WO1999010115A1 - Spiraleuse - Google Patents

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WO1999010115A1
WO1999010115A1 PCT/FR1998/001785 FR9801785W WO9910115A1 WO 1999010115 A1 WO1999010115 A1 WO 1999010115A1 FR 9801785 W FR9801785 W FR 9801785W WO 9910115 A1 WO9910115 A1 WO 9910115A1
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wire
cage
stapling
tubular structure
wires
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PCT/FR1998/001785
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English (en)
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Pascal Harmelin
René Maloberti
Jean Guerin
Original Assignee
Coflexip
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Priority to EP98942720A priority patent/EP0935505B1/fr
Priority to DK98942720T priority patent/DK0935505T3/da
Priority to AU90749/98A priority patent/AU740651B2/en
Priority to BR9806131-3A priority patent/BR9806131A/pt
Priority to DE69809024T priority patent/DE69809024T2/de
Priority to CA002269537A priority patent/CA2269537C/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/12—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams
    • B21C37/126—Supply, or operations combined with supply, of strip material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/12—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams
    • B21C37/124—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams the tubes having a special shape, e.g. with corrugated wall, flexible tubes

Definitions

  • the present invention relates to a device for continuously producing a tubular structure constituted by a helical winding from at least one wire of large cross-sectional shape, in particular but not exclusively a non-self-stapling wire, delivered by a coil of wire and the if necessary (that is to say when it is a question of using a non-self-stapling wire) at least one stapling wire delivered by a reel of stapling wire, device which will be called hereinafter a spiraling machine .
  • the Applicant develops and markets for different applications, and in particular for the exploitation of oil from the seabed, flexible tubular conduits having high mechanical characteristics, in particular with regard to the tensile strength and the resistance to the pressures exerted, both from the outside of the pipe and from the inside, by the products, in particular hydrocarbons, transported.
  • a spiraling machine suitable for these relatively flexible strips which comprises a circular plate rotating around a horizontal axis coinciding with the longitudinal axis of the tubular structure to be formed and supporting, on the same face where the helical winding is committed, a strip supply coil, guide rollers, a set of profiling rollers and pressure rollers cooperating with a committing mandrel to form the turns of the winding.
  • the same spiraling machine is included in the second document, it being specified that two coils can be used simultaneously delivering either two self-stapling wires or one wire not self-stapling and an additional wire ensuring stapling by combination with the first wire.
  • a first variant of the device inspired by document US-A-4,783,980 is described, as well as a second variant, inspired by document US-A-4,895 01 1.
  • profiled strips are unwound from reels of 'stationary supply and come to be wound externally in turns around the turntable, the inner turn of this winding being taken up by a deflection roller to send the strips to the committing point.
  • Flexible tubular conduits comprising a metallic reinforcing ply such as an internal carcass or a ply ensuring resistance to internal or external pressure called a pressure vault, said reinforcing ply being constituted by the helical winding of a self-stapling wire of the shaped wire type having a solid Z-shaped section, such as the son known by the name of "zeta".
  • the documents FR-A-2 052 057 and FR-A-2 182 372 describe such windings, respectively of relatively thick wire wound at low pitch and of flat section wire wound at large pitch, and the means making it possible to manufacture them; these include in particular means for giving a permanent deformation in saber blade to the wire before winding.
  • the shaped wires concerned by the techniques described in these two patents, and in the current state of the spiraling technique have a thickness which is at most 10 mm or exceptionally 12 mm.
  • the self-stapling wires constituted by a strip of section typically in S or Z can give satisfaction up to a certain level of forces or constraints involved, it has appeared that to produce the carcases or the pressure vaults of the flexible conduits, in particular those which are intended for a more difficult environment (for example very high internal pressure, very great depth of water, very large diameter of flexible, strong dynamic stresses), it was necessary to develop tubular structures produced by co-winding of a non-self-stapling wire and a complementary element responsible for hanging the neighboring turns of non-self-stapling wire.
  • the non-self-stapling wire is advantageously a wire of the kind of wire, relatively thick, of preferably full section comprising parts in relief, the section of the wire being advantageously in T or in U, and no longer simply a profiled strip.
  • the complementary element which will hereinafter simply be called stapling wire, is for example in a U shape, or may even be constituted by a second wire of identical shape to the first but arranged upside down and wound around the first wire (straddling two turns adjacent to the first wire), if the hooking reliefs of the form wire are provided for this purpose.
  • the section thickness of the self-stapling Z-shaped steel wires used ranges from 4.8mm to 10mm, or even exceptionally 12mm.
  • the non-self-stapling T wires that the invention specifically targets have a thickness of 12mm, 14mm, 16mm or more.
  • the invention provides a device for continuously producing a tubular structure constituted by a helical winding from at least one wire of large cross-sectional shape, in particular a staplable wire, in particular a non-self-stapling wire, delivered by a spool of wire.
  • At least one stapling wire delivered by a spool of stapling wire comprising a motorized circular cage rotating around a horizontal axis with which the longitudinal axis of the tubular structure coincides, the tubular structure forming at a commetting point located near the downstream face of the cage, and means for longitudinally driving and receiving said tubular structure, in which the spool of wire and the case if necessary, the spool of stapling wire is loaded on rotation with the cage and the downstream face of the cage supports at least one linear tractor (that is to say a traction means acting on a linear section of wire) embedded entrainment of the wire delivered from said coil of wire, interposed between said coil and the committing point of the structure.
  • a linear tractor that is to say a traction means acting on a linear section of wire
  • Such a tractor has two antagonistic gripping surfaces which are parallel and is typically a two-track tensioner (called "double track"), or possibly a set of two trains of opposite rollers.
  • double track a two-track tensioner
  • the documents US-A-4,783,980 and US-A-4,895 01 1, cited above, show on the turntable motorized rollers for forming the strip intended for the winding and that the rollers only have to unwind without any significant effort other than that related to the deformation that they print on the strip.
  • the purpose of the tractor is to pull, advantageously in the regulated manner which will be seen below, the wire which arrives from upstream of the cage under very high traction taking into account the sections of wire in play, and to restore it partly downstream under an adequate traction, which can even be chosen zero, or even negative (compression).
  • rollers mentioned above are essentially bending rollers (single rollers inside the wire loop downstream of the tractor) and in the case of the pushed wire, they are, with the exception the last support rollers, essentially guide rollers (double rollers framing the wire), it being understood that at the committing point, there are always bending and / or supporting rollers also serving as bending in pushed wire.
  • a positioning sensor is provided on the path of the yarn between the tractor (the double track for example) and the roll-off / guide rollers to control the drive speed of the tractor so that the traction of the yarn downstream of the tractor remains within a set range.
  • the cage has a central passage through which passes the hose at the periphery of which the shaping wire constituting the pressure vault is made.
  • the cage is integral on its upstream face with a coaxial tube which supports the wire spool (s) and the staple wire spool (s).
  • the cage then advantageously comprises openings for the passage of the wire and the stapling wire from its upstream face to its downstream face.
  • the cage comprises on its downstream face at least one plate inclined relative to the latter for supporting the tractor and the members in contact with the wire interposed between the tractor and the committing point (namely in particular the guide and / or bending rollers), so that from its passage through the tractor, the wire is only deformed by simple bending, that is to say bending in a plane which is the osculator plane, to the exclusion of any other deformation such as twisting or bending on edge.
  • two wires and two tractors are provided, in particular two corresponding bichenilles each carried by one of two plates inclined in opposite directions, in two configurations symmetrical with respect to the axis of the machine.
  • two reels of stapling wire are also provided.
  • each tray has the shape of a crescent partially surrounding said tubular structure over at least 180 °, the ends of the two crescents overlapping so as to wrap the flexible in two symmetrical sectors preferably greater than or equal to 90 °.
