FR3079279A1 - DRIVING REINFORCEMENT SYSTEM AND MOUNTING METHOD - Google Patents
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Abstract
Le système de renfort (10) de la paroi (20) d'une conduite comporte un anneau (30) rigide et un joint (40), en un matériau viscoélastique et constituant un coin expansible, le joint étant destiné à être interposé entre l'anneau et la paroi et maintenu dans un état contraint par des moyens de précontrainte (50 ; 60).The reinforcing system (10) of the wall (20) of a pipe comprises a rigid ring (30) and a seal (40) made of a viscoelastic material and constituting an expandable wedge, the seal being intended to be interposed between the ring and the wall and maintained in a state constrained by prestressing means (50; 60).
Description
SYSTEME DE RENFORT D’UNE CONDUITE ET PROCEDE DE MONTAGEPIPE REINFORCEMENT SYSTEM AND ASSEMBLY METHOD
La présente invention concerne un système de renfort d’une conduite, notamment une conduite souple.The present invention relates to a pipe reinforcement system, in particular a flexible pipe.
Une conduite souple est par exemple utilisée pour le pompage d’eau de mer. Elle présente alors avantageusement un diamètre important de quelques mètres.A flexible pipe is for example used for pumping seawater. It then advantageously has a large diameter of a few meters.
La réalisation d’une conduite souple destinée à fonctionner en dépression (la colonne d’eau étant aspirée au lieu d’être refoulée dans la conduite), impose l’usage d’anneaux rigides (aussi dénommés « cerces ») permettant de maintenir la section de passage de la conduite, alors que l’écoulement par aspiration produit une dépression ayant tendance à écraser la conduite sur elle-même.The creation of a flexible pipe intended to operate under vacuum (the water column being sucked in instead of being forced back into the pipe), requires the use of rigid rings (also called "hoops") making it possible to maintain the passage section of the pipe, while the suction flow produces a vacuum tending to crush the pipe on itself.
Jusqu’à présent le problème du maintien en position de ces anneaux sur la conduite n’a pas été résolu de manière satisfaisante.So far, the problem of keeping these rings in position on the pipe has not been satisfactorily resolved.
En effet, un jeu de montage doit être réservé entre l'anneau et la paroi de la conduite pour permettre l’introduction de l’anneau dans la conduite, puis son placement dans sa position finale, tout en tenant compte des dispersions de fabrication de ces deux composants.Indeed, a mounting clearance must be reserved between the ring and the wall of the pipe to allow the introduction of the ring into the pipe, then its placement in its final position, while taking into account the manufacturing dispersions of these two components.
Cependant, ce jeu de montage n’est pas compatible avec le bon fonctionnement de la conduite et la durée de vie de l’assemblage. En effet, si ce jeu présente une trop grande amplitude, l’anneau ne sera pas convenablement tenu, et s’il présente une amplitude trop faible voire nulle, le contact entre l’anneau et la paroi risque de conduire à une usure prématurée de la conduite.However, this assembly clearance is not compatible with the proper functioning of the pipe and the service life of the assembly. In fact, if this clearance has too great an amplitude, the ring will not be suitably held, and if it has an amplitude that is too low or even zero, contact between the ring and the wall risks leading to premature wear of the driving.
Il est donc nécessaire de maîtriser ce jeu de montage.It is therefore necessary to master this assembly game.
Il est à noter que les tentatives pour réaliser des conduites souples d’eau de mer résistantes à l’environnement se sont soldées par des échecs.It should be noted that attempts to build flexible, environmentally friendly seawater pipes have been unsuccessful.
La tenue mécanique des interfaces entre les anneaux et la paroi de la conduite aux conditions environnementales extrêmes (chargement et fatigue) constitue le principal inconvénient s’opposant au développement de cette technologie.The main resistance to the development of this technology is the mechanical resistance of the interfaces between the rings and the wall of the pipe under extreme environmental conditions (loading and fatigue).
Le but de la présente invention est donc de résoudre ce problème.The object of the present invention is therefore to solve this problem.
Pour cela l’invention a pour objet un système de renfort de la paroi d’une conduite, comportant un anneau rigide et un joint en un matériau viscoélastique et constituant un coin expansible, le joint étant destiné à être interposé entre l’anneau et la paroi et maintenu dans un état contraint par des moyens de précontrainte.For this, the invention relates to a system for reinforcing the wall of a pipe, comprising a rigid ring and a seal made of a viscoelastic material and constituting an expandable wedge, the seal being intended to be interposed between the ring and the wall and maintained in a constrained state by means of prestressing.
