[0001] La présente invention est relative à un dispositif pour réaliser en continu une structure
tubulaire spiralée en feuillard agrafé.
[0002] La société déposante a développé 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 sur la conduite, que de l'intérieur par les produits, notamment
les hydrocarbures, transportés.
[0003] De telles conduites comportent en général au moins une couche formée d'une structure
tubulaire en feuillard agrafé enroulé en hélice, les spires présentant une section
sensiblement en forme de S ou de Z permettant leur accrochage mutuel.
[0004] Une telle structure tubulaire est ainsi utilisée dans des conduites te type «rough
bore» pour réaliser la carcasse interne de la conduite qui constitue alors une voûte
pour celle-ci.
[0005] Dans ce type de conduite, il est également prévu, pour certaines applications, d'utiliser
au moins une autre couche tubulaire formée d'une structure spiralée en feuillard agrafé
formant une frette destinée à renforcer la résistance de la conduite aux pressions
intérieures et extérieures. La ou les frettes en feuillard agrafé sont habituellement
séparées de la voûte intérieure par une gaine en matière thermoplastique. La conduite
est en général complétée par une ou plusieurs couches de fils d'armure et comporte
une gaine extérieure thermoplastique d'étanchéité et de protection vis- à-vis de la
corrosion.
[0006] Dans un autre type de conduites dit «smooth bore» dans lequel la couche interne est
une nappe thermoplastique on utilise également une ou plusieurs frettes formées chacune
d'une structure spiralée en feuillard agrafé.
[0007] Des structures tubulaires spiralées en feuillard agrafé trouvent par ailleurs également
des applications dans d'autres types de conduites flexibles ou rigides.
[0008] On connaît déjà un dispositif pour réaliser en grande longueur une structure tubulaire
spiralée en feuillard agrafé comportant une alimentation en feuillard préalablement
profilé de façon à présenter une section agrafable sensiblement en forme de S ou de
Z, un poste d'enroulement fixe comprenant une pluralité de doigts presseurs destinés
à réaliser l'agrafage du feuillard profilé, un mécanisme d'extraction de la structure
tubulaire formée et une bobine de stockage de celle-ci. On comprend que pour former
la structure tubulaire spiralée il est nécessaire de provoquer la rotation de celle-ci
autour de son axe longitudinal. Pour cela il est nécessaire de provoquer la rotation
de la bobine réceptrice autour d'un axe longitudinal en plus de sa rotation autour
d'un axe transversal pour l'enroulement de la structure tubulaire sur elle. La bobine
doit donc être montée à cet effet dans une cage susceptible de tourner autour de l'axe
longitudinal, des moyens étant en outre prévus pour faire tourner la bobine dans la
cage autour d'un axe transversal. Il est de plus nécessaire da faire tourner autour
du même axe longitu- dinalle mécanisme extracteur, qui est alors monté dans une cage
tournante qui doit être entraînée en synachronisme avec la cage contenant la bobine
réceptrice.
[0009] Lorsque l'on sait que pour produire des structures tubulaires spiralées en grande
longueur les bobines réceptrices présentent des diamètres de plusieurs mètres on conçoit
la complexité du dispositif par suite de la nécessité de faire tourner en synchronisme
des masses importantes. Cette complexité est encore accrue lorsque la structure tubulaire
doit être réalisée autour du noyau, tel qu'une gaine en matière thermoplastique ou
une structure à une ou plusieurs couches précédemment réalisée, car dans ce cas il
est nécessaire que le noyau soit également animé d'un mouvement de rotation autour
de son axe longitudinal, et, à cet effet, la bobine à partir de laquelle se déroule
le noyau, lorsque celui-ci est flexible, doit également être montée dans un cadre
entraîné en rotation autour de l'axe longitudinal, le mouvement de rotation de cette
bobine devant naturellement être synchronisé avec le mouvement de rotation de la cage
de la bobine réceptrice et de la cage du mécanisme extracteur.
