Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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-
- 1 -
La présente invention concerne une nouvelle structure de tube flexible
dont les parois peuvent supporter de fortes pressions sans subir
d'écrasement excessif.
S L'un des objets de l'invention est de realiser des tubes flexibles
permettant de supporter de fortes pressions différentielles, quel que
soit le sens d'où elles proviennent.
Un autre objet de la présente invention est de realiser des tubes
utilisables notamment pour le transport des fluides caloporteurs tels
de l'eau, en particulier pour le chauffage urbain, ou encore des
fluides frigorifiques. Les tubes selon l'art antérieur realisés en vue
d'un tel usage sont généralement rlgides, d'où des montages complexes
et coûteux pour contourner les obstacles et pour tenir compte de la
dilatation therm;que de ces tubes. De plus, les materiaux generalement
utilises pour l'isolation thermique n'ont une bonne resistance à la
compression que si leur densite est élevee, et ce sont alors de
médiocres isolants. S'ils sont utilisés avec une faible densité, leur
resistance à la compression est faible et de ce fait, lorsqu'on
utilise ces tubes en les soumettan~ à des pressions externes
importantes, par exemple en les enterrant dans le sol, on constate un
écrasement important du matériau d'isolation thermique. Cet écrasement
s'accompagne d'une dégradation des qualités d'isolation thermique de
ce materiau.
.. . . .
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.~
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Le tube selon la presente invention evite une grande partie de ces
ecueils.
L'art antérieur peut être illustre par les brevets ou demandes de
brevets francais FR-A-1.550.050, FR-A-1.333.402 et FR-A-2.337 298, les
brevets britanniques GB-A-591.307 et GB-A-1.414.113, ainsi que par les
demandes de brevets europeens EP-A-0050469 et EP-A-0.140.773~ Le
brevet FR-A-1.550.050 décrit un tube ondule dont les ondulations sont
remplies d'une matière flexible ou d'un élastomère adhérant a la
matière de base du tube.
La présente invention precise des caractéristiques de configuration
d'une gaine ondulée et d'un élément de renfort que l'on ne retrouve
pas dans les documents anterieurs et qui permettent d'améliorer
15 sensiblement les qualites du produit resultant.
Selon la prèsente invention on utilise au moins un element de renfort
qui épouse étroitement la forme des ondulations et qui n'est pas
adhérent à la matière de base du tube. Par ailleurs selon
20 l'invention cet é~ement est rigide transversalement et comporte
eventuellement des moyens de resistance à la traction longitudinale
tels qu'une tresse.
,
La demande de brevet français FR-A-2.337.298 decrit un tube rigide a
25 grande isolation. Un fluide à température intermediaire circule a
contre-courant du fluide principal en position centrale.
Ce produit peut difficilement être comparé à la canalisation selon
l'invention non plus que les separations longitudinales assurant une
- 30 bonne circulation des gaz dans le premier annuLaire ne peuvent être
comparées à la structure alveolaire que peut comporter un tube selon
l'invention.
.
Le brevet britannique GB-A-591.307 décrit un flexible armé constitue
, .. . . . . . . . .
.
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379~
d'une gaine impermeable et de tissus coinces entre deux spirales
metalliques de même pas, l'une ;nterieure et l'autre exterieure. Selon
ce document anterieur, le rayon de tore reste grand et, par suite, la
résistance de la couche de tissus doit être elevee pour que ce tube
résiste à des pressions fortes. Le produit ainsi obtenu sera coûteux,
peu flexible et pas très résistant.
Le brevet britannique GEI-A-1.414.113 decrit un tube comportant un
isolant entre deux couches de tissus.
Enfin~ le brevet europeen EP-A-0050469 décrit une forme particulière
des élements de renfort.
La présente invention concerne un tube flexible comportant une gaine
dont la surface extérieure a une forme ondulee, c'est-à-dire que la
trace de l'intersection de la surface extérieure de la gaine par un
plan passant par l'axe du tube correspond à une courbe présentant des
ondulations. Ces ondulations se composent d'une succession de creux et
de zones arrondies, les creux etant situes dans la partie de la gaine
proche de l'axe du tube, les zones arrondies étant situees dans la
partie de la gaine eloignee de l'axe dudit tube. Les zones arrondies
ont en chaque point un cercle osculateur dont le centre est situé d'un
même côte de la gaine -et dont le rayon de courbure n'est pas infini,
la courbure de l'arrondie étant or;entée vers l'axe du tube. Le tube
selon l'invention se caractérise en ce qu'il comporte au moins un
élément de renfort externe, rigide latéralement, remplissant lesdits
creux sur une hauteur telle qu'il atteint au moins les zones arrondies
et en ce que ledit élement de renfort n'adhère pas aux parois de
ladite gaine.
