FR2976210A1 - Ensemble et methode de fabrication d'une gaine tubulaire - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un ensemble et une méthode de fabrication d'une gaine tubulaire, comprenant une tête (12) et une vis d'extrusion (14). Cette dernière comprend un fourreau (16) relié à ladite tête d'extrusion (12) et un arbre de vis (20) monté à l'intérieur dudit fourreau (16), lequel présente une extrémité d'entrée (22) pour recevoir un mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement et une extrémité de sortie (26) reliée à la tête d'extrusion (12), tandis que ledit arbre de vis (20) présente une extrémité libre (21) située vers ladite extrémité de sortie (26), ledit arbre de vis (20) étant destiné à entraîner ledit mélange, tandis que ledit additif d'écoulement migre vers ledit arbre de vis (20). Selon l'invention, ledit arbre de vis (20) comprend un chemin de passage axial (38) débouchant à la surface de ladite extrémité libre (21) de manière à pouvoir extraire le matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement.

Description

1 Ensemble et méthode de fabrication d'une gaine tubulaire
La présente invention se rapporte à un ensemble et à une méthode de fabrication d'une conduite tubulaire flexible pour le transport des produits pétroliers offshore. De telles conduites tubulaires flexibles sont notamment destinées à une exploitation pétrolière en mer. Ces conduites peuvent être immergées à de grandes profondeurs et doivent donc résister à des pressions et des tensions élevées. Elles sont notamment décrites dans les documents normatifs API 17J io « Specification for Unbonded Flexible Pipe » et API RP17B « Recommended Practice for Flexible Pipe » établis par l'American Petroleum Institute. Les conduites tubulaires flexibles comportent habituellement une gaine interne de pression en matériau polymère assurant l'étanchéité vis-à-vis du fluide transporté, et des couches de renfort entourant la gaine de pression et 15 assurant notamment la reprise des efforts liés à la pression du fluide transporté et à la tension axiale appliquée à la conduite. La conduite peut aussi comporter d'autres gaines tubulaires en matériau polymérique, notamment une gaine externe de protection, et une ou plusieurs gaines intermédiaires entourant la gaine interne de pression. La gaine de pression, les gaines intermédiaires et la 20 gaine externe sont généralement réalisées par extrusion à chaud d'un matériau polymère thermoplastique. Les ensembles de fabrication de conduites tubulaires flexibles connus comprennent une installation d'extrusion de gaine tubulaire en matériau polymère, et une installation d'enroulement d'éléments métalliques autour de 25 ladite gaine tubulaire. L'installation d'extrusion comporte une tête d'extrusion et une vis d'extrusion comprenant un fourreau monté en équerre par rapport à la tête d'extrusion. La tête d'extrusion présente une chambre annulaire apte à recevoir axialement la partie de conduite à recouvrir d'une gaine tubulaire. Elle comporte une extrémité aval ouverte et une extrémité amont fermée présentant 30 une ouverture d'entrée radiale. La vis d'extrusion comporte également un arbre de vis monté à rotation à l'intérieur du fourreau et ce dernier présente une extrémité d'entrée surmontée d'une trémie apte à recevoir un mélange de matériau polymère et une extrémité de sortie apte à déboucher dans la chambre annulaire. L'arbre de vis s'étend de l'extrémité d'entrée du fourreau jusqu'à l'extrémité de sortie où il présente une extrémité libre. En outre, le fourreau est équipé de garnitures chauffantes. Ainsi, le mélange de polymère est-il entraîné de l'extrémité d'entrée du fourreau vers l'extrémité de sortie au moyen de l'arbre de vis, et au fur et à mesure de son avancement il est porté vers un état fondu pour finalement être injecté sous pression dans la chambre annulaire. À l'intérieur de cette dernière se forme une manche en matériau polymère fondu, laquelle manche vient s'appliquer en se refroidissant sur la partie de conduite à recouvrir au fur et à mesure de son Io déplacement en translation dans l'axe de la chambre annulaire. II est sans cesse nécessaire d'accroître les performances mécaniques et thermiques des gaines tubulaires des conduites flexibles sous-marines et pour ce faire, on utilise des matériaux polymère de masses moléculaires de plus en plus élevées. Or, plus la masse moléculaire des matériaux est élevée plus leur 15 viscosité s'accroît pour une température donnée, et plus particulièrement la température d'extrusion. Et par conséquent, les moyens mécaniques de transformation de ces polymères à haute viscosité requièrent des puissances plus importantes notamment pour accroître les pressions d'injection, et partant, il est nécessaire de modifier les outils de production. 