Brevet FR2257059A1 — publié le 19750801

La présente invention concerne, d'une façon générale, les tuyaux calorifugés. Elle concerne plus particulièrement un procédé et un appareil destinés a noyer des tuyaux ou des conduits analogues dans une masse de matière calorifuge recouverte dtune gaine extérieure protectrice. De nombreux procédés ont eté proposés autrefois pour la production de tuyaux noyés dans une matiere calorifuge et destinés a de#s installations de transfert de fluides, à régulation thermique. Les procédés de la technique antérieure ont en commun la mise en oeuvre de tronçons de matiere de gainage et de tronçons de tuyaux existants. Ils ont implique divers procédés de production de tuyaux calorifugés et gaines, soit horizontaux, soit verticaux. Cependant, les modes opératoires de la technique antérieure n'ont permis, en général, que la production de tronçons relativement courts de tuyaux précalorifuges et non une production continue.De ce fait, ils n'ont pas offert l'avantage des économies qu'il eSt possible de réaliser avec des tuyauteries- de grande longueur, c'està-dire une réduction du nombre de raccords nécessaires pour ltassemblage d'une canalisation donnée et la réduction résultante des frais et du temps nécessaires pour-le montage de nombreux raccords~ La présente invention concerne donc un procédé et un appareil de production continue de tuyaux précalorifugés de toute longueur voulue. Ils permettent la réalisation de tuyaux calorifugés et gaines. Le calorifugeage réalisé autour du tuyau et entoure par une gaine a une densité et des carac téristiques d'isolement uniformes.Le procédé et l'appareil de l'invention facilitent la production de tuyaux calorifugés et gainés, dans les limites de 11 espace disponible dans une usine classique. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure i représente un équipement selon l'inven- tion, destine à la production de tuyaux calorifugés et gai ne - la figure 2 est une coupe longitudinale à échelle agrandie d'un tuyau# allongé, calorifugé et gainé, réalisé au moyen de ltéquipement de la figure 1; - la figure 3 est une autre coupe à échelle agrandie, suivant la ligne 3-3 de la figure 2 du tuyau produit; et - la figure 4 est une coupe à échelle agrandie de la buse de distribution mise en oeuvre dans lXéquipement-de la figure 1. La figure 4 représente un appareil 10 destiné à la production de tuyaux calorifugés et gainés selon l'invention. Il comprend une machine 12 ayant pour but de mettre une bande sensiblement continue 14 d2un matériau de gainage en forme de gaine tubulaire 16. L'appareil 10 comprend, de plus, un dispositif 18 destiné à faire avancer un tuyau 20 vers l'arrière de la machine 12 et l'introduisant coaxialement dans la gaine 16. Un matériau de formation dtune mousse calorifuge est introduit d'un élément d'alimentation 24 par des canalisations de transfert 26 dans une buse de distribution 22. Il est avantageux que la bande 14, destinée à la formation de la gaine tubulaire 16, soit en forme de rouleau 28 enroulé autour d'un noyau 30 approprié, chargé sur un chariot d2alimentation 32 monté sur roues. Le rouleau est déroulé horizontalement du chariot 32 qui, dans ce but, comprend un étrier de commande 34, une plate-forme concave ou disque 36 et un frein ou dispositif 38 automatique de retenue de la bande. Un second rouleau de bande ou rouleau de soutien 40 est disposé en série avec le rouleau 28 afin de permettre un fonctionnement sensiblement continu. Un accumulateur peut entre prévu, à volontés pour faciliter la réalisation d'une jonction volante avec des bobines de bande supplémentaires. La gaine tubulaire 16 est destinée à la pretection du tuyau 20 et d'une masse de mousse calorifuge 42 disposée entre le tuyau et la gaine. En conséquence et suivant les circonstances, la bande 14 est en des matériaux tels que l'a lu- minium, le laiton, ltacier à a faible teneur en carbone, l'a- cier inoxydable et divers typas d'alliages et d'aciers portant des revttements. La bande 14 du matériau de gainage est enroulée en forme d'hélice creuse par la machine 12 dans le mode de réalisation représenté. Ses-bords en butée sont agrafés dans un joint-hélicoSdal et continu 44 qui est serti pendant la formation de la gaine tubulaire 16. Suivant une particularité