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GAINE POUR CONDUITE TUBULAIRE ET CONDUITE GARNIE D'UNE TELLE GAINE La présente invention se rapporte au domaine de la rénovation de conduites tubulaires et elle concerne plus particulièrement la fabrication de gaines destinées à la rénovation ou au traitement préventif de conduites tubulaires.
La rénovation d'une conduite tubulaire s'effectue en introduisant une gaine imprégnée de résine à l'intérieur de la conduite. Pour l'introduction de la gaine dans la conduite on connaît deux procédés. Le premier procédé consiste à tirer une gaine souple à l'intérieur de la conduite, puis à la gonfler de manière qu'elle épouse la forme cylindrique et vienne en contact avec la surface intérieure de la conduite.
Une fois la gaine mise en place dans la conduite, un traitement thermique assure la polymérisation de la résine, formant ainsi une gaine rigide intimement liée à la surface intérieure de la conduite.
Le second procédé connu consiste à introduire à l'intérieur de la conduite une gaine souple constituée d'un support garni intérieurement d'une couche de feutre imprégnée de résine, puis à retourner cette gaine sous pression à partir d'un point fixe le long de la conduite de manière à amener la couche de feutre imprégnée de résine vers l'extérieur pour venir en contact avec la surface intérieure de la conduite, le support étant par conséquent en contact avec le fluide véhiculé.
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Pour permettre la progression de la gaine dans la conduite, le procédé de réversion peut faire appel soit à la pression hydraulique, soit à la pression pneumatique. A titre d'exemple, pour le procédé de réversion utilisant la pression pneumatique, la gaine souple se présente enroulée à plat autour d'un axe dans une cuve étanche résistant à la pression. L'extrémité libre de la gaine est fixée autour d'une virole appelée col de retournement. Sous l'effet de la pression pneumatique introduite à l'intérieur de la cuve, l'extrémité fixée autour du col de retournement se déforme, se retourne et progresse dans la conduite, en se plaquant contre sa paroi intérieure sous l'effet de la pression pneumatique.
De façon générale, dans la composition habituelle des gaines de réversion le support remplit deux fonctions : assurer l'étanchéité à la pression pneumatique ou hydraulique et présenter une couche de protection vis-à-vis des sollicitations chimiques et physiques des effluents gazeux ou liguides. La couche de feutre est chargée d'absorber une certaine quantité de résine qui, après polymérisation, constitue à l'intérieur de la conduite un tube rigide plus ou moins résistant. La quantité de résine dépend de l'épaisseur de la couche de feutre. La rigidité du tube obtenue après polymérisation est directement proportionnelle à la quantité de résine absorbée par la couche de feutre.
Les épaisseurs de la couche de feutre varient entre 3 et 25 mm correspondant à une consommation de 3 à 25 litres de résine par m2. Par exemple, pour une conduite ayant un diamètre de 500 mm, une épaisseur
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de feutre de 15 mm et une longueur de 200 mètres, la quantité de résine à incorporer s'élève à 4.400 litres, soit 5.280 kg. Pour une conduite de 600 mm de diamètre, si l'épaisseur du feutre est de 20 mm et la longueur de 300 mètres, la quantité de résine à incorporer s'élève à 10.500 litres, soit 12.600 kg.
Pour les gaines possédant une couche de feutre plus ou moins épaisse, l'imprégnation de résine est effectuée en introduisant à une extrémité de la gaine la totalité de la quantité de résine prévue en fonction de trois paramètres : épaisseur, diamètre et longueur du tronçon. De cette façon, on constitue une poche de résine dont le contenu se répartit jusqu'à l'autre extrémité en faisant passer la gaine sur toute sa longueur entre deux rouleaux presseurs. Cette opération peut être effectuée en atelier, éventuellement après mise sous vide, ou sur chantier.
Le seul contrôle dans ce procédé d'imprégnation est visuel. Il implique donc que le revêtement mince soit translucide de manière à pouvoir suivre, même de fa- çon approximative, la progression et la répartition de la résine sur toute la longueur de la gaine. L'utilisation du feutre comme moyen d'absorption de résine entraîne une consommation de résine très élevée. En effet, le module de flexion pris en considération pour déterminer la rigidité correspond dans le cas du feutre (qui est un matériau inerte) au module de la résine utilisée sans renforcement.
