Brevet FR2366508A1 — publié le 19780428

La présente invention concerne un tuyau de grand diamètre destiné à permettre le transport d'un fluide à température élevée sur une distance importante. Il est en effet bien connu de transporter des liquides très chauds, par exemple de liteau, dans les canalisations de petit diamètre Ces canalisations sont formées par un tuyau qui est entouré par une mousse de matière plastique thermiquement isolante, maintenue par une gaine extérieure également en matière plastique. Les tuyaux sont relies entre -eux par une Jonction coulissante qui permet leur dilatation relative sous l'effet de la chaleur. De telles canalisations permettent un transport étanche et Bar du liquide meGme lorsque sa température est élevée. Toutefois ces canalisations ne peuvent avoir qu'un diamètre limité car il n'est pas possible de réaliser des gaines en matière plastique de grand diamètre et l'utilisation de gaine extérieure en acier, en fonte ou en amiante-ciment, serait beaucoup trop eotteuse. Il est également connu d'effectuer le calorifugeage des tuyaux de grande dimension en pulvérisant sur la paroi extérieure d'un tuyau en acier une matière plastique formant une mousse, puis en entourant cette mousse d'une enveloppe protectrice relativement dure. La Jonction entre les portions de tuyaux est effectuée de manière classique par des soufflets, lyres, ou autres systèmes connus, Or, ces tuyaux ne sont pratiquement utilisés qu'à des températures relativement faibles, ne dépassant pas par exemple 70 C, et ne supportent pas les dilatations thermiques importantes qui se rencontrent fréquemment dans les canalisations de grande longueur. la présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de réaliser un tuyau calorifugé de grand diamètre qui puisse facilement supporter des températures élevées et transporter des fluides sur des distances importantes, de l'ordre de plusieurs kilomètres par exemple. Cette invention a en effet pour objet un tuyau du type raccordable par emboitement réciproque et compression radiale d'une garniture d'étanchéité, qui comporte en combinaison une mousse de matière plastique thermiquement isolante et relativement rigide qui adhère d'une part au tuyau et, d'autre part, à une chape enroulée extérieurement sur elle, a une densité plus grande aux interfaces avec le tuyau et la chape que dans sa masse, et recouvre la majeure partie du tuyau mais se termine à une certaine distance de chacune des extrémités de celuici par une surface inclinée en forme de tronc de c8ne; des aspérités d'ancrage sur la surface extérieure de la chape; et une enveloppe de protection de chacune des surfaces tronconiques de la mousse qui est serrée à une extrémité par la chape et à l'autre par un collier de fixation sur le tuyau, et présente une élasticité suffisante pour permettre à la mousse de suivre la dilatation-du tuyau alors que la chape reste immobilisée par les aspérités d'ancrage. Selon un mode de réalisation préféré, le tuyau est en fonte et la matière plastique est pulvérisée à froid sur ce tuyau de sorte que le tuyau et la mousse sont rendus solidaires l'un de l'autre à leur interface. Comme d'autre part la mousse est également solidaire, sur l'interface opposée, de la chape de protection, le calorifugeage et le tuyau forment un tout qui peut etre stocké et trains~ porté. Par contre la souplesse relative de la mousse lui permet de se déformer lors de la dilatation du tuyau et de rester en contact avec celui-ci. Par ailleurs la mousse étant maintenue par une enveloppe élastique, tandis que le tuyau est du type à raccordement par embottement réciproque, les dilatations peuvent facilement #tre absorbées m#me si elles sont importantes c'est;~ à-dire si le liquide est à une température élevée et si la canalisation a une très grande longueur. chaque tuyau ayant une longueur limitée. la description ci-dessous d'un mode de réalisation donné à titre d'ezemple non limitatif, et représenté au dessin annexé, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur ce dessin - la fig. 1 est une vue partielle, en coupe axiale, d'un tuyau calorifugé selon l'invention; - la fig. 2 est une vue également en coupe axiale, du raccordement entre les extrémités de deux tuyaux consécutifs. Le tuyau calorifugé selon l'invention comporte un tuyau proprement dit en fonte, de préférence en fonte à graphite sphéroldal dite fonte ductile, qui présente un grand diamètre 'est-à-dire un diamètre supérieur à 300 mm et pouvant atteindre 1200 et même 1600 mm. Ce tuyau est destiné à transporter de l'eau chaude ou un fluide analogue, à une température élevée pouvant atteindre 12000, sur