Brevet FR2406747A1 — publié le 19790518

L'invention concerne un nouveau type de récipients destinés essentiellement à contenir et/ou a véhiculer des fluides sous pression, notamment des fluides liquides tels que de l'eau. De la sorte, dans la suite de la description, on décrira essentiellement l'application à des tubes, étant bien précisé que cette application est simplement donnée a titre illustratif et non limitatif. Depuis longtemps, on essaie de stocker ou de transporter des fluides liquides sous pression, par exemple dans les canalisations d'eau. Il est bien connu que lorsque la paroi d'un tel récipient est soumise a une contrainte mécanique engendrée par la pression du fluide qu'il- contient, cette paroi peut se détériorer sous l'effet d'un choc extérieur, beaucoup plus facilement que si l'intérieur du récipient n'était pas sous pression. En effet, la superposition de la contrainte mécanique engendrée par la pression et de la contrainte du choc amène la paroi du récipient a un niveau de contrainte global qu'il ne peut plus supporter. Il y a alors défaillance du matériau, soit par éclatement, soit par fissuration. Cet inconvénient est particulièrement dangereux dans les installations aériennes contenant ou véhiculant des fluides, notamment des fluides corrosifs comme cela est souvent le cas dans l'industrie chimique. Par ailleurs, si le fluide n'est pas corrosif, le danger est peut-8tre moindre pour les individus, mais l'installation étant détérioriée par le choc devient alors défectueuse et doit être remplacée rapidement. Il en est de même a un degré moindre pour les installations enterrées. L'invention pallie ces inconvénients. Elle concerne un nouveau type de récipient insensible au choc, facile a réaliser et a mettre en place. Ce récipient se caractérise en ce que sa paroi est formée en coupe d'au moins trois couches superposées - une couche intérieure apte a supporter la contrainte mécanique engendrée par la pression du-fluide a véhiculer, - une couche intermédiaire formée par un espace vide séparant la couche intérieure de la couche extérieure, - une couche extérieure apte d supporter les chocs. Avantageusement, la couche extérieure est formée de deux couches de matériaux de nature différente, la couche dirigée vers l'extérieur étant plus particulièrement destinée a supporter le choc, alors que la couche dirigée vers l'intérieur est réalisée dans un matériau déformable et insensible au choc. De la sorte, méme en cas de choc assez violent, la couche extérieure peut être partiellement rompue sans que le récipient perde ses propriétés d'étanchéité. En pratique et en se référant à la figure 1 qui représente un tube en coupe conforme a l'invention - la couche intérieure 1 destinée à être en contact avec le fluide sous pression 2 est constituée par un matériau choisi dans le groupe constitué par les résines armées, le graphite, le verre, les métaux, notamment les métaux revêtus sur la face destinée a être en contact avec le fluide d'une couche de protection, par exemple contre la corrosion, - la couche extérieure séparée de la couche intérieure 1 par l'espace vide annulaire 3 destinée à supporter les chocs est formée par la superposition des deux couches . l'une plus extérieure 5 en un matériau capable de résister aux chocs, tel que par exemple des résines armées, notamment en epoxy ou en polyester, ou en un matériau souple capable d'amortir les chocs tel que les caoutchoucs, les matières alvéolaires, les étoffes textiles, le bois aggloméré; cer tains de ces matériaux peuvent alors être appliqués sous forme liquide, pour se solidifier ensuite en gardant une forme appropriée ; . l'autre 4 dirigée vers l'espace vide, mais en contact étroit avec la couche la plus extérieure, réalisée soit en métal, tel que par exemple en acier, soit en matière thermoplastique ou thermodurcissable ; cette couche 4 peut avantageusement constituer un mandrin perdu pour l'élaboration "in-situ" de la couche externe. La couche 1 au contact du fluide 2 supporte la contrainte mécanique engendrée par la pression de