Cette conception n'est pas rationnelle et conduit à une consommation de résine qui grève le coût final dans lequel le poste de résine intervient fortement.
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En outre, le poids et l'épaisseur des gaines influencent le poids et la dimension des bobines et par conséquent la longueur des tronçons à retourner. Avec les procédés d'imprégnation actuels, la précision du dosage de la résine est inversement proportionnelle à la masse de résine à introduire dans la gaine. De plus, le contrôle de cette répartition ne peut être exercé que par une appréciation visuelle sans possibilité de correction. Ces problèmes sont encore plus évidents dans le cas d'imprégnation effectuée sur chantier et exposée aux intempéries.
Ces circonstances et ces difficultés imprévues peuvent entraîner un dépassement des durées d'utilisation de certaines résines (pot life), risquant de compromettre la réussite des travaux en cours.
Les inconvénients des gaines connues peuvent être résumés de la façon suivante : pour les supports, l'obligation de transparence constitue une restriction en ce qui concerne le choix des matières en fonction des sollicitations de même que la limitation d'épaisseur peut diminuer le rôle protecteur du support. D'autre part, l'adoption du feutre comme matière absorbante de résine, en augmente la consommation. Enfin, l'imprégnation du feutre enfermé dans la gaine entraîne des problèmes de manutention et de répartition homogène dans la totalité de la surface à traiter.
L'invention a pour but de pallier les inconvénients exposés ci-avant et à cet effet elle propose une gaine ayant une structure nouvelle et un procédé de réalisation de cette gaine nouvelle.
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La gaine suivant l'invention est constituée de deux éléments distincts assemblés l'un avec l'autre, à savoir : un fourreau constitué par un assemblage de tissus de fibres à haut module d'élasticité et de couche (s) de matière non tissée, imprégné de résine, et un revêtement composite constitué de trois couches indissociables : une couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable, un pli de tissu synthétique, dont les fils sont écartés pour laisser entre eux des vides, et une mince couche de feutre sur laquelle est aiguilleté le pli de tissu.
Le fourreau peut être réalisé par un procédé quelconque. La couche de matière thermoplastique ou thermodurcissable peut être choisie dans une gamme étendue de qualités.
Le pli de tissu synthétique, choisi pour avoir des fils de chaîne et de trame suffisamment écartés pour laisser entre eux des vides réguliers, est aiguilleté sur la mince couche de feutre en ayant soin de maintenir le pli de tissu au-dessus de la couche de feutre en sorte qu'il ne soit pas noyé dans celui-ci. Le pli de tissu doit posséder, dans les deux directions chaîne et trame, une résistance à la traction suffisante pour limiter la dilatation radiale au moment de la réversion ainsi que l'allongement longitudinal de la gaine soumise aux forces de traction (progression et réversion). La qualité du tissu doit être adaptable aux différentes sollicitations thermiques, à savoir températures d'enduction, de polymérisation et des liquides ou gaz circulant dans la conduite.
L'épaisseur du revêtement est modulable de façon à mieux répondre aux sollicitations.
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Dans la plupart des gaines utilisées dans les procédés de réversion connus, la fonction de protection attribuée au revêtement n'est pas prépondérante car la protection est prise en charge par la couche de résine emmagasinée dans la couche de feutre et polymérisée après réversion. Au contraire, dans la gaine suivant l'invention, le rôle protecteur du revêtement est prépondérant. En outre, étant donné que l'invention permet de diversifier les qualités de revêtement, le rôle protecteur est mieux assuré en fonction du choix spécifique des matières de revêtement suivant les conditions d'utilisation.
La mince couche de feutre du revêtement procure deux avantages importants. Primo, l'isolation thermique qu'il procure empêche un échauffement dangereux du fourreau imprégné de résine liquide au moment du jonctionnement du revêtement par polymérisation à chaud. Secundo, la couche de feutre assure l'adhérence entre le revêtement et le fourreau de fibres de verre. Cette adhérence résulte du fait que cette couche de feutre, une fois imprégnée par l'excédent de résine en provenance du fourreau, en se polymérisant lie intimement le revêtement et le fourreau.
