FR2596697A1 - Procede et dispositif de pose en continu d'armatures de renforcement de corps allonges flexibles - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION D'ARMATURES DE RENFORCEMENT DE CORPS ALLONGES FLEXIBLES. LE PROCEDE DE POSE DES BARRES DE RENFORT D'ARMATURE POUR DES CORPS RENFORCES EST CARACTERISE EN CE QUE LESDITES BARRES 10 GROUPEES 21 SUR UN SUPPORT 1 OU 22 POUR CONSTITUER L'ENSEMBLE UNITAIRE 23. LESDITES BARRES SONT ENLEVEES DE CE SUPPORT 22 AVANT D'ETRE POSEES SUR LE NOYAU 20 POUR FORMER L'ARMATURE. LE SUPPORT COMPORTE AU MOINS AUTANT DE GORGES QUE DE BARRES GROUPEES. CES GORGES SONT ADAPTEES A LIMITER LES MOUVEMENTS DES BARRES. LE PROCEDE PERMET DE POSER UN GRAND NOMBRE DE BARRES SIMULTANEMENT TOUT EN LIMITANT LE NOMBRE DE BOBINES SUR L'ARMEUSE. DES BARRES EN MATIERE PLASTIQUE ARMEE PEUVENT ETRE MOULEES DANS UN SUPPORT ADAPTE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX CONDUITES FLEXIBLES UTILISEES DANS L'INDUSTRIE PETROLIERE.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant de poser facilement des barres de renfort invertenant dans des corps comportant des armures de renforcement.

Plus particulièrement, la présente invention concerne la fabrication des nappes de renforts de corps de révolution tel une conduite flexible dont les nappes sont composées d'un grand nombre de barres de renfort.

En effet, il a été montre dans le brevet français FR-A 2.210.266 l'intérêt pour la flexibilité des conduites flexibles renforcées et pour les nappes de renfort résistant aux efforts de traction, d'utiliser des barres de renfort cintrées dont le moment d'inertie de la section droite par rapport à un axe passant par son centre de gravité et perpendiculaire au rayon de courbure d'être supérieur à tous les autres moments d'inertie de la section par rapport à un autre axe passant par le centre de gravité.

Une telle exigence nécessite donc, par exemple lorsque l'on utilise des profiles de section rectangulaire, que la hauteur de la barre cintrée (dimension de la section droite selon un rayon) soit plus grande que sa largeur (dimension de la section droite selon une perpendiculaire au rayon). Cependant, comme l'épaisseur des nappes de renfort ou encore la hauteur dFs barres de renfort est imposée, ceci implique : une rédijction de l'enaisseur des barres constitutrices de la nappe, soit encore une augmentation de leur nombre.

Ainsi, un accroissement du nombre de barres ou fils se traduit par un accroissement du nombre de bobines débitrices de ces barres, de matériel et de réglages.

En effet, si l'on tente de placer plusieurs fils côte à côte sur une même bobine, l'expérience montre que l'on obtient des échevaux, en peu de temps, lorsque l'on débobine.

Il est de plus nécessaire que les barres soient formées très exactement en flexion avant pose pour accepter de se mettre en place sans se coucher.

Le procédé et le dispositif selon la présente invention permettent notamment de conserver les avantages des fils plus hauts que larges, tout en évitant les inconvénients de leur pose.

La présente invention permet, en particulier, l'armage de tube à partir d'une armeuse conventionnelle, sans modification coûteuse ni la nécessité de réglage de grande précision.

La présente invention utilise un support profilé allongé qui maintient les barres de renfort parallèles entre elles et dans la même orientation, de façon à constituer un ensemble unitaire très facilement manipulable, permettant l'embobinage des barres sur les bobines de l'armeuse, leur dévidage, et leur pose sur le corps allonge flexible avec une très grande facilité et une grande sécurité. Par orientation on entend, que tous les centres de courbure des barres cintrées situés dans n'importe quelle section droite du support Soient situés du même côté du support (soit en dessus, soit en dessous).

Les barres de renfort peuvent être rassemblées par le support profilé par exemple : soit au moment de leur préformage ou juste après s'il s'agit de barres métalliques par exemple en acier, soit au moment de la fabrication des barres, par exemple, lorsque celles-ci sont réalisées en matière plastique armée de filaments à haute résistance aux efforts de traction.

L'ensemble unitaire ainsi compose est d'abord embobine avant d'être placé sur l'armeuse.