20 Cette difficulté de fabrication concerne notamment la gaine de pression des conduites flexibles destinées à véhiculer des hydrocarbures à haute température, typiquement entre 100°C et 130°C, voire 150°C et plus. En effet, de telles gaines sont généralement réalisées avec un polymère à haute viscosité, par exemple du PVDF (« Polyvinylidene Fluoride » en langue 25 anglaise) tel que décrit par exemple dans les documents US4706713 et EP1717271, ou du PPS (« Polyphenylenesulfide » en langue anglaise) tel que décrit dans le document WO2007/096589, ou encore du PEEK (« Polyetheretherketone » en langue anglaise) tel que décrit dans le document WO2008/119677. 30 Toutefois, on peut faciliter l'extrusion de tels matériaux en introduisant dans le matériau polymère un additif d'écoulement généralement appelé « additif process » ou « processing aid », lequel permet d'abaisser la viscosité apparente du matériau polymère et par conséquent d'abaisser la pression d'injection sans réduire la productivité de l'installation d'extrusion existante. Cependant, une telle possibilité induit des effets négatifs notamment lorsque la proportion d'additif d'écoulement introduit représente plus de 1 % de la masse du matériau polymère. En effet, ces additifs d'écoulement qui jouent un rôle à l'interface entre le matériau polymère à l'état fondu et les parois le long desquelles il s'écoule, peuvent générer des défauts inacceptables dans la gaine tubulaire de la conduite flexible. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente io invention est de fournir, selon un premier objet, un ensemble de fabrication d'une conduite tubulaire flexible permettant de fabriquer des conduites présentant une gaine tubulaire en matériau polymère à haute masse moléculaire, exempte de défaut. Dans ce but, la présente invention propose un ensemble de fabrication 15 d'une conduite tubulaire flexible comprenant une installation d'extrusion de gaine tubulaire en matériau polymère, et une installation d'enroulement d'éléments métalliques autour de ladite gaine tubulaire, ladite installation d'extrusion comprenant une tête d'extrusion présentant une chambre annulaire et une vis d'extrusion comprenant un fourreau relié en équerre à ladite tête 20 d'extrusion et un arbre de vis monté longitudinalement à rotation à l'intérieur dudit fourreau, ladite chambre annulaire comprenant une extrémité aval ouverte et une extrémité amont fermée présentant une ouverture d'entrée radiale, ledit fourreau présentant une extrémité d'entrée pour recevoir un mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement et une extrémité de 25 sortie débouchant dans ladite ouverture d'entrée radiale, tandis que ledit arbre de vis présente une extrémité libre située au voisinage de ladite extrémité de sortie dudit fourreau, ledit arbre de vis étant destiné à entraîner ledit mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement vers ladite extrémité de sortie, tandis que ledit polymère est porté à l'état fondu entre lesdites deux extrémités 30 dudit fourreau pour pouvoir injecter ledit polymère à l'état fondu à travers ladite ouverture d'entrée radiale, tandis que ledit additif d'écoulement migre dans le matériau polymère vers la surface dudit arbre de vis. Selon l'invention, ledit arbre de vis comprend un chemin de passage axial s'étendant à l'intérieur dudit arbre de vis, ledit chemin de passage axial débouchant à la surface de ladite extrémité libre de manière à pouvoir extraire à travers ledit chemin de passage le matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement qui s'écoule à la surface de ladite extrémité libre dudit arbre de vis.
Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre d'un chemin de passage axial dans l'arbre de vis de manière à pouvoir extraire à la surface de l'extrémité libre de l'arbre de vis, le matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement qui s'y écoule. L'additif d'écoulement est un matériau de faible masse moléculaire non miscible dans le matériau polymère io et qui durant la transformation du matériau polymère, entre l'extrémité d'entrée du fourreau et son extrémité de sortie, migre notamment à l'interface avec l'arbre de vis de manière à faciliter l'écoulement à l'intérieur du fourreau. De la sorte, au fur et à mesure de l'entraînement du matériau polymère à l'état fondu vers l'extrémité de sortie du fourreau, une partie de l'additif d'écoulement rejoint 15 radialement l'arbre de vis et la concentration du matériau polymère en additif d'écoulement le long de l'arbre de vis est maximale au niveau de son extrémité libre. Aussi, grâce au chemin de passage axial qui débouche à la surface de l'extrémité libre, le matériau polymère concentré en additif d'écoulement s'écoule à travers le chemin de passage axial en sens inverse de 20 l'entraînement du matériau polymère à l'intérieur du fourreau. De la sorte, une fraction du matériau polymère concentré en additif d'écoulement est extraite de la masse de matériau polymère qui va s'écouler à travers l'extrémité de sortie du fourreau et ensuite à l'intérieur de la chambre annulaire. Par conséquent, cette fraction correspondante d'additif d'écoulement qui a servi à favoriser 25 l'écoulement du matériau polymère fondu le long de l'arbre de vis est récupérée et ne formera alors pas d'agrégats ou de nodules dans l'épaisseur de la gaine tubulaire formée. Ce sont en effet ces agrégats ou ces nodules de matériau polymère concentré en additif d'écoulement qui s'échappent de l'extrémité libre de l'arbre de vis qui viennent ensuite fragiliser localement la masse de matériau 30 polymère de la gaine après qu'elle a été extrudée et refroidie. On observera que la pression du matériau polymère à l'état fondu est telle, au niveau de l'extrémité libre de l'arbre de vis, par exemple quelques centaines de bars, que l'écoulement à travers le chemin de passage axial ne nécessite aucun moyen d'aspiration ou de pompage particulier. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, ladite surface de ladite extrémité libre présente une portion cylindrique, et ledit chemin de passage axial débouche dans ladite portion cylindrique. Ainsi, une fraction du matériau polymère concentré en additif d'écoulement, et qui s'écoule selon une direction longitudinale le long de l'arbre de vis, est extraite sensiblement radialement à la surface de l'extrémité libre de l'arbre de vis pour venir s'écouler à l'intérieur du chemin de passage axial. De la io sorte, cette fraction de matériau polymère concentré en additif d'écoulement est déviée vers le chemin de passage axial sans entraîner de pertes de charge excessives à l'intérieur du fourreau. Avantageusement, ladite extrémité libre comporte des fentes s'étendant entre ladite portion cylindrique de surface et ledit chemin de passage axial pour 15 faire déboucher ledit chemin de passage axial dans ladite portion cylindrique de surface. Et ces fentes sont de préférence réparties uniformément autour de l'extrémité libre de l'arbre de vis, sans pour autant le fragiliser, et de manière à pouvoir extraire le matériau polymère concentré de façon uniforme autour de l'arbre de vis. De préférence, lesdites fentes sont ménagées de façon inclinées 20 par rapport audit chemin de passage axial. Et plus particulièrement, elles sont inclinées vers l'extrémité d'entrée du fourreau, de manière à diminuer l'angle entre l'écoulement le long de l'extrémité libre de l'arbre de vis et la direction des fentes pour précisément favoriser l'écoulement à travers les fentes. Selon un autre mode de mise en oeuvre, indépendamment ou en 25 complément du mode de mise en oeuvre décrit ci-dessus, ladite surface de ladite extrémité libre présente une portion convexe, et ledit chemin de passage débouche axialement dans ladite portion convexe. Ainsi, le matériau polymère concentré en additif d'écoulement s'écoule longitudinalement le long de la surface de l'extrémité libre de l'arbre de vis, puis s'incurve le long de la portion 30 convexe pour pénétrer en sens inverse dans le chemin de passage. Ce mode de mise en oeuvre n'entraîne aucune perte de charge supplémentaire à l'intérieur du fourreau.
Par ailleurs, ledit arbre de vis présente avantageusement, une extrémité d'évacuation opposée à ladite extrémité libre, pour évacuer ledit matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement, tandis que ledit fourreau comprend en outre une portion amont située en amont de ladite extrémité d'entrée dudit fourreau par rapport à ladite extrémité de sortie, ladite extrémité d'évacuation s'étendant à l'intérieur de ladite portion amont dudit fourreau. De la sorte, l'extrémité d'évacuation est maintenue dans des conditions thermiques équivalentes à celles du fourreau et par conséquent, le matériau polymère concentré en additif d'écoulement est maintenu à l'état io fondu jusqu'à l'extrémité d'évacuation. De plus, l'installation comprend en outre un réceptacle relié à ladite portion amont dudit fourreau pour recevoir ledit matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement. Avantageusement, l'installation comprend également un dispositif de refroidissement monté entre ladite portion 15 amont dudit fourreau et ledit réceptacle pour refroidir ledit matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement. De la sorte, le matériau polymère s'écoule de la portion amont vers le réceptacle à l'intérieur duquel il se dépose et redevient solide. II peut alors ensuite être évacué pour être éventuellement recyclé. 