<Desc/Clms Page number 1>
Tuyau fretté perfectionné pour canalisations d'eau ou de fluides sous pression
En plus de la pression intérieure de service normal, les matériaux employés pour les canalisations souterraines ont à supporter: les coups de bélier, la charge extérieure, les tassements ou mouvements de terrains, etc... et surtout l'action continue des diverses matières constituant les sols dans lesquels les canalisations doivent durer le plus longtemps possible sans entretien.
La fonte, métal d'une très longue durée comme le prouvent d'innombrables applications pratiques, est le matériau de beaucoup le plus utilisé pour l'établissement des canalisations, Cependant de telles canalisations peuvent n'être pas à l'abri des désordres dûs à certaines conditions d'exploitation ou de tenue des terrains enoais- sauts.
Monsieur François SENTENAC, Ingénieur en Chef des @
<Desc/Clms Page number 2>
Ponts et Chaussées, a pensé que le tuyau de fonte pouvait être perfectionné pour mieux assurer en toutes circonstances la sécurité et la continuité du service, indispensables dans certains réseaux.
Sur ses indications, il a été procédé à des essais qui ont permis de mettre au point un tuyau, établi suivant les données qui font l'objet de la présente invention, et grâce auquel un accident survenait dans une canalisation, est limité de façon à ne pas interrompre le service nor- mal et à permettre de choisir le moment le plus propice à la remise en état de la partie de conduite à réparer.
La présente invention a donc pour objet un tuyau, fretté perfectionné, remarquable en particulier en ce qu'il comporte une armature constituée par plusieurs éléments métalliques indépendants enroulés sur la surface extérieure de l'âme suivant des hélices distinctes, ces éléments dé- nommés "fils" dans la suite de la description et dans le résumé, pouvant avoir la forme de fils cylindriques, de feuillards ou de tous autres profilés.
L'invention est remarquable également par le mode d'attache sur l'âme des extrémités des spires de l'armature ainsi que par deux formes de fil d'armature spécialement étudiées pour diminuer l'effet de la corrosion sur ces fils et augnenrer ainsi les qualités du tuyau.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront des descriptions qui vont suivre.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: la fig.1 est une vue en élévation d'un tuyau suivant l'invention, le revêtement protecteur extérieur étant repré- senté coupé suivant le plan de la fig.; la fig.2 est un schéma géométrique mettant en lumière l'effet de l'inclinaison des spires de l'armature; la fig.3 est une vue, en élévation, d'une variante
<Desc/Clms Page number 3>
d'exécution d'un tuyau comportant une armature croisée; la fig.4 est une vue, en élévation, d'une autre variante dans laquelle les extrémités des spires sont immobilisées par soudure sur des frettes posées sur l'âme; la fig.5 est une vue partielle en coupe montrant différents profils de fils d'armature.
Suivant l'exemple d'exécution représenté à la fig.1, le tuyau est constitué par une âme en fonte 1 sur laquelle est placée une armature formée par exemple de quatre fils cylindriques d'acier indépendants 2, 3, 4, 5 enroulés sous tension suivant quatre hélices parallèles distinctes, les quatre hélices ayant un même pas p, le décalage longitu- dinal d d'une hélice par rapport à la voisine étant égal au quart de cepas.
Chaque hélice'.peut être, suivant l'invention, terminée à ses extrémités par quelques spires 8, 9, 10 et 11 enroulées sous tension décroissante et à pas décroissant, la ou les dernières des spires faisant suite audiffèrentes hélices étant jointives et rendues solidaires les unes des autres par des points de soudure autogène 12 et 13 exécutés au chalumeau oxyacétylénique ou à l'arc électrique ou par tout autre moyen équivalent,
Pour faoiliter Inexécution de la soudure, on peut naturellement immobiliser provisoirement les fils au moyen de colliers ou de tout autre procédé connu,
La liaison ainsi réalisée entre plusieurs spires ap- partenant à chacun des fils de l'armature suffit à assurer d'une façon parfaite leur immobilisation sur l'âme en raison du pas et de la tension décroissants des hélices et de leur coefficient de frottement sur 'âme
D'autre part, les soudures 12-13 sont exécutées en des points où les fils d'armature sont peu tendus, ce qui est favorable à la résistance des fils et des soudures.
