Brevet FR2235324A1 — publié le 19750124

L'invention se rapporte aux tuyaux flexibles. On connaît certes déjà dans la technique antérieure un procédé permettant de fabriquer des tuyaux qui possèdent a la fois des caractéristiques de grande résistance mécanique et de flexibilité mais, dans la technique connue, tout accroissement de la résistance mécanique entraîne une réduction de la flexibilite et inversement. En outre, les tuyaux flexibles de la technique antérieure comprenaient fréquemment une couche située intérieurement à la carcasse et constituée par une feuille ou bande de matière plastique qui était, soit enroulée en hélice avec recouvrement partiel de chaque spire sur la précédente, soit disposée longitudinalement avec recouvrement des bords du joint longitudinal, de manière à former une couche continue, mais la pose de cette feuille ou bande de matière plastique est une opération longue et l'étanchéfté de cette couche aux fluides dépend de l'efficacité du joint formé à chaque recouvrement. Suivant la présente invention, un tuyau flexible comprend des renforcements hélicoïdaux, l'un intérieur et l'autre extérieur, les spires de l'un des renforcements hélicoïdaux étant intercalées entre les spires de l'autre et ces deux renforcements comprenant entre eux, pour former un corps de tuyau ondulé composite, une première couche formée d'une pellicule de matière plastique et une deuxième couche constituant la couche ren#orçante, et composée d'éléments renforçants filamentaires parallèles qui sont supportés par une couche-faite d'une matrice non tissée de matière. La première couche peut être composée par exemple d'un film de nylon, de propylene, de polyester, de dérivé de la cellulose ou d'une résine fluorocarbonée, soit en une seule épaisseur, soit en deux ou trois ou plus de trois épaisseurs non liées. En variante, cette première couche peut être composée d'un, deux ou plus de deux tubes en matière plastique, dont chacun forme une gaine tubulaire en matière plastique qui est disposée coaxialement au tuyau et suivant la longueur du tuyau. Lorsque la première couche est constituée par une gaine tubulaire en matière plastique, cette gaine peut être repliée sur elle-même suivant un pli longitudinal pour compenser l'excédent de matière de la circonférence. Cette gaine peut être obtenue, par extrusion ou fabrication, de polypropylène, nylon, polyester, dérivé de la cellulose ou d'une résine fluorée et elle possède de préférence une paroi mince, par exemple de 0,05 à 0,25 mm et elle est donc flexible, bien que, pour certaines applications, il soit nécessaire d'utiliser une gaine plus épaisse. La deuxième couche constitutive peut être réalisée conformément au brevet britannique n0 1.356.791. Cette deuxième-couche peut être composée de deux ou plus de deux couches élémentaires qui sont enroulées successivement, les éléments renforçants filamentaires parallèles de chaque couche étant inclinés sur l'axe longitudinal du tuyau, l'inclinaison des éléments filamentaires d'une couche étant de sens opposé à celle des éléments filamentaires de la couche suivante. Dans une réalisation préférée, la première et la deuxième couche constitutive ne sont pas réunies par collage ni par un autre moyen, de sorte quelles peuvent glisser librement l'une sur l'autre lorsqu'on courbe le tuyau. Le tuyau peut porter, sur sa surface radialement intérieure, une couche de revêtement intérieur faite, par exemple, d'une étoffe tissée-de filaments de polyamide, qui présente un 3oint a recouvrement orienté sensiblement dans la direction longitudinale du tuyau. En variante, la couche de revêtement intérieure peut être constituée, par exemple, par un tissu de rayonne ou de nylon enduit en surface dtun caoutchouc de nitrile butadiène. Le tuyau suivant l'invention peut également être muni d'un revêtement extérieur qui peut présenter une construction sensiblement analogue à celle de la couche de revêtement intérieur décrite plus haut. Les couches de revêtements intérieure#et/ou extérieure peuvent comprendre un ou plusieurs constituants d'une ou plusieurs des matières indiquées ci-après, suivant la destination du tuyau, la liste donnée ci-dessous n'indiquant que des exemples. Matières thermoplastiques Chlorure de polyvinyle, éthylène-propylène fluoré, polytétrafluor-éthylène, polytétrafluorochloroéthylèna, vinylidène, polyéthylène, polypropylène, polyamides, polyuréthane. Caoutchoucs