Le système selon l’invention prévoit d’interposer un joint entre un anneau et la paroi. Ce joint intègre une paire de coins expansibles à placer entre l’anneau et la paroi de la conduite. Il permet de rattraper le jeu entre des composants de l’assemblage et de transférer, par adhérence et déformation visco-élastique, les efforts de chargements. Le système selon l’invention permet ainsi de maîtriser le contact entre anneau et paroi. Il évite les mouvements relatifs tout en supprimant l’usure de contact.The system according to the invention provides for interposing a seal between a ring and the wall. This joint incorporates a pair of expandable corners to be placed between the ring and the wall of the pipe. It makes it possible to make up for the play between components of the assembly and to transfer, by adhesion and visco-elastic deformation, the loading forces. The system according to the invention thus makes it possible to control the contact between ring and wall. It avoids relative movements while eliminating contact wear.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le système comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to particular embodiments, the system includes one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all technically possible combinations:
- le joint résulte de l’assemblage d’un demi-joint supérieur et d’un demi-joint inférieur, chaque demi-joint ayant une section sensiblement triangulaire.- the joint results from the assembly of an upper half-joint and a lower half-joint, each half-joint having a substantially triangular section.
- le joint est venu de matière et comporte une portion supérieure et une portion inférieure, chaque portion ayant une section sensiblement triangulaire.- The seal has come in one piece and has an upper portion and a lower portion, each portion having a substantially triangular section.
- une section du joint comporte un premier côté conformé en arc de cercle de manière à être appliqué contre l’anneau et un second côté sensiblement rectiligne de manière à être appliqué contre une surface de la paroi.- a section of the joint has a first side shaped as an arc of a circle so as to be applied against the ring and a second side which is substantially rectilinear so as to be applied against a surface of the wall.
- le second côté du joint comporte un surplus de matière.- the second side of the joint has a surplus of material.
- les moyens de précontrainte comportent une pluralité de sangles passant à travers des orifices prévus dans le joint et munies de butées permettant de maintenir l’application d’une force de précontrainte du joint propre à le déformer radialement.- The prestressing means comprise a plurality of straps passing through orifices provided in the joint and provided with stops making it possible to maintain the application of a prestressing force of the joint capable of deforming it radially.
- les moyens de précontrainte comportent en outre un moyen de rigidification de la conduite au niveau d’un plan transversal de positionnement de l’anneau et du joint, le moyen de rigidification étant placé contre une seconde surface de la paroi opposée à une première surface de la paroi contre laquelle est placé le joint.- The prestressing means further comprise a means of stiffening the pipe at a transverse plane for positioning the ring and the seal, the stiffening means being placed against a second surface of the wall opposite a first surface of the wall against which the seal is placed.
- le moyen de rigidification est constitué par une ceinture appliquant une force de serrage.- The stiffening means is constituted by a belt applying a clamping force.
- la ceinture présente des butées faisant saillies radialement vers le joint et propre à maintenir axialement le joint.- The belt has stops projecting radially towards the joint and suitable for holding the joint axially.
L’invention a également pour objet un procédé de montage du système de renfort précédent, comportant les étapes consistant à : munir l’anneau du joint ; introduire l’anneau et le joint à l’intérieur de la conduite jusqu’à un point d’implantation ; et forcer le joint dans l’intervalle entre l’anneau et la paroi et maintenir la contrainte appliquée sur le joint grâce aux moyens de précontrainte.The invention also relates to a method for mounting the previous reinforcement system, comprising the steps of: providing the ring with the seal; introduce the ring and the seal inside the pipe up to an installation point; and force the joint in the gap between the ring and the wall and maintain the stress applied to the joint by means of prestressing.
L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d’un mode de réalisation particulier, donné uniquement à titre d’exemple non limitatif, cette description étant faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :The invention and its advantages will be better understood on reading the detailed description which follows of a particular embodiment, given solely by way of nonlimiting example, this description being made with reference to the appended drawings in which:
- La figure 1 est une coupe axiale d’une conduite équipée d’une pluralité de systèmes de renfort selon l’invention ;- Figure 1 is an axial section of a pipe equipped with a plurality of reinforcement systems according to the invention;
- La figure 2 est une vue agrandie de la zone II de la figure 1 représentant une coupe d’un système de renfort de la figure 1 ;- Figure 2 is an enlarged view of zone II of Figure 1 showing a section of a reinforcement system of Figure 1;
- La figure 3 est une section d’un premier mode de réalisation d’un joint du système de renfort selon l’invention ;- Figure 3 is a section of a first embodiment of a joint of the reinforcement system according to the invention;
- La figure 4 est une section d’un second mode de réalisation du joint du système de renfort selon l’invention ; et,- Figure 4 is a section of a second embodiment of the joint of the reinforcement system according to the invention; and,
- La figure 5 représente schématiquement sous forme de blocs les différentes étapes d’un procédé de montage du système de renfort de la figure 1.- Figure 5 shows schematically in the form of blocks the different stages of a method of mounting the reinforcement system of Figure 1.