<Desc/Clms Page number 4>
L'armature est, suivant un procédé connn en soit recouverte par un revêtement 14 en béton armé ou non, ou tout autre matière susceptible d'augmenter la résistance de,l'armature contre la corrosion ou les chocs en cours de manutentions, et constitués par exemple par des pro- duits bitumineux.
De plus, l'écartement des spires peut être, au besoi maintenu par exemple par un ou plusieurs fils d'acier disposés notamment suivant des génératrices et fixés à toutes les spires, ou à certaines d'entre elles seulement, par soudure ou par tout autre procédé connu. ces éléments longitudinaux en acier peuvent naturelle ment être disposés de manière à contribuer en outre à la résistance du tuyau contre les efforts de flexion: on peut par exemple les placer au voisinage de la génératrice inférieure dans le cas d'un tuyau reposant librement sur des appuis placés à ses extrémités.
On peut aussi, pour augmenter cette résistance à la flexion, utiliser une armature longitudinale appropriée, noyée dans le revêtement 14.
Grâce à l'emploi, suivant l'invention, de plusieurs fils indépendants pour la constitution de l'armature, celle-ci n'est pas exposée à se trouver entièrement déten- due et inefficace par suite de la rupture accidentelle d'un seul fil; c'est là un avantage d'autant plus impor- tant que l'armature est précisément un organe de sécurité.
D'autre part, l'existence de plusieurs fils d'arma- ture distincts a, comme cela est exposé ci-après, pour effet, en augmentant l'inclinaison des spires, d'augmenter également la résistance élastique de l'armature.
A la fig.2, on a représenté suivant A B le dévelop- pement d'une directrice T de la surface cylindrique de l'âme et en A C le développement 8 d'une spire d'hélice, n
<Desc/Clms Page number 5>
l'angle d'enroulement ayant une valeur: i = B A C
Si l'âme est soumise à l'effet d'une pression inté- rieure, la directrice T et la spire S se développent res- peotivement suivant A B' et A C', la génératrice B' C' restant parallèle à la génératrice B C et le pas B'C' restant égal au pas BC, la directrice s'allonge d'une lon- gueur BB' = dT et la spire d'une longueur C'D = ds, le point D étant tel que AD = AC.
On a donc, aux infiniments petits du 2 ordre près,
C C' D = 1 d'ou d S = C C'Cos 1 = d T Cos 1 et enfin :
EMI5.1
S = à0 " Cos B 1 Cos i par suite: d S/S = d T /T cos 2 i
Cette expression fait apparaître que l'allongement des spires est, par rapport à l'allongement de l'amer réduit dans la proportion de 1 à cos2i, 1 étant l'inoli- naison des spires.
La fatigue de l'armature se trouve donc réduite à chaque instant dans la même proportion. Par suite, il est possible, suivant l'invention, d'utiliser pour 'armature des fils qui, ayant une limite élastique assez basse, ne soient pas fragiles et qui cependant ne risque pas de travailler au-dessus de cette limite élastique sous l'aotion d'une surpression.
L'invention permet ainsi:
1 ) d'obtenir une augmentation du coefficient de sé- ourité intéressante en particulier pour les canalisations de gros diamètre.
<Desc/Clms Page number 6>
2 ) d'acquérir la certitude que l'armature ne cédera pas sous l'action des surpressions qui peuvent se produire dans les canalisations.
3 ) de conserver à l'armature son élasticité ce qui lui permet d'exercer en toutes circonstances son action de frettage sur l'âme
La variante d'exécution représentée à la figure 3 ne diffère de celle représentée à la fig.1 que par la cons- titution de l'armature qui comporte deux séries distinctes de spires 15 et 16 enroulées avec des inclinaisons de sens contraires. L'enroulement de ces spires peut du reste être exécuté suivant différentes variantes, soit que chaque fil serve à l'enroulement d'une seule hélice, soit au contraire qu'un même fil soit utilisé sans coupure et éventuellement sans diminution de tension pour l'enroule- ment successif de deux ou plusieurs hélices inclinées dans le même sens ou alternativement à droite et à gauche.
