buts de l'invention est de fournir un tuyau flexible de grande résistance au pliage qui comprend un tube intérieur en "Nylon", une couche fibreuse de renforcement disposée sur la surface périphérique du tube intérieur de 10 manière à pouvoir coulisser et qui est formée de filaments de résine synthétique de grande résistance à la traction, et line gaine extérieure formée de résine synthétique ou de caoutchouc synthétique et couvrant la couche de renforcement, le tube intérieur ayant une épaisseur de paroi inférieure à 6% de son 15 diamètre extérieur* ïïn autre but de l'invention est de fournir un tuyau flexible de la structure ci-dessus qui convienne à la transmission de fluide sous pressiono Un autre but de l'invention est de fournir un tuyau 20 flexible léger possédant une grande résistance au pliage et \me grande résistance aux composés chimiques actifs. Une autre caractéristique importante de l'invention est que l'utilisation d'un tube intérieur à paroi mince diminue le prix de revient du tube flexible par unité de longueur. 25 Pour faciliter la compréhension de l'invention, on se référera aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un tuyau flexible selon l'invention, une partie de la couche fibreuse de renforcement et de la gaine extérieure étant arrachée ; 30 - la figure 2 montre la façon dont se plie un tube intérieur d'un tuyau flexible, et - la figure 3 est un graphique montrant la variation de la durabilité d'un tuyau flexible après des flexions répétées» 35 Sur la figure 1, un mode d'exécution d'un tuyau flexible renforcé de fibres selon l'invention comprend un tube intérieur 1 en "Nylon"• Une couche de renforcement 2 est 70 37392 3 2064419 disposée de manière à pouvoir coulisser sur la surface périphérique du tube, grâce au fait que des filaments de résine synthétique ont été tissés sur celui-ci. Une gaine extérieure 3 a ensuite été formée.d'un seul tenant sur la surface extéri— 5 eure de la couche de renforcement 20 Ainsi, toute la surface extérieure du tube intérieur 1 est entourée par la couche de renforcement 2 qui est intercalée entre le tube intérieur 1 et la gaine extérieure 3<> La gaine extérieure 3 peut présenter des colliers 10 appropriés (non représentés) qui font corps avec elle de manière à améliorer sa solidité mécanique» La couche de renforcement 2 est formée par exemple de filaments de "Yinylon" ou de wDacronM0 La gaine extérieure est de préférence formée de chlorure de polyvinyle ou de 15 caoutchouc. On peut aussi utiliser d'autres matières pour la couche de renforcement et la gaine extérieure de manière à répondre aux besoins d'applications déterminéeso Gomme le montre la figure 2, si l'on courbe un tuyau ordinaire, lorsqu'aucune pression intérieure n'est pratiquement 20 appliquée, les parois intérieures de la portion ainsi courbée du tuyau se plient, comme on l'a indiqué en a sur la figure. Le pliage est très indésirable parce que si le tube intérieur en "Nylon1* est plié de façon répétée, sa fatigue augmente rapidement ce qui cause une fissuration et une rupture du tube 25 de sorte que la durée de service du tuyau flexible est réduite. Pour atténuer le risque de fissuration ou de rupture dû au pliage, il est connu d'employer un tube à paroi épaisse de façon qu'il soit robuste et difficile à plier. Il est apparu que l'utilisation d'un tube à paroi épaisse améliorait effica-30 cernent la solidité mécanique du tuyau. Par contre, l'épaisseur de paroi accrue du tube aboutit à des tuyaux plus gros qui sont difficiles à courber». Ainsi, les tubes flexibles à paroi épaisse ne sont pas faciles à manier», Surtout, l'épaisseur accrue de paroi nécessite davantage de matière et augmente le 35 coût de la fabricationo A la suite d'années d'études et d'expériences, la Demanderesse a réussi à trouver une structure nouvelle de 70 37392 2064419 tuyau flexible qui a une grande résistance au pliage. Selon l'invention, l'épaisseur de paroi du tube intérieur du tuyau flexible est réduite, contrairement à la pratique courante. Si l'on utilise un tube intérieur auant une 5' épaisseur de paroi inférieure à 6%,. de préférence inférieure à 5% de son diamètre extérieur, la sensibilité du tuyau flexible aux divers effets nuisibles du pliage est fortement réduiteo Même si l'on plie le tuyau flexible ayant cette structure, sa longévité n'est pas réduite dans une mesure notable. 10 La Demanderesse a fait divers essais pour déterminer les excellentes caractéristiques pratiques du tuyau flexible de 1*invention. Par exemple, on a préparé un certain nombre d*éprouvettes de tuyau flexible selon l'invention en utilisant des tubes intérieurs en "Nylon". Les dimensions des éprouvettes 15 étaient identiques si ce n'est que l'épaisseur de paroi du tube intérieur variait légèrement d'une éprouvette à l'autre. On mesure la pression d'éclatement des éprouvettes avant et après 250 flexions. Les résultats sont représentés par la figure 3» 20 II est évident d'après la figure 3 que des tuyaux comportant des tubes intérieurs à paroi très mince ont une grande résistance au pliage, même si on les plie de façon répétée, au moins 250 fois. Par contre, quand l'épaisseur de paroi du tube intérieur dépasse de son diamètre extérieur, la 25 sensibilité du tuyau flexible aux effets nuisibles du pliage augmente rapidement» Le tube composite en "Nylon" du brevet cité plus haut a une structure plus ou moins similaire à celle de la présente invention mais l'épaisseur de paroi du tube intérieur est su-30 périeure à 12% de son diamètre extérieur. En conséquence, d'après les expériences de la Demanderesse, le tube composite en "Nylon" dudit brevet est également sensible aux effets nuisibles déjà mentionnés du pliage. Eh bref, la Demanderesse a réussi à remédier à la 35 faible résistance au pliage du