Brevet FR2374580A1 — publié le 19780713

La présente invention concerne des conduites pour le transport des matériaux liquides, gazeux ou pulvérulents, sous haute pression. On connatt des conduites d'aspirations ou de refoulement comportant une carcasse de renforcement située entre un tube intérieur en caoutchouc et une gaine extérieure en caoutchouc. Cette carcasse de renforcement est constituée d'une ou de plusieurs couches assurant la rigidité et la résistance de la conduite les couches de la carcasse de renforcement sont formées par des éléments souples de renforcement, tels que fil métallique, fil non métallique et câble métallique, placés sous un angle de 54o44# par rapport à l'axe longitudinal du tuyau. Un tel angle correspond à la direction de la résultante des efforts radiaux et axiaux engendrés dans les canalisations cylindriques-sous l'effet de la pression hydraulique intérieure. La disposition rappelée ci-dessus des éléments de renforcement garantit des dimensions géométriques constantes de la conduite sous des charges pouvant atteindre jusqu'à 100 MPa. Cependant les conduites connues de ce genre sont très vite usées lorsqu'elles sont soumises à des pressions internes de cet ordre, en raison de la distribution non uniforme des charges entre les couches constitutives de la conduite. On connaît également une conduite comportant un tube interne en caoutchouc revêtu d'une tresse textile, d'une ou de plusieurs tresses en fil métallique entrecroisées sous un angle de 540441 par rapport à l'axe longitudinal de la conduite avec des couches en caoutchouc intercalées entre les tresses, et une gaine externe en caoutchouc. les investigations faites par le demandeur ont montré que, dans les conduites de construction connue, les éléments placés sous un angle de 540441 encaissent de la même manière les composantes radiales et axiales de la pression intérieure, ce qui empêche d'obtenir la longévité nécessaire de la conduite dans le cas d'un accroissement important de la pression intérieure. les conduites connues assurent le transport de matériaux liquides, gazeux ou pulvérulents sous une pression de l'ordre de 100 MPa. La carcasse de renforcement des conduites se compose habituellement d'une ou de trois couches. L'augmentation du nombre de couches de la carcasse de renforcement est inutile car il n'en résulte pas un accroissement de la résistance de la conduite, du fait du travail irrégulier des éléments dans une couche et du travail non simultané des diverses couches. Or une carcasse à trois couches de renforcement ne permet pas toujours d'obtenir la résistance désirée, surtout si l'on tient compte d'une tendance actuelle à augmenter la pression de service dans les conduites de ce genre utilisées dans différents domaines de l'industrie. En outre, la disposition précitée des éléments de renforcement constituant la carcasse de renforcement de la conduite entraient une consommation élevée de matériaux. Les perspectives de l'augmentation du volume des matériaux liquides, gazeux ou pulvérulents, à transporter, ont rendu nécessaire l'augmentation de la résistance des conduites en vue de permettre leur fonctionnement sous des pressions élevées. Les conduites utilisées couramment ne répondent plus aux exigences toujours croissantes en ce qui concerne leur fiabilité. Il est donc devenu nécessaire de perfectionner la construction des conduites existantes. L'absence de conduites susceptibles de supporter des pressions élevées crée des difficultés freinant l'accroissement du rendement de certaines machines dans différents domaines de l'industrie. le but de la présente invention est de remédier à de tels. inconvénients. L'invention a principalement pour objet de procurer une conduite pour transporter un matériau sous haute pression, dont la construction augmenterait sa résistance et permettrait, donc de la faire tra#ailler à des pressions internes de l'ordre de 200 MPa. Elle a également pour objet de réduire son colit-de fabrication en utilisant des matériaux courants. Elle a encore pour objet d'augmenter la fiabilité des conduites de ce genre en cas de suppressions dans les conditions de charges statiques et dynamiques. La conduite selon l'invention, pour le transport d'un matériau liquide, gazeux ou pulvérulent, sous pression élevée, comporte un tube interne en caoutchouc et une gaine externe en caoutchouc entre lesquels