une distance de l'ordre d'un ou de plusieurs kilomètres, le tuyau étant de préférence enterré la surface interne du tuyau 1 est munie d'un revêtement intérieur, par exemple un revêtement de mortier de ciment, dont la nature et la qualité sont fonction du type de circuit dans lequel est monté le tuyau calorifugé, ainsi que de la qualité et de la nature du fluide transporté. La surface extérieure du tuyau 1 porte une couche de matière isolante 4 constituée de préférence par une mousse de polyuréthane relativement rigide ayant par exemple une épaisseur de 30 à 50 mm. Le polguréthane, ou autre matière plastique, destiné à former la mousse isolante est déposé par pulvérisation à froid sur le tuyau 1 entrainé en rotation.Cette matière plastique a par exemple la formulation proposée par la société ENODIM, sous la référence MR 2109, de sorte qu'elle adhère fortement sur la fonte En outre la mousse formée à la suite de cette projection à froid sur le tuyau présente une densité plus élevée aux interfaces c'est-à-dire au contact de la fonte et sur sa surface extérieure que dans la masse. la mousse ainsi formée présente de préférence des densité de l'ordre de 80 à 120 kg/m3 qui lui assurent des qualités de résistance mécanique sans élever de manière trop importante sa conductibilité thermique. Cette couche de moUsse isolante 4 est entourée par une chape protectrice 6 composée de préférence par du bitume ou un mélange de bitume et d'élastomère et pourvue d'une armature constituée par exemple par un voile de verre ou de polyester non tissé. Cette chape est de préférence la chape SOPRAIENE fournie par la société SOEREMA. Elle est enroulée à chaud sur la surface extérieure de la mousse à laquelle elle adhère. Cette chape est en effet assez souple pour suivre d'éventuels poinçonnements locaux de la mousse sans se rompre ni se craqueler. Elle résiste également aux perforations par les racines ou autres, en raison tout particulièrement de la présence de l'armature en matériau non tissé. la résistance à la traction de cette chape est de l'ordre de 300 newton/cm; son allongement élastique est de 8 à 10%. Sur Sa surface opposée à la mousse la chape comporte des aspérités d'ancrage formées de préférence par une incrustation en surface de graviers, naturellement de très petit calibre, qui favorisent son ancrage dans le terrain. Ces petits graviers empêchent par ailleurs le collage de la bande destinée à former la chape lorsqu'elle est enroulée en bobine avant sa mise en place sur le tuyau. En outre ils g#ent l'action des rayons ultraviolets qui seraient susceptibles de dégrader les matières constitutives de la chape lorsqu'elle est exposée à la lumière. la chape 6, comme la mousse 4, ne recouvre pas la totalité de la longueur du tuyau 1 mais starrête à une certaine distance des extrémités de celuici, de façon à laisser libre le bout uni 10 ainsi que l'embo#tement 12 prévus respectivement à chacune de ses extrémités et destinés au raccordement avec les tuyaux adjacents. Au voisinage de chacune de ces extrémités la mousse 4 se termine par une surface 14 inclinée par rapport à l'axe de l'ensemble du tuyau et ayant une forme sensiblement tronconique. Cette surface est recouverte par une enveloppe 16 de forme correspondante, qui est serrée sous la chape 4 à l'une de ses extrémités et fixée au tuyau à la fois par collage et au moyen d'un collier de serrage 90 à son autre extrémité. L'enveloppe 16 est réalisée en un matériau susceptible de résister aux températures élevées et notamment aux températures de l'ordre de 12(?OC prévues pour le fonctionnement du tuyau. Ce matériau doit également avoir une bonne résistance à la. traction et une souplesse suffisante pour se déformer sans être détérioré sous l'effet des dilatations thermiques du tuyau. Le caoutchouc butyl, ou plus simplement le butyl, est un matériau qui correspond à ces exigences. Comme le montre la figure 2, le tuyau calorifugé de l'invention étant du type à raccordement par emboitement et compression radiale d'une garniture d'étanchéité, l'une de ses extrémités 10 forme un bout uni ou pièce malte, tandis que l'extrémité opposée forme un emboitement conique ou pièce femelle 12. la surface extérieure du bout uni 10 est recouverte d'un revêtement qui recouvre toute sa surface et se prolonge en dessous du collier 20 et de l'extrémité de l'enveloppe 16. Ce revêtement est réalisé en un matériau présentant à la fois un faible coefficient de frottement avec les joints élastomères et une tenue mécanique suffisante pour résister à un échauffement jusqu'8 une température de l'ordre de 1200C sans perdre ses qualités de frottement.Ce revêtement est