Brevet FR2677917A1 — publié le 19921224

La présente invention concerne un procédé pour la fabrica- tion d'une gaine de protection réalisée en une matière stratifiée à base de fibres imprégnées de résine, ainsi que la gaine obtenue à partir de la mise en oeuvre dudit procédé. Plus particulièrement, quoique non exclusivement, la gaine de protection est destinée, dans son application préféren- tielle, aux conduites fluidiques, telles que par exemple les conduites de conditionnement d'air à haute température. Toutefois, il est bien évident que la gaine réalisée selon l'invention pourrait être installée autour de tout autre type de conduites comme des canalisations hydrauliques ou pneumatiques, voire même des câbles électriques et/ou optiques, dès l'instant o une protection est jugée nécessaire. Dans cette application préférentielle, de façon connue, les conduites sont tout d'abord entourées d'un manchon, réalisé le plus souvent en un matelas de laine de verre et assurant l'isolation thermique de la conduite Puis, le manchon est ensuite entouré de ladite gaine réalisée en un matériau stratifié pour assurer la protection de la conduite vis-à- vis de l'extérieur et pour éviter que, dans le cas d'une fuite dans la conduite, le fluide circulant à des températu- res élevées ne s'évacue vers l'extérieur Cette gaine est alors généralement réalisée à partir de fibres de verre ou synthétiques imprégnées de résine appropriée Aussi, pour améliorer les caractéristiques de ces gaines de protection, notamment leur rigidité, on utilise de plus en plus des fibres en carbone. La fabrication de telles gaines connues est effectuée au moyen d'un mandrin de drapage cylindrique, dont la configu- ration géométrique extérieure, par exemple rectiligne, coudée ou courbée, correspond à celle de la gaine à obtenir, 1 c'est-à-dire à la conduite à revêtir en tenant compte, dans l'application précitée, du manchon isolant Pour cela, on me' en place, autour du mandrin, une nappe de matière stratifiée (fibres-résine) dont l'un des bords longitudi- naux, parallèle au mandrin, vient recouvrir l'autre bord longitudinal, de sorte que les deux bords se chevauchent l'un sur l'autre sur un arc angulaire donné On presse ensuite la nappe ainsi enroulée contre la surface latérale du mandrin, puis on durcit ladite nappe par polymérisation pour obtenir la gaine de protection On la retire ensuite du mandrin et on la dispose autour de la conduite à protéger, revêtue du manchon isolant, en écartant, grâce à son élasticité intrinsèque, les deux bords longitudinaux jusqu'au passage de la gaine autour du manchon, les bords longitudinaux reprenant spontanément leur position initiale, en se chevauchant l'un sur l'autre. Si le retrait des gaines de protection desdits mandrins et, a fortiori, leur montage autour desdites conduites s'effec- tuent sans difficulté, lorsque les conduites à protéger présentent une configuration géométrique extérieure recti- ligne ou légèrement courbée, en revanche, lorsque lesdites conduites sont coudées ou présentent une configuration extérieure sinueuse, le retrait des gaines obtenues desdits mandrins s'avère délicat en raison de l'écartement nécessaire à exercer sur les bords longitudinaux, qui peut entraîner des déformations importantes des gaines et dépasser même leur limite élastique. De plus, le retrait des gaines, réalisées à partir de fibres de carbone, est rendu encore plus difficile en raison de la rigidité plus importante desdites gaines, qui sont alors moins élastiques et donc plus fragiles Par conséquent, le rebut des gaines au moment de leur retrait des mandrins est important et alors coûteux, puisque des craquelures, pouvant aller jusqu'à la cassure des gaines, apparaissent fréquem- ment. 1 Il ressort donc que la fabrication des gaines de protection réalisées en fibres, notamment de carbone, et de résine est en pratique délicate voire impossible, dès l'instant o la configuration géométrique extérieure des conduites est complexe. Par ailleurs, la localisation d'une éventuelle fuite de fluide, pouvant apparaître dans la conduite, est difficile- ment détectable puisque l'étanchéité de la gaine de protection, réalisée par le contact élastique des deux bords longitudinaux, est médiocre En effet, dans ce cas, le fluide traverse le manchon isolant et se répand tout autour de la gaine de protection en s'évacuant par les bords longitudinaux. En outre, dans cette application spécifique pour laquelle la conduite est entourée d'un manchon isolant en laine de verre, il arrive bien souvent que, lors du montage de la gaine de protection, les arêtes des bords longitudinaux détériorent le manchon. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un procédé pour la fabrication d'une gaine de protection, grâce auquel son retrait dudit mandrin puis son montage ultérieur autour d'une conduite s'effectuent sans difficulté, et ce, indépendamment de la configuration géométrique de la conduite fluidique. A cet effet, le procédé pour la fabrication d'une gaine de protection réalisée en une matière stratifiée à base de fibres imprégnées de résine, au moyen d'un mandrin de drapage cylindrique, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'on prévoit, sur ledit mandrin, au moins deux éléments longitudinaux faisant saillie par rapport à sa périphérie et disposés sensiblement le long de deux génératrices diamétra- lement opposées l'une de l'autre, délimitant ledit mandrin 1 en deux parties hémicylindriques longitudinales, et en ce que: on met en place, sur l'une desdites parties hémicylindri- ques du mandrin, une première nappe de matière stratifiée souple, dont les bords longitudinaux recouvrent lesdits éléments longitudinaux; on met en place, sur l'autre partie hémicylindrique, une seconde nappe de matière stratifiée souple, dont les bords longitudinaux recouvrent ceux de la première nappe et lesdits éléments longitudinaux en saillie; on applique, par différence de pression, les première et seconde nappes contre les surfaces externes des parties hémicylindriques; on procède au durcissement des deux nappes qui définissent alors deux demi-coquilles hémicylindriques emboîtées l'une dans l'autre par leurs bords longitudinaux respectifs, ces derniers épousant le profil desdits éléments et formant des renflements longitudinaux externes; et, on retire les deux demi-coquilles dudit mandrin. Ainsi, on obtient par la mise en oeuvre du procédé une gaine de protection composée de deux demi-coquilles hémicylindri- ques en matière stratifiée, notamment à base de fibres de carbone, qui sont emboîtées, de façon amovible, l'une dans l'autre par leurs bords correspondants se chevauchant et formant les renflements longitudinaux, par l'intermédiaire des deux éléments prévus sur le mandrin de drapage. On peut alors fabriquer des gaines de protection ayant des configurations géométriques complexes En effet, le démon- tage de la gaine réalisée du mandrin de drapage, quelle que soit sa configuration correspondant à celle de la conduite, ne soulève pas de difficulté puisqu'on écarte alors légère- ment les bords longitudinaux de la demi-coquille externe, issue de la seconde nappe, pour désembo ter les renflements longitudinaux de ceux de la demi-coquille interne, issue 1 de la première nappe Puis, sa mise en place autour de la conduite à protéger, revêtue éventuellement d'un manchon isolant, s'effectue aisément en disposant respectivement les deux demi-coquilles de part et d'autre de la conduite, puis en les rapprochant l'une vers l'autre jusqu'à ce que leurs bords longitudinaux se chevauchent puis s'emboîtent, grâce aux renflements. L'assemblage des demi-coquilles par emboîtement garantit ainsi un montage fiable et rapide de la gaine, ainsi qu'une bonne étanchéité tout le long de la conduite. Par conséquent, le procédé de l'invention permet, outre la réalisation de gaines ayant des configurations géométriques variées, d'éviter le rebut desdites gaines, d'utiliser les fibres de carbone imprégnées de résine comme matériau stra- tifié et donc, d'améliorer la rigidité des gaines, d'obtenir une bonne étanchéité entre les deux demi-coquilles favori- sant la détection d'éventuelles fuites dans la conduite, et d'éviter la détérioration du manchon isolant. De préférence, on rapporte lesdits éléments longitudinaux à la périphérie dudit mandrin de drapage, le long des deux génératrices On peut alors effectuer la solidarisation desdits éléments longitudinaux rapportés sur le mandrin par soudage. Dans un mode préféré de réalisation, on réalise lesdits éléments longitudinaux sous la forme de tiges, dont la section transversale est par exemple circulaire Ainsi, on peut équiper aisément les mandrins de drapage existant en y rapportant les tiges Par ailleurs, comme leur section est circulaire, les renflements longitudinaux des bords qui se chevauchent présentent une forme de oméga (n), garantissant un emboîtement fiable et une étanchéité efficace des demi- coquilles formant la gaine. 