FR2768950A1 - Procede et appareil pour la realisation de tuyaux calorifuges, notamment destines a la construction de canalisations sous-marines de produits petroliers - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un appareil (1) qui assurent l'enroulement de plaques planes (7) de matériau microporeux à haute porosité en pores ouverts tout autour d'un tube cylindrique pour le calorifuger. Dans une variante préférée, la machine (1) est suspendue par un câble (20) à un treuil. Elle comprend des bras courbes (303, 313) munis de rouleaux (305, 315) disposés symétriquement par rapport à l'axe du tube. L'appareil (1) est remonté par le treuil et les rouleaux (305, 315) pressent la plaque (7) par l'intermédiaire d'une bande flexible pour qu'elle épouse progressivement la forme du tube à équiper, de préférence en comprimant le matériau isolant. La plaque (7) peut être associée à une tôle de protection (8), de dimensions un peu plus grandes, que l'on soude bord sur bord en fin d'enroulement.

Description

PROCEDE ET APPAREIL POUR LA REAUSATION DE TUYAUX
CALORIFUGES, NOTAMMENT DESTINES A LA CONSTRUCTION DE
CANALISATIONS SOUS-MARINES DE PRODUITS PETROUERS
La présente invention concerne la réalisation de tuyaux calorifugés au moyen de plaques d'isolant thermique entourant un tube interne. Elle se situe préférentiellement dans le cadre de la fabrication de tuyaux que l'on assemble bout-à-bout pour construire une canalisation destinée à véhiculer des fluides. Elle a pour objet un procédé et un appareil qui conviennent particulièrement bien pour s'intégrer dans les procédés et les installations de construction de canalisations par assemblage de tuyaux successifs mis bout-à-bout, tels que ceux que l'on utilise pour la fabrication de canalisations de produits pétroliers ("pipelines"), notamment dans le cas où une telle canalisation est une canalisation sous-marine, que souvent on pose au fond de la mer à partir d'une plate-forme flottante.

Les principales caractéristiques de l'invention concernent les étapes et les moyens que l'on préconise ici d'utiliser pour enrouler un matériau d'isolation se présentant sous forme de plaques autour du tube dit interne, sachant que dans un tuyau complet terminé, l'isolant thermique se trouve le plus souvent encadré entre un tube interne et un tube externe, dans l'espace annulaire qu'ils ménagent entre eux. De ce fait, l'invention trouve également application dans des contextes différents et très divers, tels que ceux où la pose d'une canalisation comme ci-dessus a lieu à terre, ceux où il n'est pas prévu de rajouter un tube externe autour du tube interne calorifugé, ceux où les tuyaux sont fabriqués et calorifugés en usine avant d'être transportés sur un site de pose de canalisations.

En outre, dans la mesure où les caractéristiques principales de l'invention sont spécialement conçues pour convenir à la réalisation de tuyaux comportant des plaques d'un isolant thermique microporeux, fragile plus par une faible résistance aux efforts de cisaillement que par ses propriétés de résistance à la compression ou à l'écrasement, l'invention entend couvrir également les applications dans lesquelles on a à enrouler autour d'un tube des plaques d'un matériau présentant des propriétés mécaniques similaires alors même qu'il ne remplirait pas essentiellement la fonction d'isolation thermique.

L'invention reste toutefois plus particulièrement destinée à la mise en oeuvre d'un matériau de type microporeux à haute porosité en pores ouverts se présentant en plaques planes qu'il s'agit d'enrouler autour d'un tube de tuyau. Ce genre de matériau est en effet bien approprié comme isolant thermique dans la réalisation des tuyaux élémentaires de canalisations continues conduisant des produits pétroliers à travers les mers. On pourra notamment se référer à ce sujet aux brevets que la demanderesse a déposé antérieurement, en France sous le numéro d'enregistrement national 96 04812, ainsi qu'en demande internationale sous priorité de la demande française.

Il y est en particulier préconisé des plaques calorifuges autoportantes dans lesquelles le matériau microporeux, choisi parmi les produits commerciaux à haute porosité en pores ouverts, est retenu dans une enveloppe de tissu perméable aux gaz. il est à noter, qu'à pression atmosphérique normale, ce type de matériau, caractérisé par une haute porosité en pores ouverts, est deux à trois fois plus isolant thermiquement que les meilleures mousses à haute densité qui sont couramment utilisées pour l'isolation.

Dans les applications les plus courantes à ce jour, le matériau calorifuge doit être disposé dans l'espace annulaire entre tube interne et tube externe dans des tuyaux dits à double enveloppe. Les tubes externes sont, comme les tubes internes, de forme cylindrique et de nature métallique (ils sont généralement en acier), et de ce fait non déformables sous les efforts de pression qu'ils subissent en fonctionnement. Mais aussi, il peut être souhaitable, dans certaines applications, de compléter ou remplacer le tube externe par une tôle relativement fine ou une feuille de matière élasto-plastique, donc relativement déformable, ce qui permet de mieux mettre en valeur les propriétés du matériau calorifuge en le comprimant entre les deux parois qui l'encadrent, plus éventuellement en créant un vide partiel en son sein.

L'invention concerne donc également une installation de fabrication de tuyaux calorifugés pour la construction de canalisations par raccordement de tuyaux calorifugés successifs, installation qui se caractérise en ce qu qu'elle intègre un appareil suivant l'invention spécifiquement conçu pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, appliqué à l'enroulement de plaques de matériau isolant thermique autour d'un tube interne que comporte chaque tuyau élémentaire de la canalisation. Si la mise en place du calorifuge a lieu au cours de la pose de canalisations sousmarines de produits pétroliers sur une plate-forme en pleine mer, le même appareil peut servir aussi à l'enroulement de plaques similaires autour des extrémités des tubes internes au niveau de la jonction raccordant chaque tuyau avec le suivant.

