Brevet FR2555920A1 — publié le 19850607

La présente invention est relative à un dispositif pour réaliser en continu une structure tubulaire spiralée en feuillard agrafé. La société déposante a développé et commercialise pour différentes applications, et notamment pour l'exploitation pétrolière de fonds sousmarins, des conduites tubulaires flexibles présentant des caractéristiques mécaniques élevées, en particulier en ce qui concerne la résistance à la traction et la résistance aux pressions exercées, tant de l'extérieur sur la conduite, que de l'intérieur par les produits, notamment les hydrocarbures, transportés. De telles conduites comportent en général au moins une couche formée d'une structure tubulaire en feuillard agrafé enroulé en hélice, les spires présentant une section sensiblement en forme de S ou de Z permettant leur accrochage mutuel. Une telle structure tubulaire est ainsi utilisée dans des conduites de type "rough bore" pour réaliser la carcasse interne de la conduite qui constitue alors une voûte pour celle-ci. Dans ce type de conduite, il est également prévu, pour certaines applications, d'utiliser au moins une autre couche tubulaire formée d'une structure spiralée en feuillard agrafé formant une frette destinée à renforcer la résistance de la conduite aux pressions intérieures et extérieures. La ou les frettes en feuillard agrafé sont habituellement séparées de la voûte intérieure par une gaine en matière thermoplastique. La conduite est en général complétée par une ou plusieurs couches de fils d'armure et comporte une gaine extérieure thermoplastique d'étanchéité et de protection vis-à-vis de la corrosion. Dans un autre type de conduites dit "smooth bore" dans lequel la couche interne est une nappe thermoplastique on utilise également une ou plusieurs frettes formées chacune d'une structure spiralée en feuillard agrafé. Des structures tubulaires spiralées en feuillard agrafé trouvent par ailleurs également des applications dans d'autres types de conduites flexibles ou rigides. Les dispositifs habituels pour réaliser une structure tubulaire spiralée en feuilllard agrafé comportent généralement une alimentation en feuillard préalablement profilé de façon à présenter une section agrafable sensiblement en forme de S ou de Z, un poste d'enroulement fixe comprenant une pluralité de doigts presseurs destinés à réaliser l'agrafage du feuillard profilé, un mécanisme d'extraction de la structure tubulaire formée et une bobine de stockage de celle-ci. On comprend que pour former la structure tubulaire spiralée il est nécessaire de provoquer la rotation de celle-ci - 2 -2555920 autour de son axe longitudinal. Pour cela il est nécessaire de provoquer la rotation de la bobine réceptrice autour d'un axe longitudinal en plus de sa rotation autour d'un axe transversal pour l'enroulement de la structure tubulaire sur elle. La bobine doit donc être montée à cet effet dans une cage susceptible de tourner autour de l'axe longitudinal, des moyens étant en outre prévus pour faire tourner la bobine dans la cage autour d'un axe transversal. Il est de plus nécessaire de faire tourner autour du même axe longitudinal le mécanisme extracteur, qui est alors monté dans une cage tournante qui doit être entratnée en synchronisme avec la cage contenant la 0 bobine réceptrice. Lorsque l'on sait que pour produire des structures tubulaires spiralées en grande longueur les bobines réceptrices présentent des diamètres de plusieurs mètres on conçoit la complexité du dispositif par suite de la nécessité de faire tourner en synchronisme des masses importantes. Cette complexité est encore accrue lorsque la structure tubulaire doit être réalisée autour du noyau, tel qu'une gaine en matière thermoplastique ou une structure à une ou plusieurs couches précédemment réalisée, car dans ce cas il est nécessaire que le noyau soit également animé d'un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal, et,à cet effet, la bobine à partir de laquelle se déroule le noyau, lorsque celui-ci est flexible, doit également être montée dans un cadre entraîné en rotation autour de l'axe longitudinal, le mouvement de rotation de cette bobine devant naturellement être synchronisé avec le mouvement de rotation de la cage de la bobine réceptrice et de la cage du mécanisme extracteur. La présente invention vise à réaliser un dispositif permettant de produire en continu une structure tubulaire spiralée en feuillard agrafé sans aucun support intérieur ou sur un noyau souple ou rigide, et ce, en grande longueur, sans nécessiter notamment de mouvements de rotation complexes de la bobine réceptrice. Le dispositif selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait qu'il comprend d'une part un plateau circulaire tournant autour d'un axe