La figure 1 représente une conduite 1, équipée de plusieurs systèmes de renfort conformes à un mode de réalisation préféré de l’invention.FIG. 1 represents a pipe 1, equipped with several reinforcement systems in accordance with a preferred embodiment of the invention.
La conduite 1 est une conduite cylindrique autour d’un axe A.Line 1 is a cylindrical line around an axis A.
La conduite 1 présente une paroi 20 de section transversale circulaire. La paroi 20 possède une épaisseur réduite et présente une surface intérieure 22 et une surface extérieure 24.Line 1 has a wall 20 of circular cross section. The wall 20 has a reduced thickness and has an internal surface 22 and an external surface 24.
De préférence, la conduite 1 présente un diamètre intérieur D1 (évalué sur la surface intérieure 22 de la paroi 20) important, par exemple d’environ 5 mètres.Preferably, the pipe 1 has a large internal diameter D1 (evaluated on the internal surface 22 of the wall 20), for example of around 5 meters.
Dans le mode de réalisation envisagé, la conduite 1 est souple, la paroi étant par exemple réalisée dans un matériau tissé.In the envisaged embodiment, the pipe 1 is flexible, the wall being for example made of a woven material.
Pour renforcer la conduite 1 et lui permettre notamment de supporter les différences de pression, parfois importantes, qui, lors de son utilisation, sont appliquées sur sa paroi 20, la conduite 1 est renforcée par une pluralité de systèmes de renfort 10.To reinforce the pipe 1 and in particular allow it to withstand the pressure differences, which are sometimes significant, which, when in use, are applied to its wall 20, the pipe 1 is reinforced by a plurality of reinforcement systems 10.
Les systèmes de renfort 10 sont identiques entre eux.The reinforcement systems 10 are identical to each other.
Chaque système de renfort 10 est disposé dans un plan P transversal à l’axe A.Each reinforcement system 10 is arranged in a plane P transverse to the axis A.
Comme illustré sur la figure 1, les systèmes de renfort 10 sont placés à égale distance les uns des autres selon l’axe central A de la conduite. En variante, la distance entre deux systèmes de renfort successifs est adaptée, notamment au voisinage d’une portion de la conduite qui sera coudée au cours de l’utilisation de la conduite.As illustrated in FIG. 1, the reinforcement systems 10 are placed at an equal distance from each other along the central axis A of the pipe. Alternatively, the distance between two successive reinforcement systems is adapted, in particular in the vicinity of a portion of the pipe which will be bent during the use of the pipe.
En se référant à la figure 2, un système de renfort 10 est constitué d’un anneau 30 rigide, d’un joint 40 interposé entre l’anneau 30 et la paroi 20 de la conduite, ainsi que de moyens de précontrainte du joint 40 pour solidariser par adhérence l’anneau 30, le joint 40 et la paroi 20.Referring to Figure 2, a reinforcement system 10 consists of a rigid ring 30, a seal 40 interposed between the ring 30 and the wall 20 of the pipe, as well as means of prestressing the seal 40 to secure the ring 30, the seal 40 and the wall 20 by adhesion.
Les moyens de précontrainte comportent une pluralité de sangles 50.The prestressing means comprise a plurality of straps 50.
Les moyens de précontrainte du système de renfort 10 comportent, en outre, un moyen de rigidification de la conduite souple au niveau du plan P de positionnement de l’anneau 30, constitué par une ceinture 60 placée sur la surface de la paroi 20 de la conduite, qui est opposée à la surface contre laquelle le joint 40 est plaqué.The prestressing means of the reinforcement system 10 further comprise a means of stiffening the flexible pipe at the level of the plane P for positioning the ring 30, constituted by a belt 60 placed on the surface of the wall 20 of the pipe, which is opposite to the surface against which the seal 40 is pressed.
Sur la figure 2, l’anneau 30 et le joint 40 étant du côté de la surface intérieure 22 de la conduite, la ceinture 50 est placée sur la surface extérieure 24 de la paroi de la conduite.In Figure 2, the ring 30 and the seal 40 being on the side of the inner surface 22 of the pipe, the belt 50 is placed on the outer surface 24 of the wall of the pipe.
La ceinture 50 est placée dans le même plan P que l’anneau 30 et le joint 40, pour appliquer une contreréaction de nature à permettre la mise sous contrainte du joint 40 de manière à générer des forces de frottement de maintien en position de l’anneau 30.The belt 50 is placed in the same plane P as the ring 30 and the seal 40, to apply a counter-reaction such as to allow the stress 40 to be placed under stress so as to generate friction forces that maintain the position of the ring 30.