20 Selon une variante de réalisation de l'invention particulièrement avantageuse, la chambre annulaire présente une zone de jonction opposée à ladite ouverture d'entrée radiale, et deux canaux qui s'étendent dans des sens circulaires opposés à partir de ladite ouverture d'entrée radiale vers ladite zone de jonction opposée. Avec les installations d'extrusion selon l'art antérieur, les 25 agrégats ou les nodules, avaient tendance à venir s'accumuler dans la zone de jonction, ce qui fragilisait alors la gaine tubulaire dans la partie de ressoudure. Grâce à l'installation d'extrusion, les agrégats ou les nodules ne s'accumulent plus dans la zone de jonction, et la gaine tubulaire est alors plus résistante dans la conduite. 30 Selon un autre objet, la présente invention propose une méthode de fabrication d'une conduite tubulaire flexible du type selon laquelle on extrude selon une étape d'extrusion une gaine tubulaire en matériau polymère, et on enroule des éléments métalliques autour de ladite gaine tubulaire, ladite étape d'extrusion comprenant les étapes suivantes. On fournit tout d'abord une installation d'extrusion comprenant une tête d'extrusion présentant une chambre annulaire et une vis d'extrusion comprenant un fourreau relié en équerre à ladite tête d'extrusion et un arbre de vis monté longitudinalement à rotation à l'intérieur dudit fourreau, ledit fourreau présentant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie débouchant dans ladite ouverture d'entrée radiale, tandis que ledit arbre de vis présente une extrémité libre située au voisinage de ladite extrémité de sortie dudit fourreau, ladite chambre annulaire comprenant une extrémité aval ouverte et une extrémité amont fermée io présentant une ouverture d'entrée radiale. Puis on introduit un mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement dans ladite extrémité d'entrée, ledit arbre de vis étant destiné à entraîner ledit mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement vers ladite extrémité de sortie ; et, on porte ledit polymère à l'état fondu entre lesdites deux extrémités dudit fourreau pour 15 pouvoir injecter ledit polymère à l'état fondu à travers ladite ouverture d'entrée radiale, tandis que ledit additif d'écoulement migre dans le matériau polymère vers la surface dudit arbre de vis. Selon l'invention, on fournit un arbre de vis présentant un chemin de passage axial s'étendant à l'intérieur dudit arbre de vis, ledit chemin de passage axial débouchant à la surface de ladite extrémité 20 libre, et on extrait à travers ledit chemin de passage axial le matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement qui s'écoule à la surface de ladite extrémité libre dudit arbre de vis. Avantageusement, on fournit un matériau polymère constitué d'un homopolymère et/ou un copolymère de fluorure de vinylidène. 25 De préférence, on fournit un matériau polymère à base de polyétheréthercétone, d'acronyme PEEK. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins 30 annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un ensemble de fabrication d'une conduite tubulaire flexible conforme à l'invention ; - la Figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un élément de l'installation représentée sur la Figure 1 selon une première variante de réalisation ; - la Figure 3 est une vue schématique de détail de l'élément représenté sur la Figure 2 ; - la Figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'un détail d'un élément de l'installation représentée sur la Figure 1 selon une seconde variante de réalisation ; et, - la Figure 5 et une vue schématique en perspective d'un écorché d'une io conduite tubulaire flexible conforme invention. La Figure 1 illustre une installation d'extrusion 10 faisant partie d'un ensemble de fabrication d'une conduite tubulaire flexible comprenant également une installation non représentée, d'enroulement d'éléments métalliques. Conformément à l'invention, l'installation d'extrusion 10 présente 15 une tête d'extrusion 12 à laquelle est reliée une vis d'extrusion 14. La tête d'extrusion 12 est représentée en coupe droite tandis que la vis d'extrusion est représentée en coupe axiale. Aussi, la vis d'extrusion 14 est-elle reliée en équerre à la tête d'extrusion 12. La vis d'extrusion 14 comporte un fourreau 16 entouré de garnitures 20 chauffantes 18 en forme de collier, et à l'intérieur un arbre de vis 20 monté en rotation et présentant une extrémité libre 21. Le fourreau 16 présente une extrémité d'entrée 22 surmontée d'une trémie d'alimentation 24, et à l'opposé une extrémité de sortie 26 reliée à la tête d'extrusion 12. L'arbre de vis 20 présente en outre une zone de réception 23 située au droit de l'extrémité 25 d'entrée 22 du fourreau 16. La vis d'extrusion 14 comporte en outre un dispositif d'entraînement 28 installé en amont de l'extrémité d'entrée 22 par rapport à l'extrémité de sortie 26 du fourreau 16, présentant une motorisation électrique 30 et un réducteur 32 de manière à pouvoir entraîner en rotation l'arbre de vis 20. 30 Ainsi, la trémie d'alimentation 24 est chargée d'un matériau polymère sous forme pulvérulente ou de granulés, de manière à pouvoir alimenter l'extrémité d'entrée 22. L'arbre de vis 20 est entraîné en rotation, tandis que les garnitures chauffantes 18 sont activées. De la sorte, le matériau polymère se ramollit et est porté à l'état fondu au fur et à mesure qu'il est entraîné en translation à l'intérieur du fourreau 16 vers l'extrémité de sortie 26 pour ensuite être injecté sous pression à l'intérieur d'une chambre annulaire 34 de la tête d'extrusion 12 à travers une ouverture d'entrée radiale.
