Brevet FR2548756A1 — publié le 19850111

L'invention concerne les tuyaux flexibles, et notamment des tuyaux pour hautes pressions. On peut réaliser des tuyaux pour hautes pressions comportant une carcasse en élastomère armée d'une 5 ou plusieurs couches de câbles d'armature qui sont enroulés en hélice afin de résister aux pressions internes appliquées au tuyau Ces câbles d'armature peuvent être noyes dans la carcasse d'élastomère et/ou peuvent entourer la carcasse Il a été proposé de revêtir la carcasse 10 en élastomère d'un tube formé d'une bande enroulée imbriquée Ce tube est destiné à supporter des charges radiales d'écrasement et à limiter également le gonflement de la carcasse en élastomère dans la lumière du tuyau par suite d'une réaction avec des fluides circulant dans 15 le tuyau Cette forme de tuyau convient particulièrement à des applications sous-marines o le tube de revêtement à bande enroulée empêche le tuyau d'être écrasé par la pression de l'eau extérieure lorsque la pression régnant à l'intérieur du tuyau est faible D'autres 20 applications comprennent des tuyaux pour l'alimentation en oxygène de lances utilisées pour l'injection d'oxygène dans la préparation de l'acier. Le tube de revêtement utilisé dans de telles applications est conçu pour permettre la fuite du fluide 25 s'écoulant dans le tuyau, le fluide étant alors retenu par la carcasse d'élastomère armée De cette manière, le tube de revêtement n'est pas soumis à une charge interne excessive Cependant, en cas de diminution rapide de la pression intérieure, le déséquilibre des pressions 30 s'exerçant de part et d'autre du tube de revêtement peut provoquer son implosion. L'invention a pour objet un tuyau flexible comprenant une carcasse en élastomère armée et un tube de revêtement ou de garnissage définissant la lumière 35 intérieure du tuyau, ce tube de revêtement étant constitué d'une bande enroulée en hélice qui comporte des bords façonnés d'enclenchement, le tube de revêtement étant perforé en des points espacés sur sa longueur. Le tube de revêtement est avantageusement constitué d'une bande métallique pliée de manière que les bords en butée de spires adjacentes puissent être enclenchés entre eux Le tube de revêtement peut comporter des parties d'enclenchement à simple chevauchement, mais un tube à chevauchement double, par exemple dont la bande présente une section de forme en "S", afin que les bords de spires adjacentes puissent être totalement 10 imbriqués, est préféré Les parties d'enclenchement du tube de revêtement sont agencées afin de permettre un certain mouvement axial relatif entre des spires adjacentes du tube, ce qui permet à ce dernier de pénétrer dans la carcasse d'élastomère sous l'effet d'une pression 15 interne, et d'être flexible. Les perforations du tube de revêtement sont de préférence réalisées dans la matière de la bande, avant qu'elle soit pliée au profil demandé et enroulée pour former un tube Les perforations sont de préférence 20 formées dans la partie de la bande qui forme le diamètre intérieur du tube, car on obtient ainsi une surface extérieure nette et on évite également l'obturation des perforations par l'élastomère lors du moulage de la carcasse en élastomère autour du tube de revêtement. 25 Les perforations doivent être placées de façon à ne pas être obturées par les parties chevauchantes du tube formé par la bande enroulée, lorsque le tube est à michemin vers sa position d'extension complète La dimension et la position longitudinale des perforations peuvent être ajustées pour convenir à la dimension du tuyau, mais, en général, des trous de l'ordre de 2 mm de diamètre peuvent être prévus à intervalles de 50 mm le long de la bande. La carcasse en élastomère du tuyau flexible 35 pou: être de réalisation classique En général, l'élastomère est armé de couches formées de fils métalliques enroulés en hélice, qui résistent aux charges s'exerçant radialement vers l'extérieur et dues à la pression régnant à l'intérieur du tuyau Des couches d'armature constituées de fils métalliques longitudinaux peuvent également être incorporées pour supporter les charges axiales. 5 Ces couches d'armature peuvent être noyées dans la composition d'élastomère formant l'enveloppe étanche aux fluides, ou bien elles peuvent être placées entre des couches d'élastomère physiquement distinctes, ou enroulées sur la surface extérieure de l'enveloppe en élastomère. 10 D'autres formes d'armature peuvent être utilisées, par exemple des couches d'éléments d'armature tissés, des cordes de renfort, etc. L'invention sera à présent décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple 15 nullement limitatif et sur lesquel la figure unique est une coupe longitudinale partielle du tuyau sousmarin flexible selon l'invention. Le tuyau sous-marin représenté comprend une carcasse il en caoutchouc qui est armée de deux couches 20 de fils métalliques 12 et 13 enroulés en hélice, les couches de fils 12 et 13 étant enroulées sous &es angles opposés par rapport à l'axe du tuyau. Un tube 14 de revêtement formé d'une bande enroulée est disposé à l'intérieur de la carcasse 11 de caoutchouc Le tube 14 de revêtement est formé d'une bande métallique qui est pliée de façon à présenter un profil en forme en "S" et qui est enroulée en hélice afin que les bords de spires adjacentes s'enclenchent les uns avec les autres pour former un tube Les parties 30 imbriquées du tube 14 sont agencées de façon à permettre un certain mouvement de glissement