Brevet FR2511932A1 — publié le 19830304

PROCEDE DE FABRICATION DE TUYAUX SOUPLES DE GRANDE LONGUEUR ET DE GRAND DIAMETRE La présente invention concerne un procédé de fabrication de tuyaux souples de grande longueur et de grand diamètre. Dans la présente description, on considèrera que des tuyaux sou- ples de grand diamètre ont un diamètre compris entre 50 et 1 000 mm et que des tuyaux souples de grande longueur ont une longueur supérieure à mètres. Il est connu que la matière première formant les couches élasto- mère de tuyaux souples de grande longueur et de grand diamètre est géné- ralement une matière flexible, qui peut être soit une matière thermo- plastique, soit une matière thermo durcissable Les procédés de fabrication les plus intéressants sont les procédés de fabrication de tuyaux souples pouvant être utilisés pour les deux types de matière Des procédés qui ne peuvent convenir que pour la mise en oeuvre de type déterminés de ma- tière sont moins appropriés et sont d'un emploi limité. On connait les procédés de fabrication de tuyaux souples qui con- viennent pour la fabrication de tuyaux souples de grand diamètre et d'une longueur pouvant atteindre environ 50 mètres On connait également les procédés suivant lesquels il est possible de fabriquer des tuyaux souples ayant des diamètres au maximum de 50 mm, mais des longueurs allant de 50 à 200 mètres. On ne connait cependant aucun procédé à l'aide duquel on puisse fabriquer des tuyaux souples de diamètres compris entre 50 et 1 000 mm et de longueurs supérieures à 50 mètres à partir de n'importe quel maté- riau élastomère ou plastomère On a cependant également mis au point des procédés permettant de fabriquer des tuyaux souples ayant des diamètres maximaux de 50 mm, mais une grande longueur. La structure d'un tuyau souple commence généralement par une âme qui est extrudée sur un noyau flexible, ce noyau étant déchargé d'un tam- bour tournant autour d'un arbre horizontal Sur ce noyau, on met en place des couches de renforcement par rotation ou bien on assure un enveloppe- ment superficiel à l'aide d'une machine de répartition tournant autour d'un arbre longitudinal Les tuyaux souples ainsi réalisés sont pourvus d'une couche de recouvrement et ensuite, dans une presse appropriée, d'une enveloppe de plomb résistant à la pression en cours de vulcanisation Le demi-produit obtenu est enroulé sur un tambour qui tourne autour d'un arbre horizontal, puis le tuyau souple entouré de l'enveloppe de plomb est vulcanisé dans une chaudière à vapeur de grand diamètre Ensuite, on enlève le noyau flexible avec de l'eau sous pression élevée et on enlève, d'une manière classique, l'enveloppe en plomb à l'aide d'un dispositif correspondant de type connu Ce procédé ne peut pas être appliqué à des tuyaux souples de grand diamètre car le rayon de courbure d'un noyau de grand diamètre augmente de telle sorte que seraient nécessaire en pratique des tambours de dimensions exagérées. Un autre-problème consiste en ce que, pour des tuyaux souples de grand diamètre, on ne dispose pas de machines appropriées pour effectuer, d'une part l'extrusion de l'âme et, d'autre part, l'extrusion de la cou- che de recouvrement Sur des tuyaux souples de grand diamètre, on doit, le cas échéant, mettre en place plusieurs centaines, et mêmes plusieurs milliers de fils, mais cependant les machines d'enroulement ou de bobinage connues sont équipées au maximum de 64 broches Il n'existe en pratique aucun dispositif qui permette une mise en place simultanée des fils par centaines. Pour la fabrication de tuyaux souples ayant au maximum une lon- gueur de 50 mètres mais possédant cependant un grand diamètre, on connait également plusieurs procédés protégés par des brevets A titre d'exemple, on peut citer le brevet américain US no 3 037 343 et le brevet hongrois N O 154 707 Ces procédés connus consistent essentiellement en ce que les couches de renforcement sont mises en place par un dispositif de dérou- lement freiné sur le mandrin entraîné en rotation à l'aide d'un dispositif correspondant et déplacé dans une direction longitudinale Ces solutions ne permettent cependant pas de produire des tuyaux souples de grande longueur Pour la fabrication de tuyaux souples de grande longueur, on doit notamment disposer d'un hall de fabrication d'une longueur supérieure à 100 mètres, et il serait, en outre, nécessaire de prévoir des disposi- tifs-spéciaux pour soutenir-les tuyaux souples pendant leur réalisation. 