FR2917149A1 - FLEXIBLE TUBE WITH FLUE PIPE AND EXTERNAL MECHANICAL PROTECTION - Google Patents
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Abstract
Cette tubulure flexible (101) destinée au transport de fluides comprend un tuyau onduleux (102) interne autour duquel sont rapportés au moins une tresse de tenue en pression (109) de forme tubulaire réalisée dans un matériau adapté ainsi qu'une protection mécanique externe (113) de forme tubulaire. Cette tubulure flexible comprend en outre une gaine anti-abrasion (117) positionnée autour de ladite protection mécanique externe (113).This flexible tubing (101) for the transport of fluids comprises an inner corrugated pipe (102) around which at least one tubular pressure-resistant braid (109) made of a suitable material and an external mechanical protection ( 113) of tubular form. This flexible tubing further comprises an anti-abrasion sheath (117) positioned around said external mechanical protection (113).
Description
La présente invention se rapporte à une tubulure flexible utilisée dans leThe present invention relates to a flexible tubing used in the
domaine de l'industrie, et notamment dans le domaine de l'énergie pour le transport de fluides dangereux ou non. Il est déjà connu d'équiper notamment des turbines à gaz à l'aide de tubulures flexibles de ce type. Pour cela, chaque tubulure flexible peut tout simplement être constituée d'un tuyau flexible inséré dans une gaine réalisée en acier inoxydable. Il a également été proposé une tubulure flexible plus élaborée possédant une protection renforcée contre les contraintes exercées depuis l'extérieur et susceptibles de l'endommager. Une telle tubulure flexible est habituellement constituée d'un tuyau onduleux autour duquel sont rapportés successivement, d'une part, une ou deux tresses de tenue en pression de forme tubulaire réalisées en acier inoxydable, et d'autre part, une protection mécanique externe de forme également tubulaire. industry, and particularly in the field of energy for the transport of dangerous or non-hazardous fluids. It is already known to equip including gas turbines with flexible pipes of this type. For this, each flexible tubing can simply be made of a flexible pipe inserted in a sheath made of stainless steel. It has also been proposed a more elaborate flexible tubing having a reinforced protection against stresses exerted from the outside and likely to damage it. Such a flexible tubing is usually constituted by a corrugated pipe around which are successively connected, on the one hand, one or two tubular-shaped pressure-resistant braids made of stainless steel, and on the other hand, an external mechanical protection of also tubular shape.
Selon une version encore plus élaborée d'une telle tubulure flexible, décrite dans la demande de brevet FR 2 883 356 au nom de la demanderesse, une tresse anti-friction de forme tubulaire peut être positionnée entre le tuyau onduleux et la tresse de tenue en pression, et une gaine d'amortissement peut être positionnée entre cette tresse de tenue en pression et la protection mécanique externe. Lorsque ces tubulures à protection externe de la technique antérieure sont placées dans un environnement à fortes vibrations comme par exemple sur une turbine à gaz, on a pu constater que la protection externe pouvait subir rapidement une certaine usure. According to an even more elaborate version of such a flexible tubing, described in the patent application FR 2,883,356 in the name of the applicant, a tubular-shaped anti-friction braid can be positioned between the corrugated pipe and the holding braid. pressure, and a damping sheath can be positioned between this pressure-resistant braid and the external mechanical protection. When these tubings with external protection of the prior art are placed in a high vibration environment such as for example on a gas turbine, it was found that the external protection could quickly undergo some wear.