La tête d'extrusion 12 comprend un mandrin et un fourreau de tête venant coiffer coaxialement le mandrin en formant, dans l'entrefer, la chambre annulaire 34 de forme générale tronconique. Le mandrin et le fourreau de tête sont solidaires l'un de l'autre au niveau d'une embase. La chambre annulaire présente une extrémité amont fermée circulaire située vers l'embase, où le io fourreau de tête et le mandrin sont reliés ensemble de manière étanche, et une extrémité aval ouverte prolongée par un resserrement et terminée par deux lèvres coaxiales. L'ouverture d'entrée radiale est alors ménagée radialement dans l'extrémité amont fermée. La tête d'extrusion 12 présente un évidement axial 36, situé à l'intérieur 15 du mandrin, et apte à être traversé par une structure tubulaire, par exemple un profilé enroulé en spirale à pas court et agrafé pour former une carcasse. On vient ainsi former autour de la carcasse une gaine d'étanchéité. Les matériaux polymère mis en oeuvre pour former les gaines tubulaires, présentent des masses moléculaires de plus en plus élevées. Ce sont par 20 exemple des matériaux polymères constitués d'un homopolymère et/ou d'un copolymère de fluorure de vinylidène. Ou encore, ces matériaux polymères sont à base de polyétheréthercétone. Aussi, il est nécessaire de les mélanger avec un additif d'écoulement pour permettre l'extrusion du matériau polymère à travers les installations d'extrusion telles que décrites ci-dessus. En effet, plus 25 la masse moléculaire des polymères est élevée plus leur viscosité à la température d'extrusion est forte. Aussi, on diminue leur viscosité apparente et les efforts de frottement avec les surfaces sur lesquelles ils s'écoulent au moyen des additifs d'écoulement. Ces derniers sont des composés de faible masse moléculaire non miscibles avec le matériau polymère et qui migrent 30 notamment à la surface de contact avec la paroi interne du fourreau 16 et la paroi externe de l'arbre de vis 20. Lorsque le matériau polymère est mélangé avec l'additif d'écoulement à une concentration correspondant à plus de 1 % en poids, des défauts peuvent apparaître dans l'épaisseur de la gaine tubulaire formée dans la tête d'extrusion. En effet, une partie de l'additif d'écoulement migre dans le matériau polymère vers la surface de l'arbre de vis 20 et tend à s'accumuler à la surface de l'extrémité libre 21 de l'arbre de vis 20. Aussi, à l'extrême ce matériau polymère enrichi en additif d'écoulement tend à former une nouvelle phase qui provoque l'apparition de nodules ou d'agrégats qui échappent à l'extrémité libre 21 et sont injectés à l'intérieur de la chambre annulaire 34 par l'intermédiaire de l'extrémité de sortie 26. Une caractéristique de l'invention représentée en détail sur la Figure 2, io consiste à ménager un chemin de passage axial 38 dans l'axe de l'arbre de vis 20 de manière à pouvoir récupérer et extraire cette fraction de matériau polymère enrichie en additif d'écoulement de manière à éviter la formation de ces nodules ou agrégats. On retrouve sur la Figure 2 l'extrémité libre 21 de l'arbre de vis 20 et à 15 l'opposé sa zone de réception 23. La surface de l'extrémité libre 21 présente une portion cylindrique 37 à directrice sensiblement circulaire et une portion convexe 39 définissant un plan moyen sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'arbre de vis 40. Ainsi, lorsque l'installation d'extrusion 10 est en fonctionnement, l'arbre de vis 20 est entraîné en rotation, tandis que le 20 mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement qui s'écoule par gravité autour de la zone de réception 23 est entraîné en translation selon la flèche F vers l'extrémité libre 21. Au fur et à mesure du mouvement de translation, le matériau polymère se ramollit pour former une masse de matériau polymère à l'état fondu, tandis que l'additif d'écoulement migre en 25 partie radialement selon la flèche R vers la surface 40 de l'arbre de vis 20. De la sorte, une couche de matériau polymère enrichi en additif d'écoulement s'écoule à la surface de l'extrémité libre 21 de l'arbre de vis 20, et plus précisément selon une direction des génératrices de la portion cylindrique 37, puis ensuite radialement à la surface de la portion convexe 39 pour pénétrer 30 dans un orifice d'entrée 42 du chemin de passage axial 38. On retrouve plus en détail sur la Figure 3 l'extrémité libre 21 de l'arbre de vis 20 et sa portion cylindrique 37 ainsi que sa portion convexe 39. L'orifice d'entrée 42 débouche axialement dans la portion convexe 39 selon une direction sensiblement perpendiculaire à cette dernière. En outre, le chemin de passage axial 38 présente un élargissement tronconique 44 au niveau de l'orifice d'entrée 42. Au