  • the inclination of the plate or plates is adjustable, for example between 0 and 10 °, so as to be able to produce windings for several possible helix angles, depending on the section of the wires and the diameter of the tubular structure.
  • the onboard bichenilles according to the invention make it possible to reduce the traction over the length of wire downstream to a reasonable, controlled value to stay within a given range, making it possible not to damage the flexible (plastic sheath) on which the winding is carried out, the traction in the wire inducing a force of crushing of the internal layers of the flexible on which the wire is wound.
  • the wire and the machine according to the present invention are used without pre-bending on edge.
  • the inclination, preferably adjustable, of the trays carrying the bichenilles allows this winding without bending on edge, that is to say without imposing on the wire plastic deformations on edge (saber blade deformations) detrimental to the correct winding at the committing point.
  • a notable difference will be observed with the windings of self-stapling wires in S or Z, for which the curling phenomenon could only be avoided by exerting a controlled bending on edge of the wire prior to its winding.
  • the cage is driven by a powerful motor element (for example of the order of 250 kW).
  • a powerful motor element for example of the order of 250 kW.
  • the inertia of the cage is considerable (the on-board mass, namely the cage itself and the rest of the rotating assembly, is around one hundred tonnes, i.e. around ten times the mass embedded in conventional spirals), it is particularly advantageous to use the inertia of the cage as an accumulator in the event of a break in the main energy supply, to redistribute it on the auxiliary motors, in particular those of two-tracked power about 90kW), which are driven by electric shafts, so as not to damage the hose in the event of a sudden stop (power failure).
  • the machine of the invention is associated with an installation for conditioning the coils of shaped wire, in which the T-wire is correctly pre-bent (in particular to avoid a tendency to unwind) and cut.
  • the spiring machine itself comprises downstream of the coils a cutting and straightening device (scraper), the cutting edge being disengaged in normal operation; if necessary, the machine can operate in reverse, with rewinding of the wire after bending and cutting.
  • a cutting and straightening device scraper
  • the spiraling device of the invention is above all designed to work with two drawn form wires and two drawn stapling wires, for a typical pressure vault application for "rough bore” pipe described in the document API17B "Recommended practice for flexible pipes” published on June 1, 1988.
  • the speed of the bichenilles is controlled by the tension of the wire in its forming loop between the bichenille and the committing point.
  • the spiraling machine works with two shaped threads pushed and two stapling threads pulled.
  • the speed of the tracks is controlled by the speed of rotation of the cage.
  • the spiraling machine works with a thread of pushed form, placed back towards the inside of the pipe, and a drawn wire arranged back towards the outside, which comes to carry out the hooking around the neighboring turns of pushed wire.
  • This working mode can be used to make a carcass or a pressure vault.
  • the other two coils, which do not have to receive stapling wire can be used to receive wire commonly called hoop wire, the spiral winder of the invention thus allowing the realization in a single pass pressure arch and hoop.
  • FIG. 1 is an elevation view of the spiraling machine according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows in plan the same machine
  • FIG. 3 is a sectional view A-A of Figure 1
  • - Figure 4 is a sectional view B-B of Figure 1
  • FIG. 5 is a sectional view C-C of FIG. 1,
  • FIG. 6 is a rear side perspective view of the whole of the rotating part of the spiral machine of FIG. 1,
  • FIG. 7 is a front view of the cage of the spiraling machine, equipped for pushed wires,
  • FIG. 8 is a diagrammatic view at the end of the spiral cage showing the respective arrangement of the two tilting plates
  • FIG. 9 is a side view of the spiral cage. equipped for pushed wires
  • FIG. 10 is a side perspective view of the same spiraling cage, equipped for pushed wires,
  • - Figure 1 1 is an elevational view of an installation for preparing the spiral wire
  • - Figure 12 is a schematic view of an example of flexible tubular pipe of which certain elements, such as the pressure vault, can be made by the spiraling machine of the invention.
  • FIG. 13 illustrates more precisely an example of a pressure vault of the pipe of FIG. 12 -
  • FIG. 14 is a diagram showing the arrangement of the cage and the coils, allowing the use of the spiraling machine in different modes,
  • - Figure 15 is a diagram showing the circuit of the form wire in the spiraling machine of the invention
  • - Figure 16 is a diagram showing the circuit of the hoop wire or stapling wire in the spiraling machine of the invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing the working mode in wire drawn from the spiraling machine of the invention, for producing a pressure vault in a "rough bore” pipe
  • FIG. 18 is a diagram showing the working mode in pushed wire of the spiraling machine of the invention, for producing a first layer in a "rough bore” pipe
  • FIG. 19 is a diagram showing the working mode in pushed wire of the spiraling machine of the invention, to produce a pressure vault in a "smooth bore" pipe.
  • FIG. 12 shows a pipe of the “smooth bore” type (with smooth internal passage) comprising from the inside towards the outside a sealing sheath of plastic material 101, in particular of polyamide, of fluoropolymer or of crosslinked polyethylene; a pressure vault 102 constituted by the helical winding of a wire of form 103 in T and a stapling wire 104 in U, or else by the interwoven winding of two wires of form 103 and two wires d stapling 104, the pitch of the helices formed by each wire then being twice as large as in the previous case; if necessary an intermediate sheath 1 15; a tensile armor made up of two crossed plies of metallic wires 105, 106 and an outer sealing sheath 107.
  • plastic material 101 in particular of polyamide, of fluoropolymer or of crosslinked polyethylene
  • a pressure vault 102 constituted by the helical winding of a wire of form 103 in T and a stapling wire
  • FIG. 13 shows in detail the consecutive turns of shaped wire 103 and stapling wire 104.
  • the section of the wire 103 assumes the shape of a T with a thick bar, oriented outwards, the bar of the T being on the internal side of the winding, the T having a fairly short central tab and two even shorter lateral projections of the same side of the T bar.
  • the height A (or thickness) is of the order of 12mm, 14mm, 16mm or more.
  • Two neighboring T-shaped turns are hooked by a stapling wire 104 with a substantially U-shaped section (reversed in FIG. 13) with short legs.
  • the wires which are of interest to the invention are not however limited precisely to the T-shapes described in this document.
  • the invention is particularly advantageous with all the son of large non-self-stapling section, that is to say most often characterized by a plane symmetry and an absence of axial symmetry (unlike self-stapling son in S or Z), without these geometric considerations limit the scope of the applications of the invention, in particular because the machine can also be used for windings of self-stapling threads, or of non-staplable threads, for example threads of rectangular section such as the threads used to form the plies of reinforcement called frets.
  • the main purpose of the spiraling machine which will now be described, in particular with reference to FIGS. 1 to 10, is to produce, using two shaped wires and two stapling wires, the pressure vault 102 around the sheath 101 of the pipe. described above, but as will be seen below, it can be used to make other types of windings.
  • the flexible element 2 will designate the tubular element which must be produced at least partially by winding, whatever its stage of manufacture, possibly distinguishing when necessary between the flexible 2 'before winding (this is then for example the only inner sheath 101) and the hose after winding 2 "(it is then for example the whole of the sheath 101 and the pressure vault 102).
  • the spiraling machine 1 of the hose 2 comprises an upstream part 3, through which the hose to be covered 2 'arrives, a main active part consisting of a rotating assembly 4, and a downstream part 5, through which the covered hose 2 "exits .
  • the rotating assembly 4 essentially consists of a rotary cage 8, upstream of which are two on-board motorized reels of wire 9, diametrically opposed, and two on-board motorized reels of stapling wire 10, diametrically opposite on a perpendicular diameter to that of the wire spools 9 (see Figures 1, 2 and 6).
