<Desc/Clms Page number 1>
" PERFECTIONNEMENTS A DES TUYAUX DE FIBRES DE VERRE LIES
PAR UNE RESINE "
<Desc/Clms Page number 2>
Le conduit d'un tuyau constitué de filaments ou de fibres liés par des matières plastiques ou liés par des résines peut être soumis à l'action de décapage d'un li- quide abrasif, entendant par là un liquide qui porte en suspension des particules dures à arêtes tranchantes , telles que par exemple du sable et certaines argiles que l'on ren- contre dans le forage des puits de pétrole. Le conduit peut aussi être soumis à l'attaque par certains produits chimiques tels que ceux par exemple que l'on rencontre dans les usines de traitement de produits chimiques et qui se trou- vent aussi dans certaines huiles brutes.
Le mot "fibre" sera utilisé pour comprendre des fibres àbrins discontinus et des filaments continus et le mot "résine" doit comprendre les résines et les matières plastiques.
La demanderesse a trouvé que certaines fibres, lors- qu'elles sont liées par de la résine , ont une résistance convenable à l'abrasion et à l'attaque chimique, soit à cause de la résistance propre des fibres elles-mêmes, ou soit parce qu'elles sont spécialement bien liées par la résine ou pour les deux raisons, mais ces fibres sont en général trop faibles et manquent de la raideur nécessaire puur être utilisées seules pour la formation d'un tuyau de grande ré- sistance à liaison par résine, de faible poids, c'est-à-dire qui ait la résistance suffisante sans avoir une épaisseur de paroi excessive.
La demanderesse a trouvé que ces fibres sont même trop faibles en elles-mêmes pour former une cou- che intérieure protectrice satisfaisante pour un tuyau for- mé essentiellement de fibres plus résistantes avec une liai-
<Desc/Clms Page number 3>
son résineuse car un coup violent à l'extérieur du tuyau peut produire des crevasses dans la couche intérieure protec- trice , même sans qu'il apparaisse un défaut quelque part ailleurs.
Suivant la présente invention , un tuyau formé de fibres liées par de la lésine a pour protection intérieure une couche de face de fibres liées à la résine , d'une ma- tière telle que la couche soit plus résistante à l'abrasion ou à l'attaque chimique que ne le s erait une couche d e la fibre de base qui forme le corps du tuyau , et une seconde couche se trouvant entre la couche de face et le corps du tuyau et constituée d'un tissu formé de fibres de matière plus résistante que celle des fibres dans la couche de face et liées par la résine. Le terme "tissu" est utilisé dans le but de couvrir toutes les matières en feuilles souple;formées de fibres , par exemple par tissage, par tricotage ou par feutrage, mais un tissu tissé est préférable et il est uti- lisé le plus avantageusement sous forme d'une bande.
L'effet de la couche de tissu est de résister à toute tendance à la création de fatigues fortement localisées dans la couche de face , à la suite d'un coup appliqué à l'exté- rieur des tuyaux , capables de provoquer une fissuration, et pour avoir les meilleurs effets possibles , le tissu doit être à mailles fines. Dans la plupart des tuyaux de fibres liées à la résine, les fibres sont introduites sous forme d'un enroulement et l'invention est particulièrement utile dans de tels tuyaux parce que la couche la plus intérieure de l'enroulement manque de résistance locale à la traction dans plus d'une direction.
Cependant, l'invention est appli- cable aussi à des tuyaux d'autre construction , par exemple à des tuyaux dans lesquels la fibre de base se présente sous forme de bandes ou--de mattes tissées tricotéesou feutrées qui peuvent avoir des mailles plus grossières que le tissu
<Desc/Clms Page number 4>
de la seconde couche. La fibre du tissu qui forme la seconde couche est de préférence de verre. est [alpha] De préférence, la fibre de base /de verre mais d'autres types de fibres peuvent être utilisés , par exemple du fil de coton ou de la fibre de polyester résistante.
