CH130743A - Corps creux destiné à être soumis à une pression intérieure et procédé pour sa fabrication. - Google Patents

Description

  Corps creux destiné à être soumis à une pression intérieure et procédé pour sa  fabrication.    Les tuyaux pour conduites forcées doi  vent, comme on le sait, pouvoir résister aux  plus fortes pressions statiques internes et aux  violents coups de bélier qu'ils peuvent avoir  à     subir.    Ils doivent être en outre parfaite  ment rigides et étanches.  



  L'acier satisfait .à ces conditions, mais,  ,jusqu'ici, dans la .construction de ces tuyaux,  ce métal a. été uniquement utilisé sous forme  de tôles roulées en viroles élémentaires qui  sont emboîtées les unes sur les autres, avec  chevauchement, aux lignes de jonction, puis  rivées ou soudées entre elles.  



  Ce mode de construction appelle les re  marques suivantes:  10 Le maximum de travail résistant  qu'on peut demander à l'acier est de 6 à  $ kg par mm=.  



       ?0    En employant l'acier sous forme de  tôles, on n'utilise pas entièrement la résis  tance du métal. L'intensité des efforts aux  quels sont soumises les .diverses couches du       métal    dans une section droite de la. tôle, dé-    croît de la paroi interne à la paroi externe;  dans les couches voisines de cette paroi ex  terne le métal travaille très en dessous de sa  r<B>ë</B>     istance    limite -et l'accroissement de ré  es       sistance    que l'on pourrait chercher en aug  mentant l'épaisseur de la tôle atteint rapide  ment une limite au delà .de laquelle les     sur-          épaisseur    deviennent inutiles.  



  <B>30</B> Le rivetage des tôles élémentaires di  minue la résistance du tuyau.  



  4e Le chevauchement des viroles, les  lignes de rivetage, les     changementsdudiamè-          tre    occasionnent des pertes de charge dont  les effets sont très nuisibles puisqu'il s'agit  de conduites forcées.  



  Par ailleurs, les difficultés de construc  tion, par suite les     prix,    s'accroissent rapide  ment avec l'épaisseur de la tôle au point que,  pratiquement, on ne peut atteindre une épais  seur supérieure à 4     -centimètres.    On est obligé  alors de diminuer le diamètre .des viroles et  d'employer plusieurs     conduites    au lieu d'une  seule, ou une conduite conique. De graves in-           convénients    en résultent: accroissement des  pertes de charge, -aggravation des coups de  bélier, frais de construction et d'établisse  ments élevés, etc., etc.  



  La présente invention a pour but d'obvier  aux inconvénients susmentionnés et com  prend un corps creux destiné à être soumis  à une pression     intérieure,        @    tel que, par exem  ple, un tuyau appelé à faire partie d'une con  duite forcée, et un procédé pour la fabrication  de ce corps.  



  Le corps creux est caractérisé en ce qu'il  comprend une .armature tubulaire d'épais  seur relativement faible, autour de la ma  jeure partie au moins de la surface. latérale  de .laquelle est disposé un frettage constitué  par au moins un fil métallique disposé en  plusieurs couches superposées, les parties de  ce, respectivement de ces fils, correspondant  aux différentes couches du frettage, étant  soumises à des tensions initiales telles, lors  que les faces externes et internes du corps  sont soumises à une même pression de l'am  biance, que lesdites parties correspondant  aux différentes couches, soient pratiquement  toutes soumises à une pression interne ré  sultante égale à la tension maximum admise  pour la matière constituant le frettage,

   lors  que le corps est soumis à la     pression    inté  rieure pour laquelle il est prévu.  



  Le procédé pour la fabrication du corps  creux est caractérisé en ce qu'on enroule, en  le soumettant à un effort -de traction, au  moins un fil     .métallique    autour d'une arma  ture     tubulaire,    de façon à constituer .autour  de celle-ci un     frettage    comprenant plu  sieurs couches superposées de fil enroulé sou  mis à une tension interne initiale, en ce  qu'on soumet les parties du, respectivement  des fils correspondant aux différentes cou  ches, à des tensions différentes et telles que  ces mêmes parties soient pratiquement toutes  soumises à une tension égale à la tension  maximum admise pour la matière constituant  le     frettage,

      lorsque 1e corps sera     soumis    à la  pression     intérieure    pour laquelle il est prévu.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, une forme d'exécution du corps    selon l'invention, constituant un tuyau uti  lisable par exemple pour la. confection d'une  conduite forcée.  