tuyau ordinaire en réduisant l'épaisseur de paroi du tube intérieur du tuyau flexible en trois parties et en faisant en sorte que la couche intermédiaire 70 37392 5 2064419 d© renforcement puisse coulisser relativement au tube intérieur» Dans un tuyau flexible ordinaire en trois parties comprenant un tube intérieur, une couche intermédiaire de renforcement et une gaine extérieure, la couche intermédiaire de 5 renforcement est habituellement fixée au tube intérieur, par exemple par application d'un adhésif approprié. Si l'on fixe la couche intermédiaire au tube intérieur dans le tuyau flexible ordinaire, c'est pour faciliter le montage d'un embout à chaque extrémité du tuyau et pour empêcher les éléments fibreux 10 de la couche intermédiaire de renforcement de se détacher» Toutefois, la Demanderesse a confirmé par des expériences que lorsqu'on courbe ou lorsqu'on plie le tuyau flexible de l'invention, le tube intérieur coulisse relativement à la couche intermédiaire de renforcement de manière à relâcher 15 la tension intérieure qui agit sur le tube intérieur» Ainsi, le tube intérieur est protégé contre la fatigue0 Par contre, si le tube intérieur est fixé à la couche intermédiaire de renforcement, le tube intérieur et la couche intermédiaire de renforcement sont tous deux soumis à une tension excessive dans 20 différentes directions ce qui accélère la fatigue du tuyau dans les parties correspondantes» Ainsi, la longévité du tuyau est réduite par cette fatigue excessive causée par le pliage» La tension élevée engendrée dans les tuyaux de structure ordinaire tend à causer une déformation permanente ou semi-permanente du 25 tube intérieur ou de la gaine extérieure. Ainsi, le relâchement de la tension élevée du tuyau entraîne une plus grande longévité du tuyau. Si l'on relie solidairement la couche intermédiaire de renforcement à la gaine extérieure, c'est pour maintenir 30 intacte la structure tissée de la couche intermédiaire de renforcement même quand la couche de renforcement est forcée à se déformer considérablement. En maintenant la structure primitive de la couche de renforcement sous tension, on améliore sa solidité. Ainsi, on assure une grande longévité du tuyau 35 flexible « Comme indiqué plus haut, selon l'invention, on réduit 70 37392 2064419 18épaisseur de paroi du tube intérieur relativement à l'épaisseur correspondante d'un tuyau ordinaire de dimension similaires Ainsi, on peut diminuer considérablement le poids du tuyau flexible» Ce faible poids est particulièrement avantageux pour 5 certaines applications0 Par exemple, dans les applications agricoles, on amène le tuyau flexible portatif à un endroit particulier du champ pour pulvériser de l'insecticide ou du détergent sous pression. Selon un calcul, le poids du tuyau flexible de l'invention est réduit à 65% du poids d'un tuyau 10 ordinaire pour hautes pressions formé de chlorure de polyvinyle et conçu pour une pression correspondante» Plus particulièrement, pour un poids donné du tuyau par unité de longueur, le tuyau flexible de l'invention peut présenter une section plus large et une capacité de transmission plus grande qu*un tuyau 15 ordinaire» Pour une capacité de transmission donnée, le tuyau flexible de l'invention assure une plus grande facilité de transmission que le tuyau usuel. Avec la structure de l'invention, on peut facilement réaliser un tuyau flexible ayant une grande résistance chimi-20 que.» On a vérifié la résistance chimique du tuyau flexible de l'invention en plongeant 1'éprouvette pendant 7 jours dans une solution comprenant une partie d'eau et une partie en poids du produit de marque commerciale "Kitazin" tout en maintenant la température de la solution à 23®C. Il est apparu que la résis-25 tance à la traction du tube intérieur du tuyau flexible de 1*invention était réduite de 19,4-% 70 37392 7 2064419 Pour un diamètre extérieur total donné, la structure de tuyau selon l'invention peut assurer un diamètre intérieur plus grand parce que l'épaisseur de paroi est faible. Par conséquent, la perte de pression de fluide est faible pour une 3 distance de transmission donné, en comparaison d'un tuyau ordinaire 0 Surtout, l'utilisation de la paroi plus mince pour le tube intérieur entraîne une réduction du prix de revient du tuyau flexible. 10 L'invention apporte donc une grande contribution à l'industrie en fournissant un tuyay flexible perfectionnée 70 37392 8 2064419 BMENPIC&TIONS 1) Tuyau flexible de grande résistance au pliage caractérisé par le fait qu*il comprend un tube intérieur en "Nylon", une couche fibreuse de renforcement disposée de ma- 5 nière à pouvoir coulisser sur la surface périphérique du tube intérieur et formée de filaments de résine synthétique de grande résistance à la traction et une gaîne extérieure formée de résine synthétique et fixée solidairement à la périphérie extérieure de la couche de renforcement, le tube intérieur ayant 10 une épaisseur de paroi inférieure à 6% de son diamètre extérieur.» 2) Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche de renforcement est formée de filaments de "Dacron M o 15 3) Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche de renforcement est formée de filaments de "Vinylon". 4) Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'épaisseur de paroi du tube intérieur est infé- 20 rieure à 5% du diamètre extérieur du tube intérieure 5) Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la gaine extérieure est formée de chlorure de polyvinyle» 6) Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par 23 le fait que la gaine extérieure est formée de caoutchouc synthétique . 7) Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la gaine extérieure comprend des colliers formés solidairement sur sa surface périphérique extérieure«