Brevet FR2547893A1 — publié le 19841228

La présente invention a pour objet un manchon de protection de l'extrémité mâle des tuyaux. notamment en fonte, à assemblage télescopique utilisés en particulier pour le transport des fluides sous pression. On sait que pour réaliser correctement et garantir de tels assemblages télescopiques, il importe que l'extrémité màle du tuyau, appelée conventionnel- lement aussi "bout uni", soit parfaitement cylindrique et lisse, afin de pouvoir pénétrer concentriquement à l'intérieur de la garniture élastique et annulaire d'étanchéité, logée elle-méme à l'intérieur de l'em- boitement de l'autre tuyau auquel on se raccorde. Dans le cas d'une déformation accidentelle du bout uni, ovalisation par exemple, il est clair que l'assemblage sera rendu difficile, voire mme impossible en cas de déformation importante, et qu'en tout état de cause l'étanchéité au droit de la garniture élastique sera compromise. D'autre part, il est aussi important d'éviter toute dégradation éventuelle du revetement du bout uni, ce dernier étant soumis au contact du fluide à l'intérieur de l'emboitement aprés assemblage. Il importe donc que la configuration d'origine du bout uni, avec ses qualités et tolérances optimbales, soit préservée depuis l'aire de fabrication, jusqu'au lieu d'implantation. C'est pourquoi l'invention a pour but de réaliser un manchon de protection du bout uni, capable d'absorber et de dissiper l'énergie des chocs pouvant survenir accidentellement sur ces derniers, entre les lieux de fabrication et d utilisation, ces chocs pouvant survenir aussi bien au cours des opérations de stockage sur parc, que de transport ou de manutention. I1 est connu de protéger les extrémités de tubes (ou tuyaux) en les ceinturant par un ou plusieurs torons de paille ou de fibres végétales. Ce type de protection est efficace lorsque le manchon protecteur ainsi constitué est neuf, mais il présente l'inconvénient d entre putrescible et susceptible de séchage sous les effets climatiques auxquels il peut être soumis, phénoméne entrainant le desserrage et successivement, l'échappement ou la rupture de la ceinture protectrice ainsi formée autour du bout uni. De plus, la réalisation de telles protections implique la mise en oeuvre de machines complexes et pose aussi des problémes de stockage de matières premiéres non negligeables. La Demanderesse elle-meme a utilisé cette technique et lui a substitué un autre type de ceinture protectrice, ou manchon de protection. réalisée à partir de bandes de feutre du commerce, protection offrant une meilleure résistance mécanique, mais de cout relativement élevé. De plus une telle protection présente des difficultés de mise en oeuvre en ce sens que sa fixation sur ledit bout uni implique une ligature supplémentaire par feuillard et l'interposition d'une feuille de polyéthylene, entre le feutre et le fut du bout uni, afin d'éviter le collage des fibres constituant celle-ci sur le revetement protecteur fraichement déposé sur le tuyau. On connait aussi des manchons en élastomére coiffant à la fois la paroi extérieure du bout uni et la tranche d'extrémité de celui-ci; bien que l'efficacité de ce type de protection soit indéniable, le cout d'un tel produit est relativement élevé par rapport aux autres techniques connues, et de plus son application souléve des problèmes de stockage et financiers non négligeables, ces derniers étant surtout liés à des problémes de spécificité diamétrale (autant de catégories de manchons que de diamètres). On connait également par le certificat d'utilité FR-A-2 248 938, un emballage composite constitué d'une feuille de carton et d'une feuille d'enveloppement extérieure. Hais cet emballage ne peut donner satisfaction pour la protection des bouts unis de tuyaux qui pose des problémes spécifiques. et en outre n'est pas conditionné directement sur le produit à protéger. Conformément à l'invention, le manchon composite de protection d'une extrémité male de tuyau dite "bout