On peut naturellement réaliser, suivant l'invention, d'autres variantes d'exécution que celles prévues aux figs 1 et 3 et se différenciant par exemple de ces dernières par le nombre des fils indépendants, le pas ou l'inclinai- son des hélices, la forme, le nombre et (ou) l'emplacement des soudures, la nature et (ou) la forme de l'âme, des fils et (ou) du revêtement.
On peut par exemple prévoir l'emploi conjugué de spires ayant des inclinaisons et par suite des propriétés élastiques différentes, ou de spires ayant une inclinaison et par suite un effet variable le long du tuyau. suivant un autre exemple, on peut encore réaliser l'enroulement au moyen de spires en feuillard, parallèles et jointives, réunies de place en place les unes aux autres par des points de soudure.
<Desc/Clms Page number 7>
Dans les variantes d'exécution représentées aux figs 1 et 3, l'armature et le revêtement sont établis de façon à ménager à chaque extrémité de l'âme une partie nue cylindrique, destinée à permettre l'assemblage des tuyaux successifs suivant l'un des procédés connus.
L'âme du tuyau pourrait également comporter à une extrémité un emboîtement pour l'assemblage, et dans ce cas, l'armature et le revêtement être prolongés jusqu'à l'extrémité de cet emboîtement, ou encore, l'une ou les deux extrémités de l'âme pourraient être terminées par des brides et dans ce cas, l'armature et le revêtement s'étendre jusqu'à la base de ces brides.
Suivant la variante reppésentée à la fig.4, les spires 17, 18, 19 et 20 sont rendues solidaires par des points de soudure 21, 22 ou par tout autre procédé connu en soi, de frettes 23 et 24, posées à chaud au voisinage des extrémités de 1'time 25,
Les frettes peuvent être placées soit autour de l'em- boitement si l'âme en comporte un, soit aux extrémités unies, soit seulement au voisinage des extrémités si cela est de nature à faciliter Inexécution du joint.
Ces frettes confèrent aux extrémités du tuyau un sip- plément de résistance intéressant,en particulier,. parce qu'il complète l'effet de l'armature sur la résistance du corps même du tuyau. En outre, cette variante permet, grâce à l'emploi des frettes, la fixation positive par n'importe quel procédé, de spires sur des tuyaux ordinai- res, ne présentant aucune disposition spéciale d'accrochage; cette caractéristique est, industriellement', particulière- ment intéressante dans le cas où les âmes ne pourraient en raison de leur procédé de fabrication, présenter aucune saillie extérieure.
L'emploi des frettes peut naturellement être réservé @
<Desc/Clms Page number 8>
à une seule des extrémités du tuyau.
Une autre caractéristique de l'invention consiste, no tamment quand l'application sur l'armature d'un revête- ment protecteur n'est pas envisagée, à donner aux fils une section spécialement étudiée \pour diminuer l'effet de la corrosion sur ces fils, savoir : une section rectan- gulaire, le grand côté du rectangle étant double du petit côté, et le fil étant en contact avec l'âme par une grande face; ou mieux, une section en forme de demi-cercle, la face plane du fil étant au contact de l'âme et échappant par suite d'une façon satisfaisante aux effets de corro- sion.
Ces deux formes de fils sont les plus avantageuses comme présentant, à section égale, les plus faibles surfa- ces exposées à la corrosion. Pour mettre cette caractéris- tique en lumière on a représenté à la fi gure 5 différentes coupes de fils de profils différents enroulées sur une âme 26 et ayant tous une même section de 1 cm2:
Un fil cylindrique de section connue 27 a un diamètre de 1,1384: cm et une surface extérieure entièrement libre de 3,545 cm2 par cm de longueur;
Un fil 28 ayant une section carrée connue présentant des côtés de 1 cm, a une surface extérieure libre de 30m2 par cm de longueur.
Un fil 29 ayant une section rectangulaire, le :rectan- gle ayant, suivant l'invention, une largeur de 1,414 cm double de sa hauteur de 0,707 cm a une surface extérieure libre de 2,828 cm2 par cm ple longueur inférieure à celle de tous les autres fils carrés ou rectangulaires de même section.