La présente invention a notamment pour but de s'affranchir de cet inconvénient. On atteint ce but de l'invention avec une tubulure flexible destinée au transport de fluides, comprenant un tuyau onduleux interne autour duquel sont rapportés au moins une tresse de tenue en pression de forme tubulaire réalisée dans un matériau adapté ainsi qu'une protection mécanique externe de forme tubulaire, remarquable en ce qu'elle comprend une gaine antiabrasion positionnée autour de ladite protection mécanique externe. Grâce à la présence de cette gaine anti-abrasion, cette tubulure peut être installée dans un environnement à fortes vibrations, telle une turbine à gaz, sans risque d'abrasion de la protection mécanique par frottement sur des organes voisins tels que d'autres tubulures ou des organes fixes. The present invention is intended to overcome this disadvantage. This object of the invention is achieved with a flexible tubing intended for the transport of fluids, comprising an internal corrugated pipe around which are connected at least one tubular pressure-resistant braid made of a suitable material as well as external mechanical protection. tubular form, remarkable in that it comprises an anti-abrasion sheath positioned around said external mechanical protection. Thanks to the presence of this abrasion-resistant sheath, this tubing can be installed in a high-vibration environment, such as a gas turbine, without the risk of abrasion of the mechanical protection by friction on neighboring organs such as other tubes. or fixed organs.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de la présente invention : - ladite tubulure flexible comprend en outre une' tresse anti-friction de forme tubulaire positionnée entre ledit tuyau onduleux et ladite tresse de tenue en pression, ladite tresse anti-friction étant réalisée dans un matériau adapté dont la dureté et/ou le coefficient de friction sont inférieurs à ceux du matériau employé pour réaliser la tresse de tenue en pression ; - ladite tubulure flexible comprend en outre une gaine d'amortissement positionnée entre ladite tresse de tenue en pression et ladite protection mécanique externe ; - ladite gaine anti-abrasion est constituée dans un matériau choisi dans le groupe comprenant les matériaux tissés en fibre de verre enduite, les matériaux tressés en PEEK, les matériaux tissés à base de fibres polyamide de forte épaisseur, les matériaux formés à base de Téflon , les matériaux à base de Kevlar , les matériaux à base de tricot de fibres de verre enduit de silicone ; -ladite gaine anti-abrasion est constituée d'un matériau présentant des caractéristiques de résistance à une température supérieure à 125 C, et de préférence supérieure à 250 C ; - ladite gaine anti-abrasion présente une isolation thermique, permettant de préférence un gradient thermique de 50 C entre la protection mécanique 20 externe et l'extérieur ; - ledit tuyau onduleux peut comporter des ondes parallèles ou hélicoïdales ; -ledit tuyau onduleux est réalisé dans un matériau choisi dans le groupe formé par les aciers inoxydables et les alliages base nickel ; 25 - ladite tresse anti-friction est réalisée dans un matériau choisi dans le groupe formé par les alliages cuivreux comme par exemple le bronze, les fibres naturelles et les fibres synthétiques ; - chaque tresse de tenue en pression est réalisée par exemple en acier inoxydable; 30 - chaque gaine d'amortissement est réalisée par exemple en une tresse en fibres de verre ou en un tricot de fibres de verre enduit de silicone, ou encore dans une autre matière équivalente ; - la protection mécanique externe consiste en un tuyau agrafé réalisé en acier inoxydable ou autre. According to other optional features of the present invention: said flexible tubing further comprises a tubular-shaped anti-friction braid positioned between said corrugated pipe and said pressure-holding braid, said anti-friction braid being made of a material adapted whose hardness and / or coefficient of friction are lower than those of the material used to make the pressure-resistant braid; said flexible tubing further comprises a damping sheath positioned between said pressure-holding braid and said external mechanical protection; said abrasion-resistant sheath is made of a material chosen from the group comprising coated fiberglass woven materials, braided PEEK materials, woven materials based on high-density polyamide fibers, Teflon-based materials formed , Kevlar-based materials, silicone-coated fiberglass knit materials; said abrasion-resistant sheath is made of a material having resistance characteristics at a temperature greater than 125.degree. C., and preferably greater than 250.degree. said abrasion-resistant sheath has a thermal insulation, preferably allowing a thermal gradient of 50 C between the external mechanical protection and the outside; said corrugated pipe may comprise parallel or helical waves; said corrugated pipe is made of a material chosen from the group formed by stainless steels and nickel base alloys; Said anti-friction braid is made of a material chosen from the group formed by cuprous alloys, for example bronze, natural fibers and synthetic fibers; each pressure-holding braid is made for example of stainless steel; Each damping sheath is made for example of a fiberglass braid or a glass fiber knit coated with silicone, or else in another equivalent material; - External mechanical protection consists of a stapled pipe made of stainless steel or other.