11932 La solution connue d'après le brevet US N O 4 019 539 représente, en ce qui concerne les inconvénients précités, une exception jusqu'à un certain degré Le procédé n'est cependant applicable que d'une façon li- mitée car il ne convient que pour des matières thermo-plastiques, c'est- â-dire des tuyaux souples en matière plastique non vulcanisable Le pro- cédé permet la fabrication de tuyaux souples ayant des longueurs de plu- sieurs centaines de mètres, mais un diamètre qui est au maximum de 400 mm. Une telle plage dimensionnelle nécessite une installation extrêmement volumineuse et coûteuse A titre d'exemple, les tambours qui sont néces- saire à la fabrication des tuyaux souples doivent avoir un diamètre de mètres L'entraînement de tels tambours ne peut être assuré qu'avec des dispositifs très coûteux. Les tuyaux souples fabriqués par le procédé faisant l'objet du brevet précité peuvent seulement être stockés et transportés sur des tambours semblables Des installations qui fonctionnent d'après ce procé- dé ne peuvent être placées que dans des régions côtières et les tuyaux souples ne peuvent être vendus qu'à des clients qui possèdent un port et qui utilisent les tuyaux souples également dans le port ou dans des dis- positifs flottants Des tambours d'un diamètre de 10 mètres ne peuvent être transportés ni par routes, ni par voies ferrées. Des tuyaux souples formés de matériaux permettant une vulcanisa- tion ne peuvent pas être fabriqués par ce procédé On peut cependant uti- liser un matériau plastomère a base d'un polyamide du type Rilsan. On connait, en outre, un procédé, non protégé par brevet, pour fabriquer des tuyaux souples en longueur de 50 mètres au maximum o on utilise un grand banc de tour pour le montage du tuyau souple Le montage des différents éléments du tuyau souple sur un noyau tubulaire tournant est effectué par un dispositif distributeur se déplaçant le long de la machine. Ces derniers temps, on a cherché constamment à produire des tuyaux souples de grand diamètre et de grande longueur, qui sont formés de caout- chouc et d'une combinaison caoutchouc-matière plastique Cependant, on ne connait à l'heure actuelle aucun procédé permettant de produire de tels tuyaux souples. L'invention a en conséquence pour but de fournir un procédé qui puisse être avantageusement utilisé pour produire des tuyaux souples de grand diamètre et de grande longueur, c'est-à-dire qui permette de ré- soudre un problème non résolu jusqu'à maintenant dans l'art antérieur. 11932 Selon l'invention, on peut se passer de lutilisation de tambours de grand diamètre qui sont lourds, gros et difficiles à déplacer, en as- surant au contraire le guidage des tuyaux souples en cours de montage le long d'une voie incurvée. La forme de la voie incurvée peut être choisie en fonction de la longueur existante du bâtiment disponible et de la longueur du tuyau sou- ple à produire Avantageusement, la voie peut avoir la forme d'un " O " allongé, mais cependant il est possible de choisir à volonté la forme de la voie, en lui donnant avantageusement la forme d'une courbe fermée. Une voie de cette forme permet d'utiliser pour le tuyau souple un rayon de courbure qui n'a pas d'influence perturbatrice sur la structure du tuyau souple monté dans l'installation et la forme incurvée de la voie permet, pour n'importe quel bâtiment, le montage de tuyaux souples ayant la longueur nécessaire en opérant éventuellement dans plusieurs étages superposés. Le tuyau souple se déplaçant sur la voie peut exécuter deux types de mouvement, à savoir un simple mouvement de translation ou bien un mou- vement de translation ou de rotation Un mouvement simultané de transla- tion et de rotation s'est avéré notamment la solution la plus avantageuse. Dans ce cas, le dispositif distributeur, qui contient les éléments struc- turaux utilisés pour le montage du tuyau souple est installé sur des structures fixes Le dispositif distributeur, qui est nécessaire pour la fabrication d'un tuyau souple n'exécutant qu'un mouvement de translation, devrait tourner autour de l'axe du tuyau souple. Le long de la voie, on doit monter, en fonction du mouvement du tuyau souple, au moins un,mais dans la plupart des cas plusieurs dispo- sitifsqui engendrent une force de traction pour assurer le mouvement de translation du tuyau souple, ou bien un couple lorsque le tuyau souple exécute également un mouvement de rotation Le nombre de ces dispositifs dépend de la forme et de la longueur de la voie et également des carac- téristiques de résistance de l'infrastructure Le nombre de ces disposi- tifs doit constamment être choisi de manière que la structure des tuyaux souples ne subisse aucun dommage sous l'effet de forces et de couples. Il est clair que plus il est prévu de zones de transfert pour la trans- mission des forces et des couples, plus les sollicitations exercées dans les différentes zones sont réduites. Les dispositifs de soutien et de guidage, qui servent à soutenir le tuyau souple le long de la voie, doivent être agencés et disposés de 11932 manière que la variation de direction, mesurée entre les tangentes aux zones d'entrée et de sortie du tuyau souple dans chacun de ses postes de soutien, ne soit pas supérieure à l OQ. Comme dispositif de soutien et de guidage, on peut utiliser des dispositifs qui exécutent de la même façon les mouvements de translation et de rotation On peut, par exemple, utiliser