En effet, lorsque l'on produit des barres cintrées en matière plastique armée, il est possible d'en réaliser simultanément un certain nombre dans un moule monobloc et d'utiliser ce moule comme support des barres pour le toronnage de nappes de renfort.

Ceci évite, dans ce cas, une opération supplémentaire de pose d'un support avant toronnage et accroît les bénéfices lies à l'utilisation d'un moule ayant servi à la fabrication simultanée de plusieurs barres.

Les bénéfices d'un tel moule, composé de plusieurs gorges s'étendant longitudinalement que l'on garnit de filaments imprégnés de matière plastique, sont dus à l'augmentation de laproductivité de la machine de fabrication.

Ceci notamment en raison du fait que de produire plusieurs barres simultanément accroît la production de barre en surface couvrante (produit du débit en longueur cumulée par la largeur des barres), car la fabrication des barres s'effectue en général sur un tambour dont la vitesse circonférentielle est limitée par la technique d'imprégnation des fibres elle-même imposée par les considérations économiques, et cela se traduit entre autre par une meilleure occupation des machines et de meilleurs coûts de fabrication.

Les barres cintrées produites dans un tel moule peuvent être réalisées par exemple en matière plastique stabilisable renforcée de filaments à haute résistance aux efforts de traction tel que des fibres de verre, de carbone ou de matière organique. Par matériau stabilisable on entend les corps pouvant prendre une forme stable par un processus physique ou chimique tel que fusion avec refroidissement ou réticulation. Les matières thermoplastiques, thermodurcissables, élastomères sont par exemples des matériaux stabilisables.

Le procédé selon l'invention consiste à partir de un ou plusieurs ensemble(s) unitaire(s), placés sur une ou autant de bobines que nécessaires de l'armeuse, constitués des barres de renfort reliées par le support, de dévider ces ensembles, de les poser comme on pose une bande ou un profilé large sur le noyau de la conduite à garnir, et de retirer le support alors que les barres ne risquent plus de s'enchevêtrer entre elles.

Pour les barres de renfort métallique, bien que cela nécessite une opération supplémentaire (le rassemblage des barres sur un support profilé comportant plusieurs gorges), il est, dans certains cas, très avantageux qu'un certain nombre de barres forment un ensemble unitaire au moment de leur pose. Ainsi, lorsqu'il y a beaucoup de barres à toronner simultanément, cela permet notamment de réduire le nombre de bobines sur l'armeuse.

Plus particulièrement dans la fabrication et l'utilisation de barres en matière plastique armée, mais sans que l'usage de ce type de support soit limitatif, le support peut être profilé et allongé et comporter des gorges sensiblement parallèles s'étendant suivant l'axe longitudinal de façon à permettre le moulage des barres au moins à la section des gorges. Une gorge au moins pouvant être que partiellement remplie.

L'invention fournit un procédé de pose en continu des armatures de renforcement de corps allongés flexibles, les armatures étant constituées de plusieurs barres de renfort cintrées. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on alimente la machine de pose avec au moins un ensemble unitaire compose de plusieurs barres groupées sur un support et en ce qu'on procède à l'enlèvement du support au cours de la pose des barres pour la formation de l'armure.

On pourra tendre les barres avant et au cours de leur pose.

On pourra effectuer la séparation des barres du support dans une zone ou les barres, sorties du support ou présentes dans le support, sont tendues.

On pourra enlever les barres du support avant que celles-ci constituent l'armature de renforcement.

On pourra, avant d'alimenter la machine de pose avec l'ensemble unitaire, grouper les barres composant l'ensemble sur un support.

On pourra grouper les barres composant l'ensemble unitaire, une fois qu'elles auront été cintrées.

L'invention fournit également un dispositif pour poser en continu les armatures de renforcement de corps allongés flexibles à l'aide d'au moins un ensemble unitaire composé de plusieurs barres de. renfort regroupées par un support. Ce dispositif se caractérise en ce qu'il comporte des moyens permettant de séparer les barres de renfort du support.

Bien entendu cette opération est effectuée à un moment où les risques d'enchevêtrement des barres entre elles sont écartés. Ceci se produit notamment une fois que les barres sont posées sur le corps allonge, ou que les barres sont mises en tension avant leur pose sur le corps allongé ou qu'elles sont suffisamment proches du corps allongé pour ne plus pouvoir s'enchevêtrer entre elles.

Le dispositif pourra comporter des moyens pour stocker le support une fois qu'il a été utilise pour la pose.

Le dispositif pourra comporter des moyens de stockage et d'alimentation de l'ensemble unitaire pour la pose de ses barres.