Un fil 30 ayant, suivant l'invention, une section demi-cylindrique, le diamètre du cylindre étant égal à 1,595 cm, a une surface extérieure libre de 2,505 cm2 par
<Desc/Clms Page number 9>
cm de longueur, inférieure à celle de tous les autres fils, quelque soit la forme de leur section.
La présente invention a également pour objet tous les autres types de fils, tels que 31, dérivés des deux pré- cédents et caractérisés notamment en ce que leur section comporte intérieurement une partie droite en contact avec l'âme du tuyau et extérieurement une partie convexe géné- ralement dépourvue de joints saillants et en ce que la
EMI9.1
hauteur de la section est pprox1m tivement égale à la moitié de la largeur de cette section.
On peut également suivant l'invention, utiliser les types de fils précités à la confection de toutes espèces connues d'armatures pour tuyaux, constituées, par exemple, par un seul fil enroulé suivant une hélice unique, ou par des frettes circulaires indépendantes, posées, en parti- culier à chaud, sur la surface extérieure de l'âme.
Naturellement, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et déorits, qui n'ont été ohoisis qu'à titre d'exemple.
REVENCICATONS.
1 .- Un tuyau perfectionné du type constitué par une âme notamment en fonte, pourvue, sur tout ou partie de sa longueur, d'une armature extérieure en fils métalliques,
EMI9.2
elle-même éventuellement.:recouverte d'un revêtement protec teur en béton armé ou non ou en toute autre matière, ce tuyau étant caractérisé en ce que 1''armature est cons- tituée par plusieurs fils métalliques enroulés sous tension sur la surface extérieure de l'âme suivant plu- sieurs hélioes distinctes.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
Advanced shrink tube for water or pressurized fluid lines
In addition to the normal internal service pressure, the materials used for underground pipelines have to withstand: water hammer, external load, settlements or ground movements, etc ... and above all the continuous action of various materials constituting the grounds in which the pipes must last as long as possible without maintenance.
Cast iron, a very long-lasting metal as proven by innumerable practical applications, is by far the most widely used material for the establishment of pipelines. However, such pipelines may not be immune to the disturbances due to them. under certain conditions of operation or maintenance of the land in jumps.
Mr. François SENTENAC, Chief Engineer of @
<Desc / Clms Page number 2>
Ponts et Chaussées, thought that the cast iron pipe could be improved to better ensure in all circumstances the security and continuity of service, essential in some networks.
Based on his indications, tests were carried out which made it possible to develop a pipe, established according to the data which are the subject of the present invention, and thanks to which an accident occurred in a pipe, is limited so as to do not interrupt normal service and allow the best time to be chosen for repairing the part of the pipe to be repaired.
The subject of the present invention is therefore an improved hooped pipe, remarkable in particular in that it comprises a reinforcement formed by several independent metal elements wound on the outer surface of the core following separate helices, these elements called " son "in the remainder of the description and in the summary, which may have the form of cylindrical son, of strips or of any other profiles.
The invention is also remarkable by the method of attachment to the core of the ends of the turns of the reinforcement as well as by two forms of reinforcement wire specially designed to reduce the effect of corrosion on these wires and thus increase the qualities of the pipe.
Other characteristics and advantages of the invention will result from the descriptions which follow.
In the accompanying drawings, given by way of example only: FIG. 1 is an elevational view of a pipe according to the invention, the outer protective covering being shown cut along the plane of FIG; FIG. 2 is a geometric diagram highlighting the effect of the inclination of the turns of the reinforcement; FIG. 3 is a view, in elevation, of a variant
<Desc / Clms Page number 3>
execution of a pipe comprising a crossed reinforcement; FIG. 4 is a view, in elevation, of another variant in which the ends of the turns are immobilized by welding on hoops placed on the core; FIG. 5 is a partial sectional view showing different profiles of reinforcing wires.
According to the embodiment shown in fig. 1, the pipe consists of a cast iron core 1 on which is placed a frame formed for example of four independent cylindrical steel wires 2, 3, 4, 5 wound under tension along four distinct parallel helices, the four helices having the same pitch p, the longitudinal offset d of one helix with respect to the neighbor being equal to a quarter of a cepas.