se trouve une carcasse de renforcement constituée d'éléments souples superposés sous des angles donnés par rapport å l'axe longitudinal de la conduite, ladite conduite étant caractérisée en ce que la susdite carcasse de renforcement comporte une couche-inférieure d'éléments souples de renforcement appliquée sur le susdit tube interne en canut chouc sous un angle de 150 à 450 par rapport à l'axe longitudi#nal de la conduite, et une couche supérieure d'éléments souples de renforcement enroulée en spirale présentant un angle d'enroulement compris entre 750 et 900 par rapport à l'axe longitudinal de la conduite, ladite couche supérieure étant située sous la gaine externe en caoutchouc de la conduite. Une telle constitution de la carcasse de renforcement permet d'augmenter la résistance, la fiabilité et la durée de service de la conduite. La combinaison trouvée des angles d'application des éléments souples de la carcasse de renforcement et d'enroulement en spirale permet aux deux couches d'encaisser respectivement les efforts axiaux et les efforts radiaux. Le premier système réalisé sous forme d'éléments de renforcement placés sous un angle de 150 à 450 par rapport à l'axe longitudinal, de la conduite encaisse essentiellement les charges axiales. Si les éléments de ce système étaient disposes le long de l'axe du tuyau de la conduite, cette dernière perdrait Fle la souplesse qui constitue son avantage principal vis-à-vis des conduites métalliques, c'est pourquoi l'angle d'application des susdits éléments de renforcement est choisi entre 150 et 450. Si la valeur des angles d'application des éléments de rep- forcement du premier système s'approchait de 54044', la résistance de la conduite serait analogue à celle des conduites existaptes. Le deuxième système d'éléments de renforcement de la carcasse de renforcement, réalisé sous forme d'une spirale enroulée sous un angle de 750 à 900 par rapport à l'axe longitudinal de la conduite, encaisse essentiellement les charges radiales. Cette spirale est-située au-dessus des éléments souples placés sur le tube intérieur en caoutchouc de la conduite, et l'action conjuguée des deux couches (inférieure et supérieure) permet d'obtenir des résultats avantageux que ne procurerait aucune des deux susdites couches utilisée isolément. Il est avantageux de placer une couche de caoutchouc entre les couches constitutives de la carcasse de renforcement. La présence de cette couche de caoutchouc entre les couches de la carcasse de renforcement permet d'obtenir des conduites d'une structure plus molithique, ce qui renforce leur fiabilité en exploitation. L'invention permet d'augmenter la résistance de la conduite et de la faire travailler à des pressions de l'ordre de 200 MPa sous des charges statiques et dynamiques élevées. L'invention pourra être mieux comprise encore à l'aide de la description qui suit de modes de réalisation préférés mais non limitatifs, description faite en se référant aux dessins ciannexés dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique latérale d'une conduite selon l'invention ; - la figure 2 représente la même conduite vue suivant la flèche A de la figure 1 : la figure 3 est une représentation schématique d'une conduite selon l'invention présentant une couche de caoutchouc disposée entre les couches de la carcasse de renforcement; - la figure 4, enfin, représente la conduite de la figure 3 vue suivant la flèche B. La conduite (d'aspiration ou de refoulement' pour le transport d'un matériau sous pression élevée, représentée fig. 1 et 2, comporte un tube intérieur en caoutchouc 1 et une. gaine extérieure en caoutchouc 2, entre lesquels est disposée une carcasse de renforcement. Cette carcasse de renforcement comporte une couche inférieure 3 et une couche supérieure 4 d'éléments souples.La couche inférieure 3 d'éléments souples de renforcement de la carcasse de renforcement est appliquée sur le tube intérieur en caoutchouc 1 sous un angle de 150 à 450 par rapport à l'axe lon- gitudinal ou à la génératrice de la conduite ; la couche supérieure 4 d'éléments souples de renforcement de la carcasse de renforcement est enroulée en spirale avec un angle d'enroulement compris entre 750 et 900 par rapport à l'axe longitudinal ou à la génératrice de la conduite et elle est située sous la gaine extérieure en caoutchouc 2. Des fils et des câbles métalliques ou des