thermoplastiques Elastomère polyester Hytrel, élastomère de styrènebutadiène "Cariflex", ionomères tels que "Surlyn A". Elastomères Caoutchouc naturel, monomère diénique éthylènepropylène, caoutchouc styrène-butadiène, caoutchouc- chloroprène, caoutchouc nitrile-butadiène, butyle, chlorobutyle, bromobutyle, Vitan, Hypalon, etc. Tissus Tissus tissés ou non tissés à base de fibres naturelles ou synthétiques telles que les fibres de coton, rayonne, polyamides, polyester, polypropylène, chlorure de polyvinyle, amiante, verre, alcool vinylique, chlorure de polyvinylidène, etc. Les tissus peuvent être soit non traités, soit imprégnés ou enduits de l'une quelconque des matières#(matières thermoplastiques, caoutchouc thermoplastique ou élastomère) mentionnées plus haut. Les figures du dessin annexé, données à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'un tuyau suivant l'invention, découpé en escalier pour montrer ses couches constitutives. La figure 2 représente une partie du tuyau de la figure 1 dont la paroi est coupée longitudinalement. La figure 3 montre une gaine tubulaire en matière thermoplastique. La figure 4 est une coupe transversale de la paroi d'un tuyau comprenant la gaine représentée sur la figure 3. Un tuyau flexible à haute résistance mécanique qui est particulièrement bien approprié pour le déchargement des camions citernes transportant des produits pétroliers est construit de la façon suivante. Le tuyau est confectionné autour d'un mandrin (non représenté). Sur ce mandrin, on enroule un renforcement hélicoïdal intérieur 10 en fil d'acier galvanisé ou inoxydable. Ensuite, on superpose à cet enroulement une feuille 11 d'étoffe de nylon tissée qui constitue la couche de revêtement intérieur, avec recouvrement longitudinal des bords. Le constituant suivant du tuyau qui est appliqué sur le mandrin est composé de trois couches 12 constituées par des pellicules de nylon et dont chacune est posée à joint sensiblement longitudinal, comme on l'a fait pour l'étoffe de nylon tissée. La couche suivante joue le rôle de deuxième couche renforçante et elle comprend deux couches renforçantes élémentaires 13 possédant un très faible rapport poids (ou épaisseur)/ résistance mécanique, par exemple des couches telles que celles décrites dans le brevet britannique n0 1.356.591. Chacune de ces couches (élémentaires) comprend des câblés ou filaments de nylon parallèles supportés par une membrane constituée elle-même par une matrice non tissée de filaments de nylon liés, qui sont imprégnés de latex de caoutchouc naturel en même temps que les câblés ou filaments parallèles pour former une bande composite. Ces deux couches sont disposées de manière que, dans chaque couche, les câblés ou filaments de renforcement parallèles soient inclinés sur 1'axe longitudinal du tuyau, les câblés ou filaments d'une couche étant inclinés dans le sens inverse de l'inclinaison des filaments ou câblés de l'autre couche, cet effet étant obtenu par enroulement des spires hélicoïdales d'une couche en sens inverse des spires de l'autre couche. La largeur des bandes utilisées pour former la première couche et la deuxième couche résistantes 13 est choisie de manière que, compte tenu du diamètre du tuyau à fabriquer, les éléments de renforcement des bandes soient orientés avec l'inclinaison optimale, qui leur permette de résister à la combinaison des forces radiales et des forces axiales qui agiront sur le tuyau, ainsi qu'il est bien connu dans la technique, et les bandes des deux couches sont enroulées en des sens opposés de manière à donner naissance à une construction sensiblement équilibrée. La couche suivante, qui est la couche 14, est une couche de revêtement extérieur, faite d'un tissu de coton imprégné ou enduit de chlorure de polyvinyle, et qui est soit enroulée en hélice avec recouvrement entre spires successives, soit disposée longitudinalement, avec recouvrement des bords longitudinaux. Finalement, on enroule autour du tuyau un renforcement hélicoïdal extérieur 15 en fil métallique dont les spires sont intercalées entre les spires de l'autre enroulement hélicoïdal, de manière que le tuyau possède un corps ondulé compris entre l'enroulement hélicoïdal intérieur 10 et l'enroulement hélicoïdal extérieur 15. Le renforcement hélicoïdal intérieur 10 est fait d'une matière qui possède les propriétés physiques différentes de celles de la matière du renforcement extérieur 