1 Dans une autre réalisation, les éléments longitudinaux peuvent faire partie intégrante dudit mandrin, lors de sa fabrication. Avantageusement, on dispose des feuillards entre les bords correspondants, qui se chevauchent et qui forment lesdits renflements, desdites nappes Cela permet ainsi d'éviter les risques de solidarisation des bords correspondants des nappes lors de leur polymérisation. Par ailleurs, on applique de préférence les première et seconde nappes contre la surface externe dudit mandrin par dépression, sous l'action d'une source fluidique raccordée à un passage axial prévu dans ledit mandrin et débouchant, par des passages radiaux, de la surface externe dudit mandrin. Pour assurer un emboîtement efficace des demi-coquilles hémicylindriques, on superpose lesdits bords longitudinaux des nappes, recouvrant respectivement lesdits éléments longitudinaux, sur un arc angulaire compris au moins entre et 200. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une coupe transversale d'une gaine de protection obtenue au moyen d'un mandrin de drapage, après la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La figure 2 représente, à une échelle agrandie, l'emboîte- ment des deux demi-coquilles de la gaine. Les figures 3 A et 3 B montrent schématiquement et en coupe transversale la mise en place de la gaine de protection obtenue autour d'une conduite fluidique de conditionnement d'air entourée, dans ce cas, d'un manchon isolant. 1 La figure 4 représente schématiquement en plan un exemple de conduite de conditionnement d'air, composée de tronçons respectivement rectiligne et coudé, raccordés entre eux et entourés de gaines de protection respectives. La figure 5 est une coupe de ladite conduite selon la ligne V-V de la figure 4. Le procédé est destiné à la fabrication, à partir d'un mandrin de drapage cylindrique 1, d'une gaine de protection 2 réalisée en une matière stratifiée à base de fibres imprégnées de résine, et entourant par la suite une conduite fluidique ou analogue Comme il est décrit auparavant, le mandrin de drapage 1 présente une configuration géométrique extérieure correspondant à celle de la conduite à revêtir, en tenant compte éventuellement d'un manchon isolant entourant préalablement ladite conduite. Selon l'invention et comme le montre la figure 1, le procédé consiste tout d'abord à prévoir avantageusement, sur le mandrin de drapage cylindrique 1, deux éléments longitudi- naux 3 qui font saillie par rapport à la surface externe 1 A du mandrin et qui sont disposés sensiblement le long de deux génératrices M et M diamétralement opposées l'une de l'autre de ladite surface externe Ainsi, ces deux éléments longitudinaux 3 divisent la surface externe du mandrin de drapage en deux parties hémicylindriques 1 B et 1 C, identi- ques Dans un mode préféré de réalisation, ces deux éléments longitudinaux 3 sont constitués par des tiges 3 A de section circulaire, rapportées par exemple par soudage ou par tout autre moyen de fixation approprié le long des génératrices M 1 et M 2 dudit mandrin Celui-ci est creux et il présente par conséquent un passage axial 1 D La section du mandrin de drapage 1 est, à ce niveau de la coupe, en forme de couronne mais elle pourrait être de tout autre forme et évoluer longitudinalement, en fonction de la configuration géométri- que extérieure de la conduite à revêtir. 1 Le procédé selon l'invention consiste ensuite à mettre en place autour de ce mandrin 1, pourvu des deux tiges longitudinales 3 A diamétralement opposées, des première et seconde nappes de matière stratifiée souple, respectivement 4 et 5. Ainsi, on dispose sur la partie hémicylindrique 1 B du mandrin 1, la première nappe 4 de façon que ses bords longitudinaux 4 A recouvrent les deux tiges 3 A On dispose après sur l'autre partie hémicylindrique 1 C dudit mandrin 1, la seconde nappe 5 de façon que ses bords longitudinaux 5 A recouvrent les bords 4 A de la première nappe et les tiges longitudinales 3 A Pour cela, la largeur de ces nappes est déterminée préalablement pour que leurs bords longitudinaux recouvrent totalement les tiges en débordant respectivement de ces dernières On voit sur la figure 1 que les bords correspondants 4 A et 5 A des nappes se chevauchent l'un sur l'autre sur un arc angulaire A de l'ordre de 15 à 200. Puis, on presse les nappes de matière stratifiée souple 4 et , ainsi disposées, contre les