[0010] On connaît, par ailleurs, d'après le brevet GB-A-110576 un dispositif comprenant
d'une part un plateau circulaire tournant autour d'un axe horizontal coîncidant avec
l'axe longitudinal de la structure tubulaire à former, comportant, sur une même face,
un organe de support pour une bobine d'alimentation en feuillard plat, un ensemble
de molettes de profilage motorisées pour entraîner le feuillard et lui communiquer
une section sensiblement en forme de S ou de Z, des moyens de guidage du feuillard
entre la bobine d'alimentation et l'ensemble de molettes de profilage, un mandrin
tubulaire monté coaxialement sur ledit plateau au voisinage du centre de celui-ci
et d'autre part un mécanisme d'entrainement longitudinal de la structure tubulaire
formée, disposé en aval dudit plateau tournant pour entraîner la structure formée
vers une bobine réceptrice.
[0011] Outre le fait qu'il n'était pas possible avec le dispositif antérieur de réaliser
des structures tubulaires agrafées autour d'un noyau, un inconvénient important du
dispositif antérieur résulte de l'impossibilité de contrôler l'agrafage et le serrage
des spires du feuillard profilé lors de son enroulement sur le mandrin. Pour chaque
bande de feuillard, il est en effet prévu uniquement de disposer la dernière molette
motorisée au voisinage du mandrin. Une telle disposition ne permet pas d'assurer un
bon serrage des spires du feuillard et on outre du fait des liaisons d'entraînement
entre la molette centrale et les autres molettes de profilage il n'est pas possible
de modifier aisément la position de la molette centrale notamment pour passer d'un
diamètre de fabrication à un autre.
[0012] La présente invention se propose de fournir un dispositif évitant ces inconvénients
et permettant de réaliser des structures tubulaires de diamètre facilement ajustable,
sans noyau central ou autour d'un noyau central souple ou rigide.
[0013] Le dispositif selon l'invention se caractérise par le fait qu'il comprend sur un
plateau une pluralité de rouleaux presseurs montés fous, ajustables en position autour
du mandrin et répartis autour d'un mandrin au voisinage de son extrémité axiale pour
assurer l'application sur celui-ci du feuillard profilé sortant des molettes de profilage
ainsi que l'agrafage des spires successives et l'extraction de la structure agrafée
formée, le mandrin étant entraîné en rotation avec une vitesse opposée et de préférence
inférieure à la vitesse de rotation du plateau, par exemple une vitesse de l'ordre
de 10% de celle-ci permettant le glissement du mandrin par rapport au feuillard en
cours d'enroulement afin d'éviter le grippage de celui-ci.
[0014] Selon l'invention, le produit tubulaire formé ne tourne pas sur lui-même, ceci étant
obtenu dans la pratique en ajustant la vitesse de rotation des molettes de profilage
en fonction de la vitesse de rotation du plateau circulaire et du diamètre de la structure
tubulaire formée.
[0015] Les changements de diamètre peuvent se faire aisément par simple changement du mandrin
et déplacement des rouleaux presseurs fous autour de celui-ci.
[0016] De façon avantageuse, le dispositif comprend, en outre, entre le plateau et le mécanisme
d'en- trainement un ensemble d'éléments d'appui, tels que des patins en forme de V,
s'appuyant sur la périphérie de la structure formée de manière à en resserrer les
spires.
[0017] Un tel ensemble d'éléments d'appui est en particulier intéressant lorsque le spiralage
de la structure en feuillard agrafé s'effectue autour d'un noyau car un tel ensemble
permet le resserrement des spires au diamètre du noyau. Le .noyau est alors alimenté
au travers d'une ouverture axiale prévue dans le plateau et au travers d'une cavité
intérieure axiale du mandrin. On comprend dans ce cas que la bobine d'alimentation
en noyau, lorsque celui-ci est flexible, n'a également pas besoin d'être entraînée
en rotation autour de l'axe longitudinal puisque le noyau n'est lui-même pas entraîné
en rotation.
[0018] L'ensemble d'éléments d'appui, .lorsqu'il est prévu, est monté sur un bâti tournant
animé d'une vitesse de rotation supérieure à celle du plateau.
[0019] Dans un mode avantageux de réalisation l'ensemble de molettes de profilage est monté
sur un support articulé sur le plateau et inclinable par rapport à celui-ci, l'inclinaison
du support déterminant l'angle d'enroulement des spires du feuillard de la structure
formée.
[0020] Le mécanisme d'entrainement peut être de tout type approprié, par exemple à rouleaux
motorisés ou de type trichenille, ce mécanisme contribuant à immobiliser en rotation
la structure formée.
