Brevet FR2561745A1 — publié le 19850927

1. La présente invention concerne un tuyau flexible pour l'acheminement de fluides divers tels que le pétrole, les gaz, l'eau etc. On a proposé dans l'art antérieur di- vers tuyaux flexibles pour le transport des fluides. L'un d'eux est décrit dans le brevet français n 73.05453 (pu- blication n 2 217 621) au nom de l'Institut Français du Pétrole, des Carburants et des Lubrifiants. Le tuyau fle- xible décrit dans ce brevet comprend une gaine intérieure en matériau plastique, une couche de blindage à faible pas sur la gaine intérieure en matériau plastique, une couche de blindage à grand pas sur la couche de blindage de fai- ble pas, et une gaine extérieure en matériau plastique. Les couches de blindage servent à supporter une traction lon- gitudinale et une charge radiale exercées sur le pipe-line. La couche de blindage à faible pas comprend une carcasse en acier constituée d'une pluralité d'anneaux munis de pattes qui sont en contact les uns avec les autres de façon que les anneaux supérieurs aient leurs pattes engagées dans les an- neaux inférieurs contigus. Cependant, le tuyau flexible de l'art antérieur a l'inconvénient.que le montage des anneaux 2. munis de pattes est fastidieux car ceux-ci doivent être disposés séparément sur la gaine intérieure en matériau plastique ou sur les anneaux inférieurs, disposés sur la gaine intérieure en matériau plastique. De plus, dans la conduite de l'art antérieur, les anneaux ont tendance à se fendiller par suite de la concentration des tensions aux angles des pattes, car ces pattes sont formées à angle droit. Par conséquent, un objet principal de la présente invention est un tuyau flexible destiné à être monté faci- lement sans qu'on risque d'endommager sa flexibilité, ce tuyau pouvant être fabriqué en continu et de manière éco- nomique. Un autre objet de la présente invention est un tuyau flexible destiné à avoir une couche de blindage qui ne se fendille jamais aux angles des pattes qu'elle comporte. Un autre objet de la présente invention est un tuyau flexible destiné à avoir un blindage qui s'endomma- ge peu par frottement. Un autre objet de la présente invention est un tuyau flexible destiné à avoir une longue durée de vie. Selon la présente invention, on prévoit un tuyau flexible comprenant au moins une gaine intérieure en matériau plastique, une couche-de blindage métallique à faible pas sur la gaine intérieure en matériau plastique, une couche de blindage métallique à grand pas sur la cou- che de blindage à faible pas, et une gaine extérieure- en matériau plastique sur la couche de blindage à faible pas, la couche de blindage à faible pas comportant une première partie de couche en bande métallique comportant un évidement sur l'une de ses surfaces et enroulée en spirale avec l'ouverture de l'évidement dirigée vers l'ex- térieur, et une seconde partie de couche en bande métal- lique comportant un évidement sur l'une de ses surfaces 3. et enroulée en spirale avec l'ouverture de l'évidement dirigée vers l'intérieur de sorte que les pattes formées par l'évidement de la bande métallique de la seconde par- tie de couche s'engagent dans l'évidement des spires con- tiguës de la bande métallique de la première partie de couche, et les pattes des bandes métalliques des première et seconde parties de couche ont leurs surfaces en regard dirigées vers l'extérieur, dans la direction de l'ouvertu- re de l'évidement. La présente inventúon sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en élévation de côté d'un tuyau flexible selon un mode de réalisation de la présen- te invention, avec son extrémité mise à nu sous forme de gradins; La figure 2 est une vue en coupe du tuyau flexi- ble de la figure 1; La figure 3 est une vue en coupe de côté, à gran- de échelle, d'une partie du tuyau flexible de la figure 1; La figure 4 est une vue en élévation de côté d'un raccord pour le tuyau flexible de la figure 1; avec la demi-partie supérieure en coupe; et La figure 5 est une vue en coupe d'une gaine intérieure en matériau plastique et d'une couche de blinda- ge à faible pas d'un tuyau flexible construit selon un autre mode de réalisation de l'invention. En liaison maintenant avec les figures 1 et 2, on a représenté un tuyau flexible 10 qui comprend une gaine intérieure 12 en matériau plastique, par exemple en polyéthylène,en matériau dit nylon, en polyuréthane, en chlorure de polyvinyle, en caoutchouc d'éthylènepropylêne, en caoutchouc de silicone, en caoutchouc de néoprène, en