Brevet FR2597568A1 — publié le 19871023

NOUVEAU TUYAU FLEXIBLE DESTINE A ETRE UTILISE A HAUTE PRESSION ET SON - PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne un nouveau tuyau flexible à très haute performance en pression et endurance dynamique renforcé par des fils de fibres synthétiques destiné à véhiculer des carburants. des gaz, des fluides hydrauliques, notamment. On connaît déjà des tuyaux flexibles qui sont destinés à être utilisés sous des pressions élevées et qui comportent un tube recouvert d'un élément cylindrique externe axial obtenu par tressage de plusieurs fils. Chaque ensemble de fils est déposé en spirale sur le tube. Le tressage est effectué avec des fils métaliques de 0,3 à 0.6 mm de diamètre, par exemple. Cependant, en utilisation à très haute pression, ces fils métalliques, du fait qu'il sont déposés en spirale sur le tube par tressage, subissent des flexions alternées qui peuvent entraîner la rupture des fils. En outre, le tressage provoquant une pliure des fils qui peut entraîner aussi la cassure des fils et une perforations du tube intérieur, on préférera procéder à un nappage de fils superposés. Pour que la résistance du tuyau flexible soit grande pour un transport de fluides sous haute pression, on a cherché à ce que l'élément tressé comporte le moins de vide possible entre les nappes de fils métalliques tressés. Les nappes de fils d'acier coplanaires ne permettent pas un remplissage suffisant et il subsiste des trous et des vides entre deux nappes contigues, ce qui a pour effet de diminuer la résistance du flexible pour des pressions élevées. Des améliorations ont été apportées au tressage classique de fils d'acier en nappes coplanaires et on a tressé des paquets de fils fins non coplanaires pour obtenir un meilleur remplissage. Mais ces flexibles ainsi obtenus sont lourds, car la quantité de matière rapportée sur le tube central est plus importante par tressage de paquets de fils fins que par tressage de nappes de fils. L'invention vise à pallier ces inconvénients. 2597568 2 Un premier but de l'invention est de fournir des flexibles comportant un tube central recouvert de fils de fibres synthétiques tressés, ce tressage permettant d'obtenir une surface de revêtement dépourvue d'interstices, de vides, entre les fils et donc permettant d'obtenir un flexible très résistant aux hautes pressions. Un deuxième but de l'invention est de fournir des flexibles ayant une durée de vie importante vis à vis des contraintes mécaniques et sans péremption pour les constituants des flexibles. Un troisième but de l'invention est de fournir des flexibles plus légers que les flexibles connus à résistance égale, qui ne se fatiguent pas en flexion alternée, et résistants à la corrosion. A cet effet, l'invention concerne un tuyau flexible constitué d'un tube interne en matière synthétique recouvert d'une tresse de fils déposés en nappes, hélicoidalement autour du tube interne, le tuyau étant tel que les fils sont des fils constitués de filaments de matière synthétique, et dont la section en coupe transversale est déformée pour remplir à au moins 100 Z l'espace entre deux nappes croisées de fils. De préférence, la matière synthétique est du polyamide aromatique, tel que du KEVLAR ou du TWARON marques déposées respectivement par les sociétés Du Pont de Nemours et Enka. L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un tel tuyau flexible. La description suivante, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue en élévation d'un tuyau flexible selon 1'invention. La figure 2 est une vue en coupe partielle d'un flexible de la technique antérieure. La figure 3 est une vue en coupe partielle d'un flexible selon 2597568 3 l'invention. La figure 4 est une vue en coupe d'un flexible selon l'invention, lors de sa fabrication. La figure 5 est une vue schématique de la machine pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication d'un flexible selon l'invention. Le flexible 1 selon l'invention est constitué d'au moins un tube interne 2. et d'une armature externe 3 constituée de fils externes 4 tressés. Cette armature 3 est formée de nappes 5 de fils enroulés helicoidalement qui se croisent avec des nappes 6 également enroulées hélicoldalement, les nappes 5, 6 faisant un même angle a avec l'axe XX longitudinal du flexible 1. Si on appelle " l'angle de tressage, D le diamètre de tressage, S la longueur du pas, on a la relation: tg î =W.D S Selon la technique antérieure, on utilise des fils métalliques 7 (figure 2), par exemple