[0021] Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant en décrire à
titre d'exemple en aucune manière limitatif un mode de réalisation en se référant
au dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue en élévation très schématique du dispositif selon l'invention,
- la figure 2 est une vue frontale du plateau tournant,
- la figure 3 est une vue de dessus correspondant à la figure 2, et
- la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 3 montrant la structure
des spires agrafées de la structure tubulaire réalisée.
[0022] Le dispositif illustré sur le dessin comprend un plateau circulaire 1 entraîné en
rotation dans le sens schématisé par la flèche sur la figure 2, autour d'un axe horizontal
2 par des moyens d'entraînement non représentés.
[0023] Sur une de ses faces, le plateau 1 présente différents composants que l'on va décrire
ci-après.
[0024] Le plateau 1 comporte tout d'abord un organe de support 3 pour une bobine d'alimentation
4 en feuillard plat 5:
Le feuillard plat 5 qui, comme on le voit le mieux sur la figure 2, se déroule de
la bobine 4, est guidé par des ensembles de rouleaux de guidage 6, puis par un mécanisme
de renvoi 7 dans un ensemble de molettes de profilage, désigné globalement par 8,
destiné à communiquer au feuillard une section sensiblement en forme de S ou de Z
que l'on voit sur la figure 4.
[0025] L'ensemble 8 comporte deux blocs présentant dans l'exemple illustré chacun six molettes
de profilage motorisées, les blocs étant écartables l'un de l'autre comme schématisé
par les flèches sur la figure 2. De plus, l'ensemble 8 peut être déplacé par translation
dans le plan du plateau de manière que le feuillard sortant de l'ensemble de molettes
soit disposé tangentiellement par rapport à la surface extérieure du mandrin 10. L'ensemble
de molettes de profilage 8 est en outre monté, comme on le voit le mieux sur les figures
1 et 3 sur un support 9 articulé sur le plateau 1 et inclinable par rapport à celui-ci
d'un angle a variable, l'inclinaison du support 9 par rapport au plateau 1 déterminant
l'angle d'enroulement des spires de feuillard formé comme on s'en rend le mieux compte
à l'examen de la figure 3.
[0026] Sur le plateau 1 au voisinage du centre de celui-ci et coaxialement à l'axe de rotation
2, est monté un mandrin tubulaire 10 autour duquel s'effectue le spiralage du feuillard.
Le mandrin 10 est entraîné en rotation, par des moyens d'entraînement non représentés,
de façon à être animé d'une vitesse de rotation opposée et inférieure à la vitesse
de rotation du plateau, cette vitesse pouvant être par exemple de l'ordre de 10% de
la vitesse du plateau.
[0027] Comme on le voit sur le dessin le feuillard profilé sortant de l'ensemble de molettes
8 est appliqué à la périphérie du mandrin par une pluralité de rouleaux presseurs
11 fous répartis autour du mandrin 10, assurant l'agrafage des spires successives
formées, leur serrage et leur extraction du mandrin.
[0028] La structure tubulaire spiralée en feuillard agrafé 12, ainsi formée, est extraite
par un mécanisme d'entrainement longitudinal, de type trichenille 13 permettant de
contribuer à l'immobilisation en rotation de la structure formée et au réglage du
pas d'enroulement. Dans l'exemple illustré le dispositif comporte en ourte, entre
le plateau 1 et le mécanisme d'entrainement 13, un ensemble d'éléments d'appui 14
constitués de patins en V, 15, contraints par des ressorts.16 et montés sur un bâti
17 entraîné en rotation, par des moyens non représentés, autour de l'axe 2. La vitesse
de rotation du bâti tournant 17 est supérieure à la vitesse de rotation du plateau
1.
[0029] Dans l'exemple illustré l'on a montré le dispositif en cours d'utilisation pour réaliser
une carcasse en feuillard agrafé sous forme de carcasse sans noyau intérieur.
[0030] Lorsqu'un tel noyau est prévu il est alimenté, par des moyens non représentés, sans
rotation sur lui-même, par un orifice axial 18 du plateau 2 et au travers d'une cavité
intérieure du mandrin 10.