Lors~ue chacune des zones arrondies comporte à son sommet une portion
à rayon de courbure sensiblement constant, l'element de renfort peut
avoir une hauteur suffisante pour remplir lesdits creux et l'espace
compris entre deux zones arrondies successives jusqu'à atteindre au
'
-- 12~ 6
moins les portions de la zone arrondie à rayon de courbure constant.
L'element de renfort pourra remplir les creux et s'etendre
sensiblement sur toute la hauteur de l'ondulat;on et pourra affleurer
le sommet de l'ondulation, mais avec une discontinuité de cet élément
de renfort à la periphér;e de ladite gaine entre deux ondulations
successives.
L'element de renfort pourra remplir les creux, l'espace compris entre
deux zones arrondies successives et s'etendre au-delà du sommet de la
zone arrondie, mais en ayant une discontinuité à la péripherie de
ladite gaine entre deux ondulations successives.
L'element de renfort pourra comporter de la resine et/ou des f;bres.
La gaine pourra comporter éventuellement un ou plusieurs élements de
renfort interne. L'intersection de ladite gaine avec un plan
longitudinal pénétrant a l'intérieur de ladite gaine definit des
ondulations de hauteur ou amplitude H, cette hauteur etant mesurée en
considérant l'ondulation sur la face externe de ladite gaine. Le tube
selon l'invention comporte au moins un élement de renfort externe,
- ayant une surface interne qui épouse la forme du creux d'une
; ondulation qu'il remplit sur une hauteur th), sans pour autant adhérer
a lad;te gaine. Le tube selon l'invention peut comporter des moyens de
résistance à la traction longitudinale tels une tresse externe de
renfort, ces moyens de renfort entourant ladite gaine interne équipee
de l'elément de renfort externe, lesdits moyens permettant de limiter
l'allongement de la gaine ;nterne, notamment lors de la mise en
pression de l'intérieur de la d;te gaine.
L'élément de renfort externe est rigide transversalement.
La face externe de l'élement de renfort externe peut avoir une forme
qui s'inscrit sensiblement, du moins en partie, dans un cylindre.
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-
,
-
. . . .
. .
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Le tube flexible selon l'invention peut comporter une structure
alveolaire recouvrant soit l'élement de renfort externe, soit la
tresse, cette structure alvéolaire étant souple dans le sens
longitudinal du tube et rigide dans le sens radial.
S
La structure alveolaire pourra être avantageusement remplie d'un
matériau ayant des proprietes d'isolation thermique.
Enfin, le tube flexible selon la présente invention pourra être
recouvert d'une gaine extérieure.
On pourra avantageusement créer une dépression dans l'espace delimite
entre la gaine interne et la gaine externe. En effet une telle
depression cree un vide partiel dans cet espace et il est bien connu
que l'air raréfie constitue un bon isolant thermique.
La mise en depression de l'espace del;mité par les gaines interne
externe ne provoque pas l'écrasement de la gaine externe, car celle-ci
prend appu; sur la structure alveolaire.
La présente invention concerne egalement un procede de réalisation
d'un tube selon l'invent;on, lorsque celui ci comporte un élement de
renfort comportant lui-même de la resine.
Selon ce procédé, la resine est mise en place dans les ondulations
alors qu'elle n'a pas encore durci. Cette résine peut être ensuite
cuite. Après cuisson, on pourra deformer le tube pour décoller, si
nécessaire, l'élément de renfort de la gaine.
La presente invention pourra etre mieux comprise et ses avantages
j apparaitront plus clairement à la description qui suit d'exemples
particuliers de realisation illustres par les figures ci-jointes,
parmi lesquelles :
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:
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:
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1;~ 7~
- la figure 1 représente une vue en coupe d'un tube selon la présente
invention,
- la figure 2 illustre une vue en coupe d'un tube selon l'invention,
ce tube comportant une structure alvéolaire,
- la figure 3 représente en détail une ondulation, et
- les figures 4 à 6 représentent differents modes de remplissage du
creux de cette ondulation par un éLément de renfort.