importante, la machine 12 comprend une tette de formation i6 dont une ouverture 48 est tournée d'une façon générale vers l'arrière, dans la direction de la flèche 50 et à l'opposé de la direction indiquée par la flèche 52 dans laquelle la gaine tubulaire terminée avance. Du fait de ce type d'accès, le tuyau 20 et la matière calorifuge de la masse 42 peuvent titre introduits facilement dans la gaine tubulaire 16 pendant sa formation. tes brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 112 115 ns 3 229 487, na 3 546 910 et n0 2 862 469 auxquels on pourra se reporter pour une description plus complète, décrivent des équipements qui peuvent assumer la fonction de la maçhine 12 en vue de la formation d'une gaine tubulaire par enroulement en hélice d'une bande de matériau et par la formation d'un joint hélicoïdal continu sur celle-ci. Un -tel équipement comprend, par exemple, plusieurs jeux de paires de galets 54 de formation des bords qui constituent des postes multiples permettant la formation préalable, précise et uniforme des bords de la bande. En général, les galets 54 sont fous et montés sur les mâchoires supérieure et inférieure d'un carter 56. La bande 14 est dévidée du chariot 32 dan-s l'extré- mité d'introduction 58 du carter 56 où elle est tirée entre les galets 54 par deux galets d'entratnement moteurs opposés appropriés 60, 62, montés dans le carter 56 en amont des galets #4. Une plaque rigide 64 de la tette 46 de la machine 12, destinée à la formation des joints, est disposée en hélice autour d'un axe horizontal, de manière que ses spires soient espacées afin de loger les bords préformés de la bande 14 et -de verrouiller les bords opposés dans. le joint hélicoldal 44 agrafé et serti. La plaque 64 a, de plus, pour fonction d'enrouler la bande 14 en forme d'hélice et d'évacuer horizontalement la gaine terminée. La tette de formation 46 comprend également un mandrin 66 terminé par un galet et destiné à la formation du joint. Le mandrin 66 est articulé à son extrémité inférieure et son extrémité est poussée vers un galet associé, non représenté, que contient une enveloppe 68 de galets de pincement. Les galets d'entrainement Go, 62 poussent et avancent la bande 14 dans la tète 46 de façon à donner à la bande la forme d'une gaine tubulaire 16 à joints hélicotdaux. Du fait de son entratnement par les galets 60p 62, la gaine 16 tourne autour de son axe longitudinal pendant qu'elle avance dans la direction de la flèche 52. Comme on le décrira plus complètement ci-après, la matière calorifuge moussante destinée à la formation de la masse de calorifugeage 42 est re#partie par le mouvement résultant. Le carter 56 est monté sur un socle de machine 70 comprenant un pupitre de commande 72. De plus, le socle 70 con tient partiellement un moteur d'entrainement 74 74 qui transmet un mouvement de rotation aux galets 60? 62 par un train de transmission approprié, non représenté. Il est commode que le tuyau gainé et terminé circule sur une ou plusieurs tables d'évacuation 76 alignées sur la tette de formation 46 et que ses éléments tronçonné#s soient décriés latéralement par une table inclinée 78. La machine 18 dtavance du tuyau, représentée sur la figure-i, comprend deux mâchoires opposées 80-, 82 de serrage du tuyau, montées sur un socle de machine 84. Les mâchoires 80 82 dirigent le tuyau 20. vers la gaine tubulaire 16 en cours de formation dans la tête 46 et le supportent d'une façon générale coaxialement à la gaine 16. En particuliers deux bobines opposées 86 rotatives dans les mâchoires 80, 82 guident et supportent le tuyau 20. Dans certains cas, il est utile# que les bobines 86 soient entrainées afin de faire avancer le tuyau dans la direction de la flèche 52, par exemple-par des engrenages en ~reliant l'une des bobines-86 ou les deux bobines à un moteur dtentrainement approprié 90. Les bobines viennent légèrement en contact avec le tuyau et lui permettent de tourner avec la gaine 16 pendant qu'il avance. On se rend compte que lorsquton désire une production sensiblement continue de tuyaux calorifugés et gainés, lfap- pareil 10 peut comporter une machine de soudage volante, disposée en aval de la machine 18. Il est avantageux de choisir pour la matière calorifuge 42 une mousse rigide de polyuréthanne du fait de sa faible