des roues qui sont égale- ment pourvues le long de leur périphérie de rouleaux orientés perpendi- culairement au plan de la roue (rouleaux bi-dimensionnels). Le montage des tuyaux souples peut être effectué sur un mandrin d'enroulement, également nécessaire pour d'autres raisons, ou bien sur une infrastructure pré-vulcanisée, qui constitue la partie structurale interne du tuyau souple On peut cependant également utiliser un noyau flexible Le procédé conforme à l'invention permet d'augmenter le rayon de courbure de la voie incurvée jusqu'à la valeur nécessaire, une telle possibilité n'étant absolument pas offerte par les procédés connus. On a déjà précisé que les tuyaux souples étaient soumis, dans les procédés connus, à un traitement thermique ou à une vulcanisation dans des chaudières ayant des diamètres de plusieurs mètres Une telle opéra- tion est associée à un transport important de matières et à une grande consommation d'énergie. Le procédé conforme à l'invention offre des avantages, non seule- ment dans l'étape de montage, mais également dans l'étape de vulcanisation ou dans l'étape de traitement thermique et il possède également d'autres propriétés favorables en comparaison aux procédés connus. Ainsi, conformément à la présente invention, un tuyau souple guidé le long d'une voie incurvée, peut avantageusement être vulcanisé ou trai- té thermiquement dans une couche par chauffage électrique direct. Dans le cas d'un tuyau souple monté conformément à la présente in- vention le long d'une voie incurvée, les couches de renforcement sont uti- lisées comme résistances et elles sont chauffées à l'aide d'un courant électrique produit par une source de tension qui est soit reliée aux deux extrémités de la couche, soit sur une plus petite longueur de celle-ci. Les tuyaux souples sont ainsi chauffés et vulcanisés à une température correspondante Le procédé est extrêmement avantageux La chaleur est produite à l'intérieur du tuyau souple, de sorte que la perte de chaleur est minimale La vulcanisation progresse de l'intérieur vers l'extérieur. En conséquence, il se produit initialement un échauffement de la couche élastomère entourant les couches de renforcement, cette couche se ramolis- sant de manière à assurer un bon remplissage sous l'effet de la pression 11932 exercée par les couches extérieures de serrage Par le remplissage obtenu de cette manière, l'adhérence entre les différentes couches est améliorée par comparaison aux produits fabriqués par les procédés classiques. L'utilisation du courant électrique pour la vulcanisation est déjà connue On ne connait cependant aucun procédé qui permette la vulcanisa- tion de tuyaux souples de grande longueur et comportant un renforcement métallique. A titre d'exemple, il faut préciser qu'un échauffement automatique par haute fréquence, ou bien par micro-ondes n'a pas pu être utilisé jus- qu'à maintenant car on n'a pas pu effectuer un chauffage correspondant de l'âme à cause de l'effet d'écran engendré par les couches de renforcement. La vulcanisation électrique ne peut également pas être appliquée dans les procédés connus faisant intervenir des tambours, car il n'est également pas possible d'effectuer un échauffement uniforme d'un tuyau souple enroulé en plusieurs couches Dans ce cas, il se produit des diffé- rences d'échauffements lorsqu'on progresse de l'intérieur ou bien de l'ex- térieur dans le tuyau souple. Dans le procédé conforme à l'invention, le tuyau souple se présente sous la forme d'une couche et ainsi il est possible d'effectuer la vulca- nisation électrique sans difficulté. 11932 REVENDI CATIONS 1. Procédé de fabrication de tuyaux souples de grande longueur et de grand diamètre, caractérisé en ce que les éléments nécessaires pour le montage d'un tuyau souple sont disposés, avec mouvements de translation ou bien avec mouvements de translation et de rotation, sur une infrastruc- ture guidée le long d'une voie incurvée, auquel cas la ligne axiale de la voie incurvée a la forme d'une courbe avantageusement fermée, et le tuyau souple ainsi monté est vulcanisé avantageusement par un moyen élec- trique. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de chaleur nécessaire pour la vulcanisation est produite par application d'un courant électrique aux couches de renforce- ment du tuyau souple. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau souple est entraîné le long de la voie incurvée par l'intermédiaire de dispositifs de soutien et de guidage, pour lesquels la variation de direction de la voie du tuyau souple, mesurée à chaque fois entre des tangentes aux postes d'entrée et de sortie du tuyau souple, est au maxi- mum de 180 ' pour chaque dispositif de soutien et de guidage. 4 Procédé selon larevendication 1, caractérisé en ce que le tuyau souple est entraîné le long de la voie incurvée par plusieurs dis- positifs, agencés de façon appropriée et convenant pour la transmission des forces aux tuyaux souples.