Le dispositif pourra comporter des moyens de tension des barres au cours de leur pose.

Les moyens de tension pourront agir au niveau des moyens de stockage et d'alimentation de l'ensemble unitaire.

Le dispositif pourra comporter une grille d'agencement des barres pour la constitution de l'armature.

L'invention fournit en outre un support pour grouper des barres et les maintenir dans une certaine direction. Ce support est caractérisé en ce qu'il est composé de plusieurs éléments disjoints.

L'invention est illustrée par les figures annexées où - la figure 1 est une vue en section droite d'un support maintenant
des barres qui est utilise pour leur pose dans la confection des
nappes d'armatures de renfort, - la figure 2 schématise un procédé de fabrication de barres en
matière plastique stabilisable à l'intérieur d'un support-moule, - la figure 3 schématise, vue suivant l'axe du corps allongé flexible
(profil), un procédé de pose, selon l'invention, de barres pour la
fabrication de nappes de renfort, et - la figure 4 schématise, vu de face, un procédé de pose selon
l'invention, illustré par la figure 3.

Sur la figure 1, la référence 1 désigne un support maintenant les barres 10 qui composent une nappe de renfort d'un corps allongé renforce.

Le support comporte au moins autant de gorges s'étendantlongitudinalement qu'il contient de barres. Les barres sont placées à l'intérieur des gorges. Les sections des gorges sont adaptées à celles des barres de manière à limiter les mouvements des barres.

Les barres sont orientées comme elles seront disposées sur ledit corps. Si ces barres sont cintrées les centres de leur rayon osculateur se trouvent tous du même côté du support.

Jusqu'au moment où l'on voudra les en séparer, les barres peuvent être maintenues dans leur support soit par solidarisation temporaire, par exemple au moyen d'un collage ou d'obstacle(s) ou d'un coincement, dont l'effet disparait au-delà d'un certain seuil de contrainte, soit naturellement pour celles qui sont cintrées et qui sont dans un support où une ou plusieurs autres barres sont solidarisées. La désolidarisation du support des barres s'effectue qui en sont ou non solidaires par exemple par voie mécanique avec une traction et/ou une torsion.

En effet, il apparaît que lorsque les barres cintrées en matière plastique stabilisable armée sont produites à l'intérieur d'un support-moule (fig. 2), il peut suffir qu'une barre, telle la barre centrale du support, ou plusieurs barres, telles les barres extrêmes du support soi(en)t solidarisée(s) du support pour que les autres barres s'y maintiennent naturellement. Le support, se déformant comme la ou les barres solidarisées, suit le mouvement des autres barres et les maintien(nen)t dans leur gorge respective en dépit des efforts exerces lors du toronnage, en effet les différentes barres étant supposées avoir un comportement mécanique similaire.

Les gorges du support peuvent comporter des aspérités de formes empêchant les barres d'en sortir, telles un étranglement de la gorge à son niveau supérieur ou ouverture. Le support étant élastique, un cintrage d'axe longitudinal produit l'ouverture des gorges et permet aux barres placées d'en sortir au moment choisi.

Dans le cas de barres cintrées en matière plastique armée produites à l'intérieur d'un moule-support, celui-ci pourra être compose de polyamide 11 (généralement désigné par la marque de fabrication
Rilsan) qui a l'avantage de convenir au moulage et à la pose des barres profilées, de subir le démoulage de plusieurs profiles à la fois et de pouvoir être éventuellement réutilisé.

Les barres, immobilisées dans le support mais non solidaires de celui-ci, pourront être recouvertes d'un produit anti-adhérent, tel qu'un agent de démoulage de type courant dans l'industrie des matières plastiques, afin de faciliter la libération des barres au moment désiré.

La figure 2 illustre schématiquement un procédé de fabrication de barres cintrées 10 en matière plastique stabilisable armée à l'intérieur d'un moule-support 1.

Le peigne 1, provenant de la bobine 2 passe entre les galets de tension 9 et de guidage 8 avant d'être enroule sur le mandrin 3. Dans le mode de réalisation préféré, la plus grande face du moule repose sur le mandrin, mais on peut facilement concevoir que ce soit les sommets des cloisonnements qui s'appuient contre le mandrin.

L'arbre 3a du tambour 3 est relie à des moyens d'entrainement en rotation de ce tambour, qui comportent par exemple une chaine 4 engrenant sur un pignon denté 5 calé sur l'arbre 3a.

L'arbre 3a repose sur le palier 6 par l'intermédiaire de roulements, ce palier étant solidaire d'un châssis 7.