parties hémicylindriques 1 B et 1 C définissant la surface externe 1 A dudit mandrin Pour cela, on crée une dépression, par l'intermédiaire d'une source fluidique non représentée sur la figure 1 mais connue en soi, dans le passage axial 1 D du mandrin, qui permet, grâce à des passages radiaux l E pratiqués dans la paroi 1 F du mandrin et reliant le passage axial 1 D à la surface externe 1 A du mandrin, d'appliquer fermement les nappes 4 et contre la surface externe dudit mandrin Aussi, comme le montre la figure 1, on prévoit des plaques rigides et poreuses 6 autour des passages l E et contre la surface externe du mandrin pour éviter que la nappe de matière stratifiée, dans ce cas la nappe 5, soit localement aspirée et déformée. On procède ensuite au durcissement des nappes 4 et 5, ainsi pressées contre le mandrin 1, par polymérisation Après le 1 durcissement des nappes et l'arrêt de la source fluidique, ces nappes 4 et 5 définissent deux demi-coquilles hémicylin- driques respectivement 7 et 8 emboîtées l'une dans l'autre par leurs bords longitudinaux respectifs 4 A et 5 A, qui se chevauchent et qui épousent le profil externe des tiges longitudinales 3 A solidaires du mandrin Grâce à ces tiges, les bords longitudinaux externes 4 A et 5 A desdites demi-coquilles 7 et 8 forment au niveau des tiges des renflements longitudinaux externes conjugués 4 A 1 et 5 A 1, dont le profil présente une forme de oméga (a), comme le montrent les figures 1 et 2. On retire ensuite les deux demi-coquilles 7 et 8, qui forment alors la gaine de protection 1, dudit mandrin 1. Pour cela, on écarte, dans cet exemple de réalisation, les bords longitudinaux SA de la demi-coquille hémicylindrique 8 des bords longitudinaux 4 A de l'autre demi-coquille hémicy- lindrique 7, de façon que les renflements 5 A 1 des bords 5 A soient dégagés des renflements 4 A 1 des bords 4 A Puis, on procède, de façon analogue, au retrait de la demi-coquille 7 du mandrin de drapage 1 Bien évidemment, l'écartement nécessaire pour désengager la demi- coquille 8 de la demi-coquille 7, puis cette dernière du mandrin 1, s'effectue dans le domaine d'élasticité intrinsèque à la matière constituant les deux demi-coquilles 7 et 8, c'est-à-dire les nappes 4 et 5. Grâce à cette faculté de démontage et de montage par déboîtement/emboîtement desdites demi-coquilles, faculté obtenue par le procédé de l'invention, on peut réaliser des gaines de protection ayant des configurations géométriques complexes De plus, ces gaines peuvent être avantageusement réalisées en une matière stratifiée comportant des fibres de carbone, qui permet notamment d'améliorer la rigidité de la gaine obtenue, sans se heurter aux problèmes évoqués préalablement. 1 O 1 Par ailleurs, comme le montre la figure 2, on peut agencer entre les bords 4 A et 5 A desdites nappes, qui se chevau- chent, un feuillard 9 constitué d'une bande mince métalli- que Cet agencement de feuillards 9 entre les bords superposés des nappes évite, lors de l'opération de durcissement, le risque de collage desdites nappes à ce niveau. Alors que, dans l'exemple décrit, les éléments longitudinaux 3 sont rapportés au mandrin de drapage 1, ce qui permet d'équiper à moindre coût les mandrins existants desdites tiges, ces éléments pourraient être intégrés au mandrin lors de sa fabrication. Comme le montrent les figures 3 A et 3 B, les gaines de protection 2, obtenues par la mise en oeuvre du procédé conformément à l'invention, sont par exemple destinées aux conduites de conditionnement d'air à haute température équipant notamment les aéronefs et dont une est représentée schématiquement en coupe sur ces figures sous la référence numérique 10 La gaine de protection 2 a pour objet de protéger la conduite 10 vis-à-vis de chocs extérieurs et d'éviter que l'air circulant dans la conduite ne s'évacue vers l'extérieur lors de fuites pouvant apparaître dans la conduite Ainsi, ces gaines de protection forment-elles un écran de protection En outre, on prévoit généralement un manchon isolant 11 réalisé en laine de verre autour de la conduite 10. On voit sur la figure 3 A que le montage de la gaine de protection s'effectue en disposant respectivement les deux demi-coquilles hémicylindriques 7 et 8 de part et d'autre dudit manchon isolant 11 entourant la conduite 10, puis en rapprochant les bords longitudinaux 4 A et 5 A les uns vers les autres, jusqu'à ce que les renflements correspondants 4 A 1 et 5 A 1 s'emboîtent On