15 le fil de l'enroulement intérieur est un fil d'acier à haute résistance, tandis que le fil extérieur est en acier a résistance moyenne. En variante, on peut donner au tuyau une plus forte épaisseur de paroi en disposant entre la pellicule de. nylon et les couches de matrice non tissée une ou plusieurs couches intercalaires formées de feuilles de polyéthylène, de chlorure de polyvinyle, de toile de chanvre ou d'une autre matière et ces couches peuvent être enroulées en hélice sur le mandrin ou disposées longitudinalement avec recouvrement des bords longitudinaux. Dans une variante de construction, le revêtement intérieur peut être fait d'un tissu de polypropylène en remplacement d'un tissu de nylon et on peut former une première couche constitutive composée de trois épaisseurs en enroulant une bande de pellicule de nylon en hélice avec une largeur de recouvrement entre spires égale aux deux tiers de la largeur de la bande, au lieu d'utiliser trois couches élémentaires dont chacune est formée d'une pellicule de nylon avec joint longitudinal. En ce qui concerne la deuxième couche constitutive résistante, la membrane et les câblés peuvent être au contraire traités par immersion dans un bain de caoutchouc de styrène-butadiène, de caoutchouc nitrile, de caoutchouc butadiène, de chloroprène, de caoutchouc butyle, de caoutchouc chlorobutyle, de caoutchouc bromobutyle, d'éthylène-propylène, de monomère diénique éthylèPe-propylène, -de chlorure de polyvinyle ou de caoutchouc thermoplastique de styrène-butadiène. En remplacement des câblés de nylon, on peut utiliser n'importe quelle autre matière présentée sous la forme de câblés ou de fils, pourvu que cette matière possède une résistance mécanique suffisante, cette matière pouvant entre, par exemple, le coton, la rayonne, le polyester, le polypropylène, le verre, le carbone ou l'acier. Par ailleurs, la membrane peut être faite d'une matière autre que le nylon, par exemple elle peut être composée de rayonne ou de papier. Le renforcement en fil hélicoïdal peut être en variante une matière galvanisée ou plastique, par exemple revêtu de polyvinyle, ou encore un fil d'acier inoxydable, de manière à être capable de résister à la corrosion et aux attaques chimiques. Les fils des renforcements intérieur et extérieur peuvent être de même diamètre ou de diamètres différents. Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, qui est illustrée par les figures 3 et 4, la première couche constitutive d'un tuyau suivant l'invention est constituée par une gaine tubulaire en matière plastique. La gaine 20 est constituée par un tube de nylon extrudé d'une épaisseur de paroi de 0,125 mm et qui est plié suivant une ligne longitudinale 21, en formant un pli 22, au cours de la confection sur un mandrin (non représenté) du tuyau représenté en coupe sur la figure 4, de la façon qui sera décrite ci-après. Le tuyau est fabriqué de la façon suivante on enroule un renforcement hélicoïdal intérieur 23#en f d'acier galvanisé ou inoxydable (voir figure 3) sur un mandrin. En variante, le renforcement hélicoïdal peut être formé d'un fil d'une matière thermoplastique telle que le chlorure de polyvinyle, le nylon ou le polypropylène, ou encore d'un métal, ou autre matière, revêtu d'une matière thermoplastique. Ensuite, on superpose à ce renforcement hélicoïdal une feuille longitudinale 24 de tissu tissé en fibres de nylon ou de polypropylène, avec recouvrement des bord-s longitudinaux. La couche suivante appliquée sur le mandrin est une première couche constitutive-qui comprend la gaine tubulaire de matière plastique 20, qui a été décrite plus haut en regard de la figure 3, et qu'on emmanche longitudinalement, à l'état non plié, sur l'enroulement hélicoïdal de fil/de manière à recouvrir ce dernier ; le diamètre de la gaine étant nettement supérieur à celui de l'enroulement hélicoïdal formé sur le mandrin, permet de glisser très facilement cette gaine longitudinalement sur l'enro#u1em.ent hélic-oidal ; pour reprendre l'excès de matière, on plie la gaine comme représenté sur la figure 3, de manière à la serrer sur le constituant sous-jacent. La couche constitutive suivante comprend deux couches résistantes 25, possédant un rapport poids (ou épais seur)/résîstance très bas, et qui présente une construction analogue a celle des couches résistantes 13 décrites à propos de la première forme de réalisation de l'invention. Ces deux