Dans un tel contexte, l'invention se fixe pour objectif de résoudre les problèmes que pose la mise en place des plaques d'isolant autour d'un tube. En particulier, si les matériaux microporeux du type considéré ici sont extrêmement intéressants pour assurer la fonction d'isolation thermique, ils présentent certains inconvénients qui les rendent difficilement manipulables. Ils sont en effet fragiles, car leur résistance au cisaillement est presque nulle. Or, pour obtenir le calorifugeage d'un tuyau, il est nécessaire d'enrouler des plaques d'un tel matériau autour de ce tuyau, donc autour du tube interne dans le cas d'un tuyau à double enveloppe. Et appliquer chaque plaque sans jeu sur son support est d'autant plus délicat que pour des tubes de grand diamètre comme ceux des canalisations de produits pétroliers, les tolérances de fabrication des tubes sont importantes. De plus, la position exacte des tubes dans un plan vertical et dans un plan horizontal est souvent bien difficile à maîtriser.

En outre, les plaques d'isolation thermique, dans leurs épaisseurs fonctionnelles, sont fort peu flexibles, alors qu'on cherche à partir de plaques initialement planes, faciles à ranger et à transporter, plutôt que de plaques spécialement configurées de fabrication à la forme de la surface à recouvrir. Or, par les techniques connues on ne sait y parvenir, même pour des tubes de grand diamètre, donc de courbure relativement faible, comme considéré ici, qu'en regroupant plusieurs plaques différentes, éventuellement assemblées lâchement par une enveloppe de tissu, pour faire le tour du périmètre du tube. Et dans ce cas, la couverture est imparfaite, car à la frontière entre deux plaques, elle laisse nécessairement, du fait de la courbure, des zones mal protégées qui ouvrent la voie aux fuites thermiques.

Pour satisfaire aux besoins de la pratique, l'invention tire parti des propriétés physiques du matériau isolant. En effet, si sa résistance au cisaillement est très faible, comme rappelé ci-dessus, sa résistance à la compression est par contre très importante.

Selon le procédé de l'invention, la plaque de matériau microporeux à haute porosité en pores ouverts est appliquée progressivement directement sur la périphérie du tube, avec une tôle de protection extérieure dans un mode de mise en oeuvre préféré. De la manière décrite plus en détail ci-après, l'appareil ou machine imprime, à tout instant, une pression sur la plaque, orthogonalement à la surface du tube. Cette pression est avantageusement appliquée à l'aide de rouleaux et par l'intermédiaire d'une bande flexible, souple mais non élastique, dont on provoque la déformation autour du tube en la maintenant élastiquement tendue, de telle sorte qu'elle transmet la pression de proche en proche au cours de l'enroulement. il n'y a donc aucun effort de cisaillement qui s'exerce sur la plaque et celle-ci épouse parfaitement la circonférence du tube.

La fixation de la plaque de matériau isolant ainsi enroulée, avantageusement unique autour du tube et de longueur adaptée à son périmètre pour le recouvrir entièrement jusqu a se rejoindre bord contre bord, peut s'effectuer, de façon provisoire ou définitive, soit par soudure de la tôle de protection quand elle existe, soit en utilisant un ruban adhésif que l'on applique directement par le dessus ou que l'on a placé au préalable sous la plaque.

Une installation suivant l'invention, convenant à la mise en oeuvre du procédé pour la réalisation de tuyaux calorifugés, notamment destinés à la construction de canalisations sous-marines de produits pétroliers, se caractérise essentiellement en ce qu'elle comporte un appareil d'enroulement de chaque plaque de matériau isolant, initialement plane, autour d'un tube interne, jusqu'à rejoindre ses bords, ledit appareil comportant
- un cadre support d'un mécanisme à au moins une paire de bras courbes opposés, symétriques par rapport à un plan médian, qui sont mobiles articulés symétriquement sur un cadre support de l'appareil,
- une bande flexible montée tendue entre les bras opposés de ladite paire, préférentiellement en boucle fermée autour de rouleaux qui peuvent être libres en rotation entre les extrémités supérieures desdits bras,
- des moyens pour solliciter élastiquement lesdits bras en ouverture pour écarter lesdits rouleaux l'un de l'autre et en fermeture pour rapprocher lesdits rouleaux l'un de l'autre,
- des moyens pour déplacer ledit cadre support relativement audit tube, et amener ainsi ladite plaque, reposant sur ladite bande flexible alors tendue horizontale entre les rouleaux écartés, en contact avec une génératrice inférieure dudit tube dans une zone à équiper de ladite plaque,
puis pour poursuivre le déplacement en translation verticale cependant que sous l'action desdits moyens de sollicitation élastique, tendant d'abord à écarter les rouleaux opposés puis à la rapprocher, ladite plaque s'enroule autour du tube en étant à chaque instant pressée contre lui orthogonalement à lui par l'intermédiaire de ladite bande flexible.

De préférence, une telle installation comporte en outre des moyens de déplacement du cadre support pour aller chercher des plaques successives dans un poste d'alimentation où elles sont empilées, afin de les enrouler jointives autour de zones différentes le long du tube.

Le procédé et l'installation de l'invention amènent de nombreux avantages, parmi lesquels
- Les fissurations ou lacunes qui entraîneraient des pertes thermiques en fonctionnement sont très limitées, puisque l'on n'exerce aucune force de cisaillement notable.

- L'enroulement de la plaque de matériau isolant s'effectue avec une grande précision, de manière répétitive et à qualité égale.

- L'appareil permet de vérifier avec précision le diamètre final, c'est-à-dire le diamètre du tuyau y compris le calorifuge.

- Le procédé et la machine sont compatibles avec la réalisation de tuyaux calorifugés de grandes longueurs, typiquement de 12 m ou 24 mètres.

- ils conviennent également à la mise en oeuvre de plaques de matériau isolant dont les dimensions sont en général beaucoup plus réduites, à savoir par exemple de l'ordre de 1 à 3 mètres.

- Quand chaque plaque est associée à une tôle de protection extérieure, celle-ci peut être fixée bord sur bord suivant une génératrice du tube, par soudage points par points de ses bords en recouvrement, pendant que la plaque de matériau isolant est maintenue par l'appareil convenablement pressée sur la périphérie du tuyau et bord contre bord.