Each helix '. Can be, according to the invention, terminated at its ends by a few turns 8, 9, 10 and 11 wound under decreasing tension and in decreasing pitch, the last or the last turns following the various helices being contiguous and made integral from each other by autogenous welding points 12 and 13 performed with an oxyacetylene torch or an electric arc or by any other equivalent means,
To facilitate the non-execution of the weld, it is of course possible to temporarily immobilize the wires by means of clamps or any other known process,
The connection thus produced between several turns belonging to each of the wires of the reinforcement is sufficient to ensure their perfect immobilization on the core due to the decreasing pitch and tension of the propellers and their coefficient of friction on the core. 'soul
On the other hand, the welds 12-13 are carried out at points where the reinforcing wires are not tight, which is favorable to the strength of the wires and of the welds.
<Desc / Clms Page number 4>
The reinforcement is, according to a process connn in itself either covered by a coating 14 of reinforced concrete or not, or any other material likely to increase the resistance of the reinforcement against corrosion or shocks during handling, and made up of for example by bituminous products.
In addition, the spacing of the turns can be, if necessary maintained for example by one or more steel wires arranged in particular along generatrices and fixed to all the turns, or to some of them only, by welding or by any another known process. these longitudinal steel elements can naturally be arranged so as to further contribute to the resistance of the pipe against bending forces: they can for example be placed in the vicinity of the lower generatrix in the case of a pipe resting freely on supports placed at its ends.
To increase this flexural strength, it is also possible to use an appropriate longitudinal reinforcement, embedded in the coating 14.
Thanks to the use, according to the invention, of several independent wires for the constitution of the reinforcement, the latter is not liable to be entirely relaxed and ineffective as a result of the accidental breaking of only one. thread; this is all the more important since the armature is precisely a safety organ.
On the other hand, the existence of several distinct reinforcing threads has, as is explained below, the effect, by increasing the inclination of the turns, also of increasing the elastic resistance of the reinforcement.
In fig. 2, we have shown in A B the development of a directrix T of the cylindrical surface of the core and in A C the development 8 of a helix turn, n
<Desc / Clms Page number 5>
the winding angle having a value: i = B A C
If the core is subjected to the effect of an internal pressure, the directrix T and the coil S develop respectively along AB 'and A C', the generator B 'C' remaining parallel to the generator BC and the pitch B'C 'remaining equal to the pitch BC, the directrix lengthens by a length BB' = dT and the coil by a length C'D = ds, the point D being such that AD = AC .
So we have, to the infinitely small of the 2nd order,
C C 'D = 1 where d S = C C'Cos 1 = d T Cos 1 and finally:
EMI5.1
S = à0 "Cos B 1 Cos i therefore: d S / S = d T / T cos 2 i
This expression shows that the elongation of the turns is, with respect to the elongation of the bitter, reduced in the proportion of 1 to cos2i, 1 being the winding of the turns.
The fatigue of the reinforcement is therefore reduced at each moment in the same proportion. As a result, it is possible, according to the invention, to use for the reinforcement of threads which, having a fairly low elastic limit, are not fragile and which however does not risk working above this elastic limit under the emotion of overpressure.
The invention thus allows:
1) to obtain an interesting increase in the safety coefficient, in particular for large diameter pipes.
<Desc / Clms Page number 6>
2) to acquire the certainty that the reinforcement will not yield under the action of the overpressures which may occur in the pipes.
3) to keep the reinforcement its elasticity which allows it to exert in all circumstances its shrinking action on the core
The variant embodiment shown in FIG. 3 differs from that shown in FIG. 1 only by the constitution of the frame which comprises two distinct series of turns 15 and 16 wound with inclinations in opposite directions. The winding of these turns can moreover be carried out according to different variants, either that each wire serves for the winding of a single helix, or on the contrary that the same wire is used without cutting and possibly without reduction of tension for the. the successive winding of two or more propellers inclined in the same direction or alternately to the right and to the left.