Après polymérisation, la gaine suivant l'invention forme un stratifié dont le module de flexion peut au moins atteindre quatre fois le module de flexion correspondant au feutre saturé de résine.
Un autre avantage de la gaine suivant l'invention est que le revêtement et le fourreau peuvent être fabriqués séparément, ce qui permet de réaliser l'imprégnation du fourreau, éventuellement sous vide, dans une installation conçue pour cette application. En
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outre, cette technique en continu permet de contrôler le dosage, l'imprégnation à coeur et l'homogénéité de la répartition de la résine, c'est-à-dire réunir les trois conditions nécessaires à la fabrication d'un stratifié de qualité.
Grâce à la qualité de l'imprégnation et du contrôle des caractéristiques importantes citées plus haut, il est possible de réaliser des gaines prêtes à l'emploi avec certificat de conformité concernant le dosage, l'homogénéité et la pénétration à coeur. On peut également placer un fourreau sec, imprégnable, suivant les méthodes actuellement généralisées. Cette possibilité peut se justifier en fonction des qualités de résine qui limitent par exemple les pots life.
La composition de la gaine suivant l'invention permet de fabriquer aussi bien une gaine destinée à être mise en place dans une conduite par traction qu'une gaine destinée à être mise en place dans une conduite par la technique de réversion.
Un autre aspect de l'invention propose également un procédé de fabrication de la gaine décrite ci-avant, destinée à être mise en place dans une conduite par la technique de réversion. Ce procédé consiste essentiellement à placer le fourreau sur une nappe de revêtement, puis à rabattre les deux bords longitudinaux de la nappe et les superposer avant de procéder au jonctionnement des bords par soudure ou par collage. Ce jonctionnement est réalisable grâce à une préparation des bords longitudinaux. Ceci assure une jonction ayant une résistance élevée. Ce procédé de jonctionnement permet d'éviter une couture qui
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oblige à prévoir la pose d'une couche d'étanchéité supplémentaire.
Un mode de réalisation d'une gaine suivant l'invention est décrit dans ce qui suit à l'aide des dessins ci-joints.
La figure 1 est une vue en coupe d'une partie d'une gaine conforme à l'invention, mise en place dans une conduite.
La figure 2 montre, à plus grande échelle, la structure du revêtement de la gaine représentée en figure 1.
Les figures 3 à 6 illustrent différentes étapes successives dans la fabrication d'une gaine suivant l'invention destinée à être mise en place dans une conduite par la technique de réversion.
Se reportant à la figure 1, on voit représentée une gaine 10 conforme à l'invention, mise en place dans une conduite 1. La gaine est constituée de deux éléments assemblés : un fourreau 11 imprégné de résine, et un revêtement composite 12. Le fourreau est constitué d'un assemblage de tissus de fibres à haut module d'élasticité, par exemple des tissus de fibres de verre et de couche (s) de matière non tissée.
La structure du revêtement 12 est illustrée en coupe à la figure 2. Suivant un aspect de l'invention, le revêtement composite est constitué de trois couches indissociables : une couche 14 en matière thermoplastique ou thermodurcissable, un pli de tissu synthéti-
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que 16 dont les fils de chaîne et de trame sont écartés pour laisser entre eux des vides réguliers, et une mince couche de feutre 18. La matière de la couche 14 est choisie dans une gamme étendue de matières jonctionnables par polymérisation, vulcanisation à chaud ou à froid, collage ou autre, c'est-àdire sans couture, par exemple les matières plasti- ques thermoplastiques telles que P. V.
C., polyoléfines, polyvinylidènes fluorés,..., les matières élastomériques thermodurcissables comprenant toute la gamme des caoutchoucs naturels et synthétiques, etc.
Le pli de tissu est aiguilleté sur la couche de feutre 18, en ayant soin de maintenir le tissu audessus de la couche de feutre afin qu'il ne soit pas noyé dans celui-ci. Durant le processus de fabrication à chaud du revêtement, les vides entre les fils du tissu laissent traverser la matière thermoplastique ou thermodurcissable de la couche 14 et cette matière pénètre ainsi dans la couche de feutre 18 de manière que le revêtement constitue un ensemble indissociable. Le pli de tissu synthétique doit posséder une résistance suffisante pour s'opposer à l'allongement longitudinal et pour s'adapter à la dilatation radiale de la gaine lorsque celle-ci est mise en place par la technique de réversion. La qualité du tissu doit être adaptable aux sollicitations thermiques.