  • the cage 8 is integral, upstream of its axis.
  • the supports 12 and 13 are in the form of yokes (cf. FIGS. 4, 5 and 6), and also support the coil motors, used as a brake during normal spiraling and as a motor when rewinding on a coil in the event of de-spiraling.
  • the cage 8 rests on a cradle of idle rollers 14 (cf. FIG. 3) and is driven for example by a main motor unit 15, by means of an articulated shaft connected to said motor 15, pinions and a crown toothed not shown.
  • a main motor unit 15 mainly during machine stops, there are provision for accumulation loops stretched by jacks (sets which will be called to simplify accumulators), limiting to 1 ton (for example ) the tension of the wire 16.
  • these accumulators and their jacks are arranged parallel to the axis of the cage 8, upstream thereof.
  • the wire 16 which unwinds from the on-board wire spools 9 is first sent to the rear on a return 17 (advantageously constituted by an arc of rollers preceded by bending rollers and followed by bending rollers) so as to form a loop 18 of wire accumulation, before being sent downstream, that is to say towards the cage 8 which it crosses in openings arranged for this purpose 19.
  • the length of the loop 18 of wire 16 is adjustable by sliding the reference 17 axially, thanks to the cylinders of the accumulator.
  • references 17, tangential to the rotating assembly 4 intended to limit the radial size.
  • a similar device allows the unwinding and returning of the stapling wires 20, thanks to a return 21 (consisting for example of a simple pulley) mounted on longitudinal jacks (cf. reference 81, FIG. 16), forming a loop 24 stapling wire, a guide pulley 22. and an opening 23 passing through the cage 8.
  • the wires are subjected to decentring in decutters 25, reversible as benders.
  • the wire scrappers 25 are associated with disengageable cutters 82 communicating to them a transverse reciprocating movement. In normal use of the spiraling machine, the cutters are in floating position; they are only put in motorized clutched position only during a possible de-spiraling.
  • the benders / dechinners 25 are always active, that is to say both in spiraling and in despiraling.
  • the flexible 2 'passes through the tube 1 1 from upstream to downstream, using conventional drive means not shown (for example bichenilles arranged upstream and downstream of the spiraling machine).
  • the direction of travel is indicated by arrow 27 (see Figures 2 and 6).
  • the cage 8 rotates during the spiraling in the direction of the arrows 30 to simultaneously spiral around the hose 2 the wires 16 which have passed through the cage 8 through the openings 19.
  • the wires 16 are taken up between the pads facing two bichenillles 31, 31 'from which they exit substantially perpendicular to a diametral plane (in fact with a small adjustable angle as will be seen below) from the cage 8 (the vertical diametral plane in FIG. 7) to be taken up in a set of feed rollers 32 aligned on a curve (substantially a semicircle) allowing each wire to be brought substantially tangentially to its respective committing point 33 on the hose 2, after passage between bending rollers 83 located near the point committing.
  • the just pushed thread placed on the flexible hose is held there and bent during the start of formation of the turn by three support rollers 34 downstream of the committing point 33.
  • each of the two sets of wire feed 16 that is to say the bichenille 31 , 31 'and the rollers 32, 83 and 34, is mounted on an independent plate 35 oriented obliquely with respect to a plane perpendicular to the axis of the cage 8, this orientation being adjustable.
  • the crescent shape of the two plates 35 which is best seen in schematic plan in FIG. 8, is such that they overlap one another, in the vicinity of the center of the cage 8.
  • Each plate is mounted by means of two bearings 40 and a bearing 42, located on either side of the central portion of the plate, in rotation on a hinge pin 41 parallel to the cage 8 and a short distance from the downstream face thereof.
  • the axis 41 is materialized by in-line axes journalling in bearings 43 and 44 carried by brackets 45 fixed on the downstream face of the cage 8.
  • each plate 35 on either side of the hinge pin 41, are connected to jacks 36 and 37 fixed on the downstream face of the cage 8.
  • the jacks 36 located closer to the 'axis of the cage 8, are shorter than the cylinders 37, further from the axis, so as to give the desired inclination to the plate 35 which they carry, namely an inclination parallel or close to that of the osculator plane of the desired winding at the committing point.
  • these four jacks playing on the single degree of freedom given to the plate by the articulation, other embodiments of the inclination of the plates are possible.
  • the track 31 is mounted stationary while the counter track 31 'is mounted on supports 50 themselves mounted on elements 51 sliding in supports integral with the plate 35 in its relatively peripheral part.
  • the counter-track 31 ′ can come to assume the position shown in dotted lines in FIG. 7, so as to open the double track 31, 31 ′ in order to place the wire 16.
  • the two shafts 84 of the tracks 31, 31 ' pass through the plate 35 through openings compatible with the sliding of the counter-track 31', and also pass through the cage 8, on the upstream face of which they are connected by a distributor to the same drive shaft 85 (cf. 6) arranged along the tube 1 1 and rotating with it; each of the two shafts 85 is driven by means of toothed rings and pinions of a two-track motor 86 arranged fixed at the rear of the spiraling machine.
  • the three support rollers 34 are mounted on a small plate 52.
  • the annexed wire guiding devices 16 between the opening 19 and the input of the double track 31, 31 ′ have not shown in these figures. These devices may include guide rollers and twist / untwist devices (see for example reference 87, Figure 15).
  • FIGS. 7 to 10 also show the openings 23 for the passage of the stapling wire, close to which is disposed a guide pulley 53 returning the stapling wire to the committing point 33.
  • Figure 1 1 shows an installation 60 for preparing the coils 9 of wire for the spiraling machine.
  • the installation comprises a take-up reel 61 of commercial wound wire, which feeds the wire backwards on a semicircle 62 of accumulator rollers allowing the formation of a loop of adjustable length.
  • the wire is returned forward to be straightened flat and on edge in a flat straightener 63 and edge 64, the wire being pulled by a step-by-step pulling device 65 and a bichenille 67.
  • the wire passes through then a bender 68 (set of bending rollers) before being wound up under tension and with correct cutting on a take-up reel 69 driven by a winch 70.
  • a welding installation 66 is possibly interposed between the device 35 and the double track 67.
  • FIG. 14 represents the cage 8 and its onboard bichenilles 31, 31 ′. At the rear of the cage 8 are sketched the two east and west coils 9 and the two north and south coils 10.
  • the coils 9 receive the form wire, while the coils 10 receive the stapling wire.
  • a hoop is spiraled: the coils 10 then receive the flat hoop wire.
  • the spiral winder makes it possible to wind spiral strips of thermal insulation, received on the coils 10, or even 9.
  • FIG. 15 shows the path of the non-self-stapling wire 16, from the spool 9 to the return 17 adjusted by the jack 80, then downstream, through the openings 19 to the return devices 87 which lead it to the entrance to the bichenille 31, 31 'from which it exits to pass between the guide / bending rollers 32, 83, and the support rollers 34 to form the 2 "hose.
  • FIG. 16 shows the path of a hoop wire or stapling wire 20 from the reels 10, to the return 21 urged by the jack 81, then downstream to the return 53 and the committing point .
  • Figure 17 explains how the spiral wire puller works.
  • the wire coils 9 which are located at the rear of the cage 8 have been shown laterally to simplify the drawing. In the case shown, it involves depositing a winding of shaped wire on a hard core of hose 2 (which does not rotate with the cage 8, but advances longitudinally).
  • the typical application is the construction of a pressure vault on a hard core of a "rough bore" pipe, by means of wire of non self-stapling shape 16.