uni" destinée à être introduite à l'intérieur de 1 emboitement correspondant d un autre tuyau lors de l'assemblage des deux tuyaux. est caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison a) une premiére couche de matiére synthétique étirable telle que le polyéthylène ou une autre matière présentant des caractéristiques équivalentes, collée autour du bout uni; b) une couche de carton ondulé simple face enroulée autour de la premiére couche de matière synthétique; c) une seconde couche de matière synthétique étirable telle que du polyéthylène ou équivalent enroulée autour de la couche de carton afin de maintenir celle-ci appliquée sur la première couche de matiére synthétique étirable. La couche de carton ondulé simple face (c'est-à-dire constitué d'un coté par une feuille plane et de l'autre par une feuille ondulée, s'étend sur la paroi cylindrique du bout uni, jusqu'au voisinage du chanfrein (mais sans le recouvrir}, s'il existe, ou jusqu'au voisinage de la tranche d'extrémité du bout uni, s'il n'y a pas de chanfrein. Les feuilles de PE (appelé ci-aprés PE en abrégé) débordent ldryement au-delà de ces limites pour leur permettre d etre rabattues, d'une part contre la tranche d'extrémité du bout uni et d'autre part sur le fut de ce dernier, le carton ondulé jouant le rle d'amortisseur radial principalement et le PE celui de protection de ladite tranche d ' extrémité et d'enveloppe hermétique autour du carton ondulé. D'autres caractéristiques e t avantages de l'invention apparaitront lors de la description qui va suivre, falote en reference aux dessins annexes donnés simplement à titre d'exemple et dans lesquels - la Figure 1A est une demi-vue en élévation longitudinale illustrant un assemblage télescopique de tuyaux en fonte avec un bout uni à protéger. non encore introduit dans 1 emboitement correspondant; - la Figure 1B est une vue similaire à la Figure 1A montrant le bout uni engagé dans 1 emboite- ment du tuyau correspondant; - la Figure 2 est une vue schématique. å plus grande échelle d'un bout uni équipé d'un manchon de protection selon l'invention; - la Figure 3 représente schématiquement en perspective un dispositif pour la fabrication du manchon de protection autour du bout uni; - la Figure 4 est une vue en coupe axiale partielle du bout uni pourvu du manchon de protection selon 1 invention; - la Figure 5 est une vue en coupe partielle suivant la ligne V-V de la Figure 4 illustrant une tranche d'extrémité de la protection du bout uni; - la Figure 6 représente schématiquement la première phase de la réalisation du manchon de protection au moyen du dispositif de la Figure 3. - la Figure 7 est une vue schématique analogue à la Figure 6 d'une seconde phase de la réalisation du manchon de protection; - la Figure 8 est une vue en coupe axiale à plus grande échelle du manchon de protection de la Figure 4; - la Figure 9 est une vue schématique en élévation d'une variante de réalisation du dispositif de la Figure 3. Les Figures 1A-18 illustrent l'assemblage télescopique de deux tuyaux en fonte (T1, T2), la Figure 1A montrant un "bout uni" 1 d'un tuyau T1 pret à etre engagé à l'intérieur d'une garniture annulaire et élastique d'étanchéité 2 logée elle-meme à l'inté- rieur d'une gorge circulaire d'un emboitement 3 de l'autre tuyau T2. A la Figure 18, le bout uni 1 est engagé dans l'emboitement 3 et on peut ainsi se rendre compte des difficultés d'assemblage qu engendrerait un bout uni 1 déformé au moment de son introduction axiale à travers l'orlflce circulaire d entrée 4 d'emboitement 3, le diamétre de celui-ci étant assez voisin du diamétre extérieur d'un bout uni 1. Par surcroit, en cas d'altération importante du bout uni (par exemple : ovalisation, rayures profondes sur la paroi extérieure, chanfrein 5 ou tranches d extrémité 6 profondément striées) la garniture d'étanchéité 2 risquerait de ne pouvoir accomplir totalement sa fonction, sa souplesse relative risquant même de ne pouvoir compenser ces défauts et la