Dans une variante préférée de l'invention, les étapes d'enroulement d'une plaque sont répétées pour des plaques successives qui s'ajoutent jointives dans le sens de la longueur du tube, en considérant qu'une seule plaque n est pas suffisante pour couvrir celui-ci sur toute sa longueur. Cette disposition permet un agencement des tôles en "écailles", chacune bord à bord à la précédente et soudée à elle par un bord dépassant légèrement du matériau isolant proprement dit. Ceci permet ensuite d'insérer aisément le tube calorifugé dans un tube externe, se présentant pour enfilage par le bout du tube qui a été équipé de son calorifuge en dernier, sans devoir utiliser des centreurs, écarteurs, ou organes similaires formant entretoise entre tube interne et tube externe.
il est à signaler à cet égard qu'il est souvent souhaitable de constituer chaque tube, notamment chaque tube externe d'un tuyau, en soudant bout à bout deux tronçons de tube dont la longueur est sensiblement moitié de celle du tuyau. Dans ce cas, il est avantageux de commencer la mise en place des plaques par le milieu du tube et d'aller ensuite de proche en proche jusqu'à ses deux extrémités. Les deux tronçons du tube externe sont alors enfilés sur le tube interne équipé de ses plaques isolantes à partir de ses deux extrémités respectivement. En général, il n'est pas besoin d'établir un jeu plus important que celui qui résulte des tolérances habituelles.

Dans ses modes de réalisation préférés, l'appareil de l'invention ne nécessite aucune motorisation pour ses fonctions assurant l'enroulement de la plaque de matériau isolant.

En particulier, suivant une caractéristique secondaire de l'invention, la sollicitation élastique en tension de la bande est assurée par des ressorts qui prennent appui sur le bâti et sur les. bras, de telle sorte qu'ils basculent automatiquement de l'effet tendant à écarter les bras à celui tendant à les rapprocher.

Ainsi les bras sont d'abord maintenus écartés et transmettent l'effort de pression à la plaque pendant la première partie de l'enroulement.

Puis ils se rabattent pour pouvoir encore transmettre un effort dans la bonne direction.

Enfin après l'enroulage, les bras s'ouvrent automatiquement après s'être dégagés du tube, pour que la machine puisse être réapprovisionnée pour un nouveau cycle.

On peut donc s'affranchir d'une alimentation en puissance de l'appareil, ce qui présente l'avantage supplémentaire de l'alléger considérablement. il est seulement nécessaire d'utiliser un treuil pour le rapprocher ou l'écarter du tube à équiper. Ce déplacement relatif peut être assuré en agissant soit sur l'appareil soit sur le tube, suivant que l'appareil est suspendu ou posé sur le sol.

L'appareil peut toutefois, dans une autre variante, etre assisté par des vérins pour la commande des moyens de pression. Cette disposition a pour avantage supplémentaire de permettre de régler l'effort de compression, dans des limites déterminées, de manière à ajuster le périmètre et donc le diamètre, le matériau calorifuge étant alors fixé comprimé. On peut ainsi obtenir un diamètre final précis, permettant au tube ainsi équipé du calorifuge de s'enfiler aisément dans un tube externe avec un jeu très faible.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, parmi lesquelles
- la figure 1 illustre, en perspective, un exemple de réalisation pratique d'un appareil ou machine selon une variante de réalisation préférée de l'invention
- les figures 2a à 2c illustrent trois états de l'appareil de la figure 1 lors de l'enroulement d'une plaque de matériau microporeux autour d'un tube cylindrique
- la figure 3 illustre un point de détail du procédé selon l'invention, dans une variante préférée
- et les figures 4a à 4d illustrent quatre phases principales du procédé d'enroulement d'une plaque de matériau microporeux selon l'invention.

Le procédé selon l'invention va être maintenant décrit par référence à un exemple pratique d'un appareil pour sa mise en oeuvre, selon un mode de réalisation préféré particulièrement bien adapté à la fabrication de tuyaux calorifugés devant servir à la construction de canalisations sous-marines de produits pétroliers.

L'appareil 1 de la figure 1 est du type suspendu, c'est-à-dire accroché au câble 20 d'un treuil 2. il comprend un châssis qui est constitué de deux parties principales un cadre support inférieur 11, horizontal, et un bâti vertical 10 par lequel ce cadre est suspendu en porte-à-faux au treuil 2. Le bâti 10 comprend en effet deux poteaux verticaux, 100 et 101, prolongés par deux barres transversales horizontales 102 et 103, formant potence, et ces barres transversales 102 et 103 sont reliées entre elles par une barre longitudinale 104, également horizontale, qui comporte en son milieu un organe d'accrochage 1040 au câble 20 du treuil 2.

La position de la barre longitudinale 104 sur les barres transversales 102 et 103 est avantageusement réglable. Pour ce faire, on prévoit, par exemple, deux glissières 1020 et 1030, ménagées le long des barres transversales 102 et 103 respectivement, et des moyens de fixation, 1041 et 1042 respectivement, qui servent à maintenir la barre longitudinale 104 fixe dans la position choisie dans les glissières précitées 1020 et 1030. Cette disposition permet de régler l'équilibre de l'appareil 1, lorsqu'il est soulevé par le treuil 2.

Le cadre horizontal inférieur 11 est composé de deux traverses 110 et 111, se situant sensiblement à l'aplomb des barres transversales supérieures et de deux longerons 112 et 113, que l'on appellera arbitrairement arrière et avant, respectivement. Le cadre 11 est solidaire du bâti vertical 10, les poteaux ou montants 100 et 101 étant fixés aux traverses latérales 110 et 111, dans une zone proche du longeron arrière 112. L'ensemble du châssis de l'appareil forme une structure ouverte, présentant en vue de côté la forme générale d'un "C".

Quand il n'est pas soulevé par le treuil 2, le cadre 11, de forme sensiblement rectangulaire, peut être posé sur toute surface plane, notamment au sol. Des pieds à roulettes 114 permettent son déplacement dans toutes les directions.