L’anneau 30 possède une section circulaire, dont le rayon extérieur R3 est faible par rapport au diamètre D1 de la conduite 1.The ring 30 has a circular section, the outside radius R3 of which is small compared to the diameter D1 of the pipe 1.
L’anneau 30 est de préférence creux pour en limiter le poids.The ring 30 is preferably hollow to limit its weight.
L’anneau 30 est en un matériau rigide, ou tout au moins présentant une rigidité permettant de renforcer suffisamment la conduite 1 compte tenu de l’application envisagée. Par exemple, l’anneau est en métal. Il s’agit par exemple d’un tube cintré et dont les extrémités sont soudées l’une à l’autre.The ring 30 is made of a rigid material, or at least having a rigidity making it possible to sufficiently reinforce the pipe 1 taking into account the intended application. For example, the ring is made of metal. This is for example a bent tube, the ends of which are welded to each other.
Le diamètre extérieur de l’anneau, D3, évalué dans le plan P, est inférieur au diamètre D1 de la conduite 1 de manière à ménager un jeu. Comme cela deviendra apparent dans la suite de la description, le joint 40 fait que ce jeu peut être choisi supérieur au jeu de montage prévu dans l’état de la technique. Dit autrement, le diamètre extérieur D3 de l’anneau 30 est choisi de manière à garantir qu’il n’y ait pas de point de contact entre l’anneau et la conduite, lorsque l’anneau est centré sur l’axe A. Cela facilite le montage.The outer diameter of the ring, D3, evaluated in the plane P, is less than the diameter D1 of the pipe 1 so as to provide a clearance. As will become apparent in the following description, the seal 40 causes this clearance may be chosen greater than the assembly clearance provided in the prior art. In other words, the outside diameter D3 of the ring 30 is chosen so as to guarantee that there is no point of contact between the ring and the pipe, when the ring is centered on the axis A. This facilitates mounting.
Le joint 40 constitue un coin précontraint.The joint 40 constitutes a prestressed corner.
Le joint 40 a pour fonction de rattraper le jeu existant entre l’anneau 30 et la surface intérieure 22 de la paroi 20. L’anneau 30 et la paroi 20 n’ont donc pas à être fabriqués avec des tolérances drastiques. Le joint 40 permet de relâcher les contraintes dimensionnelles de fabrication des différents composants de l’assemblage.The function of the seal 40 is to make up for the play existing between the ring 30 and the inner surface 22 of the wall 20. The ring 30 and the wall 20 therefore do not have to be manufactured with drastic tolerances. The joint 40 makes it possible to relax the dimensional constraints of manufacture of the various components of the assembly.
Le joint 40 a également pour fonction de générer, par contact, des frottements suffisants pour maintenir l’anneau 30 en position dans la conduite 1. Ces frottements sont générés d’une part à l’interface entre l’anneau 30 et le joint 40 et d’autre part à l’interface entre la paroi 20 de la conduite et le joint 40.The seal 40 also has the function of generating, by contact, sufficient friction to keep the ring 30 in position in the pipe 1. This friction is generated on the one hand at the interface between the ring 30 and the seal 40 and on the other hand at the interface between the wall 20 of the pipe and the seal 40.
Pour cela le joint 40 est un joint semi-rigide, réalisé dans un matériau viscoélastique. Par exemple, le joint est réalisé par moulage d’un matériau élastomère. Il présente par exemple une dureté de 84 ShA.For this, the seal 40 is a semi-rigid seal, made of a viscoelastic material. For example, the joint is made by molding an elastomeric material. It has for example a hardness of 84 ShA.
Le joint 40 est alors déformé par compression axiale par les sangles 50 de mise sous contrainte.The seal 40 is then deformed by axial compression by the straps 50 for stressing.
Le joint 40 est torique autour de l’axe A. Il est de préférence continu et constitué d’un seul tenant. En variante, il est constitué de plusieurs secteurs angulaires disposés régulièrement autour de l’anneau 30.The seal 40 is O-ring around the axis A. It is preferably continuous and made in one piece. As a variant, it is made up of several angular sectors arranged regularly around the ring 30.
Dans le mode de réalisation préféré, comme cela est représenté sur la figurer 3, le joint 40 est constitué par l’association, au moyen des sangles 50 de prétention, d’un demijoint supérieur 41 et d’un demi-joint inférieur 42. Les demi-joints supérieur et inférieur sont symétriques l’un de l’autre par rapport au plan P de montage de l’anneau 30.In the preferred embodiment, as shown in FIG. 3, the seal 40 is formed by the association, by means of the pretension straps 50, of an upper half joint 41 and a lower half joint 42. The upper and lower half-joints are symmetrical to each other with respect to the mounting plane P of the ring 30.