en acier c'est-à-dire incompressibles et dont la section droite transversale est et reste circulaire. Ces fils métalliques 7 d'une nappe 5 placés côte à côte dans une nappe plane ne peuvent remplir complètement l'espace laissé par la nappe 6 tressée dans le sens inverse. Ainsi, si chaque nappe 5, 6 est constituée de fils parallèles, coplanaires, il existe toujours un espace 8, d une largeur x appelée jeu, nécessaire à la souplesse du flexible dans le cas d'utilisation de fils métalliques, entre le dernier fil 9 d'une nappe 6a et le premier fil 10 le plus proche de la nappe consécutive 6b. Le tube interne 2 est donc moins renforcé au niveau de cet espace 8, ou fragilise. L'invention consiste donc en la suppression des espaces 8 entre deux nappes 6a, 6b consécutives de fils sans rigidifier le flexible. Selon l'invention, la tresse de fils en nappe, est constituée de fils 11 en matière synthétique dont la section en coupe transversale est susceptible d'être déformée pour remplir à au moins 100 X l'espace entre deux nappes de fils 12a, 12b consécutives. Ainsi, comme on l'a représenté sur la figure 3, la tresse est constituée d'un nombre w 2597568 4 important (jusqu'à douze) de fils 11 placés côte à côte, en nappes, mais déformés transversalement, pour que le dernier fil 13a de la nappe 12a soit côte à côte (c'est-à-dire sans espace vide) avec le premier fil 13b de la nappe consécutive 12b, bien que dans deux plans différents, parallèles, l'un étant placé au-dessus des fils de la nappe 6 tressée en sens inverse, l'autre étant placé au dessous des fils de la nappe 6. Les fils 11 sont applatis dans une direction perpendiculaire au diamètre 14 du tube 2 et sont en section transversale de forme générale élipsoidale et non circulaire, cependant, les fils 11 peuvent être suffisamment déformés pour que le dernier fils 15a d'une nappe soit superposé au premier fil 15b de la nappe consécutive. Ainsi l'espace entre deux nappes de fils est rempli à plus de 100 Z Les fils 11, 13a, 13b. 15a, 15b des différentes nappes sont constitués de filaments en matière synthétique, les fils étant retordus pour conférer après filature des filaments à une résistance à la rupture importante. En général la résistance à la rupture maximum d'un fil d'acier de 0,3 à 0,6 mm de diamètre est comprise entre 245 et 275 da N/ms2. NIM2 On utilise selon l'invention, des fils retordus de filaments synthétiques, ayant pour un même diamètre une résistance à la ruptureW équivalente à de l'ordre de 280 da N/mm Les filaments de matière synthétique sont des filaments de polyamide aromatique, tel que du KEVLAR de Du Pont de Nemours ou du TWARON de Enka. Le flexible 1 selon l'invention peut être constitué d'un tube creux interne 2 en polytétrafluoroéthylène qui est recouvert ou non, à l'intérieur d'une couche de carbone pour être conducteur de l'électricité ou non. Le flexible 1 selon l'invention peut être fabriqué sur une tresseuse de la technique antérieure, représentée figure 5. On enfile le tube interne 2 sur un mandrin 16 parfaitement poli. Au préalable, on retord des fils de fibres de polyamide aromatique et on les bobine sur des bobines 17 à flasques 18 (figure 5). On bobine les 2597568 5 fils sous forme de nappes de fils parallèles les uns aux autres et dans un même plan. De préférence chaque fil retordu est de 1670 dtex et on amène jusqu'à douze fils en nappe. Puis on effectue le tressage 80s avec une machine à tresser traditionnelle. en utilisant les bobines 17 à flasques 18. On règle à la fois le nombre de fils et la tension de ceux-ci lors du tressage. De préférence, la tension importante des fils est telle que l'on bloque le tube interne 2 pour frettage mécanique. On incruste les fils de tresse dans la surface externe du tube interne 2. De préférence, on règle le diamètre du tube interne 2 par rapport au diamètre du mandrin 16, de façon que le tressage applique le tube 2 sur le mandrin 16. Une telle tension permet de diminuer considérablement la variation de la longueur du flexible, lors des sollicitations (pression, température, courbure), d'o une perturbation moindre dans le circuit hydraulique et une meilleure résistance de l'accrochage du raccord sur le flexible. Avant le bobinage on imprègne les fils d'un polymère fluoré en les trempant dans un bain lors de l'opération de retordage. On peut aussi, revêtir le tube interne 2 de deux tresses l'une sur l'autre, dont les angles de tressage sont très proches l'un de l'autre et respectivement de 54 et 55' pour chacune des tresses, c'est-à-dire