It is naturally possible, according to the invention, to produce other variant embodiments than those provided for in FIGS. 1 and 3 and differ for example from the latter by the number of independent wires, the pitch or the inclination of the propellers. , the shape, the number and (or) the location of the welds, the nature and (or) the shape of the core, the wires and (or) the coating.
For example, provision can be made for the combined use of turns having inclinations and consequently different elastic properties, or of turns having an inclination and therefore a variable effect along the pipe. according to another example, it is also possible to carry out the winding by means of strip turns, parallel and contiguous, joined from place to place to one another by welding points.
<Desc / Clms Page number 7>
In the variant embodiments shown in Figs 1 and 3, the reinforcement and the coating are established so as to provide at each end of the core a cylindrical bare part, intended to allow the assembly of the successive pipes according to one known methods.
The core of the pipe could also include at one end a socket for assembly, and in this case, the reinforcement and the coating be extended to the end of this socket, or even one or both ends of the core could be terminated with flanges and in this case the reinforcement and coating extend to the base of these flanges.
According to the variant shown in fig. 4, the turns 17, 18, 19 and 20 are made integral by welding points 21, 22 or by any other method known per se, of hoops 23 and 24, placed hot in the vicinity ends of 1 'time 25,
The hoops can be placed either around the socket if the core has one, or at the plain ends, or only in the vicinity of the ends if this is likely to facilitate the non-execution of the seal.
These hoops give the ends of the pipe an interesting addition of resistance, in particular. because it complements the effect of the reinforcement on the resistance of the pipe body itself. In addition, this variant allows, thanks to the use of the hoops, the positive fixing by any process, of turns on ordinary pipes, not having any special attachment arrangement; this characteristic is, industrially, particularly interesting in the case where the cores could not, because of their manufacturing process, present any external projection.
The use of frets can of course be reserved @
<Desc / Clms Page number 8>
at only one end of the pipe.
Another characteristic of the invention consists, in particular when the application to the reinforcement of a protective coating is not envisaged, in giving the wires a section specially designed to reduce the effect of corrosion on the wire. these threads, namely: a rectangular section, the long side of the rectangle being double the short side, and the thread being in contact with the core by a large face; or better still, a section in the form of a semicircle, the flat face of the wire being in contact with the core and consequently escaping the corrosion effects in a satisfactory manner.
These two forms of wire are the most advantageous as having, for equal cross-section, the smallest surfaces exposed to corrosion. To highlight this characteristic, FIG. 5 shows different sections of wires of different profiles wound on a core 26 and all having the same section of 1 cm2:
A cylindrical wire of known section 27 has a diameter of 1.1384 cm and a completely free outer surface of 3.545 cm2 per cm of length;
A wire 28 having a known square section having sides of 1 cm, has a free outer surface of 30m2 per cm of length.
A wire 29 having a rectangular section, the rectangle having, according to the invention, a width of 1.414 cm double its height of 0.707 cm has a free outer surface of 2.828 cm2 per cm full length less than that of all the wires. other square or rectangular wires of the same section.
A wire 30 having, according to the invention, a semi-cylindrical section, the diameter of the cylinder being equal to 1.595 cm, has a free external surface of 2.505 cm2 per
<Desc / Clms Page number 9>
cm in length, less than that of all the other wires, whatever the shape of their section.
A subject of the present invention is also all the other types of threads, such as 31, derived from the two preceding ones and characterized in particular in that their section has a straight part internally in contact with the core of the pipe and a convex part on the outside. generally devoid of protruding joints and in that the
EMI9.1
The height of the section is approximately equal to half the width of this section.
According to the invention, it is also possible to use the aforementioned types of threads in the making of all known species of reinforcements for pipes, constituted, for example, by a single thread wound in a single helix, or by independent circular hoops, placed , especially hot, on the outer surface of the core.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiments shown and deorits, which have only been chosen by way of example.
REVENCATIONS.
1 .- An improved pipe of the type consisting of a core in particular in cast iron, provided, over all or part of its length, with an outer reinforcement of metal wires,
EMI9.2
itself possibly.: covered with a protective coating of reinforced concrete or not or of any other material, this pipe being characterized in that the reinforcement is constituted by several metal wires wound under tension on the outer surface of the soul following several distinct helioas.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.