élastomère de polyester ou analogue, une couche de blin- dage métallique 14 à faible pas qui est monrtée sur la gaine 4. intérieure 12, une couche de blindage métallique 16 à grand pas montée sur la couche de blindage 14, et une gai- ne extérieure 18 en matériau plastique semblable à celui de la gaine intérieure, montée sur la couche de blinda- ge 16. La gaine intérieure 12 peut être montée sur une carcasse intérieure. Comme on le remarquera dans les figures 1 et 3, la couche de blindage métallique 16 peut être constituée d'une pluralité de fils ou de bandes en acier qui sont en- roulés sur la couche de blindage à faible pas 14 en ayant un pas plus long. Comme cela-est plus particulièrement représenté en figure 3, la couche de blindage 14 comprend une premiè- re partie plus fine 20 de bande d'acier présentant un évi- dement 22 en forme de U sur l'une de ses surfaces et une seconde couche plus épaisse 24 de bande d'acier comportant un évidement 26 en forme de U sur l'une de ses surfaces. La bande d'acier pour la première partie 20 est enroulée en spirale sur la gaine intérieure 12 de façon que l'ou- verture de l'évidement 22 soit dirigée vers l'extérieur, alors que la bande d'acier pour la seconde partie 24 est enroulée en spirale sur la première partie 20, de préfé- rence au même pas.que celui de la première partie, de façon que l'ouverture de l'évidement 26 soit dirigée vers l'in- térieur et que des pattes 26a formées par l'évidement 26 s'engagent dans les évidements 22 des spires contiguës de la bande d'acier de la première partie de couche 20. Un interstice séparant les spires contiguës de la seconde par- tie de couche 24 peut être de préférence supérieur -à un interstice séparant les spires contiguës de la première partie de couche 20. Comme représenté en figure 3, les pattes 22a et 26a des bandes en acier pour les première et,seconde parties de couche 20 et 24 ont leurs surfaces en regard inclinées vers l'extérieur dans la direction des ouvertures des évidements 22 et 26. On notera que l'angle 5. d'inclinaison G par rapport à la ligne diamétrale peut être de 10 à 45 et de préférence de 2Q à 30 . Avec les surfaces des pattes 22a et 26a des bandes en acier inclinées de cette manière, lors de l'en- roulement des bandes en acier dans le but de former les première et seconde parties de couche 20 et 24, la bande supérieure d'acier pour la seconde partie de couche 24 n'est jamais torsadée sur la bande inférieure d'acier de la pre- mière partie de couche car la bande supérieure coulisse le long de la partie inclinée des pattes 22a et 26a, de sor- te que celles-ci sont engagées l'une dans l'autre comme représenté en figure 3. L'interstice plus grand entre spires contiguës de la seconde partie de couche 24 peut être obtenu en faisant en sorte que la bande d'acier pour la seconde partie de couche 24 ait une largeur inférieure à celle de la bande pour la première partie de couche 20. On notera que cela se traduit par le fait que la conduite flexible 10 a une plus grande flexibilité sans qu'il y ait abaissement de la résistance à la traction longitudinale - ainsi qu'à la force circonférentielle. Si l'angle d'incli- naison 9 des pattes 22a et 26a est inférieur à 100, il sera alors difficile d'engager les pattes 26a de la bande supérieure d'acier-de la seconde partie de couche-24 dans celles de la bande inférieure d'acier de la première par- -5 tie de couche 20, car les pattes 26a butteront contre les pattes 22a lorsque les pas des spirales des bandes supé- rieure et inférieure en acier des première et seconde parties de couches 20 et 24 sont désordonnées. D'autre part, si l'angle 8 est supérieur à 45 , lors de l'action de forces 33 de flexion et/ou longitudinales sur les première et seconde parties de couche, la bande supérieure d'acier pour la se- conde partie de couche 24 coulissera sur la bande inférieu- re d'acier pour la première partie de couche 20, de sorte que les pattes 26a de la bande supérieure se désengage- ront de celles de la bande inférieure par suite de l'engagement 6. plus faible des pattes 22a dans les pattes 26a. Il en résulte que le tuyau flexible 10 a une résistance mécani- que plus faible ainsi qu'une durée de vie plus courte. D'autre part, si l'angle e est supérieur à 45 , lorsque les pas des spires des première et seconde parties de cou- che sont désordonnées, il est difficile que les pattes 26a de la bande supérieure s'engagent dans les pattes 22a de la bande inférieure, car ces dernières ne peuvent être étroite- ment déplacées par les