ce dernier. Sous l'effet d'un choc extérieur, la couche 5 se déplace vers l'intérieur et entraîne la déformation de la couche 4 vers l'espace 3, sans entraîner la déformation de la couche 1 qui est trop éloignée. Si la couche S est partiellement rompue, la couche 4 en matériau déformable et insensible au choc supporte toujours la couche 5, ce qui assure ainsi l'étanchéité de l'ensemble. Dans une variante, la couché 4 peut être formée de demi-coquilles, par exemple en polystyrène, qui entourent la couche interne 1 sans cependant venir en contact avec elle. Dans ce cas, la couche externe 5 maintient ces demi-coquilles en place. Le raccordement de la couche-interne 1 avec l'ensemble 4-5 externe peut être assuré par une liaison souple, notamment dans le cas de récipients tubulaires (voir figure 2) ou par des liaisons d'extrémités rigides (figure 3). Ces points de laisons doivent être suffisamment espacés pour que la plus grande partie de la couche interne 1 soit entourée d'un espace vide 3. La figure 2 représente en demi-coupe un tube selon l'invention avec liaison souple qui comprend dans l'ordre - une couche intérieure 10 destinée a supporter les forces de pression du fluide 11 et dont la couche interne 12 a éventuellement reçu un traitement de surface destiné à la rendre insensible à la corrosion du fluide 11, - un espace vide 13 dans lequel sont logés des joints toriques 14, par exemple en caoutchouc ou autre matière souple, de manière a assurer un bon espacement entre les couches intérieure et extérieure et un bon amortissement des chocs, - une couche extérieure formée de deux couches respectivement 15 en matériau déformable, mais insensible au choc et 16 en matériau capable d'amortir les chocs. La figure 3 montre également en demi-coupe un mode de liaison mécanique rigide par l'intermédiaire de brides 17 et 18. Ces deux modes de liaison peuvent également être utilisés conjointement. Par exemple, on peut monter des brides 17-18 aux extrémités du tube et un ou plusieurs joints toriques 14 dans la partie centrale. L'invention s'applique particulièrement bien aux matériaux plastiques qui constituent la couche 1 ou 10, notamment lorsque ces derniers sont fragiles aux chocs, soit par nature, soit lorsque les conditions extérieures comme par exemple une température trop basse, les amènent a un état de fragilité prononcé qui serait de toute façon accentué par la mise sous contrainte mécanique engendrée par la pression du fluide 2 ou 11. L'invention s'applique également aux matériaux métalliques qui constituent la couche 1 ou 10, lorsqu'ils comportent a l'inté- rieur un traitement de surface 12 destiné a les rendre insensibles a la corrosion par le fluide 2 ou 11. La pellicule de revêtement intérieur 12 risque en effet de se détacher sous l'effet d'un choc et alors le métal 10 est soumis a la corrosion aux endroits ofl le revêtement 12 a été détérioré. Les couches 15 et 16 servent en même temps de protection contre la corrosion d'origine extérieure. L'invention s'applique également à tout autre type de matériaux constituant la couche 1 ou 10 et qui, par leur nature Sont sensibles aux chocs, comme par exemple le verre ou encore le carbone. Les récipients de ce nouveau type se caractérisent essentiellement par une bonne résistance aux chocs, une bonne sécurité pour le transport de fluides agressifs et/ou corrosifs et également par une bonne protection contre la corrosion due aux courants électriques vagabonds, notamment dans le cas de canalisations d'eau enterrées. Ces propriétés permettent de les utiliser avec succès dans le transport des fluides sous pression de tout type tels que conteneurs, tuyaux, tubes et également dans la fabrication de manchettes d'isolation électrique pour canalisations de liquides, du moins si les différentes couches sont elles-mêmes en matériaux isolants. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent donnés a titre indicatif et non limitatif. EXEMPLE 1 On réalise un tube de la manière suivante (figure 1) - couche intérieure 1 en résine epoxy armée de fils de verre, - couche extérieure interne 4 en chlorure de polyvinyle, - couche extérieure externe 5 en epoxy armé de fils de verre formés"in-situ"sur le tube 4 qui constitue ainsi un mandrin perdu. Aux extrémités de ce tube, on colle des brides 17-18 (figure 3) réalisées par exemple en acier. Ainsi la couche 1 est a l'abri des chocs extérieurs et la couche 5 participe de façon notable a la résistance mécanique longitudinale de l'ensemble. EXEMPLE 2 On réalise un tube destiné a être soumis a de très basses températures de la. manière suivante - couche 1 : tube de polypropylène, - couche 4 : tube de pvc antichoc, c'est-a-dire contenant un adjuvant anti-choc tel que résine ABS, MBS ,...... - couche 5 : résine thermodurcissable formée "in-situ" sous forme cellulaire sur le tube 4, ~destinée a amortir les chocs par déformation, par exemple en polyuréthane ou en résine phénolique déposée au pistolet, - liaison dans l'espace vide 3 par des joints toriques 14 en caoutchouc. EXEMPLE 3 -# - couche 1 : tube d'aluminium revêtu sur sa face interne 12 d'une mince couche de résine epoxy destinée a le préserver contre la corrosion, - couche 4 : tube pvc - couche 5 f résine thermodurcissable (epoxy, polyester) armée de fibres de verre. EXEMPLE 4 Au lieu d'un tube, on va réaliser un réservoir de la manière suivante - couche 1 :réservoir en verre en forme de tube de grand dia mètre obturé a chacune de ses deux extrémités par des fonds plats, - couche 4 : demi-coquilles de polystyrène expansé, - couche 5 : tissu en fibres de verre enroulé en hélice sur les demi-coquilles, puis imprégné de résine polyester et enfin ther modurci (ainsi, la couche 5 maintient en place la couche 4 qui lui a servi de moule), - liaison : par des joints toriques 14 en caoutchouc. R E V E- N D I- C T I O N S 1/ Récipient pour fluide sous pression, caractérisé en ce que les parois sont formées en coupe d'au moins trois couches superposées : - une couche intérieure apte à supporter les contraintes mécaniques engendrées par la pression du fluide, - une couche intermédiaire formée par un espace vide séparant la couche intérieure de la couche extérieure, - - une couche extérieure apte a supporter les chocs. 2/ Récipient selon revendication 1, caractérisé en ce que la couche extérieure est formée de deux couches superposées - l'une externe en un matériau apte a amortir les chocs au moins en partie, - l'autre interne en un matériau déformable insensible aux chocs. 3/ Récipient selon revendication 2, caractérisé en ce que la couche interne de la couche extérieure sert de support lors de l'é- laboration "in-situ" de la couche externe. 4/ Récipient selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que la couche intérieure est revêtue d'une couche de protection sur la face destinée a être en contact avec le fluide. 5/ Récipient selon l'une des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que la couche intérieure est réalisée en un matériau sensible aux chocs, choisi dans le groupe formé par les matériaux ayant reçu un traitement de surface, les matières plastiques, les matières plastiques armées, le verre ou le carbone 6/ Récipient selon l'une des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que la couche externe de la couche extérieure est réalisée en un matériau souple, capable d'amortir les chocs, choisi dans le groupe constitué par les résines armées, les caoutchoucs, les matières alvéolaires, les étoffes textiles, le bois aggloméré. 7/ Récipient selon l'une des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que la couche interne de la couche extérieure est formée de demi-coquilles jointives en matière plastique. 8/ Récipient selon l'une des revendications 1 a 7, caractérisé en ce que l'espace vide formant la couche intermédiaire présente des joints toriques espacés en un matériau souple apte a amortir les chocs. 9/ Récipient selon l'unie des revendications 1 a 7, caractérise en ce que la liaison des différentes couches aux extrémités est assurée par des brides. 10/ Tube, tuyau, réservoir réalisés selon l'une des revendications 1 à 9.