Brevet FR2365072A1 — publié le 19780414

La présente invention a pour objet un perfectionnement aux tuyaux flexibles haute pression. L'invention concerne plus spécialement des tuyaux obtenus à partir de caoutchouc naturel ou synthétique, ou de matière plastique, renforcés d'6léments en spirales réalisés à partir de fils métalliques, de fils métalliques et de matières textiles ou similaires, ou de tresses réalisées à partir de fils métalliques ou de fils métalliques et de filaments textiles. Du fait que de tels tuyaux sont souvent utilisés dans le domaine des hautes pressions, et par exemple dans les circuits hydrauliques, leur coût de fabrication est généralement élevé en raison du soin qu'il convient d'apporter et de la complexité de leur fabrication. Celle-ci comprend les étapes suivantes : extrusion d'un tube en un matériau tel que du caoutchouc, montage de ce tube sur un mandrin, entourage sous forme d'une hélice ou sous forme d'une série à'hélices de matériau scellé dans une matière flexible, telle que du caoutchouc, ~ dépôt d'une matière adhésive, mise on place d'un élément de recouvrement réalisé en un matériau souple soit par extrusion, soit par enroulement, et consolidation de l'assemblage dans un autoclave, celui-ci étant pris entre le mandrin et un ensemble de maintien externe. Après passage dans l'autoclave, il est procédé au retrait du mandrin et des éléments de maintien externe. L'objet de la présente invention est de fournir un tuyau flexible réalisé de manière sensiblement plus simple tout en possèdant des proprie'te's de renforcement très intéressantes permettant son emploi dans des circuits à haute pression, possèdant une durée de vie satisfaisante, et susceptible de résister non seulement à une haute pression, mais aussi à des variations de pression instantanées et violentes. Selon un premier aspect de 1'invention, le tuyau flexible est réalisé à partir de caoutchouc naturel ou synthétique, ou à partir de matière plastique, et comprend un élément tubulaire de base, des éléments de renforcement dont au moins certains sont constitués par des bandes ou des filaments métalliques, et un tube de couverture, les diférentes parties du tuyau étant liées les unes aux autres par application d'un chauffage par induction. Selon un autre aspect de l'invention, un procédé de fabrication de ce tuyau flexible consiste à extruder un tube d'élastomère, à entourer le tube avec un fil ou une bande de renforcement métallique scellé dans un élastomère compatible, à appliquer sur l'ensemble un tube de couverture réalisé en un élastomère compatible à soumettre l'assemblage ainsi réalisé à un chauffage par induction, afin que le matériau dans lequel les éléments de renforcement sont noyés, atteigne sa température de fusion par transfert de chaleur à partir de ltélément métallique de renforcement chauffé par induction afin de réaliser la liaison du tube de l'élément de couverture et des éléments de renforcement, et enfin à retirer le tuyau du dispositif de chauffage par induction. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, une forme d'exécution de ce tuyau et une forme d'exécution de l'appareillage pour sa mise en oeuvre Figure i est une vue schématique d'un appareil pour la réalisation de bandes de renforcement constitutives du tuyau Figure 2 est une vue schématique d'un appareil utilisé pour la réalisation de ce tuyau Figure 3 est une vue en perspective de ce tuyau, partiellement coupé, pour voir les détails de sa constitution Figure 4 est une vue à échelle agrandie d'un mode de réalisation de la bande de renforcement utilisée dans le tuyau de figure 3. La description qui suit fait référence à un tuyau réalisé à partir de polychiorure de vinyle. Néanmoins, il est bien évident que L'invention peut être réalisée avec d'autres matières synthétiques. Pour réaliser des tuyaux flexibles en matière plastique renforcés, tels que représentés à la figure 3, il est tout d'abord procédé à l'extrusion d'un tube de PVC destiné à former la paroi interne du tuyau. Ce tuyau comporte des éléments de renforcement en forme de bandes, telles que représentées à la figure 4, chaque bande comprenant une série de fils métalliques il noyés ou revêtus, dans un matériau compatible 12 qui, dans le cas présent, est également du PVC. Comme montré au dessin, la bande de renforcement 13 comprend quatre fils métalliques il et le revêtement 12 de chaque fil Il est lié au revêtement