pattes 26a, même si les pattes con- tiguës 22a de la bande inférieure essaient d'entrer dans l'évidement 26 de la bande supérieure. Ainsi, on notera que l'angle d'inclinaison O peut être compris entre 10 et . Il est préférable que l'angle Q soit compris entre 20 et 30 , car la bande supérieure d'acier sera alors engagée positivement dans la bande inférieure et ne glissera jamais sur la bande inférieure. De plus, on notera que l'inclinai- son des surfaces en regard des pattes 22a et 26a empêche leur déformation car il n'y a aucune concentration de ten- sion aux angles des bandes en acier des première et secon- de parties de couche 20 et 24. Ainsi, les bandes en acier des première et seconde parties de couche ne se fendille- ront jamais. Comme représenté en figure 3, la bande supérieure d'acier de la seconde partie de couche 24 est plus épaisse que la base inférieure d'acier de la première partie de couche 20. On notera que la bande inférieure plus fine de la première partie de couche 20, en même temps que son espacement plus petit, empêchent que la flexibilité de la conduite 10 soit endommagée, alors que la bande supérieure plus épaisse de la seconde partie de couche 24 a pour ef- fet que la conduite flexible 10 a une grande résistance à la pression intérieure due au passage du fluide dans la conduite. De plus, on notera que l'écartement plus petit de la première partie de couche 20 empêche que le maté- riau de la gaine intérieure ne coule froidement dans les 7. interstices entre spires contiguës de la première partie de couche 20. Ainsi, on notera que la gaine intérieure 12 en matériau plastique n'est jamais endommagée. Dans un mode de réalisation, la gaine intérieu- re 12 en matériau plastique est en polyéthylène, alors que la gaine intérieure 18 en matériau plastique est en chlo- rure de polyvinyle. D'autre part, les couches de blindage 14 et 16 sont en acier. La couche de blindage 16 se pré- sente sous forme d'un fil. La bande inférieure en acier pour la première partie de couche 20 a une épaisseur de 4,8 mm, alors que la bande supérieure en acier pour la seconde partie de couche 24 a une épaisseur de 9,6 mm. La profondeur des évidements 22 et 26 des bandes d'acier pour les première et seconde parties de couche 20 et 24 est 1,6 mm, alors que la cote de largeur des surfaces inclinées des pattes 22a et 26a est 0,7 mm. Ainsi,l'angle d'incli- naison 0 est 23,60. Comme noté également en figure 3, l'espace en- tre les gaines intérieure et extérieure 12 et 18 en maté- riau plastique peut être de préférence rempli d'un lubri- fiant 27 qui peut être peint ou appliqué par adhérence aux bandes d'acier des première et seconde parties de couche et 24 et aux fils ou bandes d'acier de la couche de blindage 16. Le lubrifiant 27 peut être un lubrifiant liqui- de tel qu'une huile classique de lubrification. Sinon,il peut être constitué d'une poudre solide telle que le talc ou le sulfure de molybdène, une pâte de lubrification (graisse) formée par dissolution et dispersion de la poudre solide avec un solvant ou un lubrifiant composite compor- tant les matériaux précédents. Le luhrifiant 27 permet de cambrer régulièrement le tuyau flexible 10, même si les interstices des couches de blindage 14 et 16 sont réduits ou si les surfaces métalliques des couches de blindage se déplacent par friction, lorsque le tuyau 10 est soumis à une flexion. Ainsi, on notera qu'il y a moins d'abrasion 256 1745 8. et moins de dégagement de chaleur, ce qui évite que le ma- tériau métallique des couches de blindage 14 et 16 ne soit endommagé. Bien que, dans le mode de réalisation représenté, les couches de blindage à faible pas et -à grand pas puis- sent être en acier, lequel peut être mou ou dur, elles peu- vent l'être en acier inoxydable ou tout matériau métallique. On notera que les duretés des métaux des couches contiguës de blindage ou des parties de couche sont de pré- férence différentes les unes des autres. Cela évite que les couches contiguës de blindage ou les parties de couche ne soient soumises à une abrasion due à la friction. Le degré de la différence entre les duretés des métaux est de pre- férence supérieure à 0,2 fois la dureté Vicker. Dans un exemple, les couches de blindage 14 et 16 sont constituées d'acier à faible teneur en carbone et ont les duretés sui- vantes: Couches de blindage Dureté Vicker ou parties de couche (références de la 2P figure 3) 240 24 200 16(inf.) 250 16(sup.) 180 Bien que dans l'exemple précédent, les duretés de toutes les couches ou des parties de