de préférence un polymère fluoré ou du polyvinylidène difluoré généralement désigné par les initiales PVDP. Un revêtement du même matériau ou d'un matériau analogue 24 recouvre également la surface extérieure de l'embottement 12 en se prolongeant sous le collier 20 et l'extrémité 18 de l'enveloppe 16. Toutefois ce revêtement se prolonge sur l'extrémité de l'emboitement 12 et sur la surface inférieure ou interne de eelui-ci. Cette surface interne comporte un évidement de logement d'une garniture d'étanchéité 26 destinée à êtrB comprimée entre le bout uni 10 et 1' embottement 12.L'évidement de logement de la garniture 26 est délimité à son extrémité interne par un épaulement interne 28 de l'en#ottement 12 et à son extrémité externe par un rebord de butée 30 formé à l'extrémité libre de ce même emboitement 12. Le fond de l'évidement est formé par une surface cylindrique 32 qui peut être venue de fonderie mais qui de préférence est alésée de façon à avoir des tolérances diamAtrales plus serrées autour d'un diamètre fonction de la compression désirée pour la garniture 26 lors du raccordement.Au droit de ltépaulement de butée 30 le fond cylindrique 32 comporte une gorge 34 dans laquelle. vient srambottter un talon de la garniture 26, ce qui permet à Ùelle-ci d'etre immobilisée rigoureusement dans sa position d'utilisation. la partie active. de cette garniture étant, elle, au contact de la surface 32. Comme le montre clairement la figure 2, lorsque deux extrémités adjacentes de tuyaux sont raccordées, le bout uni 10 de l'une, qui est muni du revê- tement 22, est enfoncé dans l'emboitement 12 et glisse sur la garniture 26 qu'il comprime. Le diamètre de l'épaulement de butée 30 est supérieur#au diamètre extérieur du revêtement 22 du bout uni 10, de sorte que ce bout uni pénètre facilement dans l'emboitement 12 avec un Jeu diamétral faible limitant les. excentrations, donc la compression. De la même manière le diamètre de la surface cylindrique 32 est choisi de façon à assurer une compression radiale de la garniture 26 qui soit au moins supérieure à 5% mais ne dépasse pas 25%, quelles que soient les tolérances de réalisation du bout uni. la garniture 26 elle-mSme peut être réalisée par moulage à partir d'un mélange d'éthylène -pr opyléne -di ène méthylène, ou de toute autre matière analogue susceptible de résister aux températures élevées par exemple le "EPDM 5512" vendu par KIEBER COLMS. L'ensemble du tuyau calorifugé est réalisé en usine et peut facilement lustre stocké puis transporté au moment de son utilisation. Lors de celle-ciJ un premier tuyau 1 est placé dans la terre, de manière que la chape extérieure 6 puisse s'ancrer,par l'intermédiaire des gravillons ou autres aspérités 8, dans le terrain. Sur le bout uni 10 de ce premier tuyau 1 est enfilé l'embottement 12 d'un second tuyau la pratiquement identique au premier, de telle sorte que la garniture 26 est serrée entre ces deux tuyaux et assure l'étanchéité de leur raccordement. Un calorifuge annexe peut alors être mis en place autour de la tête d'emboftement 12 et des colliers 20.Un nombre approprié de tuyaux identiques sont ainsi fixés les uns au bout des autres sur la longueur désirée, cette longueur pouvant atteindre plusieurs kilomètres. Lors de l'utilisation, liteau ou un autre fluide chaud parcourt successi ventent les tuyaux 1, la, et provoque leur échauffement c' est-à-dire leur dilatation thermique. Sous l'effet de cette dilatation le bout uni 10 a tendance à glisser sous la garniture 26 en direction de l'intérieur de 1' eniboitement 12. la nature du revêtement 22 permet ce glissement en assurant toutefois un contact étanche constant entre lui et la garniture, de sorte que l'étanchéité n1 est nullement détruite par la dilatation thermique. Cette dilatation entraxe par ailleurs une déformation de la mousse isolante 4 à son interface avec le tuyau 1 pour accompagner celui-ci. Par contre la chape de protection 6 reste rigoureusement fixe et reste en outre relativement froide puisqu'elle est protégée de la chaleur par la présence de la mousse. Toutefois la mousse isolante 4 présente une souplesse suf fisante pour pouvoir se déformer et suivre la dilatation du tuyau 1 sans se détacher de la chape fixe 6. En outre l'enveloppe 16 est également suffisamment élastique pour s'adapter à la dilatation du tuyau 10 en restant solidement solidaire de l'extrémité de la chape 6, ce qui permet au calorifuge de supporter des dilatations thermiques importantes sans risquer d'etre détérioré et, par suite, de conserver son efficacité pendant une durée prolongée. Par ailleurs, lors de l'introduction du bout uni dans l'emboitement il