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation parmi l'éventail de possibilités, description exposée ci-dessous en regard des figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue d'ensemble d'une tubulure flexible selon un 5 premier mode de réalisation de l'invention, dont une partie d'extrémité E est représentée en coupe ; - la figure Ibis est une vue partielle de la tubulure de la figure 1, représentée en vue écorchée de manière à mettre en évidence toutes les couches formant cette tubulure ; 10 - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle de la partie d'extrémité E de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la tubulure flexible représentée à la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la tubulure 15 flexible représentée à la figure 2, et - les figures 5 à 8 sont des vues analogues à celles des figures 1 bis à 4 pour un autre mode de réalisation de l'invention. En se reportant à présent aux figures 1 à 4, la tubulure 1 est obtenue à partir d'un tuyau onduleux 2 à ondes parallèles 3 réalisé en acier inoxydable et 20 soudé à chacune de ses deux extrémités à un raccord 5. Une tresse anti-friction 6, en bronze par exemple, est ensuite glissée le long du tuyau onduleux 2, cette tresse anti-friction 6 étant de forme tubulaire et possédant un diamètre interne légèrement supérieur au plus grand diamètre du tuyau onduleux 2, et une longueur sensiblement égale à celle dudit tuyau 25 onduleux 2. Plus précisément, chacune des deux extrémités de cette tresse anti-friction 6 est sertie dans un évidement 7 présenté par le raccord 5 correspondant et est maintenue dans cette position grâce un collier de serrage 8 logé dans l'évidement 7. Une tresse de retenue de pression 9 réalisée par exemple en acier 30 inoxydable ou en alliage base nickel est ensuite glissée le long de la tresse anti- friction 6. Cette tresse de retenue en pression 9 est conçue de façon à posséder un diamètre interne légèrement supérieur au diamètre externe de la tresse anti-friction 6, et une longueur sensiblement égale à celle de la tresse anti-friction 6. Au niveau de chacune des deux extrémités de la tresse de 35 retenue de pression 9 peut être glissée une bague d'arrêt 11, ladite tresse de retenue en pression 9 et chaque bague d'arrêt 11 pouvant ensuite être soudées au moyen d'un cordon de soudure S sur la face latérale externe du raccord 5 correspondant. Une gaine d'amortissement 12, réalisée de préférence à l'aide d'un tricot de fibres de verre enduit de silicone, et possédant une épaisseur comprise préférentiellement entre 3 et 4 mm, est ensuite glissée le long de la tresse de retenue en pression 9 de façon à venir en butée contre la bague d'arrêt 11. Une protection mécanique, réalisée sous la forme d'un tuyau agrafé 13 en acier inoxydable pourvue d'une bague de rattrapage 14 à chacune de ses deux extrémités, est glissée autour de la gaine d'amortissement 12. Plus précisément, une bague d'arrêt externe 15 est enfilée sur chacune des deux extrémités du tuyau agrafé 13, et ce dernier avec ses bagues de rattrapage 14 est finalement fixé par soudure à chacune de ses deux extrémités aux bagues d'arrêt 15 et à la face latérale externe des raccords 5. Une gaine anti-abrasion 17 est ensuite glissée le long de la protection 15 mécanique 13. Une bague d'arrêt 19 sertie sur chaque extrémité de la gaine 17 permet de fixer cette gaine sur chaque raccord 5. La gaine anti-abrasion 17 peut être tressée en fibre de verre enduite : ce type de gaine est commercialisé par exemple par la société FEDERAL MOGUL Systems Protection Group sous la marque Bentley-Harris - Thermojacket S. 20 Outre ses excellentes propriétés anti-abrasion, une telle gaine résiste à une température de 550 C en continu et permet d'isoler thermiquement le tuyau agrafé 13 (gradient thermique de 50 C entre le tuyau agrafé et l'extérieur). La gaine anti-abrasion 17 peut également être tressée en PEEK (polyetheretherketone) : ce type de gaine est commercialisé par exemple par la 25 société FEDERAL MOGUL Systems Protection Group sous la marque Bentley-Harris - Expando PEEK. Outre ses excellentes propriétés anti-abrasion, une