Brevet FR2547892A1 — publié le 19841228

L'invention concerne des perfectionnements apportés à des tuyaux ou tubes, et elle a trait particulièrement à des tuyaux ou tubes présentant une surface interne constituée d'une matière résistant à l'usure et destinés à transporter des matières abrasives telles que, par exemple, du charbon ou du ciment en poudre ou pulvérulent. Les tuyaux ou tubes destinés du transport d'une matière abrasive d'un emplacement à un autre nécessitent généralement la présence d'un tronçon présentant un coude pour modifier la direction de l'écoulement Le terme "coude" est évident S l'homme de l'art mais, d'une façon générale, il peut être considéré comme étant la forme ou configuration du tronçon où l'axe ou la ligne médiane du tuyau ou tube change de direction. Un coude peut être considéré comme étant utilisé où l'axe d'une extrémité du tronçon est décalé, angulairement ou linéairement, par rapport à l'axe de l'autre extrémité du tronçon. Le coude peut être placé où deux parties extrêmes opposées du tronçon se rejoignent sous un angle aisément défini, ou bien lorsqu'une partie courbe du tronçon de tuyau ou tube est prévue pour provoquer un passage progressif d'une direction à une autre.De plus, un coude peut être utilisé où l'extrémité d'un tuyau ou tube se trouve dans un plan qui n'est pas orthogonal à l'axe du tuyau ou tube, à son débouché à cette extrémité. Ces coudes comprennent généralement, mais pas toujours, une partie courbée et, pendant plusieurs années, la pratique générale a été de réaliser de tels coudes à l'aide d'un revent résistant à l'usure, placé dans un tube ou tuyau de métal surdimensionné, une garniture de ciment étant disposée entre le revêtement et le tube ou tuyau métallique. En raison de la présence du coude, on a produit ces tuyaux ou tubes en formant initialement le tronçon de tuyau ou tube métallique au moyen d'un certain nombre de parties annulaires qui sont finalement reliées bout à bout pour former un tronçon ayant la configuration ou forme souhaitée.Chaque partie annulaire surdimensionnée du tube ou tuyau métallique, qui est continue dans la direction circonférentielle, comporte un revêtement annulaire en matière résistant à l'usure, inséré coxialement dans cette partie, et l'espace annulaire compris entre le tronçon de tuyau ou tube métallique et le corps annulaire peut être rempli d'une matière de garnissage telle que du ciment. Les parties de tuyau ou tube métallique sont ensuite placées bout à bout et soudées circonférentiellement les unes aux autres, en bout , pour former un tronçon de tube ou de tuyau ayant la configuration prédéterminée et comprenant le coude.Les parties de tube ou de tuyau en métal sont d'une longueur axiale relativement faible, notamment à la courbure ou à l'angle où le changement de direction est situé, et il convient de noter que la construction d'un tel tronçon de tube ou de tuyau comportant un coude est fastidieuse, longue et coûteuse. Néanmoins, ceci a constitué la pratique normale dans l'industrie pendant de nombreuses années. Des tubes ou tuyaux de ce type sont décrits dans les brevets britanniques n0 1 563 784, nô 2 023 763E, n0 2 051 281A et n0 2 078 900A. Le brevet britannique n0 i 499 390 décrit un tuyau comportant un noyau creux en céramique portant une gaine métallique formée de deux demi- gaines qui sont reliées l'une à l'autre afin d'entourer le tuyau. Les demi-gaines métalliques doivent être réalisées à l'avance à la dimension et à la forme exactes du tronçon particulier de tube ou de tuyau à construire. L'invention a pour objet un procédé perfectionné de production d'un tronçon de tube ou de tuyau présentant un coude et où les inconvénients mentionnés ci-dessus sont notablement réduits. Au lieu de prévoir un revêtement résistant à l'usure dans les parties de tuyau ou tube métallique, continues dans la direction circonférentielle, comme cela a été réalisé jusqu'à présent, une caractéristique de l'invention est de former le tronçon de tube ou de tuyau à la configuration souhaitée, comprenant un coude en matière céramique résistant à l'abrasion, puis d'envelopper le tronçon formé dans une enveloppe imperméable de support , en appliquant sur la surface