Selon l'une des caractéristiques de l'invention, le cadre 11 supporte un mécanisme mobile 3, constitué en deux parties symétriques 30 et 31, qui sont disposées mobiles symétriquement par rapport au plan vertical médian passant par le milieu des traverses 110 et 111. C'est ce mécanisme mobile 3 qui va permettre l'enroulement d'une plaque de matériau microporeux selon le procédé de l'invention, en se refermant l'une vers l'autre comme des mâchoires par dessus un tube à calorifuger, engagé au préalable au-dessus du cadre 11, latéralement dans l'ouverture du châssis.

Chaque partie 30 ou 31 du mécanisme mobile 3 comprend un arbre 300 et 310, duquel sont solidaires, par une première extrémité, un certain nombre de bras, recourbés vers le plan médian de l'appareil, par exemple trois bras courbes 301 à 303 et 311 à 313, respectivement. Ces bras courbes supportent des rouleaux 304-305 et 314-315, respectivement, qui sont montés en rotation libre sur la seconde extrémité de ces bras.

Les arbres 300 et 310 sont montés rotatifs sur le cadre 11, plus précisément sur l'extrémité supérieure de paires de supports latéraux, 307-308 et 317-318, respectivement. Ces derniers sont fixés, par leur extrémité inférieure, en bout des longerons arrière 112 et avant 113, du cadre 11.

Lorsque les arbres 300 et 310 sont animés de mouvements de rotation en sens inverse, l'un de l'autre, dextrogyre pour l'un, lévogyre pour l'autre, les rouleaux 304-305 et 314-315, respectivement, vont soit se rapprocher les uns des autres, dans le sens de l'ouverture des mâchoires, soit s'éloigner en ouvrant les mâchoires, selon le sens des mouvements de rotation relativement au cadre 11.

On prévoit avantageusement des organes pour solliciter élastiquement les arbres 300 et 310 et leurs rouleaux alternativement en ouverture et en fermeture. Dans l'exemple décrit, une des extrémités des arbres est munie d'un bras de levier, 306 et 316 respectivement, orthogonal à l'axe de rotation, et d'un ressort de rappel 309 et 319, respectivement, dont l'une des extrémités est liée au bras de levier et l'autre extrémité aux supports 307 ou 317.

Lorsque les bras courbes se rapprochent les uns des autres, les ressorts exercent une force accentuant ce rapprochement, du moins lorsque les bras de levier 306 et 316, ont dépassé la verticale. I1 en est de même lorsqu'ils s'éloignent les uns des autres. Le basculement entre les deux sens de rotation des arbres est automatique.

Une butée 4 limite la rotation. Pour l'arbre arrière 300, cette butée est constituée d'un bras 40, dont l'extré mité inférieure porte un organe de réglage 41, par exemple à vis, et repose sur le longeron arrière 112 du cadre 11, lorsque les bras sont en position ouverte. L'extrémité supérieure 400 du bras est solidaire de l'arbre 300. il est clair que l'arbre avant 310 comporte également un organe de butée (non visible sur la figure 1).

On va maintenant montrer de façon plus détaillée comment une plaque de matériau microporeux à pores ouverts peut être enroulée autour d'un tuyau, à l'aide de l'appareil qui vient d'être décrit, conformément au procédé de l'invention, par référence aux figures 2a à 2c.

Les éléments communs à la figure 1 portent les mêmes références et ne seront redécrits qu'en tant que de besoin.

La figure 2a représente l'appareil 1 de la figure 1 avec les bras en position entièrement ouverte. Sur cette figure, deux bras seulement sont visibles, 303 et 313. Les organes de butée 4 et 4' reposent sur les longerons 112 et 113, respectivement.

Dans un état initial, non représenté, l'appareil 1 repose sur le sol S, soit directement par appui sur le cadre inférieur 11, soit avantageusement sur les pieds 114, à roulettes librement orientables, que comporte ce dernier.

Une plaque de matériau microporeux à pores ouverts 7 est déposée à plat sur les rouleaux, par exemple 305 et 315. On suppose, dans une variante préférée de l'invention que la plaque 7 est un panneau dans lequel elle est associée à une tôle de protection 8 qui sera enroulée en même temps que lui sur un tube 6. L'appareil est ensuite déplacé, si nécessaire, jusqu'à venir embrasser le tube par son côté ouvert à l'avant, dans sa zone qui est à recouvrir par la plaque.

Selon une autre caractéristique de l'invention, dans chaque paire de rouleaux antagonistes, les rouleaux 305 et 315, par exemple, sont reliés par une bande souple 5, qui n'a pas été représentée sur la figure 1 pour des raisons de simplification du dessin. La longueur de cette bande souple 5 est déterminée en fonction du diamètre du tuyau 6. Plus précisément elle est égale à une fraction de ce périmètre, typiquement 95 % de celui-ci. Ceci facilite le parcours du périmètre jusqu'à la génératrice supérieure du tube, par les moyens de pression que constituent ces rouleaux en combinaison avec la bande correspondante.

Le tube à calorifuger est amené contre le bâti vertical 10, plus précisément contre les poteaux guides de positionnement, par exemple le poteau 100, et par déplacement de l'appareil 1. Ensuite, selon la variante de réalisation, soit le tube 6 est descendu jusqu'à etre mis en contact avec la surface supérieure de la plaque 7, si l'appareil reste au sol, soit l'appareil, comme illustré par la figure est remonté (force F) à l'aide du treuil 2 (figure 1) pour obtenir ce contact au niveau de la génératrice inférieure du tube dans le plan médian de l'appareil.

C'est la position représentée sur la figure 2a.

Auparavant, l'appareil aura été déplacé parallèlement à l'axe du tube pour atteindre la zone à calorifuger. A cet effet, l'appareil 1, par l'intermédiaire du treuil 2, est monté mobile sur un portique en soi classique qui n'a pas été représenté.