  • the speed of the bichenilles 31, 31 ' is regulated by the signal d 'a sensor 88 for positioning the thread between the bichenilles 31, 31' and the setting point; the sensor 88 controls in a known manner (cf. US-A-4,895.01 1) the wire in a certain position and therefore a certain range of tension, that is to say maintains the tension of the wire 16 on this portion of path before committing to a value compatible with the crushing resistance of the hard core of hose 2.
  • FIG. 18 this involves spiraling a pushed wire to constitute the first layer of a "rough bore” pipe, that is to say an anti-crushing carcass which replaces the conventional stapled strip for uses in high internal pressure and / or great depth.
  • a first layer without support it is necessary to provide counter-rollers 89 inside the flexible to be formed, cooperating with the bending rollers 34.
  • the rollers 32 are used only for guiding the wire 16 between the bichenille outlet and the bending rollers 34 located at the committing point.
  • FIG. 19 schematically shows the spiraling in pushed wire to produce a pressure vault on an internal sealed plastic sheath for a "smooth bore” pipe.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Processing (AREA)
  • Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)
  • Guides For Winding Or Rewinding, Or Guides For Filamentary Materials (AREA)

Abstract

Cette spiraleuse réalise en continu une structure tubulaire constituée par un enroulement hélicoïdal (2), notamment une voûte de pression, à partir de deux fils (16) non autografables de forte section délivrés par deux bobines de fil et deux fil d'agrafages délivrées par deux bobines de fil d'agrafage. Une cage circulaire tournante (8) motorisée porte à l'arrière les quatre bobines de fil et de fil d'agrafage, tandis que la face aval de la cage (8) supporte sur deux plateaux (35) à inclinaison réglable deux bichenilles (31, 31') embarquées d'entraînement du fil (16) disposées juste en amont de rouleaux (34) de guidage et/ou de cintrage conduisant les fils vers leur point de commettage respectif (33).

Description

Spiraleuse
La présente invention concerne un dispositif pour réaliser en continu une structure tubulaire constituée par un enroulement hélicoïdal à partir d'au moins un fil de forme de forte section, en particulier mais non exclusivement un fil non autoagrafable, délivré par une bobine de fil et le cas échéant (c'est-à-dire quand il s'agit d'utiliser un fil non autoagrafable) au moins un fil d'agrafage délivré par une bobine de fil d'agrafage, dispositif qu'on appellera par la suite une spiraleuse.
La demanderesse développe et commercialise pour différentes applications, et notamment pour l'exploitation pétrolière de fonds sous- marins, des conduites tubulaires flexibles présentant des caractéristiques mécaniques élevées, en particulier en ce qui concerne la résistance à la traction et la résistance aux pressions exercées, tant de l'extérieur de la conduite que de l'intérieur, par les produits, notamment les hydrocarbures, transportés.
On pourra se reporter par exemple aux brevets EP-A-0 148 061 et EP-A-0 494 299 pour connaître un exemple de structure générale des conduites tubulaires flexibles ainsi qu'un dispositif de réalisation d'une telle structure. Dans ces deux documents, il s'agit de réaliser une structure tubulaire constituée par un enroulement hélicoïdal (généralement la carcasse d'une conduite flexible) à partir de feuillard autoagrafable, c'est-à-dire présentant une section, généralement assimilable à un S ou un Z, qui permet à chaque spire déposée de s'accrocher à la précédente grâce à ses profils complémentaires. Dans le premier de ces documents, une spiraleuse convenant pour ces feuillards relativement souples est décrite, qui comprend un plateau circulaire tournant autour d'un axe horizontal coïncidant avec l'axe longitudinal de la structure tubulaire à former et supportant, sur une même face où s'opère le commettage de l'enroulement hélicoïdal, une bobine d'alimentation en feuillard, des rouleaux de guidage, un ensemble de molettes de profilage et des rouleaux presseurs coopérant avec un mandrin de commettage pour former les spires de l'enroulement. La même spiraleuse est reprise dans le second document, étant précisé qu'on peut utiliser simultanément deux bobines débitant soit deux fils autoagrafables soit un fil non autoagrafable et un fil complémentaire assurant l'agrafage par combinaison avec le premier fil. Une première variante de dispositif, inspirée du document US-A-4 783 980 est décrite, ainsi qu'une seconde variante, inspirée du document US-A-4 895 01 1. Dans cette dernière, des bandes profilées sont déroulées de bobines d'alimentation stationnaires et viennent s'enrouler extérieurement en spires autour du plateau tournant, la spire intérieure de cet enroulement étant reprise par un rouleau de renvoi pour envoyer les bandes au point de commettage.
On connaît également des conduits tubulaires flexibles comportant une nappe de renforcement métallique telle qu'une carcasse interne ou une nappe assurant la résistance à la pression interne ou externe appelée voûte de pression, ladite nappe de renforcement étant constituée par l'enroulement hélicoïdal d'un fil autoagrafable du type fil de forme présentant une section pleine en forme de Z, tel que les fils connus sous le nom de "zêta". Les documents FR-A-2 052 057 et FR-A-2 182 372 décrivent de tels enroulements, respectivement de fil relativement épais enroulé à faible pas et de fil à section aplatie enroulé à large pas, et les moyens permettant de les fabriquer ; ceux-ci comportent notamment des moyens pour donner une déformation permanente en lame de sabre au fil avant enroulement. Les fils de forme concernés par les techniques décrites dans ces deux brevets, et dans l'état actuel de la technique de spiralage, ont une épaisseur qui est au maximum de 10 mm ou exceptionnellement 12mm.
Si les fils autoagrafables constitués par un feuillard de section typiquement en S ou Z peuvent donner satisfaction jusqu'à un certain niveau de forces ou de contraintes mises en jeu, il est apparu que pour réaliser les carcasses ou les voûtes de pression des conduites flexibles, notamment de celles qui sont destinées à un environnement plus difficile (par exemple pression interne très élevée, très grande profondeur d'eau, très grand diamètre de flexible, fortes sollicitations dynamiques), on devait développer des structures tubulaires réalisées par co-enroulement d'un fil non autoagrafable et d'un élément complémentaire chargé d'accrocher les spires voisines de fil non autoagrafable. Le fil non autoagrafable est avantageusement un fil du genre fil de forme, relativement épais, de section de préférence pleine comportant des parties en relief, la section du fil étant avantageusement en T ou en U, et non plus simplement un feuillard profilé dans le cas d'une carcasse ou un fil de forme autoagrafable en S ou en Z dans le cas d'une voûte de pression ; l'élément complémentaire, qu'on appellera par la suite simplement fil d'agrafage, est par exemple en U, ou peut même être constitué par un second fil de forme identique au premier mais disposé à l'envers et enroulé autour du premier fil (à cheval sur deux spires voisines du premier fil), si les reliefs d'accrochage du fil de forme sont prévus à cet effet. On se reportera à ce sujet aux documents EP-A-0 431 142 et WO-A-96/18060, dont on incorpore l'enseignement par référence. Dans ce dernier document, la fabrication de la structure spiralée n'est qu'effleurée ; il est simplement dit qu'on peut spiraler le fil en T comme dans le cas du fil non agrafé d'une voûte de pression complémentaire ou frette (c'est-à-dire constituée généralement d'un ruban) ; ceci est certainement possible pour le cas des fils en T de section relativement petite dont la raideur relativement faible permet un acheminement et un enroulement du fil sans problèmes particuliers de guidage, de cintrage, de décintrage, etc. Ce n'est plus vrai lorsque les sections des fils de forme sont considérables et induisent une rigidité elle- même considérable du fil. A titre indicatif, l'épaisseur de section des fils d'acier autoagrafables en Z utilisés va de 4,8mm à 10mm, voire exceptionnellement 12mm. Les fils en T non autoagrafables que vise spécialement l'invention ont eux une épaisseur de 12mm, 14mm, 16mm ou au-delà.