extérieure du tronçon formé au moins une couche de matière plastique armée de fibres. Le tronçon résistant à l'abrasion peut avantageusement être formé d'une matière céramique liée par une céramique, par exemple des particules de carbure de silicium liées entre elles par du nitrure de silicium. Une matière convenable est la matière "Refrax" (marque commerciale déposée) qui comprend 75 à 80 % en poids de carbure de silicium lié par 20 à 25 e de nitrure de silicium. Une telle matière peut être moulée à partir de particules de carbure de silicium et de silicium élémentaire afin de prendre la configuration souhaitée, puis cuite dans une atmosphère constituée d'azote afin de former une structure monobloc.En variante, la matière peut se présenter sous la forme de blocs qui sont assemblés entre eux sur place afin de construire le tronçon ; les combinai sons de formes et de dimensions des blocs nécessaires varient en fonction de la configuration souhaitée pour le tronçon. Les blocs peuvent être fournis sous la forme d'anneaux complets qui sont disposés bout à bout pour constituer le tronçon mais, lorsque le tube ou le tuyau est de grand diamètre, chaque anneau est de préférence constitud de plusieurs blocs. Les blocs peuvent être cimentés ou collés les uns aux autres lors de l'assemblage afin que le tronçon conserve sa forme pendant la fabrication, bien que cela ne soit pas essentiel, car les blocs peuvent être construits selon la configuration souhaitée, sur un gabarit qui-peut ensuite être retiré, par exemple un gabarit gonflable. Après assemblage, le tronçon est entouré d'une enveloppe de support en matière plastique armée de fibres, qui est imperméable et qui doit être suffisamment résistante pour assurer le maintien de l'intégrité du tronçon en matière résistant à l'abrasion lorsque le tuyau ou tube est utilisé. Un procédé pour former L'enveloppe de support autour du tronçon consiste à appliquer au moins une couche d'une matière flexible et fibreuse sur la surface extérieure du tronçon formé. Plusieurs de ces couches peuvent être appliquées les unes au-dessus des autres jusqu'à ce que l'enveloppe ainsi formée possède la résistance nécessaire pour maintenir l'intégrité du tronçon en matière résistant à l'abrasion, dans les conditions d'utilisation de ce tron- çon. La matière flexible ou souple peut être appliquée sur le tronçon, en une ou plusieurs feuilles qui sont dispo- sées de façon à envelopper le tronçon formé. Chaque feuille peut se présenter sous la forme d'une bande qui est bobinée sur le tronçon, en formant des spires hélicoidales, afin que la bande bobinée s'étende le long du tronçon de tube ou de tuyau. En variante, la feuille peut être appliquée sur le tronçon sous forme de bandes s'étendant dans la direction longitudinale de ce tronçon. La matière flexible peut comprendre une matière plastique telle qu'une résine e#oxy, -armée dsune matière fibreuse telle que, par exemple, de la fibre de verre et/ou de carbone , pouvant être tissée ou non. Des couches succes~ sives de matière flexible peuvent être collées les unes aux autres par l'application d'un adhésif durcissable tel qu'un adhésif époxy sur la matière, avant ou pendant l'application de la matière sur le tronçon. L'enveloppe ou le revêtement de support doit être imperméable et, pour accroître son imperméabilité ainsi que sa résistance, une couche de matière plastique peut être appliquée sur la surface extérieure du tronçon formé en matière résistant à l'abrasion et/ou sur la surface extérieure de la feuille flexible après son application-sur ce dernier tronçon. Un autre procédé d'application de l'enveloppe de support sur le tronçon formé consiste à pulvériser ou projeter sur la surface extérieure du tronçon une composition qui forme, par coalescence ou en durcissant, une enveloppe ou un revêtement solide continu autour du tronçon après application. La caExe sition pulvérisée ou projetée peut comprendre tière plastique à laquelle est mélangée une matière fibreuse d'armature telle que de la fibre de verre. La pulvérisation ou la projection est poursuivie jusqu'à ce que le revêtement ou enveloppe présente l'épaisseur demandée. Dans tous ces divers procédés, l'enveloppe de support