De préférence, la couche face présente des fibres qui s'étendent dans deux ou plusieurs directions en se recou- pant. Une fibre convenant particulièrement pour la couche de face est une fibre acrylique qui sera de préférence liée par une résine polyester. D'autres fibres, en variante , sont des fibres synthétiques qui offrent la résistance nécessai- re à l'abrasion et à l'attaque chimique loràqu 'elles sont liées par de la résine, par exemple d es fibres de nylon et certaines fibres de polyester telles que celles que l'on vend sous la marque de fabrique "Terylène".
De préférence, la couche de face sera également tissée.
Il e st convenable d'utiliser des bandes tissées que l'on peut enrouler sur un mandrin avec des spires qui se recouvrent si on le désire. En variante, on peut utiliser des mattes tissées. Il est possible aussi d'utiliser des fibres tricotées ou feutrées. Les fibres peuvent être de filaments continus , ou des fibres à brins discontinus;.
La suite préférée des couches s e présente comme suit : (1) Deux couches d'une bande de fibres acryliques liées par de la résine, dont la-surface intérieure forme le conduit du tuyau.
(2) Une couche de bande de fibres de verre liées à la résine .
(3) Une couche de bande de fibres acryliques liées à la résine.
(4) Une couche de bande de fibres de verre liées à la résine-.et ensuite, un enroulement de fibres de verre liées à 1 a résine formant le corps du tuyau.
<Desc/Clms Page number 5>
Le procédé le plus simple, mais le plus laborieux d'en- roulement consiste à enrouler chaque couche séparément , en l'imprégnant de résine à mesure que l'enroulement se poursuit.
Un procédé plus perfectionné est d'utiliser deux bobi- nes portées par une tête d'enroulement , de préférence dispo- sées en opposition diamétrale par rapport au mandrin sur le- quel le tuyau doit être enroulé. L'une des bobines porte une bande de fibres acryliques et l'autre une bande de fi- bres de verre , et la bande, dans les deux bobines, est imprégnée de résine avant de quitter celles-ci. L'enroulement des deux bandes peut alors se faire en même temps. Si les largeurs des deux bandes sont les mêmes, une couche de chacune peut être enroulée en même temps sur le mandrin , la fibre de verre du tuyau étant enroulée dessus par la suite.
Une forme plus élaborée encore d'enroulement qui peut donner plusieurs épaisseurs de bande acrylique sur le conduit du tuyau avec,par derrière,au moins une épaisseur de bande de fibres de verre , peut être réalisée en utilisant une bande acrylique et une bande de fibres de verre de largeurs diffé- rentes et ayant un taux de recouvrement par tour du mandrin (c'est-à-dire un pas ) qui est inférieur à la largeur de la plus étroite des deux bandes.
Dans un exemple, la largeur de la bande acrylique qui doit former la couche du conduit du tuyau est de six pouces, et celle 03 la bande de fibres de verre de quatre pouceset le pas est d'un pouce 3/4. Les deux bandes sont enroulées simul tanément avec leurs bords de queue en alignement l'un avec l'autre , la bande de verre se trouvant le plus à l'extérieur et on les fait avancer axialement par rapport au mandrin de préférence en faisant mpuvoir le mandrin dans un sens transversal d'une quantité de 1 pouce 3/4 par tour. Dans cet exemple, on obtient ainsi, avec l'emploi de seulement deux
<Desc/Clms Page number 6>
bandes , deux couches intérieures de bande acrylique ,puis une couche de bande de fibres d e verre, puis une couche de bande acrylique , et ensuite, uhe couche finale faite d'une bande de fibres de verre.
Les enroulements de fil de fibres de verre sur le tuyau lui-même peuvent suivre alors jusqu'à obtenir l'épaisseur voulue.
Les dessins annexés montrent un tuyau enroulé de cette façon. Dans ces d essins :
Figure 1 est une coupe schématique fragmentée parallèle à 1 t axe du @
Figure 2 montre les bandes en cours d'enroulement au- tour du mandrin ( qui, par commodité, a été réduit en diamètre) pour produire les couches intérieures du tuyau.