A la connaissance de la Demanderesse, il n'existe à ce jour aucune machine capable de réaliser correctement et automatiquement l'enroulement de tels fils, et c'est donc l'objet de la présente invention.
L'invention propose un dispositif pour réaliser en continu une structure tubulaire constituée par un enroulement hélicoïdal à partir d'au moins un fil de forme de forte section, en particulier un fil agrafable, notamment un fil non autoagrafable, délivré par une bobine de fil et le cas échéant au moins un fil d'agrafage délivré par une bobine de fil d'agrafage, comprenant une cage circulaire motorisée tournant autour d'un axe horizontal avec lequel coïncide l'axe longitudinal de la structure tubulaire, la structure tubulaire se formant en un point de commettage situé au voisinage de la face aval de la cage, et des moyens d'entraînement longitudinal et de réception de ladite structure tubulaire, dans lequel la bobine de fil et le cas échéant la bobine de fil d'agrafage sont embarquées en rotation avec la cage et la face aval de la cage supporte au moins un tractionneur linéaire (c'est-à- dire un moyen de traction agissant sur un tronçon linéaire de fil) embarqué d'entraînement du fil délivré de ladite bobine de fil, interposé entre ladite bobine et le point de commettage de la structure. Un tel tractionneur présente deux surfaces antagonistes d'agrippage parallèles et est typiquement un tensionneur à deux chenilles (dit "bichenille"), ou éventuellement un ensemble de deux trains de galets opposés. Il y a tout de suite lieu de faire observer que les documents US-A-4 783 980 et US-A-4 895 01 1, cités plus haut, montrent sur le plateau tournant des galets motorisés de formage du feuillard destiné à l'enroulement et que les galets n'ont qu'à dérouler sans effort notable autre que celui lié à la déformation qu'ils impriment au feuillard. Tel n'est pas le cas dans l'invention où le tractionneur a pour but de tirer, avantageusement de la manière régulée qui sera vue plus loin, le fil qui parvient de l'amont de la cage sous une traction très élevée compte tenu des sections de fil en jeu, et de le restituer en partie aval sous une traction adéquate, qui peut même être choisie nulle, voire négative (compression).
Afin de procéder au cintrage ou à la formation hélicoïdale du fil autour de la structure, des rouleaux de guidage et/ou de cintrage de fil supportés par la face aval de la cage sont interposés entre le tractionneur (la bichenille par exemple) et le point de commettage. Un avantage du dispositif proposé est de pouvoir travailler en deux modes principaux, à savoir fil tiré ou fil poussé ou toute autre combinaison de ces deux modes. Les expressions de fil tiré ou fil poussé s'entendent au point de commettage. En fil tiré, le fil reçoit du tractionneur une poussée qui laisse néanmoins le fil en traction en aval du tractionneur. En fil poussé, le fil reçoit du tractionneur une poussée suffisante pour qu'en aval l'effort longitudinal soit proche de zéro ou en tous cas positif pour assurer la stabilité géométrique des spires de l'enroulement. Dans le cas du fil tiré, les rouleaux mentionnés plus haut sont essentiellement des rouleaux de cintrage (rouleaux simples à l'intérieur de la boucle de fil en aval du tractionneur) et dans le cas du fil poussé, ce sont, à l'exception des derniers rouleaux d'appui, essentiellement des rouleaux de guidage (rouleaux doubles encadrant le fil), étant entendu qu'au point de commettage, il y a toujours des rouleaux de cintrage et/ou d'appui servant également de cintrage en fil poussé.
Avantageusement, dans le cas du fil tiré, un capteur de positionnement est prévu sur le trajet du fil entre le tractionneur (la bichenille par exemple) et les rouleaux décintrage/guidage pour piloter la vitesse d'entraînement du tractionneur afin que la traction du fil en aval du tractionneur reste dans une plage de consigne.
Pour le cas le plus général où le dispositif de l'invention est utilisé pour la construction de la voûte de pression d'une conduite flexible. la cage comporte un passage central par lequel passe le flexible à la périphérie duquel s'effectue le commettage du fil de forme constituant la voûte de pression.
Avantageusement, la cage est solidaire sur sa face amont d'un tube coaxial qui supporte la ou les bobines de fil et la ou les bobines de fil d'agrafage.
La cage comporte alors avantageusement des ouvertures de passage du fil et du fil d'agrafage de sa face amont à sa face aval.
De préférence, de façon à pouvoir inscrire la boucle de fil qui va s'enrouler sensiblement dans le plan osculateur de l'enroulement hélicoïdal au point de commettage, la cage comporte sur sa face aval au moins un plateau incliné par rapport à celle-ci de support du tractionneur et des organes en contact avec le fil interposés entre le tractionneur et le point de commettage (à savoir notamment les rouleaux de guidage et/ou de cintrage), de sorte qu'à partir de son passage dans le tractionneur, le fil est uniquement déformé par incurvation simple, c'est-à-dire cintrage dans un plan qui est le plan osculateur, à l'exclusion de toute autre déformation telle que torsion ou cintrage sur chant.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, il est prévu deux fils et deux tractionneurs, notamment deux bichenilles correspondantes portées chacune par l'un de deux plateaux inclinés en sens opposé, selon deux configurations symétriques par rapport à l'axe de la machine. Il est prévu en ce cas également deux bobines de fil d'agrafage.
Avantageusement, chaque plateau a la forme d'un croissant entourant partiellement ladite structure tubulaire sur au moins 180°, les extrémités des deux croissants s'imbriquant de manière à envelopper le flexible en deux secteurs symétriques préférablement supérieurs ou égaux à 90°.
De préférence, l'inclinaison du ou des plateaux est ajustable, par exemple entre 0 et 10°, de façon à pouvoir réaliser des enroulements pour plusieurs angles d'hélice possibles, fonction de la section des fils et du diamètre de la structure tubulaire.
Dans une utilisation de la spiraleuse en fil tiré, où, compte tenu de la rigidité du fil et de la nécessité de le faire passer dans différents systèmes cintreurs/décintreurs entre la bobine d'alimentation et la face aval de la cage, la traction à exercer sur le fil au niveau de la face aval de la cage est de l'ordre de 4 tonnes ou plus, les bichenilles embarquées conformes à l'invention permettent de ramener la traction sur la longueur de fil en aval à une valeur raisonnable, contrôlée pour se maintenir dans une plage donnée, permettant de ne pas endommager le flexible (gaine plastique) sur lequel l'enroulement est réalisé, la traction dans le fil induisant un effort d'écrasement des couches internes du flexible sur lesquelles est enroulé le fil.
Le fil et la machine conformes à la présente invention s'utilisent sans précintrage sur chant. L'inclinaison, de préférence réglable, des plateaux portant les bichenilles permet cet enroulement sans cintrage sur chant, c'est-à-dire sans imposer au fil de déformations plastiques sur chant (déformations en lame de sabre) préjudiciables à l'enroulement correct au point de commettage. Dans ce contexte, on observera une différence notable avec les enroulements de fils autoagrafables en S ou en Z, pour lesquels le phénomène de tuilage ne pouvait être évité qu'en exerçant un cintrage sur chant contrôlé du fil préalablement à son enroulement.
La cage est entraînée par un élément moteur puissant (par exemple de l'ordre de 250kW). Comme son inertie est considérable (la masse embarquée, à savoir la cage elle-même et le reste de l'ensemble tournant, est d'une centaine de tonnes, c'est-à-dire de l'ordre de dix fois la masse embarquée dans les spiraleuses classiques), il est particulièrement avantageux d'utiliser l'inertie de la cage comme accumulateur en cas de rupture de l'alimentation principale en énergie, pour la redistribuer sur les moteurs auxiliaires, notamment ceux des bichenilles (d'une puissance d'environ 90kW), lesquels sont entraînés par des arbres électriques, ceci afin de ne pas endommager le flexible en cas d'arrêt brutal (coupure de courant). Avantageusement, la machine de l'invention est associée avec une installation de mise en condition des bobines de fil de forme, dans laquelle le fil en T est correctement précintré (notamment pour éviter une tendance au débobinage) et trancané.