peut etre fonmée par l'application, autour du tronçon formé, d'une couche de matière plastique armée de fibres, à l'état non durci, et en permettant ou en provoquant le durcissement de la matière plastique pour former une enveloppe imperméable, continue dans la direction ciconférentielle, autour du tronçon formé. Lorsque le tronçon de tube ou de tuyau doit être maintenu en position par des supports mécaniques, par exemple lorsqu'il doit être supporté au-dessus du sol, un ou plusieurs éléments de support peuvent être noyés dans la matière de l'enveloppe et sortir de cette enveloppe pour être reliés à une structure de support extérieure au tube ou au tuyau. Les éléments de support peuvent être noyés dans l'enveloppe pendant l'application de cette dernière sur le tronçon de matière résistant à l'abrasion. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une élévation schématique d'un tronçon de tuyau en matière résistant à l'abrasion, entouré dwune enveloppe la figure 2 est une coupe axiale d'une extrémité du tronçon de tuyau représenté sur la figure 1 les figures 3 et 4 sont des coupes radiales de parties de tronçon de tuyau résistant à l'abrasion, tel que celui montré sur la figure 1 la figure 5 est une coupe radiale d'un tronçon résistant à l'abrasion ; et les figures 6 et 7 montrent des exemples d'autres tronçons coudés pouvant être fabriqués par le procédé de 1 ' invention. Le tuyau représenté sur la figure 1 est destiné à transporter du charbon pulvérisé vers une chambre de combustion d'une centrale thermique à charbon. Le tronçon 1 résistant à l'abrasion est constitué de blocs moulés en ''Refraxl' qui sont configurés pour s'ajuster les uns aux autres afin de former un tronçon de tuyau ayant la forme coudée souhaitée. Les blocs peuvent être collés les uns aux autres par une mince couche d'adhésif, par exemple une résine époxy, les maintenant dans leurs positions relatives souhaitées pendant l'assemblage. Après l'assemblage du tronçon résistant à l'abrasion, ce dernier est entouré d'une enveloppe 2 de renfort qui est formée d'une bande de matière plastique époxy armée de matière fibreuse telle que, par exemple, de la fibre de verre et/ou de la fibre carbone qui est bobinée dtroitement autour du tronçon sous forme de spires hélicoïdales, comme montré sur la figure 1. Suffisamment de couches de bande sont bobinées sur le tronçon, les unes au-dessus des autres, pour former autour de ce tronçon une enveloppe qui, une fois que l'on fait durcir la matière plastique ou qu'on lui permet de durcir, possède une résistance mdcanique suffisante pour assurer l'in- tégrité du tronçon/ et qui est imperméable à l'humidité. Si cela est nécessaire, un adhésif constitué d'une matière plastique peut être appliqué à la bande avant ou pendant le bobinage autour du revêtement afin de faire adhérer les unes aux autres des spires adjacentes de la bande. Une couche de matière plastique telle qu'une résine époxy peut être appliquée sur la surface extérieure du tron çon 1 avant la pose de la bande afin de rendre l'enveloppe imperméable. Cette couche peut également assumer la fonction d'un adhésif pour la bande en contact avec le tronçon. Il est également possible d'appliquer une couche de matière plastique sur la surface extérieure de l'enveloppe formée 2 afin de rendre l'ensemble imperméable et résistant aux intempéries. Une enveloppe bobinée, formée d'une bande de matière plastique armée de fibres de verre, est capable de présenter une résistance et une longévité convenables, à des températures de travail du tuyau d'au moins 200 C. L'épaisseur demandée à l'enveloppe est généralement comprise entre 5 et 20 mm, et de préférence entre 6 et 10 mm. Comme montré sur la figure 1 chaque extrémité du tronçon coudé comporte une bride périphérique 3 en acier destinée à relier ce tronçon à des tronçons de tuyaux adjacents. La bride est réalisée d'une seule pièce avec un anneau 4 qui est encastré dans le tronçon 2, à son extrémité, et qui comporte une partie 5 faisant saillie radialement vers l'intérieur afin d'ancrer l'ensemble bride/anneau à l'extrémité de 2'enveloppe. Lorsque le tuyau est posé, les brides 3 sont boulonnées sur des brides analogues prévues aux extrémités