fils à base de matériaux synthétiques à haute résista-nce peuvent être utilisés en tant qu'éléments souples de renforcement de l'entrecroisement. Le tube intérieur et la gaine extérieure de la conduite peuvent être fabriqués en des matériaux polymériques. Lors du passage sous pression de liquides, de gaz ou de ma matériaux pulvérulents à travers la conduite, la carcasse de renforcement se composant de deux systèmes (couches) hétérogènes encais se toutes les contraintes survenant au cours de l'utilisation sans qu'il en résulte de variation des dimensions géométriques de la conduite. Le premier système est constitué de groupes d'éléments de renforcement entrecroisés sous un angle donné par rapport à l'axe longitudinal de la conduite, ce premier système encaissant les charges axiales dues à la pression interne. il est le plus avantageux de disposer ces groupes d'éléments dans des limites -de comprises entre 150 et 450. Le second système, situé au-dessus du premier, a la forme d'une spirale enroulée sous un angle de 759 à 900, à pas donné. Dans un autre mode de réalisation, illustré fig. 3 et 4, il est également prévu, entre le tube intérieur en caoutchouc I et la gaine extérieure en caoutchouc 2 de la conduite, une carcasse de renforcement se composant de deux systèmes d'éléments de renforcement. Le premier système est constitué par une couche inférieure 3 d'éléments souples de renforcement formant avec l'axe de la conduite un angle compris entre 150 et 450. Le second système est constitué par une couche supérieure 4 d'éléments souples de renforcement enroulés en spirale sous un angle de 750 à 900 par rapport à l'axe longitudinal de la conduite ou à la génératrice de ladite conduite. Ce mode de réalisation diffère du premier en ce que, dans ce cas, une couche intermédiaire 5 en ceoutchouc est disposée entre la couche inférieure 3 et la couche supérieure 4 de la carcasse de renforcement. La présence d'une couche de caoutchouc 5 entre les couches de la carcasse de renforcement confère un caractère monolithique à la conduite, ce qui augmente sa longévité et la fiabilité en exploitation. Les essais ont montré qu'une conduite ayant un diamètre intérieur de 12 mm, un angle d'entrecroisement des éléments de renforcement de la couche inférieure de la carcasse de renforcement de 150 et un angle d'enroulement de la spirale Ide la couche supérieure de la carcasse de renforcement, de 880, avait une pression d'éclatement de l'ordre de 190,0 MPa tandis que la valeur de la pression d'éclatement des tuyaux connus ayant le même diamè-tre intérieur était de l'ordre de 70,0 MPa. La pression d'éclatement de conduites selon l'invention, ayant un diamètre intérieur de 6 mm et les mêmes angles d'application des couches inférieure et supérieure dela carcasse de renforcement que dans l'exemple précédent,était de 200,0 MPa. On a effectué de manière analogue des essais sur des conduites selon l'invention ayant un angle d'application des éléments de renforcement dans la première couche de 320 et un angle d'enroulement de la spirale de 870. La pression d'éclatement était de 130,0 MPa pour des conduites ayant un diamètre intérieur de 6 mm, et de 110,0 MPa pour des conduites ayant un diamètre intérieur de 12 mm. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDTCTTONS 1. Conduite pour le transport de matériaux liquides, gazeux ou pulvérulents, sous haute pression comportant un tube intérieur en caoutchouc et une gaine extérieure en caoutchouc, entre lesquels se trouve une carcasse de renforcement formée par des éléments souples superposés sous des angles donnés par rapport à l'axe longitudinal de la conduite, ladite conduite étant caractérisée en ce que la couche inférieure d'éléments souples de renforcement de la carcasse de renforcement est disposée sur le tube intérieur en caoutchouc de la conduite sous un angle de 150 à 4.50 par rapport à l'axe longitudinal de ladite conduite, et la couche supérieure d'éléments souples de renforcement est enroulée en une spirale présentant un angle d'enroulement compris entre 750 et 9fil0 par rapport à l'axe longitudinal de la conduite, ladite couche supérieure étant pl-acée sous la gaine extérieure en caoutchouc de la conduite. 2. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une couche de caoutchouc est disposée entre lesdites couches inférieure et supérieure de la carcasse de renforcement.