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"PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX TUYAUX"
La présente invention consiste en des perfectionnements apportés aux tuyaux et notamment aux tuyaux du type habituel comportant une ou plusieurs couches de fil métallique enroulées en spirale, et sous tension, autour d'un tuyau ou d'un conduit destiné au passage d'un fluide sous pression. Suivant la pré- sente invention, la tension sous laquelle le fil métallique doit être enroulé autour du conduit est déterminée par les matières constituant ce fil et ce conduit, et par le nombre de couches de fil devant être enroulées, ces facteurs étant proportionnés de telle manière que la coquille intérieure du
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conduit et le fil métallique se dilatent presque simultanément sous l'effet de la pression intérieure.
La présente invention concerne donc un conduit renforcé comportant un tube métallique intérieur autour duquel sont enroulées une ou plusieurs couches de fil métallique très ré- sistant à la tension, ce dernier étant tendu de manière à ne comprimer que légèrement le tube intérieur lorsque celui-ci est vide, la disposition étant telle qu'au point de dilata tion, l'effort se trouve partagé dans une mesure égale entre les matières soumises à cet effort, l'invention se rapportant en outre à des procédés de fabrication de tels conduits ren- forcés.
Le tube intérieur peut être bridé aux deux extrémités, un fil métallique pouvant être enroulé autour du tube et fixé aux brides et/ou au corps de ce tube par serrage, brasage, soudure, galvanisation,ou en utilisant une combinaison de ces procédés.
Le soudage peut se faire facilement par le procédé électrique.
Au tube intérieur se trouvent fixés (par exemple, par rivetage ou soudage) des frettes entre lesquelles le fil vient s'enrou- ler sur le tube. De préférence, chaque longueur de fil entre deux frettes avoisinantes consiste en un seul brin sans joints.
Le fil peut être fixé au tube intérieur par soudage (soudage par points, par exemple) et les frettes ou les brides peuvent ensuite être posées à chaud sur le dit tube intérieur, par- dessus la ou les spires finales du fil.
On peut recouvrir le guipage par un tube (métallique ou en tissu, par exemple) et remplir l'espace entre ce dernier et le guipage avec une substance inerte, par exemple une ma- tière bitumeuse de remplissage. Le conduit guipé peut être renforcé davantage par des tirants disposés entre les brides, à l'extérieur du guipage.
L'invention comporte en outre un procédé de fabrication de
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conduits renforcés,ce procédé consistant à chauffer le tube intérieur à 300 - 4000 C., à le traiter par de la céruse, à le guiper tout en appliquant de la céruse pendant cette dernière opération, à réchauffer finalement le conduit à 300 - 4000 et à le traiter à la céruse.
Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à 1,'application, sur un tube métallique, d'un seul gui- page, ni à un fil d'une matière ou de section transversale particulières, et que la présente invention couvre l'emploi d'un nombre quelconque de couches de fil ou de guipages, appli- qués simultanément ou consécutivemento On concevra également que la présente invention couvre également l'utilisation,lors du guipage du tube, de tout dispositif approprié indiquant la tension du fil.
Ci-après, la description, à titre exemplatif et avec réré- rence aux dessins annexés, de conduits renforcés construits suivant la présente invention. Les mêmes organes sont désignés par les mêmes chiffres de référence dans tous les dessins.
Fig. 1 montre une partie d'un tuyau guipé dont la coquille intérieure 11 présente une bride 12. Un fil à haute résistance est ancré par un dispositif de serrage 14, par exemple, dans une rainure 15 de la bride 12 et passe de la bride à la sur- face extérieure du tuyau par la rainure inclinée 16.
Fig. 2 représente une partie du tuyau renforcé (une par- tie de la bride étant enlevée) dans lequel trois fils sont enroulés côte à côte sur la coquille métallique intérieure 11, cette dernière étant perforée de trois trous 21 à proximité de son extrémité et avant la fixation de la bride 12. Les ex- trémités des fils 22 (préalablement recuits) sont fixées dans les trous 21 par soudage. La bride 12 est ensuite pressée par- dessus les extrémités des fils, après quoi on procède au guipage
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sous tension. Les extrémités opposées des fils peuvent être ancrées de la même manière que les premières. Les bouts de fil dépassant la face intérieure du tuyau peuvent être coupés à ras de celle-ci.
Fig. 3 est une vue fragmentaire en coupe longitudinale d'un mode d'exécution dans lequel la bride 12 est posée à chaud sur le tuyau 11 par-dessus les spires finales 13 du fil, les- quelles ont été fixées préalablement au tuyau 11 par des points de soudure 23. La surface intérieure de la bride est évidée en 25 en vue de recevoir les spires finales 13 et présente un épaulement intérieur 26 destiné à s'engager dans une rainure correspondante 27 pratiquée dans la face extérieure du tuyau.
Fig. 4 est une vue fragmentaire en coupe longitudinale d'un mode d'exécution dans lequel une frette intermédiaire 24 posée à chaud sur le tuyau 11 embrasse les spires finales 13 enroulées de part et d'autre de cette frette, les extrémités des fils étant fixées au tuyau par des points de soudure 23.
Ce qui suit est la description d'un procédé de fabrica- tion approprié d'un conduit renforcé auquel se trouve appli- qué le mode de fixation du fil, montré dans les Figs. 3 et 4.