La reférence 1 à la figure 1 designe la gaine interne ondulée du tube
flexible.
Dans l'ensemble illustre, la gaine interne ondulee comporte des moyens
de renfort interne 2 qui peuvent etre constitués d'anneaux ou d'un
élément hélico;dal.
Ces moyens de renfort interne permettent à la gaine de supporter les
efforts de compression radiale résultant de ce que la pression régnant
en 3 a l'extérieur du tube est supérieure à la pression régnant en 4 à
l'intérieur du tube.
L'intersection du tube avec un plan longitudinal pénétrant a
l'intérieur de ladite gaine definit des ondulations.
Selon la presente invention, on renforce la gaine interne ondulée en
plaçant un élement de renfort externe 5 sur la gaine ondulée. Cet
élément 5 se loge dans le creux des ondulations de la gaine. Il epouse
la forme de l'ondulation dont il remplit le creux sur une hauteur h.
Dans le cas des figures 1, 2, 4 et 5 la hauteur h est inferieure a la
hauteur H de l'ondulation elle-même. Ainsi des zones de la gaine
interne référencées 6 ne sont pas en contact avec l'élément de renfort
5. Ce ne sont pas ces zones qui permettent la flexibilite du tube,
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- ~Z~ 6
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mais le mouvement de l'elément de renfort 5, relativement à la gaine
ondulée, qui permet l'allongement local du tube.
L'element de renfort externe 5 pourra comporter des materiaux fibreux,
par exemple de fibres de verre.
De m8me, cet element pourra comporter plus;eurs anneaux ou une ou
plusieurs helices, ceci dependant bien entendu de la structure de la
gaine ondulee. L'elément de renfort externe comporte une face externe
qui, au moins en partie, s'inscrit sensiblement dans un cylindre. Bien
entendu les eléments de renfort interne 2 peuvent être supprimés,
notamment dans le cas où la pression interne en 4 est toujours
supérieure a la pression externe en 3.
Les figures 3 à 6 permettent de comprendre les configurations de la
gaine et de l'élément de renfort selon la presente invention.
L'ondulation représentée à la figure 3 correspond à la trace de
l'intersection de la gaine par un plan passant l'axe 13 de la gaine 1
ou plan longitudinal.
Dans l'exemple consideré, le tube est suppose etre rectiligne au
repos. Si tel n'est pas le cas, le terme ondulation pourra
correspondre à la trace de la gaine obtenue sur une surface developpée
d'une surface cylindr;que géneree par une droite prenant appui sur
l'axe de la gaine, cette surface cylindrique coupant ladite gaine.
Dans le cas représenté à la figure 3, l'ondulation comporte une zone
creuse ou creux 14 qui se compose d'une partie courbe 15, et
éventuellement d'une partie droite 16. L'ondulation comporte en outre
une zone arrondie 17, du moins lorsque la gaine 1 est soumise à une
pression interne. Les cercles osculateurs de cette zone arrondie ont
un rayon non infini et leur centre compris d'un meme cote de la gaine
1 et du cote de l'axe de la gaine. Ainsi la courbure de cette zone
:: ;
.
~2~7~
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arrondie est dirigée vers l'axe 13 de la gaine. Généralement la
portion arrondie 17 comporte une portion à rayon constant 18, situee
de part et d'autre du sommet 19 de l'ondulation.
Sur la figure 4 l'elément de renfort 5 remplit le creux 14 de l'ondu-
lation et s'étend au moins jusqu'au debut de la zone arrondie 17.
Dans le cas de la figure 5 l'élément de renfort 5 s'etend, en partant
du creux 14, jusqu'à au moins le debut de la portion a rayon constant
de la zone arrondie 17.
La figure 6 représente le cas où l'élement de renfort 5 s'étend, en
` partant du creux de l'ondulation, au-delà du sommet de l'ondulation
19. Bien entendu l'élément de renfort pourra être affleurant au sommet
19 de l'ondulation.
.,
Dans tous les cas il faudra que l'élément de renfort de deux
ondulations successives presente une discontinuité 20.
C'est cette discontinuité qui permettra la flexibilite du tube.
Selon la présente invention l'élement de renfort 5 epouse parfaitement
la forme de l'ondulati-on, mais n'y adhère pas. De plus l'élément de
renfort est r1gide latéralement et axialement pour pouvoir supporter
les contraintes circonferentielles qui apparaissent quand la gaine est
mise sous pression.