voisinage de l'extrémité libre 21 de l'arbre de vis 20, la pression du matériau polymère est relativement importante, de l'ordre de la centaine de bar, de telle sorte que la couche de matériau polymère enrichi en additif d'écoulement qui s'écoule à la surface de l'extrémité libre 21 est entraînée naturellement vers l'orifice d'entrée 42 du chemin de passage 38 qui est en dépression par rapport à l'environnement de l'extrémité libre 21. De la sorte, le matériau polymère enrichi d'additif d'écoulement s'échappe alors à io travers le chemin de passage 38 à contre-courant par rapport au matériau polymère à l'état fondu qui s'écoule dans le fourreau 16 selon la flèche F et autour de l'arbre de vis. On expliquera dans la suite de la description, comment ce matériau polymère enrichi en additif d'écoulement est récupéré. Selon une seconde variante de réalisation illustrée sur la Figure 4, sur 15 laquelle on retrouve l'extrémité libre 21 de l'arbre de vis 20, et où les autres références des éléments sensiblement identiques sont affectées d'un signe « ' », le chemin de passage axial 38' ne débouche plus axialement dans la portion convexe 39' mais radialement dans la portion cylindrique 37' grâce à des fentes 46 formant des ouïes. Ces fentes 46 sont inclinées par rapport à 20 une section droite de l'extrémité libre 21 de l'arbre de vis 20 à l'opposé de la portion convexe 39'. Elles présentent une lèvre d'entrée 48 débouchant dans la surface de la portion cylindrique 37' et une lèvre de sortie opposée 50 débouchant à l'intérieur du chemin de passage axial 38'. En outre, elles sont décalées à la fois selon la direction axiale de l'arbre de vis 20 et angulairement 25 autour du chemin de passage axial 38 ' de manière à pouvoir offrir une entrée pour la couche de polymère enrichi en additif d'écoulement qui s'écoule le long de l'extrémité libre 21 sur 360°, tout en conservant cette extrémité libre 21 d'une seule pièce. De la sorte, une fraction de cette couche de polymère enrichi en additif d'écoulement, et plus précisément celle qui est en contact avec 30 l'extrémité libre 21 de l'arbre de vis 20 et qui est donc la plus concentrée en additif d'écoulement, est entraînée selon la flèche F vers l'extrémité de sortie 26 représentée sur la Figure 1, et pénètre dans les lèvres d'entrée 48 puis s'écoule dans le chemin de passage axial 38'. De la sorte, le reste de la couche de polymère enrichi en additif d'écoulement, qui par nature est moins concentrée, quitte l'extrémité libre 21, tandis que l'additif d'écoulement se dilue dans la masse du matériau polymère en fusion. De la sorte, aucun agrégat ou nodule ne se forme lorsque la couche de matériau polymère qui s'écoule à la surface de l'extrémité libre 21 s'en écarte pour rejoindre l'extrémité de sortie 26 du fourreau 16. Avantageusement, l'épaisseur des fentes, leur nombre et leur largeur sont ajustées de manière à pouvoir recueillir un pourcentage prédéfini de mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement, par exemple compris entre 1 0/0 io et 10 %, ou plus précisément entre 2 % et 5 %. Dans cette fourchette, la gaine tubulaire formée ne présente aucun défaut dû aux agrégats de matériau polymère enrichi en additif d'écoulement. Par ailleurs, l'arbre de vis 20 de l'installation d'extrusion 10 représentée sur la Figure 1 présente une extrémité d'évacuation non représentée et située 15 en arrière du dispositif d'entraînement 28 de la vis extrusion 14 pour évacuer le matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement. Par ailleurs, le fourreau 16 se prolonge en arrière de l'extrémité d'entrée 22 et du dispositif d'entraînement 28 autour de l'extrémité d'évacuation précitée. Cette portion amont du fourreau 16 est également équipée de garnitures chauffantes 20 de manière à maintenir le matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement à température. La portion amont débouche dans un réceptacle qui permet de recueillir ce matériau polymère et entre la portion amont et le réceptacle, on installe un dispositif de refroidissement de manière à ce que le matériau polymère se refroidisse plus rapidement et retrouve une forme solide 25 dans le réceptacle. La présente invention concerne également une méthode de fabrication d'une conduite tubulaire flexible du type selon laquelle on extrude grâce à l'installation d'extrusion 10 décrite ci-dessus, une gaine tubulaire en matériau polymère, et on enroule des éléments métalliques autour de ladite gaine 30 tubulaire grâce à l'installation d'enroulement d'éléments métalliques. Ainsi qu'on le décrira plus en détail ci-après, en référence à la figure 5, on vient enrouler un fil agrafé à pas court autour de la gaine tubulaire après qu'elle a été formée.