Ensuite, dans l'exemple décrit, l'appareil 1 continue d'être soulevé par le treuil 2 (figure 1), dans un déplacement en translation verticale de bas en haut, comme le montre la figure 2b. Par l'intermédiaire de la bande flexible et sous l'action des ressorts de rappel élastique, les rouleaux, par exemple 305 et 315, exercent une force de pression sur la plaque 7 et la tôle sous-jacente 8, relativement au tube 6, ce qui oblige ces deux couches successives de matériau à épouser progressivement la surface inférieure du tuyau 6, ce dernier restant immobile dans l'espace. La bande souple 5 transmet la pression en l'exerçant orthogonalement au tube de proche en proche, en s'enroulant autour de lui sous la tôle 8. La pression exercée sur les deux couches de matériau, et particulièrement sur la plaque de matériau microporeux à pores ouverts 7, est donc parfaitement répartie sur toute la surface de contact avec le tube 6. En d'autres termes, les seules forces significatives exercées sur cette plaque sont des forces de compression, qui sont réparties sur elle par la tôle 8.

Une fois que les bras de levier 306 et 316 (figure 1) ont dépassé la position verticale, les ressorts 309 et 319 (figure 1), exercent une force de traction qui accentue la rotation des arbres 300 et 310 et entraînent les bras courbes, par exemple 303 et 313, l'un vers l'autre. Le panneau constitué de la plaque 7 et de la tôle 8 est ainsi entièrement enroulé autour du tube 6, comme illustré plus particulièrement par la figure 2c.
il est à noter ici que la plaque 7, qui est initialement plane et peu flexible, est choisie d'une longueur appropriée au diamètre du tube 6 à calorifuger, en une seule pièce de matériau microporeux isolant capable de couvrir la totalité du périmètre du tube. Ses extrémités se rejoignent bord contre bord suivant la génératrice supérieure du tube.

De façon avantageuse, on prévoit des biseaux de forme complémentaire 700 et 701, sur les tranches en vis-à-vis de la plaque de matériau microporeux à pores ouverts 7, de manière à assurer un recouvrement bord à bord sous une épaisseur constante, ce qui évite toute lacune cause de fuites thermiques.

Dans la position finale de la figure 2c, la tôle 8 peut être soudée points à points. I1 est avantageux que la largeur de la plaque de tôle soit plus importante que celle de la plaque 7, pour qu'il y ait recouvrement d'un bord sur l'autre, la soudure de la tôle étant effectuée bord sur bord. Le calorifuge se trouve alors définitivement fixé dans sa configuration enroulée et le mécanisme de pression peut être dégagé. L'ouverture des bras en écartement des rouleaux opposés a lieu automatiquement contre l'action des ressorts quand on déplace l'appareil de haut en bas, le tuyau restant fixe.

La variante de réalisation de l'appareil 1 qui vient d'être décrite, c'est-à-dire un appareil suspendu à un treuil, est particulièrement avantageuse, car elle permet un alignement automatique par effet pendulaire préservant le parallélisme entre le tube et le panneau calorifuge (plaque d'isolant avec sa tôle de protection associée). Cependant, comme il a été indiqué, l'appareil 1 peut être fixe, par exemple posé sur le sol S. Dans ce cas c'est le tube 6 qui descend vers la plaque 7 et la tôle sous-jacente 8. Dans les deux cas, on assure un mouvement de translation relatif, mouvement qui, par le biais des moyens de sollicitation élastique des bras mobiles que constituent les ressorts sur leviers décrits, permet aux bras de se refermer et d'exercer sur la plaque 7 une force de compression orthogonale au tube, qui se déplace progressivement autour de son périmètre.

De même, la tôle de protection peut être omise. La fixation du calorifuge peut être obtenue, dans ce cas, à l'aide d'un ruban adhésif entourant la plaque 7 enroulée et mise bord à bord. En pratique, on utilisera pour la même plaque plusieurs rubans, qui auront été placés sous la plaque avant son enroulement autour du tube. En variante, on peut bien entendu préférer les rubans adhésifs disposés longitudinalement, notamment un ou deux rubans au niveau de la jonction le long de la génératrice supérieure du tube.

L'appareil 1 permet d'enrouler, en une seule passe, des plaques de grande largeur. Eventuellement donc, il suffira d'une plaque pour recouvrir toute la longueur d'un tube. Cependant, pour des tuyaux aux longueurs standards de 12 m ou 24 m, plusieurs plaques doivent être enroulées côte à côte, chacune avec sa propre tôle de protection 8. On prévoit alors avantageusement un recouvrement pour deux tôles adjacentes le long du tube à calorifuger. En d'autres termes, la largeur des tôles 8 est choisie supérieure à la largeur des plaques de matériau microporeux à haute porosité en pores ouverts 7 et l'application se fait bord à bord pour les plaques, avantageusement biseautées là aussi, et avec soudure bord sur bord pour les tôles de protection.

De façon préférentielle, comme illustré par la figure 3, en coupe partielle longitudinale, l'enroulement des plaques successives (ici trois plaques) 7a, 7b et 7c débute par la plaque centrale 7a au milieu du tube 6 et on procède ensuite, en s'éloignant de plus en plus de la zone centrale, à l'enroulement des plaques adjacentes 7b et 7c, de part et d'autre de la plaque centrale 7a. De ce fait, la tôle centrale 7a est recouverte, en écaille" par les deux plaques latérales 8b et 8c, respectivement, et ce, de proche en proche jusqu'à l'extrémité du tube 6. On constate qu'il existe, dans l'exemple décrit, deux zones de recouvrement aux jonctions des tô

On va maintenant décrire, par référence aux figures 4a à 4d, les principales étapes du procédé de l'invention concernant la présentation des plaques de matériau microporeux 7. Les éléments communs aux figures précédentes portent les mêmes références et ne seront redécrits qu'en tant que de besoin. En outre, on a porté sur ces figures les seules références nécessaires à la bonne compréhension de l'invention.

Les plaques de matériau microporeux à haute porosité en pores ouverts 7, telles qu'elles sont disponibles dans le commerce dans des dimensions de 1 m à 3 m de long et de large, le matériau microporeux étant retenu dans une enveloppe de tissu, sont amenées dans un poste d'alimentation empilées dans une caisse en carton 9, en association avec des tôles de protection sous-jacentes 8, respectivement propres à chacune, qui sont intercalées entre elles. Ces éléments, plaques d'isolant thermique et tôles de protection, sont initialement plans et disposés horizontalement, empilés en sandwich, à plat les uns sur les autres.