de tronçons de tuyaux adjacents afin de joindre ces tronçons les uns aux autres. Lorsque le tronçon coudé ou coude doit être monté au-dessus du sol, il peut être supporté par des dispositifs d'accrochage encastrés dans l'enveloppe. Un tel dispositif est représenté schématiquement sur la figure 1. Un élément 6 de support, monté sur un bâtiment ou autre structure fixe adjacente, est articulé en 7 sur un tourillon 8 qui comporte une plaque de base 9 fixée à la surface extérieure du tron çon coude. La plaque 9 est fixée à la surface par des spires extérieures de la bande formant l'enveloppe afin que la plaque soit encastrée dans l'enveloppe et qu'elle maintienne le coude en position. Les blocs de matière résistant à l'abrasion peuvent étire configurés afin de former un arc de cercle, comme montré sur la figure 3, pour constituer un coude de section polygonale, ou bien afin de former un tronçon courbe présentant une section circulaire telle que montrée sur la figure 4. La matière résistant à l'abrasion située sur le co- té extérieur du diamètre d'un coude est généralement soumise à une plus forte abrasion que celle située sur le côté inté- rieur du di#r#ètre en raison des forces centrifuges agissant sur la matière parcourant le tuyau et il est normalement souhaitable que la partie en matière résistant à l'abrasion présente une plus grande épaisseur à l'extérieur de son diamètre, de manière que le tuyau présente une section excentrée comme montré sur la figure 5. En général, l'épaisseur maximum de la matière résistant à l1#brasion est de l'ordre de 27 mm et son épaisseur minimale de l'ordre de 13 mm. Le procédé d'assemblage décrit ci-dessus peut être utilisé pour des dimensions et des configurations très diverses de tubes ou de tuyaux, y compris des tuyaux de grand diamètre pour le transport de combustible pulvérulent, ayant un diamètre intérieur de l'ordre de 50 cm. Le coude peut être réalisé dans une large diversité de dimensions et de configurations. La figure 1 représente un tronçon coudé de courbure simple. La figure 6 représente un coude formant une jonction de tuyaux et la figure 7 représente un tronçon de tuyau droit dont les extrémités sont dans des plans qui ne sont pas perpendiculaires à l'axe longitudinal du tuyau, et ce tronçon constitue donc un coude. Des tron çons tels que ceux-ci peuvent être aisément fabriqués par la mise en oeuvre des procédés décrits ci-dessus. L'enveloppe est en contact intime et de support avec la matière résistant à l'abrasion et son épaisseur peut être aisément modifiée en fonction de la résistance demandée. L'assemblage sur place d'un tube ou d'un tuyau comprenant le coude s'effectue rapidement et aisément. Le tube ou tuyau convient tout à fait au transport de solides abrasifs tels que du charbon broyé et du ciment, sous la forme soit d'une matière solide sèche pouvant s'écouler, soit dune suspension. il convient également au transport de matières hautement corrosives, susceptibles d'éroder les tuyaux dont les surfaces intérieures ne sont pas en céramique. L'utilisation de matière plastique armée de fibres pour former l'enveloppe de support permet au tronçon fini d'être résistant et d'un poids relativement léger par rapport à une structure similaire formée, par exemple,d'un tube de béton et d'acier. En cas de détérioration de 1'en veloppe, cette dernière peut être aisément réparée par une nouvelle application de matière plastique. L'enveloppe est imperméable à l'humidité. il convient de noter que la fabrication du tuyau enveloppé ou gainé est notablement facilitée par l'application de l'enveloppe sousla#forme d'un élément ou d'une matière initialement non continu dans la direction circonférentielle, autour du tube ou du tuyau en matière céramique résistant à l'abrasion, préalablement façonnée suivant la configuration souhaitée. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au tronçon de tube ou tuyau représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un tronçon de tuyau ou de tube présentant un coude, caractérisé en ce qu'il consiste à former le tronçon de tuyau ou de tube suivant la configuration souhaitée en une matière céramique (1) résistant à l'abrasion, et à entourer le tronçon formé d'une enveloppe imperméable (2) de support par l'application, sur la surface extérieure du tronçon formé, d'au moins une couche de matière plastique armée de fibres. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une feuille flexible comprenant lesdites fibres est enveloppée autour du tronçon formé. 3. Procédé delon la revendication 2, caractérisé en ce que la feuille flexible est une bande qui est enroulée autour du tronçon formé en constituant des spires hélicoida- les. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une feuille flexible comprenant lesdites fi bres est appliquée sur le tronçon formé, en constituant des bandes qui s'étendent dans la direction longitudinale du tronçon de tube ou de tuyau. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que la feuille flexible comprend une feuille de matière plastique armée de fibres. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la feuille est constituée d'une matière plastique époxy armée de fibres. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la feuille est collée au tron çon formé. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'enveloppe de support comprend plusieurs couches superposées, formées-d'une feuille flexible, et les couches adjacentes sont collées les unes aux autres. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'une couche de matière plastique imperméable est appliquée sur le tronçon formé avant l'application de la feuille flexible et/ou sur la surface extérieure de la feuille flexible après l'application de cette dernière. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique armée de fibres est pulvérisée ou projetée sur la surface extérieure du tronçon formé. 11. Procédé selon 1'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 1'enveloppe de support est formée par l'applicationr sur le tronçon formé, d'une couche de matière plastique armée de fibres, à l'état non durci, un durcissement de la matière plastique étant ensuite permis ou provoque afin qu'elle forme une enveloppe imperméable et continue, dans la direction circonférentielle, autour du tronçon formé. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres comprennent des fibres de verre ou de carbone. 13. procédé selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon est formé par le moulage préalable de la matière ceramique-suivant la confi- guration souhaitée. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le tronçon est formé de blocs de matière céramique assemblés selon la configuration souhaitée. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'au moins certains des blocs sont des anneaux complets. 16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'au moins certains des blocs sont des parties d'un anneau et sont assemblés pour former un tel anneau lors de l'assemblage des blocs, suivant la configuration souhaitée pour le tronçon. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14, 15 et 16, caractérisé en ce que les blocs assemblés sont cimentés, joints ou collés les uns aux autres pour rendre le tronçon auto-portant avant qu'il soit entouré d'une enveloppe imperméable. 18. procédé selon l'une quelconque des revendications 14, 15 et 16, caractérisé en ce que les blocs sont as semblés suivant la configuration souhaitée sur un gabarit pouvant ensuite être retiré. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le gabarit comprend un élément gonflé qui est dégonflé et est retiré après l'assemblage des blocs, suivant la configuration souhaitée. 20. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière résisz tant à l'abrasion est une matière céramique liée par une céramique. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que la matière résistant à l'abrasion comprend du carbure de silicium lié par du nitrure de silicium. 22. Tronçon de tube ou de tuyau produit par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 23. Tronçon de tuyau ou de tube présentant un coude, caractérisé en ce qu'il comprend un tronçon (1)de tuyau ou de tube en matière céramique résistant à l'abrasion, formé suivant la configuration souhaitée et entouré d'une enveloppe imperméable (2)de support constituée d'une couche de matière plastique armée de fibres.