couches sont disposées de manière que les câblés ou filaments parallèles de renforcement de chaque couche soient inclinés d'un certain angle sur l'axe longitudinal du mandrin, l'inclinaison des câblés ou filaments d'une couche étant inverse de l'inclinaison des câblés ou filaments de l'autre couche, effet que l'on obtient en enroulant les deux couches l'une en sens inverse de l'autre.La largeur de la bande utilisée pour former la première couche et la deuxième couche de renforcement est choisie de la façon qui a été décrite d propos de la première forme de réalisation de l'invention. On applique ensuite une couche de revêtement extérieur 26, puis on enroule un renforcement en fil hélicoïdal extérieur 27, les éléments 26 et 27 étant construits sensiblement de la même façon que ceux de la première forme de réalisation. Les tuyaux qui sont décrits-en détail ci-dessus possèdent une grande résistance mécanique et, en dépit de cette résistance, leur flexibilité est très grande grâce aux faits que (a) la couche qui apporte la plus forte contribution à la résistance mécanique entre les renforcements hélicoidaux, c'est-a-dire la couche composée de filaments parallèles supportés par une matrice non tissée, possède un grand rapport résistance/poids ou résistance/épaisseu-r et qu'elle est cependant souple : : (b) les couches composées de pellicules de nylon superposées et non liées peuvent glisser les unes sur les autres lors des flexions du tuyau de sorte qu'elles ne possèdent qu'un effet raidisseur très faible et (c) la forme ondulée du corps du tuyau facilite la flexion du tuyau au lieu de la gêner. Le tuyau peut être fixé aux raccords par exemple par des ligatures en fil métallique ou par des colliers métalliques. En remplacement ou en supplément de ces modes d'assemblage, on peut fixer le raccord aux renforcements hélicoïdaux, par exemple par soudage, de manière à obtenir une liaison solide entre le tuyau et le raccord. Dans le cas ou l'on fabrique un tuyau muni d'une gaine tubulaire, l'invention apporte ltavantage de ne nécessiter qu'un seul ou que quelques diamètres de gaines pour fabriquer une large gamme de diamètres de tuyaux puisque, en formant un recouvrement plus ou moins large# au droit du pli, on peut utiliser des gaines d'un même diamètre pour fabriquer des tuyaux de différentes dimensions. En outre, on peut incorporer plusieurs gaines disposées coaxialement dans un même tuyau lorsque des considérations de construction l'exigent. Si l'on souhaite donner au tuyau un renforcement additionnel, en plus de celui qui est assuré par la deuxième couche constitutive renforçante, on peut interposer une couche de matière résistante auxiliaire, par exemple une couche de tissu a larges mailles, entre les renforcements hélicoldaux intérieur et extérieur, Bien que chacun des tuyaux décrits possède une couche de revêtement extérieure faite d'un tissu de coton traité au chlorure de polyvinyle, on peut utiliser en variante d'autres couches, qui sont bien connues des fabricants de tuyaux flexibles, et dont la nature varie avec l'environnement dans lequel le tuyau est destiné a# être utilisé.Par exemple, on peut déposer une couche de revêtement faite de caoutchouc naturel ou synthétique, ou encore un revêtement en matière plastique non renforcée, par exemple en chlorure de polyvinyle. Dans une autre forme de réalisation de l'inven- tion (non représentée), au lieu d'être présentée sous la forme d'une feuille pleine, la pellicule de nylon qui forme l'une des couches renforçantes est constituée par une pellicule perforée noyée dans le chlorure de polyvinyle, comme on l'a décrit dans le brevet britannique n0 1.347.691 précité. On peut également réaliser un tuyau suivant l'invention en utilisant, au lieu de la couche de filaments parallèles sur matrice on tissée décrite plus haut, des filaments parallèles longitufinaux supportés par une membrane de soutien non perforée, par exemple par une feuille de nylon. On trouvera la description d'un renforcement comprenant un support non perforé dans le brevet britannique nb 1.344.263. REVENDICATIONS 1. Tuyau flexible comprenant un renforcement hélicoïdal extérieur et un renforcement hélicoïdal intérieur, les spires de l'un des renforcements hélicoïdaux étant intercalées entre les spires de l'autre renforcement hélicoïdal, caractérisé en ce qu'il comprend une première couche constituante de pellicule de matière plastique, interposé entre les deux renforcements hélicoïdaux de manière à former un corps de tuyau composite ondulé, et une deuxième couche constituante renforçante d'éléments résistants filamentaires parallèles qui sont supportés par une couche faite d'une matrice non tissée de matière. 