La spiraleuse elle-même comporte en aval des bobines un dispositif trancaneur et redresseur (décintreur), le trancaneur étant débrayé en fonctionnement normal ; en cas de besoin, la machine peut fonctionner à l'envers, avec rembobinage du fil après cintrage et trancanage.
Ainsi qu'on l'a dit, la spiraleuse de l'invention est avant tout conçue pour travailler avec deux fils de forme tirés et deux fils d'agrafage tirés, pour une application typique de voûte de pression pour conduite "rough bore" décrite dans le document API17B "Recommended practice for flexible pipes" édité le 1er juin 1988. La vitesse des bichenilles est asservie à la tension du fil dans sa boucle de formage entre la bichenille et le point de commettage.
Dans un deuxième mode de travail, notamment pour une application typique de voûte de pression pour conduite "smooth bore" (cf. le même document API17B), la spiraleuse travaille avec deux fils de forme poussés et deux fils d'agrafage tirés. La vitesse des bichenilles est asservie à la vitesse de rotation de la cage.
Dans un autre mode de travail combinant les deux précédents, la spiraleuse travaille avec un fil de forme poussé, disposé dos vers l'intérieur de la conduite, et un fil tiré disposé dos vers l'extérieur, qui vient réaliser l'accrochage autour des spires voisines de fil poussé. Ce mode de travail peut être utilisé pour réaliser une carcasse ou bien une voûte de pression. Dans ce dernier cas, les deux autres bobines, qui n'ont pas à recevoir de fil d'agrafage, peuvent être utilisées pour recevoir du fil couramment appelé fil de frette, la spiraleuse de l'invention permettant ainsi la réalisation en une seule passe de la voûte de pression et de la frette.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description suivante, se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation de la machine spiraleuse conforme à un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 représente en plan la même machine,
- la figure 3 est une vue en coupe A-A de la figure 1 , - la figure 4 est une vue en coupe B-B de la figure 1,
- la figure 5 est une vue en coupe C-C de la figure 1,
- la figure 6 est une vue en perspective latérale arrière de l'ensemble de la partie tournante de la machine spiraleuse de la figure 1 ,
- la figure 7 est une vue de face de la cage de la spiraleuse, équipée pour fils poussés,
- la figure 8 est une vue schématique en bout de la cage de la spiraleuse montrant l'agencement respectif des deux plateaux inclinables,
- la figure 9 est une vue de côté de la cage de la spiraleuse. équipée pour fils poussés,
- la figure 10 est une vue en perspective latérale de la même cage de spiraleuse, équipée pour fils poussés,
- la figure 1 1 est une vue en élévation d'une installation de préparation du fil à spiraler, - la figure 12 est une vue schématique d'un exemple de conduite tubulaire flexible dont certains éléments, tels que la voûte de pression, peuvent être réalisés par la spiraleuse de l'invention.
- la figure 13 illustre plus précisément un exemple de voûte de pression de la conduite de la figure 12 - la figure 14 est un schéma montrant la disposition de la cage et des bobines, permettant l'utilisation de la spiraleuse dans différents modes,
- la figure 15 est un schéma montrant le circuit du fil de forme dans la spiraleuse de l'invention, - la figure 16 est un schéma montrant le circuit du fil de frette ou du fil d'agrafage dans la spiraleuse de l'invention.
- la figure 17 est un schéma montrant le mode de travail en fil tiré de la spiraleuse de l'invention, pour réaliser une voûte de pression dans une conduite "rough bore", - la figure 18 est un schéma montrant le mode de travail en fil poussé de la spiraleuse de l'invention, pour réaliser une première couche dans une conduite "rough bore",
- la figure 19 est un schéma montrant le mode de travail en fil poussé de la spiraleuse de l'invention, pour réaliser une voûte de pression dans une conduite "smooth bore".
On décrira d'abord, en référence aux figures 12 et 13, un exemple de conduite tubulaire flexible que l'invention permet de fabriquer. La figure 12 montre une conduite de type "smooth bore" (à passage interne lisse) comprenant de l'intérieur vers l'extérieur une gaine d'étanchéité en matière plastique 101 , notamment en polyamide, en polymère fluoré ou en polyéthylène réticulé ; une voûte de pression 102 constituée par l'enroulement hélicoïdal d'un fil de forme 103 en T et d'un fil d'agrafage 104 en U, ou bien par l'enroulement imbriqué de deux fils de forme 103 et de deux fils d'agrafage 104, le pas des hélices formées par chaque fil étant alors deux fois plus grand que dans le cas précédent ; le cas échéant une gaine intermédiaire 1 15 ; une armure de traction constituée de deux nappes croisées de fils métalliques 105, 106 et une gaine extérieure d'étanchéité 107. La figure 13 montre en détail les spires consécutives de fil de forme 103 et de fil d'agrafage 104. La section du fil 103 affecte la forme d'un T à barre épaisse, orientée vers l'extérieur, la barre du T étant du côté interne de l'enroulement, le T présentant une patte centrale assez courte et deux saillies latérales plus courtes encore d'un même côté de la barre du T. Dans les fils de forte section visés par l'invention, la hauteur A (ou épaisseur) est de l'ordre de 12mm, 14mm, 16mm ou plus. Deux spires en T voisines sont accrochées par un fil d'agrafage 104 à section sensiblement en U (renversé sur la figure 13) aux jambes courtes. Pour plus de détails sur les formes et dimensions des fils, on se reportera au document WO-A-96/ 18060 déjà cité. Les fils qui intéressent l'invention ne sont cependant pas limités précisément aux formes en T décrites dans ce document. D'une façon générale, l'invention est particulièrement intéressante avec tous les fils de forte section non autoagrafables, c'est-à-dire caractérisés le plus souvent par une symétrie plane et une absence de symétrie axiale (au contraire des fils autoagrafables en S ou Z), sans que ces considérations géométriques limitent la portée des applications de l'invention, notamment du fait que la machine peut aussi être utilisée pour des enroulements de fils autoagrafables, ou de fils non agrafables, par exemple des fils de section rectangulaire tels que les fils utilisés pour constituer les nappes de renfort dites frettes.
La spiraleuse qui va maintenant être décrite, notamment en référence aux figures 1 à 10, a pour but principal de réaliser à partir de deux fils de forme et de deux fils d'agrafage la voûte de pression 102 autour de la gaine 101 de la conduite décrite précédemment, mais comme on le verra plus loin, elle peut être utilisée pour réaliser d'autres types d'enroulements.
Par la suite, on désignera par flexible 2 l'élément tubulaire qui doit être réalisé au moins partiellement par enroulement, quel que soit son stade de fabrication, en distinguant éventuellement quand ce sera nécessaire entre le flexible 2' avant enroulement (il s'agit alors par exemple de la seule gaine intérieure 101) et le flexible après enroulement 2" (il s'agit alors par exemple de l'ensemble de la gaine 101 et de la voûte de pression 102).
La machine de spiralage 1 du flexible 2 comprend une partie amont 3, par laquelle arrive le flexible à couvrir 2', une partie active principale constituée d'un ensemble tournant 4, et une partie aval 5, par laquelle sort le flexible recouvert 2".