       Fig.    1 est une coupe axiale du tuyau  constituant ladite forme d'exécution;       Fig.    ? est une coupe axiale d'une va  riante;       Fig.    3 et 6 sont des vues -de détails rela  tives à. deux autres variantes;  Fi-.     î    représente le tube en coupe trans  versale;       Fig.    8 est une coupe axiale partielle d'une  quatrième variante,       Fig.    9 est une coupe transversale selon  <B>X</B>     -X    de     fig.    8;  Fi-. 10 est relative à une cinquième va  riante;

         Fig.    11 est une vue schématique relative       à,    la mise en     oeuvre    du procédé;       Fig.    12 est une vue .de détail d'une der  nière variante.  



  La forme d'exécution représentée à la.  fi-. 1 comprend une armature interne     cons-          tituée    par un tube T formé par une plaque  ou tôle     -d'acier    .relativement mince, cintrée et  soudée bord contre bord selon une généra:       trice    1. C'est à l'intérieur de ce tube T que  se trouvera le fluide sous pression.  



  Le tube T présente à chacune de ses ex  trémités une collerette C ayant sensiblement  même épaisseur que lui; ces collerettes sont  également en tôle d'acier et sont soudées en  2 audit tube à ses extrémités. Elles sont ren  forcées chacune par     un    fer plat ou bride de  raccordement P .de     forme    annulaire, de sec  tion transversale rectangulaire, qui est bou  lonnée à la collerette correspondante lors du  montage de la conduite.

   Autour du tube T  et de la. partie     cylindrique    des collerettes si  tuée entre les faces en regard des deux bri  des P est disposé un     frettage    F, qui est cons  titué par des couches superposées de fil d'a  cier enroulé en hélice autour du tube et de la  partie tubulaire -des collerettes, d'une bride à  l'autre. Le ou les fils     constituant    les diverses  couches du     frettage    sont par exemple en acier  tréfilé et peuvent avoir une section transver  sale circulaire, carrée .ou rectangulaire de 1      à 3 mm     comme    dimension. L'acier que l'on  choisira pour constituer ce frettage aura une  limite d'élasticité élevée, bien supérieure à  celle de l'acier constituant le tube T.

   En  outre, le fait d'utiliser de l'acier     à,    haute ré  sistance obtenu par tréfilage est une garantie  de qualité.  



  Lors de la fabrication du corps creux re  présenté à la     fig.    1, on dispose les différen  tes     couches    de fil de telle sorte que la ten  sion du fil varie, des couches internes aux  couches externes, suivant une loi déterminée  par le calcul, en vue d'obtenir que, sous la  pression statique qui     règnera.    dans le tuyau  lors de son usage - pression pour laquelle  il a été prévu et calculé - le ou les fils des  différentes couches du frettage soient pra  tiquement toutes soumises à. une même ten  sion, égale sensiblement au taux maximum  de travail admissible pour ces fils.

   De la  sorte on utilise au mieux la résistance des  fils.     Le    nombre des couches ainsi que les di  mensions du ou     -des    fils se déterminent par le  calcul.  



  Par-dessus le frettage F est disposé un  revêtement protecteur H, en béton de ciment  ou ,d'asphalte par exemple, qui peut avoir 1  2 centimètres d'épaisseur. Ce revêtement  protège le métal contre les agents extérieurs.  La     fig.    2 représente en coupe axiale une  variante de la fi-. 1 se distinguant par le  fait que la bride de renforcement et de rac  cordement est constituée ici par un fer de  l'orme annulaire D, de section en forme de  cornière, qui est boulonnée par une de ses  ailes à la collerette C, qui est, soudée en 2 au  tube T comme .dans l'exemple ci-dessus.  



  On a     constaté    que la soudure autogène  convient pour relier le tube T -aux collerettes.  Les     fig.    3 et 4 montrent, à plus grande  échelle, une coupe partielle de l'extrémité du  corps représenté à la     fig.    1, respectivement à  la     fig.    2.  



       Fig.    5 et 6 sont des vues analogues à       fig.    4, qui représentent la façon dont on  pourrait relier une bride     D',    respectivement       D    y au tube T. Selon la variante représen  tée en     fig.    5, la bride Dl en forme de cor-         nière    est disposée autour de l'extrémité du  tube<I>T à.</I> laquelle elle est soudée en<I>a.</I> Dans  ce cas, le corps creux ne présente pas de col  lerette. Les tuyaux constituant ,la conduite  sont boulonnés     1-es    uns aux autres grâce      < z.    ces  brides de raccordement.  



  Selon     fig.    6, la bride     Dy    en forme de cor  nière également est rivée en 4 au tube T.  