2. Tuyau flexible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux couches constituantes peuvent glisser librement l'une sur l'autre au cours des flexions du tuyau. 3. Tuyau flexible suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche constituante comprend une gaine tubulaire en matière plastique 4. Tuyau flexible suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la gaine tubulaire de matière plastique est repliée sur elle-même en formant un pli longitudinal. 5. Tuyau flexible suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche constituante comprend au moins une bande de pellicule de matière plastique. 6. Tuyau flexible suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les bords de la bande de pelliculé de matière plastique de la première couche constituante se recouvrent. 7 Tuyau flexible suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la bande de pellicule de matière plastique est enroulée en hélice par rapport à la longueur du tuyau. 8. Tuyau flexible suivant la revendication s ou 6, caractérisé en ce que la bande de pellicule de matière plastique s'étend sensiblement parallèlement à la longueur du tuyau. 9. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce que l'épaisseur de la pellicule de matière plastique est inférieure à 0,25 mm. 10. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la matrice -non tissée de matière de la deuxième couche constituante renforçante comprend des filaments disposés sensiblement au hasard. 11. Tuyau flexible suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la matrice non tissée de matière comprend des filaments de nylon liés entre eux à leurs points d'intersection. 12. Tuyau flexible suivant la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la matrice non tissée de matière est imprégnée d'une matière polymère. 13. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la matrice non tissée de matière et les éléments filamentaires renforçants parallèles sont liés par une couche de matière polymère dans laquelle ils sont noyés. 14. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'une couche superficielle-intérieure est interposée entre les renforcements hélicoïdaux intérieur et extérieur, radialement à l'intérieur des première et deuxième couches constituantes. 15. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'une couche superficielle extérieure est interposée entre les renforcements hélicoidaux intérieur et extérieur, radialement à ltextérieur des première et deuxième couches constituantes. 16. Tuyau flexible suivant la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que chacune desdites couches superficielles est constituée par une couche d'étoffe tissée en filaments de nylon. 17. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que chacune des couches superficielles présente un joint à recouvrement orienté sensiblement parallèlement à la longueur du tuyau. 18. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que lesdites couches superficielles sont libres de liaison avec la première ou la deuxième couche constituante. 19. Tuyau flexible~suivant l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'une couche intermédiaire de matière d'espacement est intercalée entre la première et la deuxième couche constituante. 20. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 19,-caractérisé en ce qu'une couche de matière renforçante auxiliaire est interposée entre les deux enroulements hélicoïdaux, interne et externe. 21. Tuyau flexible suivant la revendication 20, caractérisé en ce que ladite matière renforçante auxiliaire est constituée par un tissu à fils non serrés. 22. Tuyau flexible suivant- l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que les enroulements hélicoïdaux, interne et externe, sont de diamètresdifférents. 23. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que les enroulements hélicoidaux, interne et externe, sont de diamètres analogues. 24. Tuyau flexible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que les renforcements hélicoïdaux, interne et externe, sont formés de matières possédant des propriétés physiques différentes.