garniture elle-meme étant susceptible d'endommagement. On comprend aussi qu'une écorchure accidentelle du revêtement extérieur du bout uni (choc, abrasion) mettant à nu le mental, tant sur la paroi extérieure de son fût que sur son chanfrein 5 et sa tranche d'e imité 6, et plus précisément sur la partie extér i e u r e du bout uni entrant en contact avec lefluide dans la chambre annulaire 7, neutraliserait la protection du revêtement. Afin de se prémunir contre de tels méfaits. l'invention prévoit un manchon de protection M du bout uni 1 (Figures 2 à 5 et 8) pouvant être réalisé directement sur ce dernier, après séchage de son revêtement anticorrosion extérieur, et capable d absorbeur et de dissiper l'énergie des chocs ou frottements pouvant survenir accidentellement lors des opérations de stockage, transport ou manutention. Le manchon composite de protection M est constitué d'un ensemble formé de bandes de polyéthyléne a étirable. d'épaisseur 20 à 30 microns par exemple, et de carton ondulé simple face 9 que l'on superpose autour et sur le bout uni l, sur la paroi cylindrique de celui-ci parallèlement à l'axe de révolution X-X. Le bout uni 1 à protéger peut être délimité fictivement par une zone BU (Figures 15, 4, 8) composée par la zone de pénétration axiale du bout uni 1 à l'intérieur de l'emboitement 3 et, à l'extérieur de l emboitement, par une autre zone de longueur lnférieure au 1/5 par exemple de la longueur de pénétration. Le carton ondulé 9 sert d'amortisseur et le polyéthyléne 8 d'enveloppe hermétique autour du carton 9. Selon l'exemple d'exécution représenté aux Figures 4 et 5, le manchon de protection M est mis en place autour du bout uni 1 sur la longueur BU et selon le procédé de fabrication montré à la Figure 3, le manchon M étant formé de couches ou strates, de polyéthylene 8 et de carton ondulé simple face 9 superposés. il se présente comme suit à partir de la paroi du bout uni 1 et en s'éloignant de l'axe X-X (Figures 4 et 8) : deux couches successives de polyméthylène Sa, 8b, une couche de carton ondulé simple face 9a, une couche de polyéthyléne 8c, une seconde couche de carton ondulé simple face 9b, et deux couches terminales de polyéthylène 8d. Se. Les couches de carton ondulé 9a, 9b couvrent parallèlement à X-X, une zone cylindrique s'étendant du voisinage de la tranche d'extrémité 6 (sans la recouvrir) à la limite opposée de la zone BU, diminuée de ce côté d'une longueur 1 au moins égale à l'épaisseur totale e du stratifié ainsi formé. Les bandes de polyéthyléne ont une largeur telle qu'elles permettent ainsi, pour les deux premières couches Sa, 8b, de recouvrir la totalité de la zone BU plus la tranche d'extrémité 6 lorsqu'elles sont rabattues concentriquement contre celles-ci. Les autres couches de polyéthyléne 8c-8d-8e se superposent aux couches de carton ondulé 9a, 9b en se rabattant, de part et d'autre des rives de ces dernières. contre et sur les deux premières couches de polyéthylène 8a, Sb les plus proches de X-X sur une bande de largeur l, du coté opposé à la tranche d extrémité 6 en formant ainsi une enveloppe hermétique autour du carton ondulé 9a, 9b. L'installation permettant la réalisation de telles protections (Figures 3, 6, 7) comprend deux dévidoirs 10 et 11 à friction rotative, de type connu, que 1 on dispose latéralement et au droit du bout uni 1 à enrober, avec leurs axes de révolution respectifs Y-Y et Z-Z parallèles à l'axe X-X autour duquel on fait tourner ledit bout uni 1. Ce dernier est mu rotativement autour de X-X par des galets supports 12, d'axes G-G parallèles à X-X. et dont au moins un est moteur pour l entrainement tangentiel de Tt et par conséquent du bout uni 1. Selon la disposition indiquée précédemment et en regardant de face la tranche d'extrémité 6, (Figure 6), l'axe de révolution Y-Y du dévidoir 10 est décalé angulairement, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. d'une valeur angulaire A par rapport à l'axe Z-Z du dévidoir 11, 1 axe X-X du tuyau T1 