On ne sortira pas du cadre de la presente invention si la portion à
; rayon constant 18 correspond à un secteur superieur à 180.
Le tube selon la presente invention recule le seuil d'ovalisation
d'écrasement de la gaine comparativement au tube de l'art anterieur.
.,
Le fait que l'élément de renfort soit rigide latéralement fait que,
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.
~ ~29~91~i
_ 9 _
lors d'une flexion, la fibre neutre du tube se trouve du cate du tube
en compression et non plus sur l'axe du tube.
Il est important selon la présente invention qu'au repos l'elément de
renfort épouse le mieux possible la forme de la gaine. Ceci est bien
realisé lorsque l'élement de renfort comporte une resine.
Cette résine pourra alors etre mise en place dans les ondulations
alors qu'elle n'a pas encore durci et pourra être cuite ensuite.
s;en entendu a la fin de cette operation le tube pourra etre deformé
pour décoller, si necessaire, l'elément de renfort de la gaine.
De meme si l'élément de renfort est mis de manière à affleurer aux
sommets des ondulations, le tube pourra etre déformé pour casser de
manière certaine le voile qui pourrait relier l'element de renfort,
par dessus le sommet 19 de l'ondulation de manière à assurer deux
portions successives de la discont;nuite de l'element de renfort.
L'élément de renfort selon la présente invention pour comporter des
filaments fibreux.
Afin de renforcer d-ans le sens longitudinal le tube décrit
precédemment, on peut l'equiper de moyens de resistance à la traction
longitudinale tels, par exemple, une tresse représentée
schematiquement sur la figure 2 et designée par la référence 7. 3ien
entendu le tube ainsi constitué peut comporter une gaine externe 8.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de
l';nvention, utilisable notamment pour reduire les échanges thermiques
entre le milieu exterieur 3 et le m;l;eu 4 à l'interieur du tube, une
structure alvéolaire 9 est placée extérieurement autour de la gaine
interne 1 equipée de l'element de renfort externe 5 et éventuellement
de la tresse 7.
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- , , , , ~ , ~: ,, ,
.
87~6
- 10 -
Cette structure alvéolaire est rigide dans une direction radiale,
grâce à des cloisons ayant une direction sensiblement perpendiculaire
à l'axe du tube. Elle peut être recouverte d'une gaine externe
-protectrice.
Les alvéoles pourront être avantageusement remplies d'un matériau 10
ayant des propriétes d'isolation thermique.
Lorsqu'un tel tube comporte la structure alveolaire 9 garnie de
matériau d'isolation 10, c'est la structure alveolaire qui transmet
les efforts à l'écrasement et non le materiau d'isolation, comme cela
est désigné Far la réference 12 sur la figure 2.
De ce fait, il devient possible à un tel tube de supporter des valeurs
importantes de la pression à l'écrasement des parois, sans provoquer
l'écrasement du matériau d'isolation, meme si celui-ci a une très
faible résistance à la compress;on.
Il convient de rappeler ici que l'ecrasement d'un matériau d'isolation
thermique s'accompagne généralement d'une diminution des qualités
thermiques isolantes.
Lorsque le tube flexibte comporte une gaine externe etanche, il est
possible de réaliser, grâce à des moyens de pompage, un vide partiel
dans l'espace annulaire entre la ga;ne externe et la ga;ne interne,
celles-ci étant separees l'une de l'autre par la structure alvéolaire.
Une telle solution présente de sérieux avantages, parmi lesquels
figurent une bonne isolation thermique et un faible prix.
De plus un tel mode de realisation permet d'obtenir une détection des
fuites avant que celles-ci n'atteignent des proportions importantes,
toujours coGteuses~ En effet en cas de fuite, même légère, les moyens
de pompage réagissent par un debit pompé superieur au débit normal.
Dans un tel cas des moyens d'alarme pourront avertir l'operation de
,, . ~ , . .
3796
- 11 -
, .
l'existence d'un anomalie.
; Cet ;nconvénient est supprime avec la structure indiquée ci-dessus.
Un tel tube peut etre utilise pour le transport de fluides
caloporteurs, par exemple pour le chauffage urbain, pour le transport
de fLuides frigorifiques, ou de refroidissement, ou d'une man;ère plus
génerale pour le transport de fluides dont on souhaite limiter les
échanges thermiques pendant cette phase de transport, par exemple pour
~ 10 le transport de pétrole lourd ou de gaz naturel liquefie.
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