  Il peut arriver qu'une conduite forcée  constituée par .des tubes tels que     représentés     aux     fig.   <B>1 ou</B> 2 et 7, ne présente pas une ri  gidité ou une résistance aux efforts exté  rieurs suffisante. Afin d'augmenter la résis  tance des tubes à la flexion, à. la traction ou  aux autres efforts extérieurs qu'il est .appelé  à subir, on dispose autour de chacun d'eux,  T     (fig.    8 et 9), des barres d'acier     B,    paral  lèlement à ses génératrices. Entre les diffé  rentes barres     B    sont introduits, à. frottement.  dur, des tasseaux -de séparation     1I        (fig.    9),  en .bois ou en métal.

   Autour -de la partie du  tube T comprise entre les brides de     raccor-          dement    G en forme de cornière est disposé  le frettage F. C'est par-dessus celui-ci et la  partie -de     n    entourant     T    que sont disposés les  tasseaux et les barres. .Autour de la, partie  de -ces barres et tasseaux située en regard  de la partie du tube T (non entourée par la  frette F est disposé un frettage     F'    analogue  à F, de sorte que le tube T soit fretté sur  toute sa longueur, excepté une très faible  partie correspondant -à ses parties terminales.

    Le frettage     Fl    sert également à.     rendre    les  barres     B    solidaires du corps<I>T.</I>  



  La bride de renforcement G est représen  tée reliée au tube T par une soudure circu  laire 3.  



  Autour des frettages et des barres est  coulé, lors de la fabrication, un revête  ment H.  



  La,     fig.    10 montre une coupe partielle  d'une variante analogue -à celle des fi-.<B>8</B> et  9, mais ne comportant pas de barres de ren  forcement longitudinales. Elle - a ceci de  commun avec la variante précédente qu'un  second frettage     FZ    est disposé     autour-des    ex  trémités de la partie tubulaire du .corps non  recouvertes par le frettage F. Ce second fret-      Cage est     disposé        par-dessul'une    des aller  de la bride C.  



  Dans cette dernière variante, la partie     Lu-          bulaire    ou armature interne est composée  par le tube T à chacune des extrémités du  quel est soudée en 2 une collerette C. H et  le revêtement protecteur.  



  La,     fig.        1,?    représente le raccordement de  deux tubes<I>T,</I> au moyen des brides<I>D</I> et de  boulons. Les boulons traversent les ailes     ru-          diales    des deux brides D, celles des     colleret-          ies    C et une garniture d'étanchéité     annulaire     en     matière    plastique, qui est pressée entre les  faces en regard des collerettes C.  



  Pour fretter l'armature tubulaire, on     peat     par exemple procéder comme suit:  Un fil     F    est déroulé sur un tambour     d(#     dévidage 0'     (fig.    11) et est enroulé sous ten  sion autour d'une armature tubulaire T. Le  tambour 0' est freiné, au moyen d'un frein  de Prony     ZTï.    Sur la     partie    du fil     F    située  entre T et<B>0'</B> -est disposée une poulie     S    à. la  quelle est fixé un poids amovible     R.     



  Le poids F sert à donner au fil la     ten-          -ion    requise, lors du frettage. On varie cette  tension, pour les différentes couches, en  changeant et réglant la. valeur de     R.     



  On peut utiliser un seul ou plusieurs fil:       T    pour constituer le     frettage.     



  Il est à     remarquer    que l'armature     T    est  destinée à travailler à la compression, elle  doit être capable de supporter l'effort exercé  sur elle par le frettage lorsque ses faces ex  ternes et internes sont dans un même     milieu,     l'ambiance par exemple. L'épaisseur -de T  est déterminée par cette     .condition    seulement.  En service, lorsqu'une certaine pression règne  à l'intérieur de T, la presque totalité de l'ef  fort s'exerçant de ce fait sur le corps preux  selon d'invention, est supportée parle     frettage.     



  L'armature T sert pratiquement de sup  port au frettage, à donner de<B>la</B> rigidité su  corps, à. maintenir l'étanchéité de ce .dernier  et à permettre le raccordement d'un corps à  l'autre dans le cas d'une conduite.  



  Par le fait que les différentes couches du       frettage    sont disposées sous des     tensions,    va-    niables, comme indiqué plus haut, on obtient  l'utilisation optimum de la matière.  