Le moule-support 1 présente plusieurs gorges longitudinales, qui au fur et à mesure de l'enroulement sur le tambour 3 sont remplies de filaments à haute résistance, ou rovings, préalablement imprégnés d'une matière plastique stabilisable capable ou non d'adhérer aux parois internes des gorges selon leur position dans le moule et selon le besoin, et capable d'adhérer auxdits filaments. Ce mélange de filaments et de matière plastique stabilisable formera après stabilisation des barres de renfort.

Après le garnissage du moule, celui-ci passe dans un four 14 où il est soumis à un traitement thermique capable de stabiliser la matière plastique armée qu'il renferme.

Le four 14 est alimenté en énergie par tout moyen approprié, tel que par exemple, le câble 14a, si l'on utilise des moyens de chauffage électrique.

Après stabilisation au moins partielle de la matière plastique, l'ensemble unitaire composé du moule-support 1 et des barres 10 est dégagé du mandrin pour être soit directement employé pour le toronnage soit stocké sur une bobine adaptable à l'armeuse telle la bobine débitrice 26 (Fig. 3).

La solidarisation des barres 10 au moule-support 1 pourra être réalisée par exemple par collage ou par ancrage mécanique. On pourra utiliser la colle époxyde SCOTCH-WELD 2216 B/A qui est une marque déposée par la société Minnesota Mining et Manufacturing, dans les proportions conseillées par le fabricant. On pourra doser les moyens d'adhérence, de telle manière qu'à partir d'un seuil de contrainte choisi, les barres n adhèrent plus au moule-support.

Une contre forme, comme décrite dans le brevet français FR-A-2.312.356, peut être utilisée pour réaliser une bonne répartition des filaments 11 dans les gorges du moule.

La figure 3 qui est une vue suivant l'axe du corps allongé en cours de toronnage, schématise un procédé de pose, selon l'invention, de barres pour la fabrication de nappes de renfort avec récupération du support avant que les barres atteignent le noyau 20 du corps allongé.

L'armature du corps allongé est posée dans le cas de la figure à l'aide de quatre groupes de barres 21 issues de quatre ensembles unitaires 23. On peut facilement envisager un plus grand ou un plus petit nombre de groupes de barres ou d'ensembles unitaires. Ce nombre dépend du nombre de barres par groupe et du nombre de barres constituant l'armature.

L'ensemble unitaire 23, composé du groupe de barres 21 et du support 22 qui les maintient orientés, est stocké sur la bobine débitrice 26.

L'ensemble unitaire 23 passe sur un galet d'orientation 24 qui permet d'une part de conserver un angle de pose des barres sensiblement constant et d'autre part de libérer les barres de leur support 22.

La bobine 26 est freinée en rotation par un moyen adapte tel un frein à sangle ou à courroie de façon à maintenir une tension sur l'ensemble unitaire et les barres. Cette tension a notamment pour but d'empêcher les barres de former des échevaux et éventuellement d'opposer une résistance aux efforts lors de l'enlèvement du support. Ces moyens de freinage pourront être asservis à la tension exercée sur les barres et/ou sur l'ensemble unitaire.

On pourra sans inconvénient réaliser autrement la tension sur l'ensemble unitaire et/ou sur les barres, par exemple, à l'aide de deux rouleaux ralentisseurs.

Alors que le groupe de barres 21 est soutenu par le galet 24, le support 22 contourne un secteur du galet 24 afin de libérer les barres avec un effort minimum et d'éviter toutes déformations de celles-ci.

La libération des barres s'effectue par les ouvertures des gorges du support. Ces ouvertures étant dirigées vers l'espace délimité par les barres et ne contenant pas les centres des cercles osculateurs des barres cintrées.

Le support 22 une fois séparé du groupe de barres 21 est enroule sur la bobine 25.

Le support 22 pourra sans inconvénients être récupéré, éventuellement après un nettoyage, pour la fabrication d'un nouvel ensemble unitaire.

Toutes les barres tendues et orientées, nécessaires à la constitution de la nappe de renfort, après avoir été extraites par groupes 21 de chacun des supports 22, sont acheminées vers le noyau 20 où elles sont posées par groupes de façon à réaliser l'armature, grâce à la rotation relative des barres autour du noyau.

Sur la figure le noyau est fixe et les quatre ensembles d'alimentation en barres 21, 22, 23, 24, 25, 26 sont places dans une cage support 27 qui est soutenue par les galets 28 tournant autour du noyau 20. On aurait très bien pu concevoir une cage 27 immobile et un noyau tournant. Le mouvement de la cage par rapport au noyau étant un vissage droit ou gauche suivant le sens du pas d'enroulement.