On retire simplement la paroi avant 90 et la paroi de dessus 91 de ce carton 9, en laissant subsister les autres parois, par exemple la paroi de dessous 92 et la paroi arrière 93, comme illustré à l'étape de la figure 4a.

Cette disposition va permettre de tirer les panneaux (plaque et tôle) par glissement, c'est-à-dire sans les soulever.

L'appareil 1, comme illustré par la figure 4b est alors amené, à l'aide du treuil 2 (figure 1), à hauteur du panneau 7s-8s supérieur de la pile. Plus précisément, c'est la table formée par les rouleaux, par exemple 305 et 315, et la bande souple 5 qui se retrouve à cette hauteur. La bande souple 5 est une bande sans fin tournant autour des rouleaux symétriquement opposés, qui est tendue entre eux lorsque les bras, par exemple 303 et 313, sont complètement écartés.

Dans le cas décrit on a deux bandes identiques, en correspondance avec les deux paires de rouleaux opposés.

Ensuite, le panneau 7s est mis en position par référence à des guides de positionnement convenablement placés sur l'appareil d'enroulement, lequel se trouve par ailleurs en butée par ses poteaux tels 100 contre le tube à envelopper. Les guides prévus dans le mode de mise en oeuvre préféré décrit comportent des guides latéraux, constitués par des disques 321, montés à proximité des chapes de montage de l'axe des rouleaux de tension des bandes de pression qui terminent les deux bras d'extrémité de chaque côté de la machine (301 et 303, 311 et 313, figure 1). Ils comportent aussi des guides longitudinaux, qui sont matérialisés par des plaquettes de butée 331, montés en bout de tiges 341 fixées respectivement sur chacun des bras équipant le côté arrière de l'appareil (bras 301, 302, 303 sur la figure 1).

Tous ces guides agissent sur la tôle 8, qui se glisse contre les disques de guidage latéral jusqu'à venir en butée contre les plaquettes de guidage longitudinal.

D'autre part, leur position est réglable pour s'adapter aux dimensions des panneaux à mettre en place. A cet effet, les disques 321 sont aptes à coulisser le long de l'axe supportant les rouleaux de tension des bandes de pression.

Leur rayon est bien entendu supérieur à celui des rouleaux, et ce d'au moins la même valeur que l'épaisseur de la tôle des panneaux. Quant aux plaquettes 321, leur réglage s'obtient en inclinant plus ou moins les tiges qui les portent sur les bras correspondant, grâce à un montage orientable par téton coulissant dans une lumière. Toutefois, comme l'appareil décrit est destiné à servir en continu pour de grandes séries de panneaux isolants à appliquer sur un grand nombre de tubes identiques entre eux, les différents réglages sont effectués une fois pour toute en début de fabrication et rendus fixes par soudage.

Dans le même contexte d'applications, on a vu que les tôles de protection sont prévues pour se chevaucher entre deux panneaux adjacents le long du tube dont les plaques de matériau microporeux viennent bord contre bord. il est dès lors utile que les disques de guidage latéral soient escamotables. Pour chaque panneau le guidage latéral pourra ainsi etre réservé à l'extrémité de l'appareil se situant du côté du tube qui n'a pas encore été recouverte de calorifuge. De l'autre côté, les disques guides seront escamotés et rendus inactifs, afin qu'ils ne viennent pas détériorer le calorifuge déjà posé. Le caractere escamotable est avantageusement apporté par une réalisation de chaque disque en deux parties dont l'une au moins est rabattable sur charnière le long de l'axe dans sa position inactive alors qu'elle peut être maintenue en position active, proéminente par rapport au diamètre des rouleaux, par un organe de verrouillage de tout type connu, tel une vis.

On doit bien comprendre que plusieurs panneaux peuvent être mis côte à côte, pour être enroulés sur le tube interne 6, donc entre ce tube interne et un tube externe 6' quand, suivant un mode de mise en oeuvre mettant l'invention particulièrement en valeur, il s'agit de réaliser des tuyaux à double-enveloppe.

Dans les dernières étapes du procédé, l'appareil est remonté par le treuil 2, jusqu'à ce que le panneau 7s entoure complètement le tuyau 6. C'est cette position qui est représentée sur la figure 4c. Elle correspond à l'état atteint sur la figure 2c. La tôle d'acier 8s est rabattue, avec l'aide de la main si nécessaire, puis soudée par points, par exemple avec l'aide d'un pistolet à double électrode.

Le processus peut ensuite recommencer écartant les bras et rouleaux et en redescendant l'appareil 1 de façon à ce qu'il prenne la position illustrée par la figure 4b. Une nouvelle plaque 7s et sa tôle 8s sont alors placées sur la table de l'appareil formée par les bandes souples. Dans la généralité des cas, le tube 6 restant fixe, l'appareil aura été à chaque fois déplacé horizontalement (en faisant rouler son portique sur les rails 73) pour aller chercher un nouveau panneau dans le poste d'alimentation en panneaux, plaques et tôle, et ramené en sens inverse à l'aplomb d'une zone différente du tube non encore équipée de calorifuge.

En ce qui concerne le poste d'alimentation en panneaux d'isolation calorifuge, il est à noter que, dans la mesure où les panneaux sont amenés en piles de panneaux superposés, on a intérêt à compléter l'installation par des moyens de manutention et convoyage, conçus et construits, de manière en elle-même connue par ailleurs pour faire passer tour à tour chaque pile (dans sa caisse telle que décrite ci-dessus) sur une table élévatrice 71 qui est actionnée, au fur et à mesure de la consommation de la pile en cours, pour amener le panneau se trouvant au sommet de la pile au même niveau que les bandes flexibles tendues entre les rouleaux de tension des bandes de pression quand l'appareil 1 est dans sa position basse et face à ladite pile, comme sur la figure 4b.