d'un fil adjacent il. Un certain nombre de bandes de renforcement 13 sont enroulées directement sur le tube 10 dans le sens des aiguilles d'une montre pour former un enroulement hélicoldal constituant la première couche 14, dans laquelle le pas de l'euroulement est tel que les différentes spires formées par la bande 13 sont jointives.D'autres séries de bandes de renforcement 13 sont enroulées de façon similaire sur la première couche 14. Le second enroulement est réalisé dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour former une couche 15 L'ensemble formé tel que décrit précédemment est renforcé par une couche tressée 16 à partir de bandes de renforcement 13, prenant appui sur la seconde couche 15. Pour compléter l'assemblage, un élément de couverture ou gaine 17 en matière synthétique, dans le cas présent en PVC, est extrudé sur l'assemblage. Les appareils utilisés pour réaliser les bandes de renforcement 13 de la figure 4, et le tuyau de la figure 3, sont représentés respectivement aux figures 1 et 2. Pour réaliser une bande 13 de renforcement, un certain nombre de fils métalliques li, dans le cas présent 4, sont dévidés de bobines 18 de manière à passer dans un bain 19 dans lequel un enrobage de PVC est réalisé sur les fils 11. Les fils métalliques ainsi enrobés passent ensuite dans un ensemble de consolidation 20, dans lequel ils sont approchés les uns des autres, de telle sorte que leursrevêtementssoiatkn contact et que l'ensemble soit mainta- nu dans une configuration plate. Les revêtements des fils métalliques demeurent liés les uns aux autres, de par les propriétés du PVC, pour former la bande représentée à la figure L'appareil représenté à la figure 2 est utilisé pour réaliser le tuyau renforcé. Comme montré au dessin, ce dispositif comporte un tambour d'alimentation 21 sur lequel est enroulé le tube 10 préalablement extrudé. Le tube 10 passe, au sortir du tambour 21, dans un premier guide 22. Ce guide 22 est monté pivotant dans le sens des aiguilles d'une montre, et porte un plateau 23 sur lequel sont montés quatre tambours 24 sur chacun desquels est enroulée une bande de renforcement 13. Du fait du pivotement de ltélément de guidage 22, et de la plaque 23, les bandes de renforcement 13 sont enroulés en hélice sur le tube 10 pour produire la première couche 14.En aval du premier ensemble de guidage 22 est monté un second ensemble de guidage pivotant en sens inverse des aiguilles d'une montre, qui sert de support à un plateau 26 sur lequel sont montés quatre tambours 27 sur chacun desquels est enroulée une bande de renforcement 13, qui, lors du pivotement de ltélément de guidage 25, force les bandes de renforcement 13 à s'enrouler en hélice, en sens inverse des aiguilles d'une montre, sur la première couche 14, pour former la seconde couche 15. Entre la zone de passage dyrtube 10 et les tambours 27 sont prévus des éléments 28 de guidage pour les bandes 13.Il est bien évident que les sens de rotation des éléments de guidage 22 et 25 pourraient être inversés En aval du second élément de guidage 25, est monté un plateau 29 possèdant des logements, non représentés au dessin, servant au maintien d'autant de tambours 30 sur chacun desquels est enroulée une bande de renforcement 13. Les tambours 30 sont entraînés en rotation de façon connue par rapport au logement ménagé dans le plateau 29, de manière à ce que les bandes de renforcement forment une tresse qui, placée sur la seconde couche 15, forme la troisième couche 16. En aval du plateau 29 est monteeune tête d'extrusion 31 par l'intermédiaire de laquelle une gaine 17 peut être extrudée sur la couche tressée 16. En aval de la tête d'extrusion 31 est monté un dispositif de chauffage par induction 32, par l'intermédiaire duquel est réalisé l'assemblage des éléments constitutifs du tuyau. Cet assemblage est réalisé par l'intermédiaire du dispositif de chauffage par induction à une vitesse et à une température telles que le revêtement de PVC entourant les fils Il soit amené à sa température de fusion afin de réaliser la liaison des couches de matériau de 1 élément tubulaire, sans détérioration du tube interne 10 et de la gaine 17. A la fin du chauffage par induction, l'ensemble tubulaire forme un tuyau flexible qui peut être utilisé tel que. Les principaux avantages de la réalisation d'un tel tuyau résident dans le fait que chaque fil de renforcement est entouré d'un revêtement de