Figure 3 montre les bandes en cours d'enroulement pour produire les couches extérieures du tuyau, et
Figure 4 montre schématiquement les parties.impor- tantes d'une machine pour enrouler le tuyau.
La paroi du tuyau, comme on la voit à 1 a figure 1, comprend une couche 1 de bande acrylique liée à la résine, qui définit le conduit du tuyau ,et les couches 2 à 5 comprennent les couches 2 et 4 de bande acrylique et les couches 3 et 5 de bande de fibres de verre liées à la résine. Autour des couches 1 à 5, se trouve le corps du ttyau qui peut être formé d'un certain nombre de couches d'enroulements de fibres de verre près de couches qui sont de préférence des hélices à sens de rotation opposé et avec un angle d' hélice tel que la paroi du tuyau ait sensiblement la même force dans toutes les directions. Autour du corps du tuyau se trouve une couche 10 de bande de verre entourée de deux couches 11 et 12 de bande acrylique pour protéger la surface extérieure du tuyau.
On verra-que-les bandes se recouvrent en sorte de procurer des couches supplémentaires dans des régions locali-
<Desc/Clms Page number 7>
sées ; ceci est fait pour assurer qu'enaucun endroit il n'y ait moins que le nombre voulu de couches;
La largeur de la bande acrylique est approximativement la dimension A montrée à la figure 1, et la largeur de la bande de verre est approximativement de dimension B. pour produire les agencements de couche montrés, le pas des bandes dans les couches intérieures 1 à 5 a la dimension C et le pas des bandes dans les couches extérieures 10 à 12 a la dimension D.
On verra que les bords des bandes intérieures acryli- que et d e verre sont alignas :au point 1 3 montré à la figure 1.
Ces points se trouvent sur les bords de queue ; en d'autre s termes, le mandrin autour duquel les bandes sont enroulées se déplace vers la gauche par rapport aux brandes. Lorsqu'on enroule les couches extérieures 10 à 12, on déplace le mandrin vers la d roitepar rapport aux b-andes et les bords de queue des deux bandes sont décalées d'une quantité E avec la bande acrylique le plus à l'extérieur. La dimension C est sensi- blement égale à 1/2B et à 1/3A; la dimension D est appro- ximativement égale à 2/3B et à 1/2A.
En variante par rapport aux 6 pouces et aux 4 pouces, les largeurs de la bande acrylique et de la bande de verre , peuvent être de 9 pouces et de 6 pouces respectivement (c'est- à-dire à nouveau dans le rapport 3;27. Ces bandes peuvent être utilisées pour des tuyaux dont le diamètre intérieur est de 6 pouces à 18 pouces ou davantage.
Figure 2 montre une bande acrylique 13 et une bande de verre 14 en cours d'enroulement sur un mandrin 15 pour pro- duire les couches 1 à 5 montrées à la figure 1.
Figure 3 montre une bande acrylique 13a et une bande de ' verre 14a enroulées pour produire les couches 10 à 12 mon- trées à la figure 1.
<Desc/Clms Page number 8>
D'autres dispositions de couches multiples peuvent être obtenues par un choix convenable de la'Largeur des bandes et des longueurs de déplacement transversales par tour.
Le procédé d'enroulement peut consister à rendre capable de tourner à la fois la tête d'enroulement et le mandrin , par rapport à une base i@mobile. Avec un tel agencement, il est possible , en faisant que la base porte une réserve de fibres de base pour former le corps du tuyau , dtenrouler au moins certaines d es fibres de base pendant l'enroulement des bandes qui constituent des couches intérieures du tuyau. En utilisant une telle tête, les bandes peuvent être disposées suivant des angles hélicoïdaux différents ou de sens opposés par rapport à un premier enroulement de fil de fibres de verre. ;.