telle gaine résiste à une température de 260 C en continu. La gaine anti-abrasion 17 peut également être tissée à base de fibres polyamide de forte épaisseur : ce type de gaine est commercialisé par exemple 30 par la société FEDERAL MOGUL Systems Protection Group sous la marque Bentley-Harris - ProGard . Outre ses excellentes propriétés anti-abrasion, une telle gaine résiste à une température de 125 C en continu. Selon d'autres variantes possibles, la gaine anti-abrasion 17 pourrait être formée à base de Téflon , de Kevlar , ou bien de la même matière que la 35 gaine d'amortissement 12. The invention will be better understood with the aid of the detailed description of two embodiments among the range of possibilities, description described below with reference to the appended figures in which: FIG. 1 is an overall view of a flexible tubing according to a first embodiment of the invention, of which an end portion E is shown in section; - Figure Ibis is a partial view of the tubing of Figure 1, shown in broken view so as to highlight all the layers forming this tubing; Figure 2 is a longitudinal sectional view on a larger scale of the end portion E of Figure 1; - Figure 3 is a sectional view along the line 3-3 of the flexible pipe shown in Figure 2; FIG. 4 is a sectional view along line 4-4 of the flexible tubing shown in FIG. 2, and FIGS. 5 to 8 are views similar to those of FIGS. 1a to 4 for another embodiment of FIG. embodiment of the invention. Referring now to FIGS. 1 to 4, the tubing 1 is obtained from a parallel wave corrugated pipe 2 made of stainless steel and welded at each of its two ends to a connector 5. friction 6, bronze for example, is then slid along the corrugated pipe 2, this anti-friction braid 6 being of tubular shape and having an internal diameter slightly greater than the largest diameter of the corrugated pipe 2, and a length substantially equal to that of said corrugated pipe 2. More specifically, each of the two ends of this anti-friction braid 6 is crimped into a recess 7 presented by the corresponding connector 5 and is held in this position by means of a clamping collar 8 housed in the recess. 7. A pressure retaining braid 9 made for example of stainless steel or nickel base alloy is then slid along the anti-friction braid 6. This retaining braid 9 is designed to have an internal diameter slightly greater than the outer diameter of the anti-friction braid 6, and a length substantially equal to that of the anti-friction braid 6. At each of the two ends of the braid 9, a pressure retaining strap 9 and each retaining ring 11 can then be welded by means of a weld seam S to the external lateral face of the fitting. 5 corresponding. A damping sheath 12, preferably made with a silicone-coated glass fiber knit, and having a thickness preferably between 3 and 4 mm, is then slid along the pressure-retaining braid. 9 to come into abutment against the stop ring 11. A mechanical protection, made in the form of a stapled pipe 13 of stainless steel provided with a catching ring 14 at each of its two ends, is slid around of the damping sheath 12. More specifically, an outer ring 15 is threaded on each of the two ends of the stapled pipe 13, and the latter with its catch rings 14 is finally fixed by welding at each of its two ends to the stop rings 15 and to the external lateral face of the connectors 5. An anti-abrasion sheath 17 is then slid along the mechanical protection 13. A stop ring 19 set on each end of the sheath 1 7 makes it possible to fix this sheath on each connector 5. The anti-abrasion sheath 17 may be braided with coated fiberglass: this type of sheath is sold, for example, by the company FEDERAL MOGUL Systems Protection Group under the trademark Bentley-Harris - Thermojacket In addition to its excellent anti-abrasion properties, such a jacket withstands a continuous temperature of 550 ° C. and makes it possible to thermally isolate the stapled pipe 13 (thermal gradient of 50 ° C between the stapled pipe and the outside). The abrasion-resistant sheath 17 can also be braided with PEEK (polyetheretherketone): this type of sheath is sold, for example, by FEDERAL MOGUL Systems Protection Group under the Bentley-Harris-Expando PEEK brand. In addition to its excellent anti-abrasion properties, such a jacket withstands a temperature of 260 C continuously. The anti-abrasion sheath 17 can also be woven based on thick polyamide fibers: this type of sheath is sold, for example, by FEDERAL MOGUL Systems Protection Group under the Bentley-Harris-ProGard brand. In addition to its excellent anti-abrasion properties, such a jacket withstands a temperature of 125 C continuously. According to other possible variants, the anti-abrasion sheath 17 could be formed from Teflon, Kevlar, or the same material as the damping sheath 12.