La section du demi-joint supérieur 41 présente une forme sensiblement triangulaire de manière à constituer un coin autobloquant entre l’anneau 30 et la paroi 20 de la conduite 1.The section of the upper half-joint 41 has a substantially triangular shape so as to constitute a self-locking corner between the ring 30 and the wall 20 of the pipe 1.
Le côté intérieur 412 forme un arc sensiblement complémentaire de la portion de la surface de l’anneau 30 en contact duquel il est appliqué. Le côté intérieur 412 présente ainsi un rayon R4 légèrement inférieur au rayon R3 de l’anneau dans le but de rattraper les écarts dimensionnels de l’anneau et de déformer le matériau du joint afin d’améliorer l’adhérence sur la surface de l’anneau.The inner side 412 forms an arc substantially complementary to the portion of the surface of the ring 30 in contact with which it is applied. The inner side 412 thus has a radius R4 slightly smaller than the radius R3 of the ring in order to make up for the dimensional differences of the ring and to deform the material of the seal in order to improve the adhesion to the surface of the ring.
Le côté extérieur 414, destiné à être appliqué contre la surface intérieure 22 de la paroi 20 de la conduite, est sensiblement rectiligne.The outer side 414, intended to be applied against the inner surface 22 of the wall 20 of the pipe, is substantially rectilinear.
L’angle a entre les côtés intérieur 412 et extérieur 416 est choisi en fonction de l’adhérence recherchée. Il vaut par exemple 15°.The angle a between the interior 412 and exterior 416 sides is chosen according to the desired adhesion. It is for example 15 °.
Le côté extérieur 414 comporte avantageusement une surépaisseur 416. Ce surplus de matière est destiné à être déformé radialement vers l’extérieur lorsque le joint est comprimé par les sangles 50. Lorsque la ceinture 60 est montée, l’effort de serrage de la ceinture va contrecarrer cette déformation radiale, conduisant à une compression du matériau constitutif du joint, et, par conséquent, à un accroissement des forces de contact et donc des forces de frottement, notamment entre le joint 40 et la paroi 20.The outer side 414 advantageously has an extra thickness 416. This excess material is intended to be deformed radially outward when the seal is compressed by the straps 50. When the belt 60 is fitted, the force for tightening the belt will counteract this radial deformation, leading to compression of the material constituting the seal, and, consequently, to an increase in contact forces and therefore in friction forces, in particular between the seal 40 and the wall 20.
Avantageusement encore, le côté axial 418 du demi-joint supérieur 418 est profilé pour faciliter l’écoulement du fluide, circulant dans la conduite 1, autour de l’ensemble constitué de l’anneau 30 et du joint 40 et pour que le fluide en mouvement ne vienne pas décoller le joint 40 de la paroi 20. Un tel décollement aurait pour conséquence l’introduction de polluants entre le joint et la paroi, causant un vieillissement prématuré de la conduite.Advantageously also, the axial side 418 of the upper half-seal 418 is profiled to facilitate the flow of the fluid, circulating in the pipe 1, around the assembly consisting of the ring 30 and the seal 40 and so that the fluid in movement does not come off the joint 40 from the wall 20. Such detachment would result in the introduction of pollutants between the joint and the wall, causing premature aging of the pipe.
Une description similaire pourrait être faite pour le demi-joint inférieur 42, qui présente un côté intérieur 422, un côté axial 428 et un côté extérieur 424, ce dernier étant de préférence muni d’un surplus de matière 426.A similar description could be made for the lower half-seal 42, which has an interior side 422, an axial side 428 and an exterior side 424, the latter preferably being provided with a surplus of material 426.
Les demi-joints supérieur 41 et inférieur 42 sont associés par les sangles 50 disposées à intervalles réguliers le long de la périphérie de l’anneau.The upper 41 and lower 42 half-joints are associated by the straps 50 arranged at regular intervals along the periphery of the ring.
La sangle 50 passe à travers des orifices traversants 43 et 44 (figure 2) prévus dans chaque demi-joint.The strap 50 passes through through holes 43 and 44 (Figure 2) provided in each half-joint.
La sangle 50 est munie d’une butée inférieure 52 propre à venir en appui et appliquer une force sur le côté axial 428 du demi-joint inférieur 42. La butée inférieure 52 est par exemple fixée à proximité d’une extrémité inférieure de la sangle 50.The strap 50 is provided with a lower stop 52 capable of coming to bear and applying a force on the axial side 428 of the lower half-joint 42. The lower stop 52 is for example fixed near a lower end of the strap 50.
La sangle 50 est munie d’une butée supérieure 51 propre à venir en appui et appliquer une force sur le côté axial 418 du demi-joint supérieur 41.The strap 50 is provided with an upper stop 51 capable of coming to bear and applying a force on the axial side 418 of the upper half-seal 41.