La bande acrylique est d3 préférence à armufe carrée dégorgée , vendue sous le nom de la marque de fabriqueCourtelle C171. La bande de fibres de verre est de préférence conforme à la spécification du British Standard DTD5518/S2/150/E et est caramélisée; par exemple, il peut s'agir d'un tissu de verre de 0,009 pouce à armure satin équilibrée à 8 ligaments.
Figure 4 montre un tuyau enroulé sur un mandrin 15.
L'appareil pour réaliser ceci comprend un manchon 16 qui est monté sur une base immobile 17 ( montrée partiellement) et au- tour duquel un élément annulaire 18 constituant une partie d'une tête d'enroulement peut tourner. De cotés diamétrale- ment opposés de l'élément 18, il y a des barres 19 et 20 qui portent des bobines 21 et 22 respectivement , la position des bobines étant réglable le long ces barres. Une bobine 2 3 pour de la fibre de verre est portée par des parties 24 et 25 qui sont montées sur la base immobile ( par des moyens non @ montrés).
Pendant l'enroulement, le mandrin est déplacé axialement dans la direction de la flèche 26 par rapport à la base
<Desc/Clms Page number 9>
de la tête d'enroulement et il tourne dans le sens de la flèche 27 par rapport à la base. La tête d'enroulement tourne dans le sens de la flèche 28 par rapport à la base à une vitesse inférieure à la vitesse de rotation du mandrin. Il ya ainsi une rotation relative entre la tête d'enroulement et le mandrin , et comme conséquence , des bandes imprégées d e rési- ne 29 et 30 venant des bobines 21 et 22 sont enroulées sur le mandrin avec un recouvrement ensorte de produire l'agen- cement montré à la figure 1.
En même temps que de la bande est enroulée autour du mandrin, des fibres de verre 31 venant de la bobine 23 sont enroulées sur les bandes. La fibre est imprégnée de résine dans son trajet à partir de la bobine ( par des moyens non montrés). Après une passe du mandrin pendant laquelle les fibres et les bandes sont enroulées , on peut enrouler plus de fibres en débranchant les bandes et en donnant ensuite au mandrin un mouvement alternatif tout en continuant à faire tourner le mandrin dans le même sens.
La tête d'enroulement est entratnée par une courroie 32 à partir d'une poulie 33. La vitesse et le sens de rotation de la poulie peuvent être rendus variables en sorte que l'on puisse obtenir tout rapport de vitessesdésiré entre le mandrin, latête d'enroulement et la bobine 23.
Après que l'on ait achevé l'enroulement des bandes 29 et 30 et celui d'un nombre voulu de couches de fibres 31, on enroule deux bandes supplémentaires imprégnées à e résine autour de l'enroulement de fibres pour produire les couches extérieures du tuyau. Le tuyau est alors traité ce façon con- venable pour cuire la lésine et pour lier ensemble les diffé- rentes couches du tuyau , et on retire finalement le mandrin.
En général, des tuyaux suivant 1'invention ont de préférence pour protection interne des couches de tissu de fibres acryliques et de tissu de verre formant une épaisseur totale d'au moins 0,05pouces. Les couches protectrices #
<Desc/Clms Page number 10>
extérieures doivent avoir au moins une épaisseur totale de 0,05 pouce en y comprenant un revêtement superficiel de résine appliquée dansune dernière étape. Les enroulements de base de f@bres de verre peuvent avoir une épaisseur de 0,075 pouce à un pouce ou davantage pour des tuyaux dont le diamètre inté- rieur est de 6 pouces ou davantage.
REVENDICATIONS.-
1. Tuyau formé par des fibres liées à la résine et ayant comme protection intérieure une couchecb face de fibres liées à la résine d'une matière telle que la couche soit plus résistante à l'abrasion ou à l'attaque chimique que ne le aérait une couche de fibres de base qui constitue le corps du tuyau, et une seconde couche se trouvant entre la couche de face et le corps du tuyau et consistant en un tissu formé d'une fibre de matière plus résistante que la fibre de la couche de face et liée par de la résine.