CA2575735A1 - Elements allonges renforces tels que des tubes, procede et appareil pour leur fabrication et utilisation de ces elements allonges - Google Patents

Elements allonges renforces tels que des tubes, procede et appareil pour leur fabrication et utilisation de ces elements allonges

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Abstract

L'invention concerne un élément allongé renforcé, son procédé et appareil pour sa fabrication, ainsi que son utilisation. Cet élément allongé renforcé (12) comprend une âme (22) de forme allongée, recouverte d'au moins une couche (33) en matériau composite comprenant une pluralité de rubans (32) enroulés autour de ladite âme, chacun des rubans (32) étant réalisé à l'aide de fils ou de fibres (35) de verre ou de carbone noyés dans une matrice (34) en résine thermoplastique. Cet élément allongé peut être sous forme de tubes de grande longueur utilisable en off-sh.sigma.re.

Claims (25)

1. Elément allongé renforcé (12), comprenant une âme (22) de forme allongée, recouverte d'au moins une couche (33) en matériau composite comprenant une pluralité de rubans (32) enroulés autour de ladite âme (22), chacun des rubans (32) étant réalisé à l'aide de fils ou de fibres (35) de renforcement, par exemple des fils ou des fibres de verre ou de carbone, noyés dans une matrice (34) en résine thermoplastique.
2. Elément allongé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme (22) de forme allongée précitée est réalisée en un métal ou un alliage de métal, notamment en acier, de préférence inoxydable.
3. Elément allongé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme (22) est réalisée en un matériau thermoplastique, en particulier nylon , de préférence de même nature que la résine thermoplastique servant à réaliser la matrice (34) du ruban (32).
4. Elément allongé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la résine thermoplastique comprend ou est constituée de polyamide 11 ou de polyamide 12.
5. Elément allongé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'âme (22) présente une forme essentiellement convexe.
6. Elément allongé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les rubans sont enroulés autour de l'âme selon un angle prédéterminé par rapport à l'axe longitudinal de l'élément allongé, selon la résistance mécanique souhaitée pour l'application envisagée.
7. Elément allongé selon la revendication 6, caractérisé en ce que cet angle sera compris entre 200 et 70 .
8. Elément allongé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que pour des applications de "type off-shore", l'angle envisagé est actuellement compris entre 30 et 60°.
9. Elément allongé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que pour des applications de type "pale d'éolienne", l'angle envisagé
est actuellement compris entre 20 et 70°.
10. Elément allongé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on peut prévoir au moins une et de préférence plusieurs couches d'un matériau composite de même nature ou de nature différente, notamment de rubans différents ou disposés selon des angles d'enroulement différents.
11. Elément allongé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on peut prévoir au moins une couche réalisée en un matériau composite comprenant en résine thermoplastique et utilisant comme renfort des fils ou fibres (35), par exemple des fils ou fibres de verre, lesdits fils ou lesdites fibres (35) pouvant être enroulé(e)s selon des angles d'enroulement pré-déterminés autour de la couche précédente.
12. Elément allongé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on prévoit que la couche la plus externe sur l'élément allongé est réalisée en matériau composite comprenant une pluralité de rubans également enroulés autour de la couche précédente, lesdits rubans comprenant une matrice en résine thermoplastique et une matière de renfort sous forme de fils ou de fibres, par exemple de fils ou de fibres de verre ou de carbone.
13. Procédé de fabrication d'éléments allongés renforcés (12), caractérisé en ce qu'il comprend :
a. La prévision d'un élément de support (20) d'une âme (22) de forme allongée, comportant des moyens de déplacement en translation de l'âme (22) de forme allongée, b. La prévision d'au moins une cassette (30) et avantageusement de plusieurs cassettes (30) de stockage de rubans (32) réalisés en matériau composite comprenant une matrice (34) en résine thermoplastique dans laquelle sont noyés des fils ou fibres (35), par exemple des fils ou fibres de verre ou de carbone, c. La prévision de moyens (36) de mise en rotation de chaque cassette (30), d. La prévision de moyens de synchronisation des moyens de déplacement (20) en translation de l'âme (22) de forme allongée et des moyens (38) de mise en rotation de chaque cassette (30) de ruban (32), e. La prévision d'au moins un dispositif de chauffage (50) à une température supérieure à la température de fusion de la résine thermoplastique (34) pendant une période de temps suffisante pour réaliser la fusion complète de la résine thermoplastique et le collage de la couche (33) en matière composite sur ladite âme (22) ou sur la couche précédente.
f. On réalise, de manière synchronisée, le déplacement en translation de l'âme (22) de forme allongée avec l'enroulement synchronisé selon un angle prédéterminé d'au moins un ruban (32) parmi la rotation d'au moins une cassette (30) de stockage du ruban (32).
g. On réalise la formation d'une couche (33) soit par le déroulement un nombre de rubans (32) suffisant pour former ladite couche (33), soit en réalisant plusieurs passages en translation de ladite âme (22) pour réaliser l'enroulement desdits rubans (32).