couche soient variables,seule la couche ou la partie de couche qui a tendance à être soumise à l'abrasion peuvent avoir des duretés variables. Par exemple, comme la couche de blindage métallique 16 (in- férieure) à grand pas a tendance- -être soumise à l'abra- sion, elle peut avoir une dureté différente de celle de l'autre couche 16 (supérieure) à petit pas ou des parties de couche 20 et 24. La figure 4 représente un raccord 2& pour le tuyau flexible 10 de la présente invention. L'extrémité du 9. tuyau 10 est enlevée de manière à mettre à nu la gaine in- térieure 12 en matériau plastique, la couche de blindage 14 et la couche de blindage 16. Le raccord 28 comprend un corps monté en coulissement sur l'extrémité nue de la gaine intérieure 12, un chapeau 32 engagé par vissage sur le corps 30 de manière à entourer les extrémités nues des com- posants du tuyau flexible 10, un premier collier 34 dispo- sé sur l'extrémité mise à nu de la couche de blindage 14 qui est repliée autour du collier 34, et un second col- lier 36 disposé sur l'extrémité repliée de la couche de blindage 14, de sorte que cette extrémité repliée se trouve maintenue entre les premier et second colliers 34 et 36. Une bague d'étanchéité 38 en polytétrafluoroéthylène ou caoutchouc peut être prévue entre le corps 30 et l'extrémi- té mise à nu de la gaine intérieure 12, alors qu'une ba- gue d'étanchéité 40 en polytétrafluoroéthylène ou caout- chouc peut l'être entre le chapeau 32 et-la gaine extérieu- re 18. Un bouchon d'étanchéité 42 peut être serré par des vis 44 sur le corps de raccord 30 de manière à fixer la bague d'étanchéité 38 d'une manière étanche alors qu'un bouchon d'étanchéité 46 peut l'être par des vis 48 sur le chapeau 32 de manière à fixer la bague 40 d'une façon étan- che. Un matériau de remplissage en résine 50, par exemple en résine époxy, en résine-phénolique, en résine de polyes- ter non saturé ou analogue, peut remplir l'espace séparant le chapeau 32 et l'extrémité mise à. nu du tuyau 10. Comme on le remarquera en figure 4, étant donné que les compo- sants du raccord 28 sont disposés séparément dans la di- rection longitudinale, on peut réduire le diamètre de ce raccord. Le corps 30, le chapeau 32, les colliers 34 et 36 et les bouchons d'étanchéité 42 et 46 peuvent être en acier. Le raccord 28 de la figure 4 peut être monté de la manière suivante. Après coupe de la conduite flexible 10 à une longueur prédéterminée, on place séquentiellement sur 10. cette conduite le bouchon d'étanchéité 46, la bague d'étanchéité 40, le chapeau 32 et le collier 36. Ensuite, on coupe la gaine extérieure 18 en matériau plastique à une longueur prédéterminée de manière à mettre à nu la couche de blindage 16. On place le collier 34 sur la cou- che de blindage 16 mise à nu, puis on replie le long du collier 34 les fils ou bandes métalliques respectifs de la couche 16. Ensuite, on déplace le collier 36 vers le col- lier 34 de façon que les fils ou bandes métalliques de la 0 couche 16 soient maintenus entre les deux colliers. Alors, on soude le collier 36 à son extrémité droite à la cou- che 16. On peut souder les uns aux autres les fils ou ban- des métalliques de la couche de blindage 16. Sinon, on peut soit souder les uns aux autres les fils ou les bandes mé- talliques de la couche 16 sans les souder au collier 36, soit souder ces fils ou bandes au collier 34 en même temps qu'ils sont ou non soudés les uns aux autres ou au col- lier 36. Ensuite, on découpe en gradins la couche de blin- dage 14. Dans cette situation, on place séquentiellement sur la gaine intérieure 12 le bouchon d'étanchéité 42, la bague d'étanchéité 38 et le corps 30. Après avoir placé le corps 30 sur la gaine intérieure 12 jusqu'à ce que l'ex- trémité de celle-ci heurte un épaulement intérieur que com- porte le corps 30, on serre la bague d'étanchéité 38 avec les vis 44. On déplace le chapeau 32 vers la droite, alors qu'il est engagé par vissage sur le corps 30. On notera que l'engagement par vissage du chapeau 32 et du corps 30 peut être de préférence exécuté en ne faisant tourner que le chapeau 32. Ensuite, on serre le bouchon d'étanchéité 46 par les vis 48 de façon que la bague d'étanchéité 40 soit également serrée contre la gaine extérieure 12 et le chapeau 32. On déverse le matériau de remplissage 50 dans le chapeau 32 par l'intermédiaire d'un orifice de remplis- sage (non représenté) et on ferme cet orifice par un bouchon (également non représenté) de manière à laisser durcir le 11. produit de remplissage 50. La figure 5 représente un autre mode de réali- sation de la présente invention dans lequel les arêtes, angles et faces latérales des bandes métalliques pour les première et seconde parties de couche 20 et 22 sont ronds. Les bords et angles ronds des bandes métalliques évitent que leurs pattes 22a et 26a ne concentrent les tensions, et ont pour conséquence un engagement plus positif des bandes métalliques supérieure et inférieure. De plus, la 1, rondodité des faces latérales des bandes métalliques en empêche le gondolement à la suite d'une flexion locale lorsqu'on cambre le tuyau flexible 10. Ainsi, on notera que le tuyau flexible 10 peut être cambré d'une façon uniforme. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 12. REVENDICATIONS 1 - Tuyau flexible (10) comprenant au moins une gaine intérieure (12) en matériau plastique, une couche de blindage métallique (14) à faible pas, sur la gaine inté- rieure en matériau plastique, une couche de blindage métal- lique (16) à grand pas sur la couche de blindage à faible pas, et une gaine extérieure (18) en matériau plastique sur la couche de blindage à grand pas, la couche de blindage à faible pas (14) comportant une première partie de couche (20) d'une bande métallique présentant un évidement (22) dans l'une de ses surfaces et enroulée en spirale avec l'ouverture de l'évidement dirigé vers l'extérieur et une seconde partie de couche (24) d'une bande métallique pré- sentant un évidement dans l'une de ses surfaces et enroulée en spirale avec l'ouverture (26) de l'évidement dirigée vers l'intérieur de sorte que les pattes (26a) formées par l'évidement de la bande métallique de la seconde partie de cQuche s'engagent dans les évidements des spires contiguës de la bande métallique de la première partie de couche, et les pattes des bandes métalliques des première et seconde parties de couches ont leurs surfaces en regard inclinées vers l'extérieur dans la direction de l'ouverture de l'évi- dement. 2 - Tuyau flexible selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des pattes (22a, 26a) est compris entre 10 et 45 . 3 - Tuyau flexible selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison des pattes - (22a, 26a) est compris entre 20 et 30Q . 4 - Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de la bande métallique de la seconde partie de couche (26) est inférieure à celle de la bande métallique de la première partie de couche (20), de sorte qu'un interstice se trouve formé entre les spires contiguës de la seconde partie de couche. 13. - Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande métallique pour la premiè- re partie de couche (20) est plus fine que pour la secon- de partie de couche (24), alors que la bande métallique pour la seconde partie de couche est plus épaisse que pour la première partie de couche. 6 - Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte d'autre part un lubri- fiant (27) qui remplit un espace formé entre les gaines intérieure et extérieure (12, 18) en matériau plastique. 7 - Tuyau flexible selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la dureté d'au moins l'un des maté- riaux métalliques de la couche contiguë ou des parties de couche est différente de celle de l'autre matériau métal- lique. 8 - Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que le degré de la différence entre les duretés des couches de blindage métalliques contiguës ou des parties de couche est supérieure à 0,2 fois la dureté Vicker. 9 - Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un raccord (28) comportant un corps (30) engagé de façon fixe dans une extrémité mise à nu de la gaine intérieure (12) en maté- riau plastique, un premier collier (34) disposé à l'arriè- re du corps et le long duquel est repliée une extrémité mise à nu de la couche de blindage métallique à grand pas (14), un second collier (36) disposé de manière à être en contact avec l'extrémité repliée de la couche de blindage métallique à grand pas, un chapeau (32) monté sur la gai- ne extérieure (18) en matériau plastique et le corps du raccord, de manière à entourer les premier et second col- liers en même temps que l'extrémité mise à nu de la cou- che de blindage à grand pas et une couche de blindage à faible pas,un produit de remplissage (50) d'un espace 14. formé à l'intérieur du chapeau, et un moyen d'étanchéité pour rendre étanche un interstice entre la gaine intérieu- re en matériau plastique et le corps du raccord ainsi qu'un interstice entre le chapeau et la gaine extérieure en matériau plastique.