Divers platelages permettent l'accès à et autour de la machine, notamment le platelage de soudage 6, sur le côté de l'ensemble tournant 4, et le platelage aval 7 pour le contrôle visuel de l'enroulement ou autre opération. L'ensemble tournant 4 se compose essentiellement d'une cage rotative 8, en amont de laquelle se trouvent deux bobines embarquées motorisées de fil 9, diamétralement opposées, et deux bobines embarquées motorisées de fil d'agrafage 10, diamétralement opposées sur un diamètre perpendiculaire à celui des bobines de fil 9 (cf. figures 1, 2 et 6). La cage 8 est solidaire, en amont de son axe. d'un solide tube central 1 1 , sur lequel sont montés les supports 12 des bobines 9 de fil et les supports 13 des bobines de fil d'agrafage 10. Les supports 12 et 13 sont en forme de chapes (cf. figures 4, 5 et 6), et soutiennent aussi les moteurs des bobines, utilisés en frein lors du spiralage normal et en moteur lors d'un ré- enroulement sur bobine en cas de déspiralage. La cage 8 repose sur un berceau de rouleaux fous 14 (cf. figure 3) et est entraînée par exemple par un groupe moteur principal 15, par l'intermédiaire d'un arbre articulé relié audit moteur 15, de pignons et d'une couronne dentée non représentés. Afin d'éviter des surtensions dans le fil 16, principalement lors d'arrêts de la machine, il est prévu des boucles d'accumulation tendues par des vérins (ensembles qu'on appellera pour simplifier accumulateurs), limitant à 1 tonne (par exemple) la tension du fil 16. Pour limiter l'encombrement radial sur l'ensemble tournant 4, ces accumulateurs et leurs vérins (non représentés sur la figure 6 mais schématisés par la référence 80 sur la figure 15) sont disposés parallèlement à l'axe de la cage 8, en amont de celle-ci. Ainsi, le fil 16 qui se dévide des bobines de fil 9 embarquées est d'abord envoyé à l'arrière sur un renvoi 17 (constitué avantageusement par un arc de rouleaux précédés de galets cintreurs et suivis de galets décintreurs) de façon à former une boucle 18 d'accumulation de fil, avant d'être envoyé vers l'aval, c'est-à-dire vers la cage 8 qu'il traverse dans des ouvertures aménagées à cet effet 19. La longueur de la boucle 18 de fil 16 est réglable en faisant coulisser axialement le renvoi 17, grâce aux vérins de l'accumulateur. On notera la disposition des renvois 17, tangentielle à l'ensemble tournant 4, destinée à limiter l'encombrement radial. Compte tenu des dispositions longitudinales des accumulateurs et tangentielle des renvois 17, il est nécessaire d'opérer une torsion du fil 16 dans un sens suivie d'une torsion du fil dans l'autre sens, à 90° ; ces déformations sont effectuées sans dépassement de la limite élastique, ce qui implique un rallongement de l'ensemble tournant 4 (tube 1 1).
Un dispositif analogue permet le dévidement et le renvoi des fils d'agrafage 20, grâce à un renvoi 21 (constitué par exemple d'une simple poulie) monté sur vérins longitudinaux (cf. la référence 81, figure 16), formant une boucle 24 de fil d'agrafage, une poulie de guidage 22. et une ouverture 23 traversant la cage 8.
Juste après leur dévidement des bobines 9, les fils subissent un décintrage dans des décintreurs 25, inversables en cintreurs. Les décintreurs 25 de fil sont associés à des trancaneurs débrayables 82 leur communiquant un mouvement de va-et-vient transversal. En utilisation normale de la spiraleuse, les trancaneurs sont en position flottante ; ils ne sont mis en position embrayée motorisée que lors d'un déspiralage éventuel. Les cintreurs/décintreurs 25 sont toujours actifs, c'est-à-dire aussi bien en spiralage qu'en déspiralage.
Le flexible 2' traverse le tube 1 1 d'amont en aval, grâce à des moyens d'entraînement classiques non représentés (par exemple des bichenilles disposées en amont et en aval de la spiraleuse). Le sens de défilement est indiqué par la flèche 27 (cf. figures 2 et 6).
On va maintenant décrire plus en détail, en se référant notamment aux figures 7 à 10, la structure et le fonctionnement de la partie aval de la spiraleuse, montée, dans ce cas, pour spiraler des fils poussés.
La cage 8 tourne lors du spiralage dans le sens des flèches 30 pour spiraler simultanément autour du flexible 2 les fils 16 qui ont traversé la cage 8 par les ouvertures 19. Les fils 16 sont repris entre les patins face-à- face de deux bichenillles 31, 31' d'où ils sortent sensiblement perpendiculairement à un plan diamétral (en fait avec un faible angle ajustable ainsi qu'on le verra après) de la cage 8 (le plan diamétral vertical sur la figure 7) pour être repris dans un ensemble de rouleaux d'amenée 32 alignés sur une courbe (sensiblement un demi-cercle) permettant d'amener chaque fil sensiblement tangentiellement à son point de commettage respectif 33 sur le flexible 2, après passage entre des rouleaux cintreurs 83 situés à proximité du point de commettage. Le fil poussé juste posé sur le flexible y est maintenu et cintré pendant le début de formation de la spire par trois rouleaux d'appui 34 en aval du point de commettage 33.
Afin d'amener le fil le plus exactement possible dans le plan osculateur de l'hélice en formation, plan osculateur défini au point de commettage, chacun des deux ensembles d'amenée du fil 16, c'est-à-dire la bichenille 31,31' et les rouleaux 32, 83 et 34, est monté sur un plateau indépendant 35 orienté obliquement par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de la cage 8, cette orientation étant ajustable. La forme en croissant des deux plateaux 35, qu'on voit mieux en plan schématique sur la figure 8, est telle qu'ils s'imbriquent l'un dans l'autre, au voisinage du centre de la cage 8.
Chaque plateau est monté au moyen de deux paliers 40 et d'un palier 42 , situés de part et d'autre de la portion centrale du plateau, en rotation sur un axe d'articulation 41 parallèle à la cage 8 et à une courte distance de la face aval de celle-ci. L'axe 41 est matérialisé par des axes en ligne tourillonnant dans des paliers 43 et 44 portés par des équerres 45 fixées sur la face aval de la cage 8.
Les bords opposés de chaque plateau 35, de part et d'autre de l'axe d'articulation 41 , sont reliés à des vérins 36 et 37 fixés sur la face aval de la cage 8. Les vérins 36, situés plus près de l'axe de la cage 8, sont plus courts que les vérins 37, plus éloignés de l'axe, de façon à donner l'inclinaison voulue au plateau 35 qu'ils portent, à savoir une inclinaison parallèle ou voisine de celle du plan osculateur de l'enroulement désiré au point de commettage. Au lieu de ces quatre vérins jouant sur l'unique degré de liberté donné au plateau par l'articulation, d'autres réalisations de l'inclinaison des plateaux sont possibles.
La chenille 31 est montée stationnaire tandis que la contre- chenille 31' est montée sur des supports 50 montés eux-même sur des éléments 51 coulissant dans des appuis solidaires du plateau 35 dans sa partie relativement périphérique. Par coulissement, la contre-chenille 31' peut venir prendre la position représentée en pointillés sur la figure 7, de manière à ouvrir la bichenille 31, 31' en vue d'y placer le fil 16. Les deux arbres 84 des chenilles 31, 31' traversent le plateau 35 par des ouvertures compatibles avec le coulissement de la contre-chenille 31', et traversent aussi la cage 8, sur la face amont de laquelle ils sont connectés par un répartiteur à un même arbre d'entraînement 85 (cf. figure 6) disposé le long du tube 1 1 et tournant avec lui ; chacun des deux arbres 85 est entraîné par l'intermédiaire de couronnes dentées et de pignons d'un moteur 86 de bichenille disposés fixe à l'arrière de la spiraleuse.