matière plastique, et est solidaire par son intermédiaire de son voisin, que chaque fil de renforcement appartenant à une bande possède une longueur déterminée, ce qui évite le chevauchement accidentel des fils qui, dans de nombreux cas, est dû à des longueurs inégales des fils individuels constitutifs des différents enroulements. Un revêtement consistant en matière synthétique se traduit en pratique par un renforcement de la résistance aux pressions actives lorsque le tuyau est en utilisation. Ce revêtement en matière synthétique des fils métalliques évite les effets d'afai- blissement du tnyau,dl généralement à l'usure des fils métalliques par frottement, lorsque le tuyau est soumis à des impulsions de pressions. Selon une variante de réalisation de exemple décrit ci-dessus, les éléments de renforcement sont constitués par des fils métalliques individuels entourés de matière synthétique. il est alors préférable de prévoir plus de quatre tambours 24 et 27 montés sur les plateaux respectifs 23 et 26. Dans cette forme d'exécution, une tresse composée d'une pluralité de fils métalliques individuels est appliquée sur la couche 15, pour former la couche 16, avant mise en place d'une gaine 17 de couverture réalisée en un matériau synthétique sur la couche 16.L'ensemble est ensuite soumis à un chauffage par induction, de telle sorte que le matériau, dans lequel les fils métalliques sont noyés, atteigne sa température de fusion par transfert de chaleur depuis les éléments de renforcement métalliques Il chauffés par induction, afin de former une liaison entre le tube, les fils enrobés et la gaine de couverture. En utilisant l1invention de la façon décrite ci-dessus, il est possible de produire des tuyaux sans avoir recours à des mandrins, à des éléments de chauffage extérieurs, à des matériaux de maintien, et à des matériaux de liaison, ce qui apporte une simplification importante par rapport à la technique existante. il convient de faire particulièrement attention à ce que la température et le temps de chauffage de 1'assemblage ne soient pas trop important pour causer la détérioration des matériaux constitutifs du tube interne 10 et de la gaine 17, Par ailleurs, le revêtement entourant les fils métalliques Il doit être tel -qutà l'état de fusion il procure une force de liaison importante entre le tube interne 10 et la gaine 17. L'invention peut également être appliquée à la réalisation de tuyaux en des matériaux autre que du PVC. D'autres matériaux plastiques pouvant être utilisés sont par exemple ltéthylène pro pylane fluoré, des polyamides, des polyesters et similaires. Au lieu d'utiliser des fils métalliques qui sont enrobés séparément les uns des autres, il est possible d'utiliser des groupes de fils métalliques qui sont enrobés collectivement dans une matière synthétique, des bandes de matière telle qu'un métal ou des combinaisons de fils métalliques ou des bandes et des fils textiles tels que des fils synthétiques continus qui peuvent être monobrin ou multibrins en utilisant des fils métalliques ou des bandes ou des combinaisons de fils, ou des bandes et des matières textiles, il est possible de former des ensembles à plat, qui peuvent être ultérieurement juxtaposés pour former des bandes ou toronnés. En outre, plus ou moins de fils métalliques que le nombre indiqué ci-dessus, peuvent être utilisés pour former les différentes couches et, par ailleurs, le pas de l'enroulement hélicoldal peut être modifié. Il est bien évident que le nombre de couches de renforcement peut être supérieur ou inférieur aux trois indiquées di-dessus. Il peut être réalisé des combinaisons de tresses textiles et de fils métalliques ou de fils métalliques seuls et des enroulements hélicoidaux de fibres textiles et de fils métalliques ou de fils métalliques seuls, chaque couche étant séparée par une mince couche de matière plastique qui est ultérieurement amenée à sa température de fusion pour former un lien entre les couches par chauffage induit dans le composant métallique de ensemble tubulaire. Les principaux avantages de l'invention résident dans le fait qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des mandrins et des autoclaves, que le renforcement est relativement simple à réaliser, que les tensions dans les éléments de renforcement sont telles que tout cisaillement est évité. En outre, les forces de torsion dans les éléments de renforcement peuvent btre minimisées