Brevet FR2564177A1 — publié le 19851115

La présente invention concerne une tuyauterie flexible de section très réduite, résistant aux hautes pressions, à de hautes et basses températures, ainsi qu'aux fluides corrosifs, et son procédé d'obtention. Actuellement les industries concernées par la canalisation de fluides corrosifs ou par le transfert d'énergie ou de signaux, par fluides sous pression, dans des conditions d'ambiance et d'espace assez sévères, utilisent généralement des tuyauteries souples en po lytétrafluorcéthylène, renforcées par une tresse en fil d'acier inoxydable, ou des tuyauteries rigides en acier inoxydable. Toutefois, la rigidité des tuyauteries en polytétrafluoroéthylène augmente lorsque leur section diminue du fait de l'existence de la tresse métallique; aussi, lorsqu'une assez grande souplesse est exigée, doit-on avoir recours è une réalisation annulaire du tube de polytétrafluoroéthylène, afin de faciliter sa déformation longitudinale à l'intérieur de la tresse métallique.Nais cette astuce trouve ses limites lorsque des débits importants de fluide sont à assurer, du fait de son incidence sur le coefFicient de perte de charge; ce qui oblige, en dessous de certaines sections et au dessus de certains débits, à recourir à des tuyauteries rigides en acier inoxydable dont la forme, la longueur et les embouts doivent être déterminés et réalisés avec assez de minutie, en utilisant des gabarits et des outillages spéciaux qui nécessitent une main d'oeuvre très compétente. De plus, la tenue dans le temps de telles tuyauteries exige qu'elles soient montées sans contrainte 5 ce qui impose certaines précautions lors du montage sur les circuits et lors dtinterventions sur les équipements auxquels elles sont raccordées. Il faut ajouter que les tuyauteries en acier inoxydable de faible section sont très sensibles aux vibrations, surtout lorsque leur forme est sinueuse et que les variations de débit sont fréquentes et assez brutales. Elles sont, de plus, génératrices de bruit pour certains débits et conductrioes de l'électricité. L'état de la technique tel qutii volent dextre décrit, rendait jusqu'alors quasi insolubles de nombreux problèmes de transfert de fluides corrosifs, d'inertie ou de signaux notamment en espace réduit. La tuyauterie flexible selon l'invention, élimine les inconvé- nients mentionnés ci-dessus et étend, de ce fait, considérablement le domaine d'emploi de la tuyauterie souple, car elle permet le transport de fluides corrosifs et élimine les bruits de fond dus à la conductibilité électrique des tuyauteries: ce qui permet de mesurer de façon très précise certains paramètres indispensables à la bonne marche des équipements. Cette tuyauterie offre, de plus, une excellente tenue å la pression (400 bars) et è la température (-200 C à 3000C et plus). Le procédé de réalisation de cette tuyauterie fait appel à quatre éléments superposés représentes par s - Un conduit flexible étanche en matière plastique insensible à la corrosion et résistante, sans perte sensible de performance, dans une large plage de température. - Une protection mécanique ayant pour but de protéger ltélé- ment central de l'action de cisaillement par la tresse, constituant le troisième élément, sous l'effet de la pression. - Une tresse constituée par un matériau polymérique, à haut module d'élasticité, dont le but est de restreindre au minimum le taux de gonflement sous l'effet de la pression à laquelle est soumis l'élément central. - Une couche protectrice appliquée, sous forme d'un vernis, sur la tresse mécanique, dont le but est d'évitera en particulier dans les applications électroniques, le peluchage du matériau constituant la tresse et également les salissures et la pollution. - Les