Les trois rouleaux d'appui 34 sont montés sur un petit plateau 52.
On n'a pas représenté sur ces figures les dispositifs annexes de guidage de fil 16 entre l'ouverture 19 et l'entrée de la bichenille 31, 31'. Ces dispositifs peuvent comprendre des rouleaux de guidage et des dispositifs de torsion/détorsion (voir par exemple la référence 87, figure 15).
On voit encore sur les figures 7 à 10 les ouvertures 23 de passage du fil d'agrafage, à proximité desquelles est disposée une poulie de guidage 53 renvoyant le fil d'agrafage vers le point de commettage 33. La figure 1 1 représente une installation 60 de préparation des bobines 9 de fil destinées à la spiraleuse. L'installation comprend une bobine débitrice 61 de fil enroulé commercial, qui débite le fil vers l'arrière sur un demi-cercle 62 de rouleaux d'accumulateurs permettant la formation d'une boucle de longueur ajustable. Le fil est renvoyé vers l'avant pour être redressé à plat et sur chant dans un redresseur à plat 63 et à chant 64, le fil étant tiré par un dispositif de tirage pas-à-pas 65 et une bichenille 67. Le fil traverse ensuite un cintreur 68 (ensemble de rouleaux de cintrage) avant de s'enrouler sous tension et avec trancanage correct sur une bobine réceptrice 69 entraînée par un treuil 70. Une installation de soudage 66 est éventuellement interposée entre le dispositif 35 et la bichenille 67.
On va maintenant décrire en relation avec les schémas 14 à 19 le fonctionnement de la spiraleuse de l'invention dans diverses utilisations. La figure 14 représente la cage 8 et ses bichenilles embarquées 31, 31'. A l'arrière de la cage 8 sont esquissées les deux bobines est et ouest 9 et les deux bobines nord et sud 10.
Dans une première utilisation typique de spiralage de fil de forme de forte section non autoagrafable, deux cas sont possibles selon que l'agrafage du fil est réalisé par un fil d'agrafage de nature différente du fil (fil d'agrafage au sens propre) ou de même nature que le fil (c'est-à-dire par un autre fil de forme disposé à l'envers).
Dans le premier cas, les bobines 9 reçoivent le fil de forme, tandis que les bobines 10 reçoivent le fil d'agrafage.
Dans le second cas, seules les bobines 9 sont utilisées et reçoivent respectivement le premier fil de forme et le deuxième fil disposé à l'envers.
Dans une seconde utilisation de la spiraleuse de l'invention, on spirale une frette : les bobines 10 reçoivent alors le fil plat de frette.
Dans une troisième utilisation, la spiraleuse permet d'enrouler des bandes spiralées d'isolant thermique, reçu sur les bobines 10, voire 9.
Le schéma de la figure 15 montre le trajet du fil 16 non autoagrafable, de la bobine 9 vers le renvoi 17 réglé par le vérin 80, puis en aval, à travers les ouvertures 19 vers les dispositifs de renvoi 87 qui le conduisent à l'entrée de la bichenille 31, 31' d'où il sort pour passer entre les rouleaux de guidage/cintrage 32, 83, et les rouleaux d'appui 34 pour former le flexible 2".
Le schéma de la figure 16 montre le trajet d'un fil de frette ou du fil d'agrafage 20 à partir des bobines 10, vers le renvoi 21 sollicité par le vérin 81, puis en aval vers le renvoi 53 et le point de commettage.
La figure 17 explicite le fonctionnement de la spiraleuse en fil tiré. Dans ce schéma et les deux suivants, les bobines de fil 9 qui sont situées à l'arrière de la cage 8 ont été représentées latéralement pour simplifier le dessin. Dans le cas représenté, il s'agit de déposer un enroulement de fil de forme sur un noyau dur de flexible 2 (qui ne tourne pas avec la cage 8, mais avance longitudinalement). L'application typique en est la construction d'une voûte de pression sur noyau dur d'une conduite "rough bore", au moyen de fil de forme non autoagrafable 16. La vitesse des bichenilles 31, 31' est régulée par le signal d'un capteur 88 de positionnement du fil entre les bichenilles 31, 31' et le point de commettage ; le capteur 88 asservit de manière connue (cf. US-A-4,895,01 1) le fil dans une certaine position et donc une certaine gamme de tension, c'est-à-dire maintient la tension du fil 16 sur cette portion de trajet avant commettage à une valeur compatible avec la résistance à l'écrasement du noyau dur du flexible 2.
Selon la figure 18, il s'agit de spiraler un fil poussé pour constituer la première couche d'une conduite "rough bore", c'est-à-dire une carcasse anti-écrasement qui remplace le feuillard agrafé classique pour des utilisations en haute pression interne et/ou grande profondeur. S'agissant de constituer une première couche sans support, il est nécessaire de prévoir des contre-rouleaux 89 à l'intérieur du flexible à constituer, coopérant avec les galets de cintrage 34. Les galets 32 servent quant à eux uniquement au guidage du fil 16 entre la sortie de la bichenille et les galets de cintrage 34 situés au niveau du point de commettage. La figure 19 enfin montre de façon schématique le spiralage en fil poussé pour réaliser une voûte de pression sur gaine plastique étanche interne de conduite "smooth bore".

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour réaliser en continu une structure tubulaire constituée par un enroulement hélicoïdal (2) à partir d'au moins un fil de forme de forte section, en particulier un fil non autoagrafable, délivré par une bobine de fil (9) et, le cas échéant, d'au moins un fil d'agrafage délivré par une bobine de fil d'agrafage (10), comprenant une cage circulaire (8) motorisée tournant autour d'un axe horizontal avec lequel coïncide l'axe longitudinal de la structure tubulaire(2), la structure tubulaire se formant en un point de commettage situé au voisinage de la face aval de la cage, et des moyens d'entraînement longitudinal et de réception de ladite structure tubulaire, caractérisé en ce que la bobine de fil (9) et, le cas échéant, la bobine de fil d'agrafage (10) sont embarquées en rotation avec la cage (8) et la face avant de la cage (8) supporte au moins un tractionneur linéaire embarqué (31, 31') d'entraînement du fil (16) délivré de la bobine (9), interposée entre ladite bobine (9) et le point de commettage (33) de la structure.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des rouleaux (34) de guidage et/ou de cintrage de fil (16) supportés par la face avant de la cage (8) sont interposés entre le tractionneur linéaire (31, 31') et le point de commettage (33).
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cage (8) comporte un passage central par lequel passe un flexible (2) à la périphérie duquel s'effectue le commettage.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce que la cage (8) est solidaire sur sa face amont d'un tube coaxial (1 1) qui supporte la ou les bobines de fil (9) et la ou les bobines de fil d'agrafage (10).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cage (8) comporte des ouvertures (19, 23) de passage du fil et du fil d'agrafage de sa face amont à sa face aval.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cage (8) comporte sur sa face avant au moins un plateau incliné par rapport à celle-ci de support du tractionneur linéaire (31, 31') et des organes en contact avec le fil interposés entre le tractionneur linéaire (31, 31') et le point de commettage (33).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu deux fils (16) et deux tractionneurs linéaires (31 , 31') correspondants portés chacun par l'un de deux plateaux (35) inclinés en sens opposé.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque plateau (35) a la forme d'un croissant entourant partiellement ladite structure tubulaire sur au moins 180°, les extrémités des deux croissants s'imbriquantde manière à envelopper le flexible en deux secteurs symétriques, préférablement supérieurs à 90°.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'inclinaison du ou des plateaux (35) est ajustable.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tractionneur linéaire (31, 31') est une bichenille.
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