contenant le sommet de l'angle A ainsi forme. Ceci évite que les bandes de carton 9 et de polyéthyléne 8 ne se chevauchent au cours de leur trajet vers la périphérie du bout uni 1. Sur l'axe Y-Y parallèle à l'axe X-X du tuyau T1, le dévidoir 10 est placé de telle sorte que la bande de polyéthyléne 8, au cours de l'opération d'enrobage du bout uni 1, puisse couvrir à la fois la totalité de la zone SU plus la tranche d'extrémité 6, sur laquelle on l'oblige à se rabattre, ainsi qu'on le verra plus loin. Sur l'axe Z-Z, le dévidoir il est placé de telle sorte que la rive de la bande de carton ondulé 9, située du côté de la tranche d'extrémité 6, se confonde avec le plan perpendiculaire à X-X formé par cette dernière (s'il n'y a pas de chanfrein 5), ou bien s'arrête à la limite du chanfrein 5, sans le recouvrir. Pour réaliser un manchon de protection M à partir de l'installation ainsi réalisée, alors que le tuyau T1 est immobilisé en rotation sur ses galets 12, on amène par dessus la paroi extérieure du bout uni 1 (Figure 6) et parallèlement à X-X, l'extrémité de la bande de polyéthylène 8 provenant du dévidoir 10, en s arrangeant pour obtanir une marge débordante, du coté de la tranche d'extrémité 6, au moins égale à l'épaisseur de cette dernière à recouvrir. L'autre rive de la bande 8 atteint dans ces conditions l'extrémité opposée de la zone BU puis. après avoir fixé, à l'aide d'un adhésif 13 par exemple, la bande 8 ainsi positionnée sur la paroi extérieure du bout uni 1, on fait tourner le tuyau T1 d e deux tours autour d e son axe de révolution X-X, pour obtenir deux couches successives de polyéthyléne Sa, 8b. Au cours de la première révolution du tuyau T1, l'effort modéré de réaction engendré par la rotation du dévidoir 10 a contraint la bande de polyéthylène Sa à se tendre et à venir s'appliquer intimement contre la paroi extérieure du bout uni 1, en épousant à la fois le contour de ce dernier ainsi que la surface tronconique du chanfrein 5 et celle de la tranche d'extrémité 6 aprés s entre rabattu contre cette dernière. Au second tour, et toujours dans les memes conditions, la seconde couche de polyéthylène 8b s'est formée par dessus la précédente en épousant ses formes et en s'autosoudant contre elle sous l'effort de tension permanent imposé à la bande. Parallèlement à X-X et selon la Figure 7, on introduit ensuite l'extrémité de la bande de carton ondulé 9 provenant du dévidoir 11 au point de tangence PT formé entre la face inférieure de la bande de polyéthyléne Sa, venant du dévidoir 10, et la face sup- rieure de la deuxième couche de polyéthylène 8b enrobant déjà le bout uni, de telle sorte que la rive de la bande de carton ondulé 9 située du côté de la tranche d'extrémité 5 affleure la tranche d extrémité 6 du bout uni, si celle-ci n'est pas chanfreinée, ou bien s'arrête en deçà du chanfrein 5 en ne recouvrant que la paroi cylindrique du bout uni 1 s'il y a un chanfrein 5 comme dans l'exemple décrit (Figure 8). Puis on amorce la rotation du tuyau T1 autour de son axe de révolution X-X afin d'entrainer le carton ondule. 9 (plus précisément sa premiére couche) pris ainsi en sandwich entre le polyéthylène B enrobant déjà le bout uni et celui venant du dévidoir 10, et on laisse le tuyau T1 effectuer. sans interruption, une troisième et une quatrième révolutions autour de X-X afin de superposer successivement sur les couches précédentes, une couche de carton ondulé 9a, une couche de polyéthyléne Sc, une nouvelle et dernière couche de carton ondulé 9b puis une nouvelle couche de polyéthyléne 8d. Au troisième tour de T1 autour de X-X, le polyéthyléne Sc coiffant lacouche de carton ondulé 9a s'est plaqué contre celle-ci en meme temps que les marges débordantes de polyéthylène se rabattaient et se raccordaient, en s'autosoudant et en épousant sa forme, contre et sur la seconde couche de polyéthylène 8b précédemment déposée sur le bout uni 1. De la même façon. au quatrième tour de T1, le polyèthyléne 8d. coiffant la seconde