est aisé de réserver entre ces deux éléments une distance axiale suffisante pour permettre une dilatation thermique relativement importante des tuyaux lors de la montée en température de 11 ensemble de la canalisation. Les dilatations de chaque tuyau sont ainsi absorbées au point de raccordement avec le tuyau voisin sans risquer de se transmettre et de se cumuler d'un tuyau à l'autre, et de présenter des inconvénients importants en certains points. L'invention permet donc de disposer d'un tuyau calorifugé de grand diamètre, fabriqué en usine en un ensemble formé d'organes rigoureusement solidaires et ne risquant en aucun cas de se séparer, et susceptibl#e de résister à des températures élevées. En outre il est possible de réaliser au moyen d'un certain nombre de tuyaux semblables des canalisations de grande longueur-#et cela d'une manière très simple en embossant les extrémités des tuyaux adJacents l'une dans 11 autre, sans l'utilisation de dispositifs spécialisés tels que lyres ou soufflets pour assurer la jonction entre eux. La canalisation ainsi réalisée ne présente aucun danger d'absence d'étanchéité ou de manque de résistance à la chaleur, meme si elle présente une très grande longueur et est ainsi particulièrement adaptée au transport de fluide sur des distances importantes. Il est bien évident que la simplicité du montage sur le terrain venant s'ajouter à une facilité de transport du tuyau calorifugé réduit considérablement le coût de réalisation et d'entretien des canalisations formées à l'aide du tuyau selon l'invention. En outre les enveloppes 16 compartimentent l'isolation de la conduite, de sorte qu'aucun cheminement d'humidité ne peut survenir et décoller la mousse même dans le cas d'une défaillance du calorifuge annexe placé autour de la jonction des tuyaux adjacents. - REMICATION8 - 1 - Tuyau calorifugé de grand diamètre pour le transport de fluide à température élevée, du type raccordable par emboîtement réciproque et compression radiale d'une garniture d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison une mousse de matière plastique thermiquement isolante et relativement rigide, qui adhère d'une part au tuyau et d'autre part à une chape enroulée extérieurement sur elle, qui a une densité plus grande aux interfaces avec le tuyau et la chape que dans sa masse et qui recouvre la majeure partie du tuyau mais se termine à une certaine distance de chacune des extrémités de celui-ci par une surface inclinée de forme tronconique; des aspérités d'ancrage sur la surface extérieure de la chape et une enveloppe de protection de chacune des surfaces tronconiques de la mousse, qui est serrée à une extrémité par la chape et à l'autre par un collier de fixation sur le tuyau et possède une élas ticité suffisante pour permettre à la mousse de suivre la dilatation du tuyau alors que la chape reste immobilisée. 2 - Tuyau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que son extrémité mgle est constituée par un bout uni recouvert d'un revêtement en matière plastique résistant à la chaleur et susceptible d'un contact à frottement doux et étanche avec la garniture d'étanchéité. 3 - Tuyau suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'extrémité femelle comporte un évidement de logement de la garniture et est également recouvert d'un revêtement en matière plastique résistant à la chaleur. 4 - Tuyau suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection de l'extrémité de la mousse isolante est constituée par une feuille de caoutchouc butyl collée sur le revêtement de l'extrémité du tuyau et serrée par un collier de serrage. 5 - Tuyau suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la mousse isolante est formée par pulvérisation å froid sur le tuyau d'une matière moussante, telle que du polvuréthane, et a une densité de tordre de 80 à 120 kg/m3. 6 - Tuyau suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chape externe est formée par une bande de bitume ou d'un mélange de bitume et d'élastomère pourvue d'une armature non tissée. 7 - Tuyau suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les aspérités d'ancrage de la chape sont formées par des gravillons incrustés dans sa surface externe, qui assurent sa solidarisation axiale avec le terrain. 8 - Tuyau suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'évidement de logement de la garniture comporte un fond alésé dont le diamètre assure une compression maximale de la garniture de 25%. 9 - Tuyau suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'extrémité femelle du tuyau comporte une butée d'entrée dont le diamètre est fonction de la compression désirée pour la garniture,