La butée supérieure 51 est du type à cliquet ou coins de manière à permettre à un opérateur, en tirant sur la sangle 50, d’appliquer une force sur le joint 40 puis de bloquer la sangle en position afin de maintenir cette force pour coincer et contraindre des demijoints 41 et 42 entre l’anneau 30 et la paroi 20.The upper stop 51 is of the ratchet or wedge type so as to allow an operator, by pulling on the strap 50, to apply a force to the seal 40 then to lock the strap in position in order to maintain this force to wedge and constrain half joints 41 and 42 between the ring 30 and the wall 20.
La sangle 50 fait avantageusement le tour de l’anneau 30 et son extrémité supérieure libre est attachée par un fermoir à l’extrémité inférieure de la sangle.The strap 50 advantageously goes around the ring 30 and its free upper end is attached by a clasp to the lower end of the strap.
La figure 4 représente un second mode de réalisation du joint du système de renfort selon l’invention, dans lequel les demi-joints supérieur et inférieur sont maintenant solidarisés l’un à l’autre par un pont 145 médian. Le joint 140 est ainsi venu de matière. Avantageusement, dans ce mode de réalisation il est envisageable de se passer des sangles, qui sont alors intégrées à la matière.FIG. 4 represents a second embodiment of the joint of the reinforcement system according to the invention, in which the upper and lower half-joints are now joined to each other by a median bridge 145. The seal 140 thus came in one piece. Advantageously, in this embodiment it is possible to do without the straps, which are then integrated into the material.
De préférence, le pont 145 présente une épaisseur réduite de manière à pouvoir être écrasé lors de la mise sous contrainte du joint 140 par la ceinture 60 et permettre le rapprochement et par conséquent le coincement des portions supérieure 141 et inférieure 142 du joint 140 correspondant aux demi-joints supérieur et inférieur du mode de réalisation de la figure 3.Preferably, the bridge 145 has a reduced thickness so as to be able to be crushed during the stressing of the seal 140 by the belt 60 and allow the approximation and consequently the jamming of the upper 141 and lower 142 portions of the seal 140 corresponding to the upper and lower half-seals of the embodiment of FIG. 3.
Sur la figure 4, les côtés axiaux du joint 140 ne sont pas profilés contrairement au mode de réalisation de la figure 3.In FIG. 4, the axial sides of the seal 140 are not profiled, unlike the embodiment of FIG. 3.
La ceinture 60 est, en position, un cylindre dont la hauteur H correspond sensiblement à la hauteur du joint 40 ou 140.The belt 60 is, in position, a cylinder whose height H corresponds substantially to the height of the seal 40 or 140.
La ceinture est par exemple réalisée en un matériau rigide. Deux demies coques sont associées, bride contre bride, au moyen de boulons serrés à une tension équivalente à la surpression maximale supportable par la conduite au cours de son fonctionnement.The belt is for example made of a rigid material. Two half shells are associated, flange against flange, by means of bolts tightened to a tension equivalent to the maximum overpressure tolerable by the pipe during its operation.
La ceinture 60 est de préférence réalisée dans un matériau souple, par exemple un tissu renforcé. Elle comporte une boucle de serrage pour la mise en tension de la ceinture.The belt 60 is preferably made of a flexible material, for example a reinforced fabric. It has a tightening loop for tensioning the belt.
La ceinture 60 assure le maintien axial du joint 40 par compression radiale, augmentation des forces de contact et par conséquent des forces de frottement. Avantageusement, la ceinture 60 intègre des butées supérieure 61, inférieure 62 et médiane 65 pour enserrer axialement chaque demi-joint 41 et 42 et permettre l’application, lors du serrage de la ceinture, de forces de compression radiales, en évitant les déformations axiales.The belt 60 ensures the axial maintenance of the seal 40 by radial compression, increase in contact forces and consequently in friction forces. Advantageously, the belt 60 incorporates upper 61, lower 62 and middle 65 stops for axially enclosing each half-joint 41 and 42 and allowing the application, when the belt is tightened, of radial compression forces, avoiding axial deformations .
D’un point de vue mécanique, la ceinture 60 supprime les sollicitations de la paroi 20 qui est prise en « sandwich » entre le joint 40 et la ceinture 60. La ceinture 60 distribue le cisaillement du matériau constitutif de la paroi 20, grâce notamment à l’augmentation de la pression de contact et aux butées. La ceinture 60 permet de supprimer la DRC (déformation résiduelle après compression) liée au vieillissement des matériaux polymères, notamment celui des joints.From a mechanical point of view, the belt 60 removes the stresses from the wall 20 which is sandwiched between the seal 40 and the belt 60. The belt 60 distributes the shearing of the material constituting the wall 20, in particular thanks the increase in contact pressure and the stops. The belt 60 makes it possible to eliminate the DRC (residual deformation after compression) linked to the aging of the polymer materials, in particular that of the seals.