remarque ainsi que l'assemblage par emboîtement des coquilles ne détériore pas le manchon 1 1 1 isolant en laine de verre 11 et confère de plus à la gaine de protection 1 obtenue, montrée sur la figure 3 B, une bonne étanchéité en raison de la section en oméga des renflements. On a représenté partiellement sur les figures 4 et 5 une portion de conduite 10 de conditionnement d'air, se compo- sant d'un tronçon rectiligne 1 OA et d'un tronçon coudé 10 B, raccordés entre eux, de façon appropriée, en 10 C Autour desdits tronçons sont disposées les gaines de protection 2. Pour détecter des éventuelles fuites d'air à travers la conduite, dont la température et la pression peuvent être élevées, des capteurs 12 appropriés destinés à relever les principaux paramètres physiques (pression, température, etc) sont rapportés sur les gaines de protection 2 Comme l'étanchéité entre les deux demi-coquilles des gaines est efficace, la fuite est rapidement détectée par les capteurs 12 De plus, les gaines 2 résistent alors efficacement puisqu'elles sont réalisées en fibres de carbone, ce qui permet d'attendre une intervention ultérieure sur le circuit d'air. REVEND ICATI ONS 1 1 Procédé pour la fabrication d'une gaine de protection réalisée en une matière stratifiée à base de fibres imprégnées de résine, au moyen d'un mandrin de drapage cylindrique, caractérisé en ce qu'on prévoit, sur ledit mandrin ( 1), au moins deux éléments longitudinaux ( 3) faisant saillie par rapport à sa périphérie ( 1 A) et disposés sensiblement le long de deux génératrices (M 1,M 2) diamétralement opposées l'une de l'autre, délimitant ledit mandrin en deux parties hémicylindriques longitudinales (l B,l C), et en ce que: on met en place, sur l'une desdites parties hémicylindri- ques du mandrin, une première nappe de matière stratifiée souple ( 4), dont les bords longitudinaux ( 4 A) recouvrent lesdits éléments longitudinaux; on met en place, sur l'autre partie hémicylindrique, une seconde nappe de matière stratifiée souple ( 5), dont les bords longitudinaux ( 5 A) recouvrent ceux de la première nappe et lesdits éléments longitudinaux en saillie; on applique, par différence de pression, les première et seconde nappes contre les surfaces externes des parties hémicylindriques ( 1 B,1 C); on procède au durcissement des deux nappes ( 4,5) qui définissent alors deux demi-coquilles hémicylindriques ( 7,8) emboîtées l'une dans l'autre par leurs bords longitudinaux respectifs, ces derniers ( 4 A,5 A) épousant le profil desdits éléments et formant des renflements longitudinaux externes ( 4 A, , 5 A 1); et, on retire les deux demi-coquilles dudit mandrin. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on rapporte lesdits éléments longitudi- naux ( 3) à la périphérie dudit mandrin de drapage ( 1), le long des deux génératrices (M 1, M 2). 1 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on effectue la solidarisation desdits éléments longitudinaux ( 3) sur le mandrin par soudage. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise lesdits éléments longitudi- naux ( 3) sous la forme de tiges ( 3 A). Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la section transversale desdites tiges ( 3 A) est circulaire. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments longitudinaux ( 3) font partie intégrante dudit mandrin. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce qu'on dispose des feuillards ( 9) entre les bords correspondants ( 4 A,5 A), qui se chevauchent et qui forment lesdits renflements longitudinaux ( 4 A 1, 5 A 1), desdites nappes ( 4,5). 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 7, caractérisé en ce qu'on applique les première et seconde nappes ( 4,5) contre la surface externe dudit mandrin par dépression, sous l'action d'une source fluidique raccordée à un passage axial ( 1 D) prévu dans ledit mandrin et débou- chant, par des passages radiaux ( 1 E), de la surface externe ( 1 A) dudit mandrin. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8, caractérisé en ce qu'on superpose lesdits bords longitudi- naux des nappes, recouvrant respectivement lesdits éléments longitudinaux, sur un arc angulaire compris au moins entre et 20 e. 1 10 Gaine de protection destinée à entourer des objets allongés, tels que des conduites fluidiques ou analogues, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par la mise en oeuvre du procédé défini selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 9.