en apposant les couches de renforcement successivement par enroulement dans le. sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre avec des couples de torsion opposés. Le fait que la consolidation des différentes couches constitue une opération interne, est également très intéressant car l'assemblage peut être réalisé sans apport d'air et sans dégradation par oxydation des matériaux constitutifs du tuyau, La liaison par fusion donne au niveau des interfaces à assembler des résultats extrêmement intéressants qui évitent le phénomène de laminage du tuyau lorsque celui-ci est soumis à de hautes pressions, à de hautes températures et à des à-coups de pression élevée. - REVENDICATIONS 1. - Tuyau flexible à haute pression en caoutchouc naturel ou synthétique ou en matière plastique, caractérisé en ce qu'il comprend un tube de base, des matériaux de renforcement dont l'un au moins est métallique, se présentant sous forme de bandes ou de fils, et un tube de recouvrement externe, les différentes parties du tuyau étant liées les unes aux autres par application d'un chauffage par induction. 2. - Procédé de fabrication d'un tuyau flexible selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il consiste à extruder un tube en élastomère, à enrouler sur le tube un élément métallique de renforcement sous forme de fils ou de bandes, noyés dans un élastomère compatible, à recouvrir le tout d'un tube réalisé en un élastomère compatible, à soumettre l'ensemble à un chauffage par induction, de manière à ce que la matière dans laquelle sont noyés les éléments de renforcement atteigne sa température de fusion par transfert de chaleur à partir des éléments métalliques chauffés par induction, afin de réaliser la liaison du tube, de l'enveloppe extérieure et des éléments de renforcement, et enfin à retirer le tuyau du dispositif de chauffage par induction. 3. - Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'alimentation en tube de base interne, des premiers moyens de guidage de ce tube montés pivotants et portant des tambours sur chacun desquels est enroulé un élément de renforcement, ces moyens de guidage étant adaptés pour tourner dans un sens afin de réaliser l'enroulement en hélice du matériau de renforcement sur le tube de base, un second ensemble de moyens de guidage étant monté pivotant en aval du premier, et portant des éléments de renforcement montés eux-m#mes sur des tambours, ce second ensemble étant monté pivotant en sens inverse du premier, un plateau support d'une pluralité de tambours pour le tressage d'éléments de renforcement, des moyens pour l'extrusion d'une gaine de couverture sur l'assemblage constitué par le tube de base et les différents renforcements, et enfin des moyens de chauffage par induction. 4. - Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de moyens de guidage espacés les uns des autres et situés entre le dispositif d'alimentation en tube interne et les moyens d'extrusion, certains de ces moyens de guidage étant montés pivotants dans le sens des aiguilles d'une montre et d'autres en sens inverse des aiguilles d'une montre afin de réaliser des couches successives d'enroulements hélicoidaux de bandes de renforcement de sens inverse. 5. - Tuyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de renforcement comprend une pluralité de couches dont chacune est réalisée a partir d'une pluralité de fils métalliques munis d'un revêtement individuel, enroule ou tressés sur le tube interne. 6. - Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de renforcement comporte une pluralité de couches, dont chacune est réalisée à partir d'une pluralité de bandes de renforcement comportant chacune une pluralité de fils métalliques de renforcement liés entre eux. 7. - Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltensemble de renforcement comprend une pluralité de couches dont chacune comporte une pluralité de fils métalliques comportant un revêtement individuel et de filaments en une matière textile également revêtue d'un isolant, cette matière textile se présentant sous forme monobrin ou multibrins. 8. - Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de renforcement comporte une pluralité de couches dont chacune comprend une pluralité de bandes réalisées à partir de fils métalliques équipés d'un revêtement et de filaments en matière textile monobrin ou multibrins, également équipés d'un revêtement, liés les uns aux autres.