axial entre des spires adjacentes afin que le tube 14 de revêtement puisse s'expanser avec la carcasse 11 en caoutchouc armé sous l'effet d'une pression interne. Des trous 15 sont réalisés à travers la partie 16 de la bande métallique formant le diamètre interne du tube 14 de revêtement afin que ces trous 15 ne soient pas obturés par des couches chevauchantes de la bande métallique lorsque le tube 14 de revêtement est à michemin vers sa position d'extension complète. Le tube 14 de revêtement est destiné à s'oppo5 ser aux charges radiales d'écrasement pouvant être appliquées au tuyau, par exemple par la pression de l'eau régnant au-dessus du tuyau lorsque la pression à l'intérieur de ce dernier est basse Le tube 14 de revêtement empêche également le caoutchouc de la carcasse du 10 tuyau de gonfler vers l'intérieur de la lumière du tuyau à la suite d'une réaction avec le fluide s'écoulant dans ce dernier. Le tube 14 de revêtement n'est pas destiné à retenir le fluide et, en pratique, même en l'absence 15 des trous 15, le fluide fuit entre les spires du tube 14 à bande enroulée De cette manière, la pression du fluide s'équilibre de part et d'autre du tube 14 de revêtement qui n'est donc pas soumis à une charge interne importante, la pression du fluide régnant à l'intérieur 20 du tube étant supportée par la carcasse 11 en caoutchouc armé. Dans le cas d'une baisse rapide de la pression à l'intérieur du tuyau, les trous 15 permettent au fluide se trouvant à l'extérieur du tube 14 de revêtement de 25 revenir dans la lumière du tube, ce qui équilibre ainsi rapidement la pression différentielle et empêche le tube de revêtement d'imploser. Un tuyau sous-marin tel que décrit ci-dessus est généralement conçu pour être utilisé à une profondeur 30 de 250 m ( 25 105 Pa) avec une pression interne de l'ordre de 350 10 Pa Pour un tel tuyau, par exemple de 100 mm de diamètre, le tube 14 de revêtement est formé d'une bande d'acier inoxydable de 1 mm d'épaisseur, présentant des trous de 2 mm de diamètre à intervalles de 50 mm 35 sur sa longueur On obtient ainsi un tube 14 à bande enroulée capable de supporter une pression externe d'envion 30 105 Pa et une pression interne d'environ ron 30 10 Pa et une pression interne d'environ 17,3 10 Pa Le tube 14 est capable de s'allonger axialement jusqu'à environ 15 % La carcasse 11 en caoutchouc est renforcée comme nécessaire pour supporter la pression interne pour laquelle le tuyau est conçu. Pour fabriquer le tuyau sous-marin décrit ci-dessus, on rảlise d'abord par poinçonnage les trous 15 dans le tronçon approprié 16 de la bande métallique. Puis cette dernière est pliée suivant la section demandée et est enroulée en hélice sur un mandrinafin que les bords 10 en butée des spires adjacentes s'enclenchent les uns avec les autres pour former le tube 14 à bande enroulée imbriquée La carcasse 11 de caoutchouc armé est ensuite formée autour du tube 14, par application de couches de caoutchouc non vulcanisé et de couches 12, 13 d'arma15 ture, puis elle est moulée et vulcanisée de manière classique. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au tuyau décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Tuyau flexible comprenant une carcasse en élastomère arméeet un tube de revêtement définissant la lumière intérieure du tuyau, caractérisé en ce que le tube ( 14) de revêtement est constitué d'une bande enroulée en hélice dont les bords sont façonnés de façon à s'enclencher les uns avec les autres, le tube ( 14) de revêtement étant perforé en des points espacés ( 15) sur sa longueur. 2 Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube ( 14) de revêtement est constitué d'une bande métallique. 3 Tuyau flexible selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube ( 14) de 15 revêtement peut subir une extension axiale. 4 Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube ( 14) de revêtement comporte des parties façonnées d'enclenchement à chevauchement simple 5 Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube ( 14) de revêtement comporte des parties façonnées d'enclenchement à chevauchement double, les bords des spires adjacentes étant totalement imbriqués entre eux. 6 Tuyau flexible selon la revendication , caractérisé en ce que la bande présente une configuration en "S". 7 Tuyau flexible selon l'une des revendications et 6, caractérisé en ce que les perforations ( 15) 30 sont formées dans la paroi définissant le diamètre interne du tube ( 14) de revêtement. 8 Tuyau flexible selon la revendication 7, caractérisé en ce que les perforations ( 15) sont situées de façon à ne pas être obturées par des parties 35 se chevauchant du tube à bande enroulée lorsque ce tube est à mi-chemin vers sa position d'extension complète. 9 Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les perforations ( 15) sont espacées en hélice sur la longueur du tube ( 14) de revêtement. Tuyau flexible selon la revendication 5 9, caractérisé en ce que les perforations ( 15) sont placées à intervalles de 50 mm le long de la bande enroulée en hélice formant le tube ( 14) de revêtement. 11 Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 10 les perforations ( 15) ont un diamètre de l'ordre de 2 mm. 12 Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carcasse ( 11) en élastomère est armée d'éléments ( 12, 15 13) d'armature enroulés en hélice. 13 Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carcasse ( 11) en élastomère comprend des éléments longitudinaux d'armature.