couche de carton ondulé 9b s'est plaqué contre cette dernière en se raccordant par ses marges débordantes sur la couche inférieure 8c de polyéthylène précédemment formée. Dés la stratification précédente terminée, on suspend la rotation du tuyau T1, le temps de sectionner transversalement la bande de carton ondulé 9 à la distance voulue pour obtenir les deux couches (9a, 9b) de carton ondulé souhaitées. puis on refait tourner d'un tour le tuyau T1 pour superposer, dans les memes conditions que précédemment, la cinquiéme et dernière couche Be de polyéthyléne, cette dernière pouvant être enfin sectionnée transversalement pour être séparée de son dévidoir 10. En raison de la largeur constante des bandes de carton ondulé 9 et de polyéthyléne 8, et du maintien en position fixe des dévidoirs 10 et 11 qui impose une trajectoire constante aux deux bandes précitées, on obtient, autour du bout uni 1, une superpo sition régulière des différentes couches de stratifié et un recouvrement de polvéthylène 8 sensiblement équiréparti de part et d'autre des rives du carton ondulé. Etant donné également que le diamètre du manchon M augmente au fur et à mesure que se superposent les différentes couches d'enrobage du bout uni 1 et que les largeurs des bandes de polyéthylène et de carton contribuant à cette stratificatioon sont constantes, on obtient de part et d'autre de chacune des rives du carton ondulé ainsi enroulé, une structure en forme de versant assez abrupt (Figures 4 et 8, la Figure 8 étant un agrandissement de la Figure 4 pour faciliter la compréhension). Ou coté de la tranche d'extrémité 6, la rive de la bande de carton qui n'est enroulée que sur la partie cylindrique du bout uni BU s'arrête de préférence en deçà du chanfrein 5. En effet, en raison de sa relative rigidité, la bande de carton peut difficilement épouser la paroi du chanfrein 5. Par contre, chaque rive des bandes de polyéthylène, dont c'est le rôle de recouvrir la bande de carton, déborde largement au-delà de chaque rive de bande de carton, recouvre le chanfrein 5 et s'arrête sur la tranche d'extrémité 6 en se superposant en dégradé, en escalier (à la façon du recouvrement des tuiles d'une toiture) , la spire d enroulement intérieure étant la plus large et la spire d'enroulement extérieure étant la moins large (Figure 8). Le meme dégradé en escalier entre les spires d'enroulement se voit sur la paroi cylindrique du bout uni 1. Les bords opposés des spires des bandes de polyéthylène sont fixés entre eux et la paroi du tuyau T1, en fonte par exemple, à l'aide d un produit adhésif. En phase finale de réalisation, et plus précisément après avoir séparé la bande de polyéthyléne comme indiqué plus haut. on peut rabattre et plaquer à la main ou à l'aide d'un frotteur relativement mou, l'extrémité de la bande de polyéthyléne terminant le stratifié, contre ce dernier. Pour débarrasser le bout uni 1 de son manchon protecteur M, on sectionne à l'aide d'une lame tranchante (cutter), , la dernière couche Se de PE réalisée puis on déroule les couches inférieures. En procédant de cette façon, la lame tranchante ne risque pas de venir blesser accidentellement le revêtement du bout uni 1. Grâce au type de stratification du manchon décrit précédemment et à son homogénéité, on obtient une protection des bouts unis de tuyaux pratiquement indissociable de ces derniers dune façon accidentelle, et très efficace. Cette efficacité est essentiellement liée à la combinaison radiale des couches de carton ondulé et de polyéthylène qui forment un excellent matelas amortisseur contre les chocs radiaux et qui présentent également une bonne tenue à l abra- sion (frottements). La présence du polyéthyléne étirable utilisé dans la formation du complexe d'enrobage du bout uni 1 présente aussi l'avantage de préserver d'une façon hermétique l'élément amortisseur principal. en l'occurrence le carton ondulé, contre les effets climatiques (pluie, humidité, soleil, chaleur, gel) lorsque les tuyaux ainsi protégés