Par ailleurs, les butées de la ceinture 60 permettent de protéger le joint de la pollution en cas de surpression dans la conduite 1, en évitant un décollement du joint qui serait de nature à permettre l’introduction de polluants à l’interface entre le joint et la paroi de la conduite.Furthermore, the stops of the belt 60 make it possible to protect the seal from pollution in the event of overpressure in the pipe 1, by avoiding detachment of the seal which would be such as to allow the introduction of pollutants at the interface between the seal. and the pipe wall.
Le procédé de montage 200 est représenté schématiquement à la figure 5.The mounting method 200 is shown diagrammatically in FIG. 5.
A l’étape 210, avant d’être introduit dans la conduite 1, l’anneau 30 est muni des deux demi-joints 41 et 42. Ils sont maintenus par les sangles 50. Ils sont disposés en retrait du plan médian P de l’anneau 30 afin de préserver un jeu permettant le montage de l’anneau sur la paroi de la conduite.In step 210, before being introduced into line 1, the ring 30 is provided with two half-seals 41 and 42. They are held by the straps 50. They are arranged set back from the median plane P of l ring 30 in order to preserve a clearance allowing the mounting of the ring on the wall of the pipe.
A l’étape 220, la paroi 20 de la conduite 1 est déformée pour présenter une section en ellipse, dont le grand axe possède une longueur plus grande que le diamètre D3 de l’anneau 30.In step 220, the wall 20 of the pipe 1 is deformed to have an elliptical section, the major axis of which has a length greater than the diameter D3 of the ring 30.
A l’étape 230, l’anneau 30 est introduit à l’intérieur de la conduite déformée. Il est introduit avec une certaine assiette par rapport à l’axe A pour augmenter le jeu avec la paroi et pouvoir facilement le déplacer jusqu’à son point d’implantation dans la conduite.In step 230, the ring 30 is introduced inside the deformed pipe. It is introduced with a certain attitude relative to the axis A to increase the clearance with the wall and to be able to easily move it to its point of installation in the pipe.
A l’étape 240, l’anneau est alors redressé par pivotement pour être placé dans un plan P transversal à l’axe A de la conduite 1, celle-ci ayant retrouvé sa conformation circulaire. Un jeu existe entre l’anneau 30 et la paroi 20 de la conduite.In step 240, the ring is then straightened by pivoting to be placed in a plane P transverse to the axis A of the pipe 1, the latter having regained its circular conformation. A clearance exists between the ring 30 and the wall 20 of the pipe.
A l’étape 250, une fois l’anneau dans sa position finale de montage, les demi-joints inférieur 42 et supérieur 41 sont mis en place par un opérateur à l’aide des sangles 50 et/ou par l’emploi d’une pince hydraulique en forme de « C », de manière à forcer le joint 40 dans l’intervalle entre l’anneau 30 et la paroi 20.In step 250, once the ring in its final mounting position, the lower 42 and upper 41 half-seals are put in place by an operator using straps 50 and / or by using a hydraulic clamp in the shape of a "C", so as to force the seal 40 in the interval between the ring 30 and the wall 20.
Chaque demi-joint est déplacé pour venir en contact de l’anneau 30 et de la surface intérieure 22 de la conduite et ainsi rattraper le jeu. Puis, chaque demi-joint est déformé de manière viscoélastique par écrasement sensiblement axial. Cela cause une déformation radiale vers l’extérieur du joint, qui entraîne également la paroi 20 vers l’extérieur. La mise en position de la butée supérieure 51 de chacune des sangles 50 permet de maintenir cette précontrainte.Each half-joint is moved to come into contact with the ring 30 and the inner surface 22 of the pipe and thus make up for the play. Then, each half-joint is deformed viscoelastically by substantially axial crushing. This causes a radial deformation towards the outside of the joint, which also drives the wall 20 towards the outside. The positioning of the upper stop 51 of each of the straps 50 makes it possible to maintain this prestress.
La précontrainte appliquée est choisie pour obtenir une adhérence du joint au niveau de ses deux interfaces qui soit adaptée à la pression hydrostatique dans la conduite. Avantageusement, une réserve d’adhérence est réalisée par le ou les surplus de matière 416, 426 prévu(s) sur le côté extérieur du joint 40.The prestress applied is chosen to obtain adhesion of the joint at its two interfaces which is adapted to the hydrostatic pressure in the pipe. Advantageously, a grip reserve is produced by the excess material (s) 416, 426 provided on the outside of the seal 40.