Il est à remarquer que la composition de la gaine suivant l'invention permet de fabriquer aussi bien une gaine destinée à être mise en place dans une conduite par traction qu'une gaine destinée à être
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mise en place dans une conduite par la technique de réversion.
Lorsque la gaine est destinée à être mise en place par traction, le revêtement est introduit à l'intérieur du fourreau, puis on procède à l'imprégnation de résine. Par contre, lorsque la gaine est destinée à être mise en place dans une conduite par la technique de réversion, c'est le fourreau, sec ou préimprégné de résine, qui est placé à l'intérieur du revêtement. Pour ce cas, l'invention propose par exemple un procédé d'assemblage tel que décrit ci-après et illustré schématiquement aux figures 3 à 6.
On procède d'abord à la mise à largeur d'une nappe de revêtement composite choisi 12 (figure 2) et à la préparation des bords de la nappe par refendage ou tout autre procédé permettant la séparation et l'enlèvement de la couche de feutre 18 le long des bords de la couche 14 (figure 2). Grâce à la composition du revêtement composite suivant l'invention, cette façon de procéder permet de réaliser un jonctionnement entre deux couches de tissu superposées. La jonction ainsi réalisée possède alors la même structure que la nappe de revêtement. On peut également souder ou coller les deux bords de la couche 14 après les avoir biseautés.
La nappe de revêtement 12 est déroulée sur une table de travail et mise sous tension et le fourreau 11 est déroulé à plat sur la nappe de revêtement 12 mise sous tension (figure 3). La table de travail pour l'assemblage de la gaine peut par exemple comporter des rouleaux disposés en trois rangées comme illustré
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schématiquement en pointillé à la figure 3 : une rangée centrale 21 restant horizontale et portant la nappe de revêtement 12 sous le fourreau 11, et deux rangées latérales 22 et 23 portant les bandes marginales de la nappe se trouvant de part et d'autre du fourreau, ces deux rangées latérales de rouleaux étant commandées pour rabattre lesdites bandes marginales autour du fourreau 11.
En progressant sur la table, les deux bandes libres de la nappe 12 se trouvant de part et d'autre du fourreau 11 sont rabattues l'une vers l'autre (figures 4 et 5) de manière à présenter les deux bords préparés superposés, prêts pour le jonctionnement. La gaine ainsi assemblée est alors enroulée sur une bobine et est prête à être utilisée pour la rénovation de conduites.
Dans le cas d'un revêtement avec couche de matière thermoplastique, on peut effectuer la soudure par un traitement thermique ou un traitement à haute fréquence. Par exemple si le revêtement est en polyoléfine, le traitement thermique peut se faire par air chaud ou par patin chaud sous pression. La soudure par jonction est pratiquement réalisée instantanément. Dans le cas d'un revêtement avec couche de matière thermoplastique, le jonctionnement des bords peut également se faire en soudant par traitement thermique sous pression un bandeau dans la cavité constituée par les deux bords juxtaposés. Dans un cas comme dans l'autre, la polymérisation de la matière soumise au traitement thermique et à la pression homogénéise entièrement la zone jonctionnée.
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Dans le cas d'un revêtement avec couche de matière thermodurcissable, on peut assurer le jonctionnement par vulcanisation à chaud ou à froid. Dans ce cas, les bords sont biseautés et juxtaposés de façon à permettre un contact intime avec un couvre-joint comportant une couche de caoutchouc autovulcanisant.
Le fourreau peut être mis en place à l'état sec ou préimprégné de résine dans une ligne d'imprégnation, par exemple par trempage ou par pulvérisation. Dans les deux cas, le dosage de la résine doit être contrôlé et éventuellement rectifié. Ensuite, la pénétration à coeur de la résine dans le fourreau peut être améliorée par un traitement d'essorage. Ces différentes opérations sont contrôlées par des moyens qui, au besoin, déclenchent une rectification.