sont exposes hors abri au cours de leurs stockages, transports et manutentions diverses. Comme autres avantages corollaires non négligeables, on peut également citer : faculté d'adaptation diamétrale éliminant toute contrainte spécifique, équipements nécessaires à la fabrication du manchon relativement simples, cout très modéré de la matiére première, problème de stockage de cette derniére insiginifiant, simplicité de réalisation, aptitude à une automatisation efficace et sans grande complexité. Le manchon de protection composite décrit n'est qu'un exemple de réalisation non limitatif. Il peut en effet être réduit à une seule couche ea de polyéthylène collée sur le bout uni 1, une seule couche 9a de carton ondulé simple face, et une seule couche extérieure Bc de polyéthyléne, la couche de carton 9a étant hermétiquement emprisonnée dans l'enveloppe formée par les deux couches (Ba, 8c) de polyéthylène. On peut également prévoir des variantes à trois ou meme quatre couches de carton ondulé simple face, séparées par des couches de polyéthylène avec la couche de carton extérieure recouverte d'une ou deux couches de polyéthyléne. De même, dans tous les modes de réalisation précités du manchon, le polyéthylène peut etre remplacé par toute autre matière synthétique étirable présentant des caractéristiques équivalentes au PE pour cette application. Les dévidoirs (10, 11) peuvent être implantés de telle sorte que la géneratrice inférieure des rouleaux de PE et de carton se situe légérement au-dessus, voire à la verticale, de génératrices supérieures des tuyaux, ceci afin de permettre le dég gement latéral de ces derniers, comme illustré dans la variante du dispositif de la Figure 9. REVENDICATIONS 1 - Manchon composite de protection dune extrémité male de tuyau (T1) dite "bout uni" (1) destinée à être introduit l'intérieur de l'emboitement (3) correspondant d'un autre tuyau (T2 lors de l'assemblage des deux tuyaux, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison a une première couche (8a) de matière synthétique étirable telle que le polyéthylène ou une autre matière présentant des caractéristiques équivalentes, collée autour du bout uni; b) une couche (9a) de carton ondulé simple face enroulée autour de la premiere couche de matière synthétique; c) une seconde couche (8c) de matière synthétique étirable telle que du polyéthyléne ou équivalent enroulée autour de la couche de carton (9a)afin de maintenir celle-ci appliquée sur la première couche (8a) de matière synthétique étirable. 2 - Manchon selon la revendication 1, pour la protection d'un bout uni (1) terminé par un chanfrein (5) et une tranche d'extrémité (6) du tuyau (T1), caractérisé en ce que la couche de carton (9a) couvre une zone cylindrique du tuyau (T1) tandis que les couches de matière synthétique (8a, 8c) couvrent une zone (BU) comprenant la tranche d'extrémité (G) et qui s'étend au-delà du bord de la couche de carton (9a) opposé à ladite tranche (6), sur une bande de largeur déterminée (1) , de façon à emprisonner ainsi entre elles le couche de carton (9a) de manie hermétique. 3 - Manchon selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend - une seconde couche (8b) de matière sy thétique étirable superposée à la première couche (8a) et recouvrant également ld tranche d'extrémité (6) - une troisième couche (8c) de matiére synthétique étirable enroulée sur une premiére couche (9a) de carton; - une seconde couche (9b) de carton ondulé simple face, enroulée sur la troisième couche (8c) matière synthétique; - une quatrième et une cinquième couches (Bd, 8e) de matière synthétique recouvrant la seconde couche de carton (9b); - les deux couches (9a, 9b) de carton s'étendant sur la paroi cylindrique du bout uni (8U) tandis que les couches (Sa, .... 8e) de matiére synthétique recouvrent la tranche d'extrémité (6), le chanfrein (5) ainsi que la bande de largeur déterminée (1) au-delà des bords des couches (9a, 9b) de carton opposés à la tranche d'extrémité (6).