Les barres peuvent éventuellement être resserrées entre-elles soit lorsqu'elles constituent les groupes 21, soit une fois sur le mandrin, comme par exemple avec la filière 30 montrée sur la figure 4.

La figure 4 schématise, vu de face, le même procédé de pose selon l'invention que celui illustré en vue de profil par la figure 3.

Pour permettre le toronnage du noyau 20 par les barres disposées en quatre groupes, le noyau est animé d'une translation axiale permettant la pose des barres sur toute sa longueur.

La grille séparatrice 29, placée juste avant que les barres atteignent le noyau 20, assure le bon positionnement des barres entre elles et ainsi leur bon agencement dans l'armature de renfort.

Les ouvertures des gorges du support peuvent aussi être dirigées vers les centres de courbures des barres. De ce fait, le galet 22 qui sur la figure 3 est intérieur aux barres (l'intérieur étant l'espace délimité par les barres et contenant les centres de courbures des barres cintrées) devra être extérieur aux barres (l'extérieur étant l'espace délimité par les barres et ne contenant pas les centres de courbures des barres cintrées) et de la même manière le support 22 contournera un secteur du galet 24 pour permettre la libération des barres qui sont contenues dans le support.

La figure 4 illustre la réalisation d'une armature de renfort dont le pas des barres est à droite mais on peut de la même fanon réaliser un pas à gauche par exemple en modifiant l'orientation, par rapport à l'axe du noyau, des ensembles d'alimentation et en modifiant le sens soit de translation, soit de rotation du noyau.

Dans le procédé de toronnage préféré et illustré par les figures 3 et 4, la libération des barres du support s'effectue avant que les barres atteignent le noyau. On ne sortira pas du cadre de la présente invention en enlevant le support des barres une fois l'ensemble unitaire poser sur le noyau.

Si les barres sont séparées avant qu'elles atteignent l'armature, celles-ci pourront l'être soit par l'intérieur soit par l'extérieur des barres.

On ne sortira pas du cadre de la présente invention en cintrant des groupes de barres placées dans un support, comme on pourrait le faire avec des barres de renfort métalliques rassemblées sur un support.

Le support utilisé pour le regroupement des barres pourra maintenir les barres soit sur toute leur longueur soit sur certains tronçons de leur longueur. Dans ce dernier cas le support est donc compose de plusieurs éléments disjoints qui maintiennent l'orientation et le groupage de toutes les barres.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Procédé de pose en continu des armatures de renforcement de corps allonges flexibles, lesdites armatures étant constitutees de plusieurs barres de renfort cintrées, caractérisé en ce qu'on alimente la machine de pose avec au moins un ensemble unitaire (23) composé de plusieurs barres groupées (21) sur un support (22) et en ce qu'on procède à l'enlèvement dudit support au cours de la pose desdites plusieurs barres pour la formation de ladite armature.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on tend les barres avant et au cours de leur pose.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on effectue la séparation des barres (21) dudit support (22) dans une zone où les barres, sorties dudit support ou présentes dans ledit support, sont tendues.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'on enlève les barres (21) dudit support (22) avant que celles-ci constituent l'armature de renforcement.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant d'alimenter la machine de pose avec l'ensemble unitaire (23), on groupe lesdites barres composant ledit ensemble sur un support (22).

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on groupe lesdites barres composant ledit ensemble unitaire, une fois qu'elles ont été cintrées.

7. Dispositif pour poser en continu les armatures de renforcement de corps allonges flexibles à l'aide d'au moins un ensemble unitaire (23) composé de plusieurs barres (21) de renfort regroupées par un support (22), caractérisé en ce que ledit dispositif comporte des moyens (24) permettant de séparer lesdites barres de renfort du support.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte des moyens (25) pour stocker ledit support (22) une fois qu'il a été utilise pour la pose.

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte des moyens de stockage (26) et d'alimentation dudit ensemble unitaire pour la pose de ses barres.

10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte des moyens de tension des barres au cours de leur pose.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de tension agissent au niveau des moyens de stockage (26) et d'alimentation dudit ensemble unitaire.

12. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte une grille d'agencement (29) des barres (21) pour la constitution de l'armature.

13. Support pour grouper des barres et les maintenir dans une certaine direction, caractérisé en ce que le support est composé de plusieurs éléments disjoints.