proche de l'angle de tressage théorique de 54'44'. Le flexible ansi obtenu soumis à une pession de 280 bar à 420 bar, soit une surpression de 50Z, a une variation de longueur de inférieure ou égale à 2Z seulement. On recouvre le flexible obtenu d'un gainage protecteur par extrusion d'un polymère fluoré de Poly(éthylène-propylène) perfluoré coloré en noir de préférence pour une meilleure protection aux ultra-violets. Le flexible ainsi obtenu résiste alors à des températures comprises entre -55'C et 180'C et est résistant aux huiles et à l'air, au carburant, par exemple pendant 7 jours à 180'C. REVENDICATIONS 1. Tuyau flexible constitué d'un tube interne en matière synthétique recouvert d'au moins une tresse de fils disposés en nappes, hélicoldalement autour du tube interne, caractérisé par le fait que les fils (3, 4) sont constitués de filaments de matière synthétique dont la section, en coupe transversale, est déformée pour remplir i au moins 100 Z l'espace x entre deux nappes (12a, 12b) voisines de fils (3,4) 2. Tuyau flexible selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la matière synthétique constituant le renfort, est un polyamide aromatique. 3. Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 1 et 2. caractérisé par le fait que le tube interne (2) est en polytétrafluoroéthylène. 4. Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 1 i 3. caractérisé par le fait que les fils (3, 4)} sont constitués de fibres synthétiques et retordus. 5.Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 1 i à 4, caractérisé par le fait que les fils (3.4) ont un diamètre de 0,3 i 0,6 mm et une résistance i la rupture équivalente à 280 da N/mm2. 6. Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 4 et 5. caractérisé par le fait que les fils sont retordus par un retordage 80 s. 7. Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 1 i 6. caractérisé par le fait qu'il comporte deux tresses dont les angles de tressage sont très proches de respectivement 54' et 55'. 8. Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 1i à 7. caractérise par le fait que chaque nappe est constituée d'un nombre important de fils placés côte i côte (jusqu'i 12 fils). 9. Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 2597568 7 caractérisé par le fait que les fibres sont imprégnées d'un polymère fluoré dont la fonction est d'obtenir une liaison chimique et mécanique des fibres. 10. Tuyau flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la tresse est revêtue d'un gainage par extrusion de polymère synthétique fluoré. 11. Procédé de fabrication d'un tuyau flexible constitué d'un tube interne (2) en matière synthétique, d'au moins une tresse de fils enroulés hélicoidalement autour du tube interne, caractérisé par le fait que l'on effectue les étapes suivantes: a) on bobine une pluralité de fils constitués de fibres synthétiques, les fils étant placés en nappes, côte à côte dans un même plan, b) on enfile le tube interne (2) sur un mandrin, c) on règle la tension des fils synthétiques de façon à les étirer et déformer leur section transversale, d) on tresse les fils synthétiques de façon que chaque dernier fil d'une nappe soit placé côte à côte avec le premier fil de la nappe suivante. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'on bobine la pluralité de fils après filage et après leur avoir conféré un retordage S. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait qu'on bobine les nappes de fils sur des bobines i flasques dont la fonction est de retenir les fils soumis à la tension lorsque l'on effectue le tressage. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait qu'avant le bobinage on imprègne les fils d'un polymère fluoré en les trempant dans un bain lors de l'opération de retordage. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14. 2597568 8 caractérisé par le fait qu'on effectue l'opération de tressage avec des angles de pose très proches l'un de l'autre (notamment un premier tressage avec un angle de tressage de 54', puis un second tressage avec un angle de tressage de 55). 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 15? caractérisé par le fait qu'on effectue un revêtement protecteur sur la tresse. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, caractérisé par le fait que l'on place un tube interne (2) sur le mandrin (16) de façon à laisser un espace entre le tube interne (2) et le mandrin (16) et que 1'on diminue les diamètres interne et externe du tube (2) par la tension des fils lors du tressage.