horizontal coïncidant avec l'axe longitudinal de la structure tubulaire à former, comportant, sur une même face, un organe de support pour une bobine d'alimentation en feuillard plat, un ensemble de molettes de profilage pour communiquer au feuillard une section sensiblement en forme de S ou de Z, des moyens de guidage du feuillard entre la bobine d'alimentation et l'ensemble de molettes de profilage, un mandrin tubulaire monté coaxialement sur ledit plateau au voisinage du centre de celui-ci, et une pluralité de rouleaux presseurs disposés autour dudit mandrin pour assurer l'application sur celui-ci du feuillard profilé sortant de l'ensemble de molettes de profilage - 3 - 2555920 et assurant l'agrafage des spires successives formées, et d'autre part un mécanisme d'extraction longitudinale de la structure tubulaire formée, fixe en rotation et disposé en aval dudit plateau tournant pour entraîner la structure formée vers une bobine réceptrice. On comprend que selon l'invention le produit tubulaire formé est seulement entratné en sens longitudinal et ne tourne donc pas sur luimême. La bobine réceptrice, de même que le mécanisme d'extraction n'ont donc pas besoin d'être entraînés en rotation autour de l'axe longitudinal On comprend en outre que l'alimentation du dispositif se fait à partir d'une bobine de feuillard plat, les problèmes de soudure du feuillard, lorsque l'on désire produire des structures de grande longueur étant notablement simplifiés par rapport aux dispositifs antérieurs utilisant une alimentation en feuillard déjà profilé. De plus les changements de diamètre peuvent se faire aisément par simple changement du mandrin. De façon avantageuse, le dispositif comprend entre le plateau et le mécanisme d'extraction un ensemble d'éléments d'appui, tels que des patins en forme de V, s'appuyant sur la périphérie de la structure formée de manière à en resserrer les spires. Un tel ensemble d'éléments d'appui est en particulier intéressant lorsque le spiralage de la structure en feuillard agrafé s'effectue autour d'un noyau car un tel ensemble permet le resserrement des spires au diamètre du noyau.Le noyau est alors alimenté au travers d'une ouverture axiale prévue dans le plateau et au travers d'une cavité intérieure axiale du mandrin. On comprend dans ce cas que la bobine d'alimentation en noyau, lorsque celui-ci est flexible, n'a également pas besoin d'être entraînée en rotation autour de l'axe longitudinal puisque le noyau n'est lui-même pas entratné en rotation. Dans un mode avantageux de réalisation l'ensemble de molettes de profilage est monté sur un support articulé sur le plateau et inclinable par rapport à celui-ci, l'inclinaison du support déterminant l'angle d'enroulement des spires du feuillard de la structure formée. De préférence le mandrin est entraîné en rotation avec une vitesse relative opposée et légèrement inférieure à la vitesse de rotation du plateau, par exemple de l'ordre de 10%, permettant le glissement du mandrin par rapport au feuillard en cours d'enroulement afin d'éviter le grippage de celui-ci. L'ensemble d'éléments d'appui, lorsqu'il est prévu, est monté sur un bâti tournant animé d'une vitesse de rotation supérieure à celle du plateau. Le mécanisme d'extraction peut être de tout type approprié, par exemple à rouleaux motorisés ou de type trichenille. - 4 - 2555920 Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va maintenant en décrire à titre d'exemple en aucune manière limitatif un mode de réalisation en se référant au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en élévation très schématique du dispositif selon l'invention, la figure 2 est une vue frontale du plateau tournant, - la figure 3 est une vue de dessus correspondant à la figure 2, et - la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 3 montrant la structure des spires agrafées de la structure tubulaire réalisée. Le dispositif selon l'invention illustré sur le dessin comprend un plateau circulaire 1 entraîné en rotation dans le sens schématisé par la flèche sur la figure 1, autour d'un axe horizontal 2 par des moyens d'entraînement non représentés. Sur une de ses faces le plateau 2 présente différents composants que l'on va décrire ci-après. Le plateau comporte tout d'abord un organe de support 3 pour une bobine d'alimentation 4 en feuillard plat. Le feuillard plat 5 qui, comme on le voit le mieux sur la figure 2, se déroule de la bobine 4, est guidé par des ensembles de rouleaux de guidage 6, puis par un mécanisme de renvoi 7 dans un ensemble de molettes de profilage, désigné globalement par 8, destinéà communiquer au feuillard une section sensiblement en forme de S ou de Z que l'on voit sur la figure 4. L'ensemble 8 comporte deux blocs présentant dans l'exemple illustré chacun six