Pour ce faire, on introduit le mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement dans l'extrémité d'entrée 22, et il est alors porté à l'état fondu entre les deux extrémités du fourreau 16, tandis que l'arbre de vis 20 entraîne le mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement vers l'extrémité de sortie 26. Selon l'invention, on extrait à travers le chemin de passage axial 38 le matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement. Cette portion de matériau polymère fondu concentré en additif d'écoulement forme alors des agrégats ou des nodules. De la sorte, ces agrégats ou ces nodules sont extraits avant d'être injectés dans la chambre annulaire, et par io conséquent, la gaine d'étanchéité formée, par exemple autour de la carcasse que traverse l'évidement axial, en est dépourvue. On obtient alors une gaine exempte de défaut qui la fragiliserait. La Figure 5 illustre partiellement une conduite tubulaire flexible 52 obtenue grâce à l'ensemble de fabrication objet de l'invention. Cette conduite 15 tubulaire est une conduite destinée spécialement au transport des hydrocarbures, et elle est ici dépourvue de carcasse interne. Elle comporte, de l'intérieur vers l'extérieur, une gaine de pression interne étanche 54 à l'intérieur de laquelle est susceptible de circuler un hydrocarbure. Cette gaine interne de pression 54 est entourée d'une couche d'armures 56 formée d'un enroulement 20 à pas court d'un fil de forme métallique agrafé et destiné à reprendre les efforts de pression interne avec la gaine interne 54. Autour de la couche d'armures 56, deux nappes d'armures de traction 58 60 sont enroulées à pas long et sont destinées à reprendre les efforts longitudinaux de traction auxquels est soumise la conduite. Ces deux nappes d'armures de traction 58, 60 enroulées 25 autour de la couche d'armure 56, elle-même située autour de la gaine interne de pression 54, constituent ensemble un conduit interne étanche. La conduite tubulaire flexible 52 présente enfin une gaine de protection externe 62, destinée à protéger les couches de renfort 58, 60 précitées. Ainsi, la gaine de pression interne et étanche 54 est directement réalisée 30 grâce à l'installation d'extrusion 10 décrite ci-dessus, et ensuite les armures sont enroulées grâce à l'installation d'enroulement. Quant à la gaine de protection externe 62, elle est extrudée directement sur le conduit interne étanche précité, lequel vient traverser l'évitement axial 36 de la tête d'extrusion 12.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Ensemble de fabrication d'une conduite tubulaire flexible comprenant une installation d'extrusion (10) de gaine tubulaire en matériau polymère, et une installation d'enroulement d'éléments métalliques autour de ladite gaine tubulaire, ladite installation d'extrusion comprenant une tête d'extrusion (12) présentant une chambre annulaire (34) et une vis d'extrusion (14) comprenant un fourreau (16) relié en équerre à ladite tête d'extrusion (12) et un arbre de vis (20) monté longitudinalement à rotation à l'intérieur dudit io fourreau (16), ladite chambre annulaire comprenant une extrémité aval ouverte et une extrémité amont fermée présentant une ouverture d'entrée radiale, ledit fourreau présentant une extrémité d'entrée (22) pour recevoir un mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement et une extrémité de sortie (26) débouchant dans ladite ouverture d'entrée radiale, tandis que ledit arbre de vis 15 (20) présente une extrémité libre (21) située au voisinage de ladite extrémité de sortie (26) dudit fourreau (16), ledit arbre de vis (20) étant destiné à entraîner ledit mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement vers ladite extrémité de sortie (26), tandis que ledit polymère est porté à l'état fondu entre lesdites deux extrémités dudit fourreau (16) pour pouvoir injecter ledit polymère 20 à l'état fondu à travers ladite ouverture d'entrée radiale, tandis que ledit additif d'écoulement migre dans le matériau polymère vers la surface dudit arbre de vis (20); caractérisé en ce que ledit arbre de vis (20) comprend un chemin de passage axial (38) s'étendant à l'intérieur dudit arbre de vis (20), ledit chemin 25 de passage axial (38) débouchant à la surface de ladite extrémité libre (21) de manière à pouvoir extraire à travers ledit chemin de passage axial (38) le matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement qui s'écoule à la surface de ladite extrémité libre (21) dudit arbre de vis (20).