Les avantages du remplacement de la couche de feutre par un fourreau composé d'un assemblage de tissus de fibres de verre, par exemple, sont exprimés par les tableaux comparatifs ci-dessous. Ceux-ci permettent d'apprécier l'amélioration de la résistance à la pression interne du tube renforcé en fibres de verre, par rapport au tube feutre-résine ainsi que l'augmentation de la rigidité. A rigidité égale, le tube renforcé en fibres de verre est moins épais et consomme moins de cinquante pour cent de résine par rapport au feutre.
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VALEURS MOYENNES RESINE-FEUTRE
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<tb>
<tb> Résines-feutre <SEP> Uni-Norme <SEP> EPOXY <SEP> Polyester <SEP> Vinyl
<tb> tés <SEP> non <SEP> satu-ester
<tb> ré
<tb> Résistance <SEP> Traction <SEP> Mpa <SEP> IS0527 <SEP> 70-75 <SEP> 85-90 <SEP> 85-95
<tb> Allongement <SEP> Rupture <SEP> % <SEP> IS0527 <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 8
<tb> Module <SEP> Traction <SEP> Mpa <SEP> IS0527 <SEP> 2500/2500-3000 <SEP> 2500-3000
<tb> 3000
<tb> Résistance <SEP> Flexion <SEP> Mpa <SEP> IS0178 <SEP> 75-80 <SEP> 140-150 <SEP> 130-150
<tb> Module <SEP> Flexion <SEP> Mpa <SEP> IS0178 <SEP> 2500/3500-3800 <SEP> 3000-3500
<tb> 3000
<tb>
VALEURS MOYENNES STRATIFIE (Fibres de verre) (Valeurs indiquées avec résine polyester)
EMI13.2
<tb>
<tb> MATS <SEP> & <SEP> FILS <SEP> TISSUS
<tb> COUPES <SEP> EQUILIBRES
<tb> Résistance <SEP> Traction <SEP> MPa <SEP> 50-200 <SEP> 200-500
<tb> Module <SEP> Traction <SEP> MPa <SEP> 8.000-12. <SEP> 000 <SEP> 12.000-20. <SEP> 000
<tb> Contrainte <SEP> Flexion <SEP> MPa <SEP> 100-400 <SEP> 200-450
<tb> Module <SEP> Flexion <SEP> MPa <SEP> 6.000-12. <SEP> 000 <SEP> 10. <SEP> 000-20.000
<tb>
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Formule de la résistance à la pression interne
EMI14.1
où e = épaisseur en m. p = pression en Mpa r = rayon en m. c = résistance traction en Mpa Formule de la rigidité
EMI14.2
où R = rigidité en Mpa
EMI14.3
E = Module de Flexion en Mpa
EMI14.4
I = Mouvement d'inertie : 1 = 1 m. x -= - 12 m3
D = Diamètre en m. e = épaisseur en m.
La différence de section de la conduite résultant de deux épaisseurs différentes entraîne pour la plus faible épaisseur, c'est-à-dire pour la gaine renforcée, une augmentation du débit de 5 à 10 % par rapport à la plus forte épaisseur, c'est-à-dire celle en feutre.
Les dépenses calorifiques de polymérisation sont également réduites par la diminution de l'épaisseur à polymériser. A titre d'exemple, pour une conduite ayant un diamètre nominal de 400 mm, si l'épaisseur de résine à polymériser passe de 2 à 1 cm, les mas-
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ses à polymériser diminuent de moitié, permettant une économie calorifique de plus ou moins 50 %.
Diminution du poids et des dimensions des bobines.
Le diamètre des bobines est calculé suivant la formule :
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Dr = 1, 27 x d x L + dK2
Dr = diamètre bobine (en mètres) d = épaisseur de la gaine (en mètres),
L = Longueur de la gaine (en mètres) dK2 = diamètre moyen (en mètres) Pour un diamètre de bobine quelconque, la longueur d'enroulement varie proportionnellement à la différence d'épaisseur de la gaine. A titre d'exemple, pour un diamètre de bobine de 3m, on enroule :
351 m en épaisseur 20 mm et 704 m en épaisseur 10 mm.