molettes de profilage, les blocs étant écartables l'un de l'autre comme schématisé par les flèches sur la figure 2. L'ensemble de molettes de profilage 8 est monté, comme on le voit le mieux sur les figures 1 et 3 sur un support 9 articulé sur le plateau 1 et inclinable par rapport à celui-ci d'un angle a variable, l'inclinaison du support 9 par rapport au plateau 1 déterminant l'angle d'enroulement des spires de feuillard formé comme on s'en rend le mieux compte à l'examen de la figure 3. Sur le plateau 1, au voisinage du centre de- celui-ci et coaxialement à l'axe de rotation 2, est monté un mandrin tubulaire 10 autour duquel s'effectue le spiralage du feuillard. Le mandrin 10 est entraîné en rotation, par des moyens d'entraînement non représentés, de façon à être animé d'une vitesse de rotation relative opposée et légèrement inférieure à la vitesse de rotation du plateau, par exemple de l'ordre de 10%. Comme on le voit sur le dessin, le feuillard profilé sortant de l'ensemble de molettes 8 est appliqué à la périphérie du mandrin par une pluralité de rouleaux presseurs 11 assurant l'agrafage des spires successives formées. _- 5 -Z555920 La structure tubulaire spiralée en feuillard agrafé 12, ainsi formée, est extraite par un mécanisme d'extraction longitudinale, de type trichenille 13. Dans l'exemple illustré le dispositif comporte en outre, entre le plateau 1 et le mécanisme d'extraction 13, un ensemble d'éléments d'appui 14 constitués de patins en V, 15, contraints par des ressorts 16 et montés sur un bâti 17 entraîné en rotation, par des moyens non représentés, autour de l'axe 2. La vitesse de rotation du bâti tournant 17 est supérieure à la vitesse de rotation du plateau 1. Dans l'exemple illustré l'on a montré le dispositif en cours d'utilisation pour réaliser une carcasse en feuillard agrafé sous forme de carcasse sans noyau intérieur. Lorsqu'un tel noyau est prévu il est alimenté, sans rotation sur lui-même, par un orifice axial 18 du plateau 2 et au travers d'une cavité intérieure du mandrin 10. Pour la réalisation d'une carcasse, on procède à l'enroulement des premières spires sur le mandrin puis une fois que les spires ont atteint le mécanisme d'extraction 13, celui-ci tire la carcasse formée à une vitesse proportionnelle à la vitesse de rotation du plateau 2 permettant l'obtention en continu d'une structure tubulaire spiralée en feuillard agrafé que l'on enroule autour d'une bobine réceptrice, non représentée, disposée en aval du mécanisme d'extraction. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier de l'invention il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. -6- REVENDICATIONS 1. Dispositif pour réaliser en continu une structure tubulaire spiralée en feuillard agrafé, caractérisé par le fait qu'il comprend, d'une part un plateau circulaire (1) tournant autour d'un axe horizontal (2) coïncidant avec l'axe longitudinal de la structure tubulaire (12) à former, et comportant sur une même face, un organe de support (3) pour une bobine d'alimentation en feuillard plat (4), un ensemble de molettes de profilage (8) pour communiquer au feuillard une structure sensiblement en forme de S ou de Z, des moyens de guidage (6,7) du feuillard entre la bobine d'alimentation et l'ensemble de molettes de profilage, un mandrin tubulaire (10) monté coaxialement sur ledit plateau au voisinage du centre de celui-ci, une pluralité de rouleaux presseurs (11) disposés autour dudit mandrin pour assurer l'application sur celui-ci du feuillard profilé sortant de l'ensemble de molettes de profilage et assurant l'agrafage des spires successives formées, et d'autre part un mécanisme d'extraction longitudinale (13) de la structure tubulaire formée (12), fixe en rotation et disposé en aval dudit plateau tournant pour entraàner la structure formée vers une bobine réceptrice. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ensemble de molettes de profilage (8) est monté sur un support (9) articulé sur le plateau (2) et inclinable par rapport à celui-ci. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le mandrin (10) est animé d'une vitesse de rotation relative opposée et légèrement inférieure à la vitesse de rotation du plateau. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mécanisme d'extraction (13) est du type trichenille. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend entre le plateau (1) et le mécanisme d'extraction (13) un ensemble d'éléments d'appui (14), tels que des patins en forme de V (15), s'appuyant sur la périphérie de la structure formée de manière à en resserrer les spires. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'ensemble d'éléments d'appui (14) est monté sur un bâti (17) tournant animé d'une vitesse de rotation supérieure à celle du plateau (2).