La table élévatrice 71 se déplace, à l'aide de roulettes 72, sur des rails 73 parallèles au tube. Elle suspend la machine d'enroulement 1 par la potence 70.

Dans une variante de réalisation non représentée, on peut actionner les bras de levier 307 et 317, non par un simple ressort 309 ou 319, comme illustré par la figure 1, mais par des vérins. On peut alors appliquer des forces de compression importantes sur la plaque 7, notamment pendant la phase finale d'enroulement (figures 2c ou 4d). Ces forces rendent plus facile le réglage du taux de compression de l'isolant et l'ajustement du périmètre, donc du diamètre final du tuyau.

Parmi les autres caractéristiques secondaires de l'invention, on notera que le treuil 2 est avantageusement muni de tous moyens limiteurs de couple, lesquels contribuent notamment à maintenir la pression à la valeur souhaitée lors des dernières phases d'enroulement d'un panneau. Par ailleurs, il est souvent souhaitable de bloquer les bandes flexibles dans leur déplacement sur elles-mêmes autour des rouleaux de tension des bandes de pression et/ou de guider le châssis de l'appareil d'enroulement dans ses déplacements verticaux. Un guidage, similaire assurant la verticalité du bâti est notamment à prévoir dans les cas où l'appareil reste au sol et que c'est le tube qui est descendu pendant l'enroulement.

Le système de déplacement de l'appareil d'enroulement présente d'autres particularités qui apparaissent sur la figure 1. Elles concernent le parallélisme entre chaque panneau d'isolation encore plan et le tube qui doit en être équipé. On a déjà vu à ce sujet que le positionnement longitudinal d'obtient par un déplacement horizontal du treuil de levage sur son portique, et que, lorsque l'appareil suspendu vient en butée par ses poteaux contre le tube 6, il positionne automatiquement l'axe de ce dernier dans le plan médian de l'appareil, en correspondance avec le panneau d'isolation dont il doit être équipé dans la zone ou tronçon de tube. il reste qu'il peut être utile d'assurer en plus un parallélisme précis dans le sens de la longueur et dans un plan vertical, alors que le tronçon de tube en cours sur l'appareil peut être plus ou moins incliné par rapport à l'horizontale, en fonction notamment de la flèche que peut prendre un long tube sous l'effet de son propre poids.

La solution adoptée dans l'exemple décrit consiste à prévoir plusieurs points d'attache pour le câble du treuil 2 écartés l'un à l'autre le long de la barre longitudinale 104 du châssis porteur de l'appareil. Ceci est illustré sur la figure 1 par trois encoches ménagées dans la pièce d'accrochage 1040. Quand on utilise celle du milieu, l'appareil suspendu s'équilibre naturellement dans la position où le cadre support lî et donc les rouleaux de montage de la bande flexible sont horizontaux. Les autres permettent une inclinaison adaptée à celle éventuelle du tube, si bien que le panneau à poser peut aborder le tube de manière uniforme. Au total, on évite ainsi de créer des distorsions dans la pression exercée lors de l'enroulement.

D'autre part, l'appareillage décrit comporte des moyens réglables en ce qui concerne le positionnement du tube contre les poteaux verticaux de la machine. Déjà pour des tubes de diamètre déterminé, il est utile de disposer de cales qui sont soit calibrées amovibles, soit réglables en distance du poteau lui-même, afin de régler cette distance de manière différente entre les deux poteaux, suivant que le tronçon en cours de traitement vient s'appuyer dessus du côté où le tube est encore nu, avant l'enroulement d'un panneau, ou du côté d'un tronçon précédent déjà équipé d'un tel panneau. La même possibilité est offerte pour s'adapter par exemple aux extrémités des tubes où le diamètre est différent.

L'utilité de cette disposition est liée au fait que les plaques de calorifuge utilisées sont d'une épaisseur qui n' est pas négligeable par rapport au diamètre du tube. On peut disposer d'autant de cales interchangeables que nécessaire pour adapter l'appareillage à des épaisseurs différentes des panneaux calorifuges.

On combine avantageusement ces cales à des gabarits qui permettent d'adapter la distance entre les poteaux et le plan médian commun aux tubes en cours d'équipement et au panneau de calorifuge sur la table de bandes flexibles.

Grâce à ces gabarits que l'on fixe sur les panneaux, on peut disposer d'un réglage automatique, par exemple deux distances différentes correspondant à deux diamètres différents des tubes.

On signalera enfin que dans bien des cas, le degré de compressibilité du matériau microporeux permet d'utiliser le même appareil, suivant le même procédé, pour disposer le calorifuge autour des extrémités du tuyau, à l'endroit où la section de l'espace annulaire entre tube interne et tube externe va en diminuant vers une zone de jonction avec un tuyau suivant dans la canalisation future. Le cas échéant, la tôle de protection peut constituer la virole tronconique fermant l'espace annulaire et permettant, si souhaitable, sa mise sous vide.

A la lecture de ce qui précède, on constate aisément que l'invention atteint bien les buts qu'elle s'est fixés.

Il doit etre clair cependant que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisation explicitement décrits, notamment en relation avec les figures 1 à 4d. On notera en particulier que le nombre de paires de bras mobiles avec leurs rouleaux et celui des bandes flexibles qui assurent la transmission des efforts de pression (du moins tant que les rouleaux ne portent pas directement sur le panneau en cours d'enroulement) peut varier en fonction de la largeur des panneaux disponibles. il doit être clair aussi que, bien que particulièrement adaptée à l'enroulement de plaques de matériau microporeux à pores ouverts, du fait de sa fragilité et de sa faible flexibilité, on ne saurait cantonner l'invention à ce seul type d'application. Elle s'applique tout aussi bien à l'enroulement de tout autre matériau se présentant en plaques planes initialement.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Procédé de réalisation de tuyaux calorifugés, notamment destinés à la construction de canalisations sous-marines de produits pétroliers, impliquant la mise en place de plaques de matériau isolant autour d'un tube interne, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une série d'étapes successives consistant - à présenter une pile desdites plaques superposées

initialement planes dans un poste d'alimentation où la

plaque supérieure de la pile est déplacée sur une bande

flexible (5) tendue entre des rouleaux (305,315) montés

sur des bras mobiles symétriques (303,313) dans un

appareil d'enroulement (1), - à assurer un déplacement relatif entre ledit appareil