conductivité thermique et de la stabilité de ses dimensions. Conformément au principe de l'inventions la mousse 42 de#matière calorifuge est formée sur place entre le tuyau 14 et la gaine 16. La buse 22 est agencée de manière à mélanger les éléments correspondants de la matière calorifuge et à la distribuer.On voit, sur la figure iX que la buse 22 comprend un élément de mélange statique 92 logé dans une enveloppe tubulaire 94 comprenant deux raccords tubulaires 96, orientés vers l'arrière2 dans lesquels coulissent les extrémités des conduits souples d'alimentation 98 100 qui sont les canalisations de transfert 26. Lènveloppe 94 comprend, de plus, un orifice de sortie 102 dont l'élément de mélange statique 92 est espacé vers llarriere afin de délimiter une chambre ##expansion 104 de la matière.De plus, une ner- vure ou ailette hélicoTdale 106 de l'élément de mélange 92 délimite un trajet de mélange sinueux parcouru par les maté riaux -introduits dans la chambre conique 108 par les tuyaux souples 98 et 100. Après la description d'un mo#de de réalisation de l'appareil selon I1 invention, il convient d'expliquer, on liaison avec les figures 1, 2 et 3 le fonctionnement de l'invention. Initialement, la machine 12 donne à la bande du rouleau 28 la forme d'un élément préliminaire de faible longueur de gaine 16 puis la machine est arrêtée, L'extrémité de tate du tuyau 20 est disposée ensuite axialement à l'intérieur de ltélément de gaine et un disque 110 de matière calorifuge rigide mArie est ajusté à ltintérieur de l'élément préliminaire de gaine afin de loger l'extrémité avant du tuyau 20 et de la maintenir dans la gaine, comme on le voit en particulier sur la figure 2. Lorsque l'extrémité avant du tuyau 20 est filetée, un capuchon taraudé 112 peut titre vissé sur le tuyau, en avant du disque 110, afin de le mettre en position appropriée à l'intérieur de la gaine 16. Lorsque le tuyau 20 est convenablement aligné coaxialement à ltélément préliminaire de gaine 169 la machine 12 remise en fonctionnement, continue la formation de la gaine. La buse 22 distribue la matière calorifuge qui commence à mousser contre la surface arrière du disque 110 et d'une fa çon générale autour du tuyau 20, entre celui-ci et la gaine 16. La résistance initiale du gel de la mousse qui commence a' se former et dont la période d'amorçage est, par exemple, d'une durée de 5 à 30 secondes, facilite le support du tuyau 20 concentriquement à la gaine 16 et permet une production rapide. Comme on l'a décrit plus-haut, la gaine 16 tourne continuellement dans la direction indiquée, d'une manière générale, par la flèche 114 sur la figure 2 pendant sa formation etten meme temps qu'elle tournelelle avance axialement. Du fait de la position déterminée et fixe de la buse 22 la matière calorifuge qui en sort est répartie par la rotation et la translation de la gaine autour du tuyau 20 et'une fa çon généraletdans tout l'espace annulaire qui le sépare de la gaine. En mdme temps, la matière calorifuge qui a commencé à mousser subit une post-expansion après son dépôtlde sorte que la masse de calorifuge 42 remplit complèt#ement leespa- ce annulaire situé entre le tuyau et la gaine et serre ces derniers afin de donner un produit dont le calorifugeage est de dimensions, de densité et de caractéristiques d'isolement uniformes. Le capuchon d'extrémité 112 et-le disque de matière calorifuge mArie permettent au tuyau 20 entre tiré par la gaine 16 pendant son avance et dtéviter que les bobines de guidage 86 doivent être entraînées mécaniquement. Pour produire un tuyau calorifugé et gainé d'une façon sensiblement continue, il suffit de prévoir une alimentation continue de bande de tuyau et de matière calorifuge moussante. On se rend compte que l'appareil 12 peut titre arrenté puis remis en marche- sans discontinuité du tuyau précalori-- - fugé produit. Un tel arrêt temporaire peut être avantageux pour l'introduction d'un disque prém#ri supplémentaire 116 (représenté sur la figure 2) ou pour la jonction bout-à-bout de tronçons successifs de tuyaux, par exemple par une soudure 118 etc. De plus, le tuyau pré calorifugé produit dans l'appareil 10 peut titre sectionne en tronçons de n'importe quelle longueur voulue par l'incorporation d'un dispositif de coupe 120 monté en porte-à-faux sur la tête de formation 46, comme on le voit sur la figure 1. L'appareil 10 est disposé de façon à produire un tuyau précalorifugé dans le sens horizontal, de sorte qu'il est possible de produire des tronçons de grande longueur ou un tuyau sensiblement continu sans nécessiter de colonnes spé- ciales. La présente invention peut mdme être mise en oeuvre sur le terrain dans des chantiers d'installation de tuyaux précalorifugés. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent titre apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVEND Ic AT IONS 1.- Appareil de production dtun tuyau calorifugé et gainé, comprenant un mécanisme donnant à une bande de matériau de gainage la forme d'une gaine tubulaire et comportant une tette de formation équipée d'un dispositif réalisant les joints, caractérisé en ce que le mécanisme-de réalisation de la gaine comprend une ouverture espacée du dispositif de réalisation des joints à l'arrière duquel il se trouve par rapport au sens dans lequel le dispositif de réalisation des joints fait avancer la gaine tubulaire terminée, une matière calorifuge étant introduite par ladite ouverture, ledit appareil comprenant par ailleurs un dispositif destiné à faire avancer le tuyau et disposé a l'arrière du mécanisme de réalisation de la gaine,- ce dispositif comprenant des éléments de guidage alignant un tronçon de tuyau sur le centre du dispositif de réalisation des joints, coaxialement à l'intérieur de la gaine tubulaire terminée, une buse de distribution-montée dans ladite. ouverture étant destinée à refouler. la matière calorifuge en la concentrant dans 11espace annulaire situé entre le tuyau et la gaine tubulaire, un dispositif d'alimentation, qui contient la matière calorifuge, comprenant des canalisations d'alimentation reliées à ladite buse. 2.- Appareil suivant-la revendication 1 caractérisé en ce qu'un mélangeur de la buse de distribution combine plusieurs éléments réactifs de la matière calorifuge. 3.- Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mélangeur comprend un élément de mélange stati-que. i.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des organes d'entrainement du mécanisme de réalisation de la gaine en contact avec le matériau de gainage le font avancer et provoquent une rotation et un déplacement axial de la gaine tubulaire terminée, de façon à répartir la matière calorifuge dans ledit espace annulaire. 5.- Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif qui fait avancer les tuyaux comprend, de plus, des orgànes- d'entraînement en contact avec le tuyau et le faisant# avancer pendant qu'il tourne avec ladite gaine tubulaire. 6.- Appareil suivant la revendication 19 caractérisé en ce que des organes du mécanisme de réalisati#on de la gai-# ne évacuent horizontalement la gaine tubulaire. 7.- Procédé de production d'un tuyau calorifugé et gainé, caractérisé en ce qutil consiste à réaliser en continu un tronçon de gaine tubulaire, à faire avancer en continu un tuyau dans la gaine pendant sa réalisation et à déposer et a distribuer en continu une matière calorifuge moussante entre le tuyau et ladite gaine tubulaire. 80- Procédé suivant la revendication 7 caractérisé en ce que laxe longitudinal de la gaine tubulaire réalisée est orienté horizontalement. 9o Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la matière calorifuge moussante, déposée a partir d'un point fixeg est répartie par la rotation et l'avance axiale simultanées de la gaine tubulaire. 10,- Procédé suivant la revendication 7 caractérisé en ce qu'au préalable, le tuyau est aligné coaxialement à ltin-~~ térieur de l'extrémité avant de ladite gaine#tubuIaire réalisée initialement. 11.- Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'un élément annulaire de matière calorifuge rigide assure lealignement préliminaire du tuyau. 12.-- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le tuyau est introduit dans ladite gaine par une for#ce de poussée# ou par une force de traction. 13.- Procédé suivant la revendication 7 caractérisé en ce que la matière calorifuge est une mousse de polyuréthanne qui subit de préférence une post-expansion après son déptt et sa répartition. 14.- Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la mousse de polyuréthanne est déposée pendant que débute son expansion.