Comme cela est connu de la demande de brevet FR 2 883 356, les sommets d'ondes 3 du tuyau onduleux 2 étant placés au contact de la tresse anti-friction 6 qui est réalisée dans un matériau dont la dureté et/ou le coefficient de friction sont inférieurs à ceux du matériau employé pour réaliser la tresse de tenue en pression 9, il en découle que le phénomène d'usure est grandement réduit. Il l'est d'autant plus que la gaine d'amortissement 12 minimise les déplacements relatifs des différents composants les uns par rapport aux autres du fait des sollicitations en vibration auxquelles la tubulure flexible 1 est confrontée. Cette gaine amortit les vibrations et de ce fait peut dans certains cas permettre d'éviter l'entrée en résonance de ces composants sous l'effet de ces vibrations. A titre d'exemple, il a été constaté qu'une tubulure flexible 1 selon l'invention équipée d'une telle combinaison gaine(s) d'amortissement(s)/tresse anti-friction pouvait avoir une durée de vie vingt fois supérieure à celle d'une tubulure flexible traditionnellement utilisée. La gaine anti-abrasion 17 permet d'éviter l'usure de la protection mécanique 13 sous l'effet de frottements avec des organes situés dans le voisinage de la tubulure 1. As is known from patent application FR 2 883 356, the wave tips 3 of the corrugated pipe 2 being placed in contact with the anti-friction braid 6 which is made of a material whose hardness and / or friction are lower than those of the material used to make the pressure-resistant braid 9, it follows that the phenomenon of wear is greatly reduced. This is especially so since the damping sheath 12 minimizes the relative movements of the various components relative to each other due to the vibrational stresses to which the flexible pipe 1 is confronted. This sheath damps vibrations and therefore may in some cases prevent the resonance input of these components under the effect of these vibrations. For example, it has been found that a flexible tubing 1 according to the invention equipped with such a combination sheath (s) damping (s) / anti-friction braid could have a lifespan twenty times higher to that of a flexible tubular traditionally used. The anti-abrasion sheath 17 makes it possible to avoid the wear of the mechanical protection 13 under the effect of friction with members located in the vicinity of the pipe 1.
C'est le cas notamment lorsque la tubulure 1 est installée sur une turbine à gaz, les vibrations engendrées par cette machine étant susceptibles de faire frotter la tubulure 1 contre d'autres tubulures voisines ou contre des organes fixes de la machine. A noter que dans le cas particulier de l'utilisation de la tubulure 1 pour une turbine à gaz, les températures des fluides circulant dans cette tubulure peuvent être élevées (typiquement de l'ordre de 450 C). Le fait d'utiliser une gaine 17 résistante aux fortes températures et surtout permettant une isolation thermique est alors un avantage : il n'est alors plus nécessaire d'utiliser des matelas de protection thermique, coûteux et encombrants, comme cela se fait usuellement. Le mode de réalisation des figures 5 à 8 présente une structure simplifiée par rapport au mode de réalisation précédent. Les références numériques analogues à une centaine près indiquent des organes communs aux deux modes de réalisation. This is particularly the case when the pipe 1 is installed on a gas turbine, the vibrations generated by this machine being capable of rubbing the pipe 1 against other adjacent pipes or against fixed members of the machine. Note that in the particular case of the use of the tubing 1 for a gas turbine, the temperatures of the fluids flowing in this tubing can be high (typically of the order of 450 C). The fact of using a sheath 17 resistant to high temperatures and especially for thermal insulation is then an advantage: it is then no longer necessary to use thermal protective mattresses, expensive and bulky, as is customary. The embodiment of Figures 5 to 8 has a simplified structure compared to the previous embodiment. The reference numerals similar to a hundred or so indicate bodies that are common to both embodiments.
La tubulure 101 de ce deuxième mode de réalisation comprend, de l'intérieur vers l'extérieur : un tuyau onduleux 102, une tresse de retenue de pression 109, un tuyau agrafé 113, et une gaine anti-abrasion 117. La tresse 109 est fixée sur chaque raccord 105 par une bague d'arrêt 111 et peut être soudée (soudure S). Le tuyau agrafé 113 est fixé sur chaque raccord 105 par une bague d'arrêt 115 et la soudure S. La gaine anti-abrasion 117 est fixée sur chaque raccord 105 par une bague d'arrêt 119. The tubing 101 of this second embodiment comprises, from the inside to the outside: a corrugated pipe 102, a pressure-retaining braid 109, a stapled pipe 113, and an abrasion-resistant sheath 117. The braid 109 is fixed on each connection 105 by a stop ring 111 and can be welded (weld S). The stapled pipe 113 is fixed on each connection 105 by a stop ring 115 and the weld S. The abrasion-resistant sheath 117 is fixed on each connection 105 by a stop ring 119.
Autrement dit, ce deuxième mode de réalisation se distingue du précédent en ceci qu'il ne comprend ni tresse anti-friction 6, ni gaine d'amortissement 12. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre de simples exemples. In other words, this second embodiment differs from the previous one in that it does not comprise an anti-friction braid 6 or a damping sheath 12. Of course, the present invention is in no way limited to the embodiments described and represented, provided as simple examples.
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