Dans le cas où le joint est venu de matière (cas du joint 140 de la figure 4) et où la paroi est suffisamment souple pour admettre une déformation radiale lors du pivotement de l’anneau avec son joint (jeu nul après pivotement), l’étape 250 pourra être supprimée.In the case where the seal has come in one piece (case of the seal 140 in FIG. 4) and the wall is flexible enough to admit a radial deformation during the pivoting of the ring with its seal (zero play after pivoting), l step 250 can be omitted.
A l’étape 260, la ceinture 60 est finalement disposée en vis-à-vis du joint 40 sur la surface extérieure 24 de la paroi 20 de la conduite. La ceinture 60 est ensuite tendue pour générer un effort de serrage assurant le maintien opérationnel de l’anneau et du joint contre la paroi.In step 260, the belt 60 is finally placed facing the seal 40 on the outer surface 24 of the wall 20 of the pipe. The belt 60 is then tensioned to generate a tightening force ensuring the operational maintenance of the ring and the seal against the wall.
Cet assemblage est de préférence hydraulique et automatique afin de limiter l’intervention humaine.This assembly is preferably hydraulic and automatic in order to limit human intervention.
D’autres modes de réalisation du système de renfort sont possibles, en particulier en disposant l’anneau à l’extérieur de la conduite et la ceinture à l’intérieur de la conduite, ou encore en se dispensant de l’utilisation d’une ceinture de rigidification.Other embodiments of the reinforcement system are possible, in particular by placing the ring outside the pipe and the belt inside the pipe, or even by dispensing with the use of a stiffening belt.
L’homme du métier constatera que le joint supprime le jeu nécessaire au placement en position de l’anneau à l’intérieur de la conduite. Il rattrape les écarts dimensionnels de fabrication des composants du système de renfort.A person skilled in the art will note that the seal eliminates the play necessary for the positioning in position of the ring inside the pipe. It makes up for the dimensional differences in the manufacturing of the components of the reinforcement system.
L’effet de coin du joint garantit l’adhérence par frottement d’une part à l’anneau et d’autre part à la paroi. Selon cet effet, une augmentation de l’effort axial entraîne une augmentation de l’effort radial.The corner effect of the joint guarantees friction grip on the one hand to the ring and on the other hand to the wall. According to this effect, an increase in the axial force leads to an increase in the radial force.
Par ailleurs, le joint permet une meilleure répartition des efforts sur l’anneau et donc une meilleure tenue au flambement de l’anneau.Furthermore, the seal allows a better distribution of the forces on the ring and therefore better buckling resistance of the ring.
Le joint absorbe les mouvements de l’anneau et seule une fraction de l’énergie correspondante est transmise à la paroi de la conduite. Cela améliore la longévité de la paroi.The joint absorbs the movements of the ring and only a fraction of the corresponding energy is transmitted to the wall of the pipe. This improves the longevity of the wall.
Les sangles de pré-tension assurent la mise en place par déformation viscoélastique du joint.The pre-tensioning straps ensure the positioning by viscoelastic deformation of the seal.
Par ailleurs elles solidarisent le demi-joint supérieur et le demi-joint inférieur dans le premier mode de réalisation.Furthermore, they join the upper half-joint and the lower half-joint in the first embodiment.
Des essais ont permis de valider l’utilisation d’un joint fonctionnant sur le principe du coin expansible et de confirmer l’intérêt de cette solution par rapport notamment à une solution par adhérence simple, c’est-à-dire avec un joint cylindrique d’épaisseur constante, interposé entre l’anneau et la conduite.Tests have made it possible to validate the use of a joint operating on the principle of the expandable wedge and to confirm the advantage of this solution compared in particular to a solution by simple adhesion, that is to say with a cylindrical joint. of constant thickness, interposed between the ring and the pipe.
Pour un effort de serrage à l’arrêt de 750 N, la perte d’adhérence intervient audessus de 2700 N avec joint formant coin au lieu de 375 N avec joint cylindrique (pour un 5 coefficient d’adhérence tg = 0,5).For a clamping force at standstill of 750 N, the loss of adhesion occurs above 2700 N with corner joint instead of 375 N with cylindrical joint (for a coefficient of adhesion tg = 0.5).
En moyenne, un coefficient de 3 à 4 entre l’effort de serrage de la ceinture (force radiale) et la tenue axiale de l’anneau est obtenu.On average, a coefficient of 3 to 4 between the tightening force of the belt (radial force) and the axial strength of the ring is obtained.
La solution proposée est à bas coût puisqu’elle associe de préférence une paroi souple à base de tissu, un anneau du type tube cintré soudé et un joint en élastomère 10 moulé.The proposed solution is low-cost since it preferably combines a flexible fabric-based wall, a ring of the welded curved tube type and a molded elastomer seal 10.
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