matériaux utilisés pour réaliser l'élément central, sont des polymères ou des matières plastiques techniques offrant une bonne souplesse, une bonne étanchéité, une bonne inertie chimique et utilisables dans une large plage de température. De nombreux polymères conviennent pour cette apolication tels que s le polytétrafluorcéthylène (P.T.F.E.) ou ses copolymères tétra- flouroéthylène-operfluoroipropène (F.E.P.), le polyéthylène-térafluoroéthylène (P.E.T.F.E.), le polytétrafluoroéthylène-perfluoroalkoxy (P.F.A.), le polychlorotrifluoroéthylène (P.C.T.F.E.) ou ses copolymères polyéthylène-chlorotrifluoroéthylène (p. E. C. T.F. E.), le pclysulfure de phénylène (P.P.S.), les polysulfones (P.S.O.), les polyéthersulfones (P.E.S.), les silicones, ou encore, les polyimides thermoplastiques (P.E.I.). Dans le cas où la tenue à la température ou aux agents chimi ques agressifs n1 est pas prépondérante, l1élément central peut alors être réalisé dans n'importe quelle matière plastique. Le deuxième élément est, quant à lt, réalité par rubannage, autour de l1élément central, d'un ruban constitué d'une matière offrant une bonne résistance mécanique. On utilise principalement dans ce cas, comme matériaux, les polyimides. Cet élément rubanné empache l'élément central de fluer sous l'effet de la pression, notamment lorsque celui-ci est réalisé en P.T.F.E., F.E.P., P.F.A., P.C.T.F.E., P.E.C.T.F.E. ou silicones. Le troisième élément est réalisé à partir de fibres de matériaux Polymériques ou minéraux à haut module d'élastioité. Il peut s'agir, dans ce cas, de fibres d'aramide, de fibres de carbone ou de fibres minérales (verre, bore, alumine, eto.,). Le quatrième élément est constitué d'un vernis appliqué par enduction ou par toute autre méthode appropriée0 Ce vernis doit titre suffisamment souple pour supporter les variations dimensionnelles dues aux pressions régnant à l'intérieur de l'élément central. te choix du matériau à utiliser est essentiellement dicté par les carac téristiques de l'environnement dans lequel sera placé le matériel. Pratiquement, toutes les solutions connues de l'homme de l'ars sont applicables. A titre d'exemple, on peut citer les enductions à base de polymères ou de copolymères du tétrafluoréthylène ainsi que les enductions à base de polymères vinyliques. Ainsi, comme on vivent de le voi, cette tuyauterie flexible se caractérise principalement en se qu'elle est constituée de la superposition d'un conduit flexible en matière plastique insencidble n la corrosion et résistant à la chaleur et au froid sur une large plage de température, d'un revêtement s'opposant an fluage de l'élément central, d'une tresse en fibres de matériau polymérique ou minéral à haut module d'élasticité et d'un vernis. L'élément central est réalisé en P.T.F.E. ou ses copolymères F.E.P., P.E.T.F.E., P.F.A., P.C.T.F.E., P.E.C.T.F.E., P.P.S., P.S.O., P.E.S., P.E.I. ou silicones0 Le revêtement s'opposani au fluage de l'élémont central est obtonu par anroaloment d'un ruban de polyimide. La tresse est constituée de fibras d'eramide, de fibres de carbone ou de fibres minérales. Le vernis est à base de P.T.F.E. ou de polymères vinyliques. Le rayon de courbure minimum de cette tuyauterie est de IO Pois son diamètre. D'autres caractéristiques et-avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de la constitution d'une tuyauterie selon l'invention et de Son procédé de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs au regard du dessin annexé représentant une vue en coupe longitudinale d'une tuyauterie équipée de ses dispositifs de raccordement. En se reportant à la figure du dessin, on constate que la tuyauterie est constituée d'un conduit flexible I, d'un revetement 2, d'une tresse 3 et d'un vernis