(1) et un tube interne (6) à calorifuger jusqu'à une

position où ladite plaque (7) se trouve à l'aplomb du

tube, verticalement sous lui et en contact en son plan

médian avec sa génératrice inférieure, le tube étant

sensiblement parallèle à la plaque, - à poursuivre ce déplacement en translation verticale de

manière à appliquer ladite plaque (7) progressivement

contre le tube (6) en l'enroulant autour de lui jusqu'à

la fermer bord contre bord le long de sa génératrice

supérieure, tout en lui imprimant une pression

orthogonale de proche en proche par l'intermédiaire de

ladite bande (5), - lesdits bras étant à cet effet soumis à une force de

rappel élastique qui tend d'abord à retenir les

rouleaux éloignés puis à les rapprocher par dessus le

tube, - à fixer la plaque ainsi enroulée, - à écarter ensuite lesdits rouleaux en éloignant

l'appareil du tube pour aller chercher une nouvelle

plaque dans ladite pile.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque (7) est constituée par une plaque de matériau microporeux à haute porosité en pores ouverts, présentant une faible résistance au cisaillement et une résistance à la compression élevée, et en ce que sa longueur est adaptée à couvrir tout le périmètre du tube à calorifuger.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite plaque (7) est associée à une tôle de protection (8), en ce que ladite plaque et ladite tôle sont enroulées simultanément autour dudit tube (6), de manière que la tôle constitue la couche externe après enroulement, et en ce qu'il comprend une étape supplémentaire consistant à souder la tôle (8) bord sur bord, la longueur de cette tôle étant supérieure à celle de la plaque de matériau microporeux couvrant bord à bord le périmètre du tube.

4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on règle la pression exercée pendant l'enroulement de manière à comprimer le matériau isolant constituant ladite plaque (7) et à donner audit tube (6) ainsi calorifugé un diamètre lui permettant de constituer un tube interne à enfiler dans un tube externe (6') de tuyau à double enveloppe.

5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on répète lesdites étapes avec des plaques successives de ladite pile et sur des zones différentes dudit tube (6) pour les enrouler jointives le long dudit tube, les tôles de protection qui leur sont éventuellement associées suivant la revendication 3 étant légèrement plus larges que les plaques elles-mêmes pour être soudées bord sur bord.

6. Installation de réalisation de tuyaux calorifugés, notamment destinés à la construction de canalisations sous-marines de produits pétroliers, impliquant la mise en place de plaques de matériau isolant initialement planes autour d'un tube interne (6), caractérisée en ce qu'elle comprend un appareil (1) d'enroulement de chaque plaque de matériau isolant autour dudit tube interne jusqu'à rejoindre ses bords, ledit appareil comportant - un cadre support d'un mécanisme (3) à au moins une

paire de bras courbes opposés (301-311, 303-313),

symétriques par rapport à un plan médian, qui sont

mobiles articulés symétriquement sur un cadre support

inférieur (11) de l'appareil, - une bande flexible (5) montée entre des rouleaux (305

315) situés respectivement en bout de chacun des bras

opposés de ladite paire, - des moyens (306-316, 309-319) pour solliciter élas

tiquement lesdits bras en ouverture pour écarter

lesdits rouleaux l'un de l'autre et en fermeture pour

rapprocher lesdits rouleaux l'un de l'autre, - des moyens pour déplacer ledit cadre support (11) rela

tivement à un tube interne (6) à calorifuger, et amener

ainsi ladite plaque (7), reposant sur ladite bande

flexible alors tendue horizontale entre les rouleaux

écartés, en contact avec une génératrice inférieure

dudit tube dans une zone à équiper de ladite plaque, - puis pour poursuivre le déplacement en translation

verticale cependant que sous l'action desdits moyens de

sollicitation élastique, tendant d'abord à écarter les

rouleaux opposés puis à les rapprocher, ladite plaque

s'enroule autour du tube en étant à chaque instant

pressée contre lui orthogonalement à lui par l'inter

médiaire de ladite bande flexible.

7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de déplacement dudit cadre pour aller chercher des plaques successives dans un poste d'alimentation où elles sont empilées.

8. Installation suivant l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que ledit cadre (11) support du mécanisme (3) à bras mobiles est solidaire d'un châssis de suspension en porte-à-faux à un portique par un treuil (2) assurant son déplacement en translation verticale.

9. Installation suivant l'une quelconque des revendication 6 à 8, caractérisée en ce que ledit cadre en position horizontale est solidaire de poteaux verticaux (100, 101) propres à venir en butée contre ledit tube (6) pour assurer son positionnement axé dans le plan médian de ladite bande (5).

10. installation suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de guidage de ladite plaque, ou de préférence d'une tôle de protection qui lui est associée, lors de sa mise en place sur ladite bande flexible par l'avant de l'appareil, lesdits moyens de guidage comprenant des disques escamotables de guidage latéral et des plaquettes de butée portées par les bras à l'arrière de l'appareil.

11. Installation suivant l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que, dans l'appareil d'enroulement, ladite bande flexible (5) est en boucle fermée autour de rouleaux montés libres en rotation entre les extrémités supérieures desdits bras.

12. Installation suivant l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que l'appareil d'enroulement est suspendu à un treuil (2) tel que celui de la revendication 8 qui présente plusieurs points d'accrochage écartés dans le sens de la longueur dudit tube (6), permettant de lui donner par rapport à l'horizontale une inclinaison adaptée à celle éventuelle du tube.

13. Installation suivant l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisée en ce que lesdits moyens élastiques sont fixés par leviers à des arbres rotatifs d'articulation desdits bras, de sorte que lors de l'enroulement de ladite bande autour dudit tube, ils basculent automatiquement de l'effet tendant à écarter les rouleaux à celui tendant à les rapprocher.