EXEMPLE :
Un tube soudé 11 en acier doux présente dans sa surface extérieure une rainure 27 destinée à recevoir un épaulement correspondant 26 prévu sur la face intérieure d'une bride 12, cette dernière étant également évidée en 25 d'une quantité suffisante pour recevoir les spires finales 13 et à les assu- jettir positivement au tube intérieur. Les extrémités des trois fils (dont un seulement est montré au dessin) en acier de haute résistance à la traction, dont chacun suffit pour former un guipage complet entre l'extrémité bridée du tuyau et la première frette 24, sont fixées au dit tuyau par des
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points de soudure 23, après quoi le tuyau est placé sur un tour.
On détermine, par un calcul basé sur les propriétés physiques du tube intérieur et du fil, la tension à laquelle ce dernier doit être enroulé, afin qu'au point de dilatation l'effort se trouve partagé en parties approximativement égales entre le tube intérieur et la gaine de renforcement, après quoi on procède au guipage à la tension ainsi déterminée. Le mécanisme de guipage est pourvu d'un dispositif indicateur de tension approprié.
Dès que le guipage atteint l'endroit prévu pour la pose de la première frette, on fixe, au tuyau, par des points de soudure 23, les extrémités des fils 13, on assujettit à ce tuyau les extrémités des nouveaux brins de fil destinés à être enroulés entre la première et la deuxième frette, après quoi on enroule ces derniers fils de la même manière que les pre- miers. Finalement, les frettes 24 sont posées à chaud par-dessus les points de soudure des extrémités des fils, en des points situés entre les extrémités du tuyau, après quoi on pose sur celles-ci à chaud les brides 12.
Le calcul ci-après, servant à déterminer l'épaisseur du tuyau et du fil, part de la supposition habituelle, à savoir que ce tuyau doit être essayé et traité comme une coquille cylindrique fermée et que l'effort circonférentiel est le double de l'effort axial. Si l'épaisseur de la coquille est calculée en vue de supporter la pression circonféresnielle, la formule habituelle sera t = p d par contre, si l'épais-
2 T . seur radiale de la coquille cylindrique est calculée en vue de supporter seulement l'effort horizontal, la formule habituelle sera t = p d/4 T t étant l'épaisseur radiale, en pouces, de la paroi de la coquille cylindrique ;
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p, la pression intérieure en livres par pouce carré; ±, le diamètre intérieur en pouces;
T, la pression de travail, en livres par pouce carré, correspondant à la limite d'élasticité de l'acier.
Le présent calcul est destiné à permettre d'équilibrer les pressions circonférentielle,' et axiale s'exerçant sur la coquille, de manière qu'elles deviennent approximativement égales au moment où la tension dans la coquille atteint la limite d'élasticité (c'est-à-dire le point auquel commence la dilatation). En d'autres termes, l'invention vise à utili- ser une coquille ayant la moitié de l'épaisseur que devrait présenter une coquille non renforcée, calculée pour résister à la pression circonférentielle.
Ainsi, par exemple, dans le cas particulier d'un tuyau ayant un diamètre intérieur de 22 pouces et prévu pour une pression de service de 1500 livres par pouce carré avec un coefficient de sécurité 2 à la limite d'élasticité, l'épaisseur de la coquille non renforcée devrait être de 1,18 pouces, or, suivant la présente invention, l'é- paisseur de la coquille intérieure (laquelle est calculée pour résister seulement à la pression axiale) ne sera que de 0,59 pouces. Là où le tuyau ne doit pas subir l'épreuve hydraulique, la coquille peut même être plus mince, notamment dans le cas où elle doit seulement résister aux faibles efforts axiaux tels qu'ils s'exercent dans des conduites à, joints expansibles.
Dans ce dernier cas, on augmente l'épaisseur radiale du fil de guipage.
Le fil est enroulé sur la coquille vide et froide, sous une légère tension. Par "légère tension" on entend une tension telle que le fil s'applique étroitement autour du tube intérieur sans exercer une compression appréciable sur ce tube lorsque celui-ci est vide. Cette tension ne représente qu'une fraction
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(1% au moins, par exemple) de la tension correspondant à la limite d'élasticité du fil.
Le calcul de l'épaisseur du fil de renforcement est basé sur la supposition que le guipage de renforcement constitue une gaine cylindrique qui absorbera la moitié de l'effort cir- conférentiel à la limite d'élasticité, c'est-à-dire au début de la dilatation. La formule élémentaire pour calculer l'é- paisseur radiale tw du fil de renforcement est tw = p d/4 ,
TW Tw étant la limite d'élasticité du fil, c'est-à-dire 70 x 2240 x 0,5.
Dans le cas particulier décrit ci-'dessus, l'épaisseur du fil de renforcement est de 0,118 pouces et la tension sous laquelle le fil est enroulé sur le tube froid et vide est de 20 lbs environ.
REVENDICATIONS.
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1 - Un conduit renforcé comportant un tube métallique intérieur guipé avec une ou plusieurs couches de fil à haute résistance à la traction, le guipage se faisant sous une ten- sion suffisamment légère pour n'exercer qu'une faible pression sur le tube intérieur lorsque celui-ci est vide, la disposi- tion étant telle qu'au point de dilatation, l'effort se trouve divisé en parties approximativement égales entre le tube in- térieur et le guipage de renforcement.
2 - Un conduit renforcé comme revendiqué sous 1, carac- térisé en ce que le tube intérieur est bridé et que le fil est enroulé autour de ce tube et fixé aux brides et/ou au corps de celui-ci.
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