protecteur 4, ainsi que d'un embout de raccordement 5 et d'un siège de raccordement 6, sur lesquels sont serties les extrSmités du tuyau par l'intermédiaire de douilles 7 maintenant prisonniers respectivement la vis 8 et l'écrou 9 avec interposition de la bague entretoise IO. La réalisation du tuyau haute pression à partir des différents éléments indiqués plus haut, met en oeuvre des techniques de rubannage, de blindage et d'enduction, bien connues de l'homme de l'art. La mise en place de l'embout 5 et du siège de racordement 6, est réalisée directement par sertissage sur un élément central metallique. L'exemple de réalisation d'une tuyauterie de 0,8 mm de diamètre intérieur et de 2 mm de diamètre extérieur, fera mieux comprendre le procédé de fabrication utilisé. Autour d'un tube en P.T.F.E. de dimensions 0,8 x 1,5 mm, on enroule un ruban en polyimide de 6,35 x 0,03 nm, avec recouvrement de 50 % sur lequel on réalise un blindage à partir d'une fibre en aramide de 400 deniers à l'aide d'une blindeuse à 16 fuseaux, zvec m pas de 8 mm, de manière à obtenir le taux de couverture maximum. Cette opération de blindage est suivie de l'enduction avec une laque de ty- pe polytétrafluoroéthylène. Le diamètre final est alors de l'ordre Le 2 mm et les températures d'utilisation vent de - 200 C à + La tenue à la pression est de 450 bars. Les extrémités du tuyau air.si obtenu sort fixées sur 9 embout 5 et le siège 6 par l'interm@diaire de douilles T. Le tuyau haute pression selon l'invention peut @tre réalisé partir d'un élément central de diamètre supérieur dans des @@@@ùr différentes telles que le P.P.S., le pE.S., le P.C.T.F.E., etc... i, tresse peut être réalisée à partir de fibres de verre ou de carbone. Le tuyau flexible selon l'invention est destine. principalement mais non exclusivement, aux industries aéronautique, spatiale, automobile et chimique, et, d'une façon plus générale, aux industries ayant à véhiculer des fluides sous pression ou corrosifs, en rue de leur utilisation dans des processus, pour transmettre des signaux OU pour la détection et la commande à distance. REVENDICATIONS I. Tuyau flexible pour hautes pressions, caractérisé en ce qu'il est constitué de la superposition d'un conduit flexible (I) en matière plastique insensible à la corrosion et résistant A la chaleur et au froid, d'un revêtement (2) s'opposant au fluage de l'élément central, d'une tresse (3) en fibres de matériau polymérique ou minérai a haut module d'élasticité et d'un vernis (4). 2. Tuyau flexible, selon la revendication I, caractérisé en ce que le conduit (I) constituant l'élément central est réalisé en polytétrafluoroéthylène (P.T.F.E.) ou ses copolymères tétrafluorcé- thylène-perfluoropropène (F.E.P0), en polyéthylène-tétrafluoro éthy- lène (P.E.T.F.E.), en polytétrafluoroéthylbne -perfluoroalkoxy (P.F.A.) en polychlorotrifluoroéthylène (P.C.T.F.E.) ou ses copolymères polyéthylène-chlorotrifluoroéthylène (p.E..C.T.r.E.), en polysulfure de phénylène (P.P.S.), en polysulfones (P.S.O.) ou polyéthersulfones en en silicones ou en polyimides thermoplastiques (P.E.I.). 3. Tuyau flexible, selon la revendication Z, caractérisé en ce que le revêtement (2), s'opposant au fluage de l'élément central, est obtenu par rubannage. 4. Tuyau flexible, selon les revendications I et 3, caractérisé en ce que le revêtement (2) s'opposant au fluage de l'élément central, est constitué d'un ruban de polyimide. 5. Tuyau flexible, selon la revendication I, caractérisé en ce que la tresse (3) est constituée de fibres d'aramide, de fibres de carbone ou de fibres minérales. 6. Tuyau flexible, selon la revendication I, caractérisé en ce que le vernis (4) est à base de polytétrafluoroéthylène (P.T.F.E.) ou de polymères vinyliques.