       L    e corps creux selon l'invention pourrait  naturellement ne pas être un tuyau pour  conduite forcée mais par exemple un réci  pient destiné à. contenir un fluide quelconque  sous pression.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I Corps creux destiné à être soumis .à une pression intérieure, caractérisé en ce qu'il comprend une armature tubulaire, d'é- pa.isseur relativement faible, autour de la, majeure partie au moins de la surface la térale de laquelle est .disposé un frettage constitué par au moins un fil métallique disposé en plusieurs couches superposée, les parties de ce, respectivement de ce, fils correspondant aux différentes couche, du frettage étant soumises à des tension initiales telles, lorsque les faces externes et-, internes du corps sont soumises à une même pression de l'ambiance, que lesdites parties correspondant aux différentes cou ches, soient pratiquement toutes soumise à.

   une pression interne résultante égale à la tension maximum admise pour la ma tière constituant le frettage, lorsque l:, corps est soumis à. la pression intérieur! pour laquelle il est prévu. II Procédé pour la fabrication du corps se lon la revendication I, caractérisé en ce qu'on enroule, en le soumettant à un ef fort de traction, au moins un fil m6talli- que autour d'une armature tubulaire, de façon à constituer autour de celle-ci un frettage -comprenant plusieurs couches su perposées -de fil enroulé soumis ù une ten sion interne initiale, en ce qu'on soumet les parties du, respectivement des fil:

   correspondant aux différentes couches, à. des tensions différentes et telles que ces mêmes parties soient pratiquement toutes soumises à une tension égale à la tension maximum admise pour la matière consti tuant le frettage, lorsque le corps sera. soumis à la pression intérieure pour la quelle il est prévu. SOUS-REVENDICATIONS 1 Corps ,selon la revendication I, caracté risé en ce que l'armature tubulaire qu'il comporte est en acier, le frettage étant en acier tréfilé.

   '? Corps selon la revendication I, caracté- risé en ce que l'épaisseur de l'armature (-l telle qu'elle soit capable de résister à l'effort de compression exercé sur elle par le frettage, ce dernier étant destiné à sup porter la plus grande partie au moins de l'effort dû à la pression du fluide, en vue d'obtenir que la tension résultante de l'armature due à la pression du fluide et ,-tu frettage soit. négligeable.

   3 Corps selon la revendication I, caractérisé en ce que l'armature est de forme cylin- drique et est étanche latéralement et en ce que le, respectivement les fils correspon dant à chaque couche du frettage sont enroulés en hélice à. spires jointives, au tour d'elle.

   1 Corps selon la revendication I, caractérisé cn ce qu'il comporte, fixés à proximité de chacune (les extrémités de l'armature, des moyens constituant une bride pour relier le corps à. un autre corps analogue, en vue :1.- constituer un corps en forme de tuyau.

   Corps selon la revendication I, caractérisé I'n cc qu'il comporte des pièces en forme de. .collerette ayant sensiblement même @#haiseur que l'armature, (lui présentent une partie cylindrique et une partie en l'orme (1r# bride, chacune de ces pièces ('-tant fixéEil. l'une (les extrémités de l'ar mature (#t. servant chacune à.

   supporter une bride de raccordement disposée au- to(ar dc@ sa partie cylindrique, ladite bride ,servant également au renforcement de (@,44 piéee. 6 Corps selon la. revendication I et la sous- rr#vclndication 5, caractérisé en ce que les pièces en forme (1e collerette sont. sou- rlées ii l'armature. 7 Corps selon la, revendication I et la.

   sous- revendication 5, caractérisé en ce que les brides de raccordement qu'il comporte .sont (le forme annulaire à section en forme de cornière. Corps selon la revendication I et la sous- revendication 5, caractérisé en ce que les brides de raccordement qu'il comporte sont de forme annulaire, pratiquement plane, à section rectangulaire. Corps selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement pro tecteur disposé par-dessus le frettage.

   Corps selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte dans le but d'aug menter sa résistance aux efforts mécani ques extérieurs pouvant s'exercer sur lui, des organes de renforcement longitudi naux disposés autour de la périphérie par dessus le frettage, des moyens étant en outre prévus pour rendre ces organes -de renforcement pratiquement solidaires de l'armature.

   Corps selon la revendication I et les sous-revendications 3 et 10, caractérisé en ce que les organes de renforcement sont constitués par des barres métalliques dis posées autour de l'armature parallèlement à ses génératrices, des tasseaux étant dis posés entre les barres et un deuxième fret tage étant disposé autour des extrémités de l'armature, par dessus les barres, de façon à. ce qu'elles fassent corps avec l'ar mature. Corps selon la, revendication I et les sous revendications 3, 9 et 10, caractérisé en ce que le revêtement est disposé par dessus les organes de renforcement longi tudinaux.

   Procédé selon la revendication II, carac térisé en ce qu'on enroule le fil consti tuant le frettage en le soumettant à un effort de traction réglable, que l'on varie conformément aux tensions internes que l'on désire donner aux différentes couche de frettage. 14 Procédé selon la revendication II, carac térisé en ce qu'on coule un revêtement par- protecteur autour de l'armature, dessus le frettage.