  2. 2. Ensemble de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce 30 que ladite surface de ladite extrémité libre (21) présente une portion cylindrique (37'), et en ce que ledit chemin de passage axial (38') débouche dans ladite portion cylindrique.
  3. 3. Ensemble de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite extrémité libre (21) comporte des fentes (46) s'étendant entre ladite portion cylindrique (37') de surface et ledit chemin de passage axial (38') pour faire déboucher ledit chemin de passage axial (38') dans ladite portion cylindrique (37') de surface.
  4. 4. Ensemble de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites fentes (46) sont ménagées de façon inclinées par rapport audit chemin de passage axial (38').
  5. 5. Ensemble de fabrication selon l'une quelconque des revendications Io 1 à 4, caractérisée en ce que ladite surface de ladite extrémité libre (21) présente une portion convexe (39), et en ce que ledit chemin de passage axial (38) débouche axialement dans ladite portion convexe (39).
  6. 6. Ensemble de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit arbre de vis (20) présente une extrémité 15 d'évacuation opposée à ladite extrémité libre (21), pour évacuer ledit matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement, tandis que ledit fourreau (16) comprend en outre une portion amont située en amont de ladite extrémité d'entrée (22) dudit fourreau par rapport à ladite extrémité de sortie, ladite extrémité d'évacuation s'étendant à l'intérieur de ladite portion amont 20 dudit fourreau.
  7. 7. Ensemble de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre un réceptacle relié à ladite portion amont dudit fourreau (16) pour recevoir ledit matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement. 25
  8. 8. Ensemble de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'elle comprend un dispositif de refroidissement monté entre ladite portion amont dudit fourreau (16) et ledit réceptacle pour refroidir ledit matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement.
  9. 9. Ensemble de fabrication selon l'une quelconque des revendications 30 1 à 8, caractérisé en ce que ladite chambre annulaire présente une zone de jonction opposée à ladite ouverture d'entrée radiale, et deux canaux qui s'étendent dans des sens circulaires opposés à partir de ladite ouverture d'entrée radiale vers ladite zone de jonction opposée.
  10. 10. Méthode de fabrication d'une conduite tubulaire flexible du type selon laquelle on extrude selon une étape d'extrusion une gaine tubulaire en matériau polymère, et on enroule des éléments métalliques autour de ladite gaine tubulaire, ladite étape d'extrusion comprenant les étapes suivantes : - on fournit une installation d'extrusion comprenant une tête d'extrusion (12) présentant une chambre annulaire (34) et une vis d'extrusion (14) comprenant un fourreau (16) relié en équerre à ladite tête d'extrusion (12) et un arbre de vis (20) monté longitudinalement à rotation à l'intérieur dudit fourreau (16), ledit fourreau présentant une extrémité d'entrée (22) et une extrémité de io sortie (26) débouchant dans ladite ouverture d'entrée radiale, tandis que ledit arbre de vis (20) présente une extrémité libre (21) située au voisinage de ladite extrémité de sortie (26) dudit fourreau (16), ladite chambre annulaire comprenant une extrémité aval ouverte et une extrémité amont fermée présentant une ouverture d'entrée radiale, 15 - on introduit un mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement dans ladite extrémité d'entrée (22), ledit arbre de vis (20) étant destiné à entraîner ledit mélange de matériau polymère et d'additif d'écoulement vers ladite extrémité de sortie (26) ; et, - on porte ledit polymère à l'état fondu entre lesdites deux extrémités 20 dudit fourreau (16) pour pouvoir injecter ledit polymère à l'état fondu à travers ladite ouverture d'entrée radiale, tandis que ledit additif d'écoulement migre dans le matériau polymère vers la surface dudit arbre de vis (20); caractérisée en ce qu'on fournit un arbre de vis (20) présentant un chemin de passage axial (38) s'étendant à l'intérieur dudit arbre de vis (20), ledit 25 chemin de passage axial (38) débouchant à la surface de ladite extrémité libre (21), et en ce qu'on extrait à travers ledit chemin de passage axial (38) le matériau polymère à l'état fondu concentré en additif d'écoulement qui s'écoule à la surface de ladite extrémité libre (21) dudit arbre de vis (20).
  11. 11. Méthode de fabrication selon la revendication 10, caractérisée en ce 30 qu'on fournit un matériau polymère constitué d'un homopolymère et/ou un copolymère de fluorure de vinylidène.
  12. 12. Méthode de fabrication selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'on fournit un matériau polymère à base de polyétheréthercétone.
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