h. On refroidit où on laisse refroidir, après ledit chauffage, en obtenant ainsi l'élément allongé renforcé (12).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on prévoit des moyens (80,82) de réglage de l'angle d'enroulement de chaque ruban (32) autour de ladite âme (22).
15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que l'on prévoit plusieurs dispositifs successifs (38) de supports de cassette (30) desdits rubans (32), afin de réaliser en un seul mouvement de translation l'élément de forme allongée (12), le dépôt de plusieurs couches (33) en matériau composite.
16. Procédé selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que l'on réalise l'enroulement de chaque ruban (32) avec une tension prédéterminée, par exemple une force de traction d'environ un décanewton (un kilo) par ruban de manière à ce que, lorsque la résine thermoplastique (34) est en fusion, il se réalise un auto-effet de déplacement vers le centre donc vers l'âme (22) des fils ou fibres (35) noyés dans la résine (34) de chaque ruban (34), par un effet de tension interne, d'où un effet de placage sur l'âme (22) ou la couche précédente (33).
17. Procédé selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé
en ce que le dispositif de chauffage (50) de la résine thermoplastique (34) est orienté de façon à éviter un chauffage de l'âme (22) ou de la couche précédente (33), afin de ne pas la dégrader.
18. Procédé selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisé
en ce le chauffage est réalisé à l'aide de buses (52) diffusant un air chaud à une température au minimum supérieure à la température de fusion de la résine thermoplastique (34) utilisée.
19. Appareil de fabrication d'éléments allongés renforcés (12), caractérisé en ce qu'il comprend :
a. La prévision d'un élément de support (20) d'une âme (22) de forme allongée, comportant des moyens de déplacement en translation de l'âme (22) de forme allongée;
b. La prévision d'au moins une cassette (30) et avantageusement plusieurs cassettes (30) de stockage de rubans (32) réalisés en matériau composite comprenant une matrice (34) en résine thermoplastique dans laquelle sont noyés des fils ou fibres de renforcement (35), en particulier des fils ou fibres de verre ou de carbone, c. La prévision de moyens (36) de mise en rotation de chaque cassette (30).
d. La prévision de moyens de synchronisation (61) des moyens (20) de déplacement en translation de l'âme de forme allongée et des moyens (36) de mise en rotation de chaque cassette (30) de ruban (32).
e. La prévision d'au moins un dispositif (50) de chauffage à une température supérieure à la température de fusion de la résine thermoplastique (34) pendant une période de temps suffisante pour réaliser la fusion complète de la résine thermoplastique et le collage de la couche (33) en matière composite sur ladite âme (22) ou sur la couche précédente.
f. La prévision de moyens de commande (60), de manière synchronisée, des moyens de synchronisation (61) des moyens de déplacement en translation de l'âme (22) de forme allongée et des moyens (38) de mise en rotation de chaque cassette (30) de stockage de ruban ; ces moyens de commande (60) étant prévus soit pour réaliser l'enroulement d'un nombre de rubans (32) suffisant pour former au moins une couche (33) en matériau composite comprenant une pluralité de rubans (32) enroulés autour de l'âme (22) de forme allongée, soit pour réaliser plusieurs passages en translation de ladite âme (22) pour réaliser un enroulement desdits rubans (32) ;
g. Lesdits moyens de commande (60) étant prévus pour commander chaque dispositif de chauffage (50,52) à une température supérieure à une température de fusion de la résine thermoplastique pendant une période de temps suffisante pour réaliser la fusion complète de la résine thermoplastique et le collage d'une couche en matière composite sur ladite âme (22) ou sur la couche (33) précédente.
20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que, pour accélérer le refroidissement de l'élément allongé renforcé obtenu (12), il est prévu des moyens de refroidissement (70) en aval du ou des dispositif(s) de chauffage (50).
21. Appareil selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce que l'appareil comprend plusieurs dispositifs successifs (38) de support de cassettes (30) de stockage de rubans (32) soit de nature identique, soit de nature différente, afin de réaliser, en un seul mouvement de translation d'une âme (22) ou d'un élément (12) de forme allongée, le dépôt de plusieurs couches en matériaux composites.
22. Appareil selon l'une des revendications 19 à 21, caractérisé
en ce que l'appareil (10) comprend des moyens (80,82) de réglage de tension à une valeur prédéterminée de tension de l'enroulement de chaque ruban (32), par exemple en prévoyant que ces moyens (80,82) de réglage de tension permettent d'effectuer un réglage à une force de traction d'environ un décanewton (un kilo).
23. Appareil selon l'une des revendications 19 à 22, caractérisé
en ce que le dispositif de chauffage (50,52) de la résine thermoplastique est orienté de façon à éviter un chauffage de l'âme (22) ou de la couche précédente (33), afin de ne pas la dégrader.
24. Appareil selon l'une des revendications 19 à 23, caractérisé
en ce que le dispositif de chauffage (50) comprend des buses (52) diffusant un air chaud à une température au minimum supérieure à la température de fusion de la résine thermoplastique (34) utilisée.
25. Utilisation des éléments allongés renforcés tels que définis à
l'une quelconque des revendications 1 à 12, en particulier obtenus par le procédé selon l'une des revendications 13 à 18 ou l'appareil de fabrication selon l'une des revendications 19 à 24, pour la fabrication de canalisations enterrées dans le sol ou utilisées en off-shore en particulier sur les fonds marins.
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