[0031] Pour la réalisation d'une carcasse, on procède à l'enroulement des premières spires
sur le mandrin puis une fois que les spires ont atteint le mécanisme d'entrainement
13, celui-ci tire la carcasse formée à une vitesse proportionnelle à la vitesse de
rotation du plateau 2 permettant l'obtention en continu d'une structure tubulaire
spiralée en feuillard agrafé que l'on enroule autour d'une bobine réceptrice, non
représentée, disposée en aval du mécanisme d'entrainement.
1. Dispositif pour réaliser en continu une structure tubulaire spiralée en feuillard
agrafé, comprenant d'une part un plateau circulaire (1 ) tournant autour d'un axe
horizontal coïncidant avec l'axe longitudinal de la structure tubulaire à former,
et comportant sur une même face, un organe support (3) pour une bobine d'alimentation
(4) en feuillard plat, un ensemble de molettes de profilage motorisées (8) pour entraîner
le feuillard (5) et lui communiquer une structure sensiblement en forme de S ou de
Z, des moyens de guidage (6, 7) du feuillard entre la bobine d'alimentation et l'ensemble
des molettes de profilage, un mandrin tubulaire (10) monté coaxialement sur ledit
plateau, et d'autre part un mécanisme d'entrainement longitudinal (13) de la structure
tubulaire formée disposé en aval dudit plateau tournant pour entraîner la structure
formée vers une bobine réceptrice, caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité
de rouleaux presseurs (11 ) montés fous et ajustables en position autour du mandrin,
répartis sur ledit plateau (1 ) autour dudit mandrin (10) au voisinage de son extrémité
axiale pour assurer l'application sur celui-ci du feuillard profilé sortant de l'ensemble
de molettes de profilage (8) ainsi que l'agrafage des spires successives et l'extraction
de la structure agrafée formée, le mandrin (10) étant animé d'une vitesse de rotation
opposée et de préférence inférieure à la vitesse de rotation du plateau.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ensemble de
molettes de profilage (8) est monté sur un support (9) articulé sur le plateau (2)
et inclinable par rapport à celui-ci.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le
fait qu'il comprend entre le plateau (1 ) et le mécanisme d'en- trainement (13) un
ensemble d'éléments d'appui (14), tels que des patins en forme de V (15), s'appuyant
sur la périphérie de la structure formée de manière à en resserrer les spires.
4. Dispositif selon la revendication 3, caracté- .risé par le fait que l'ensemble
d'éléments d'appui (14) est monté sur un bâti (17) tournant animé d'une vitesse de
rotation supérieure à celle du plateau (2).
5. Dispositif selon !'une quelconque des revendications précédentes, pour la réalisation
d'une structure tubulaire spiralée autour d'un noyau central, caractérisé par le fait
que le mandrin (10) comporte une cavité intérieure dans laquelle le noyau est alimenté,
sans rotation sur lui-même au travers d'un orifice axial (18) du plateau (1).
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer Röhrstruktur aus gebördeltem
und schraubenförmig gewickeltem Bandmaterial, die eine kreisförmige Platte (1 ) aufweist,
die um eine horizontale Achse drehbar ist, welche mit der Längsachse des zu bildenden
Rohres zusammenfällt, wobei die Platte auf derselben Seite ein Tragorgan (3) für eine
Vorratsspule (4) für Flachband trägt, einen Satz von angetriebenen Profilierrollen
(8) zum Mitnehmen des Bandes aufweist, die diesem eine im wesentlichen S- oder Z-förmige
Gestalt geben, mit Führungsorganen zwischen der Vorratsspule und den der Profilierung
dienenden Rollen versehen ist, und einen rohrförmigen Dorn (10) aufweist, der koaxial
auf die Platte aufmontiert ist, wobei eine Abfördervorrichtung (13) zur Längsabförderung
der Rohrstruktur vorgesehen ist, die in Bezug auf die Platte (1 ) in Förderrichtung
angeordnet ist, um die geformte Rohrstruktur zu einer Vorratstrommel zu transportieren,
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von leerlaufenden und um den Dorn verstellbaren
Pressrollen (11) aufweist, die auf der Platte (1) um den Dorn (10) in der Nähe seines
inneren axialen Endes montiert sind, um die Anlage des aus dem Profilierrollensatz
(8) austretenden Bandes gegen den Dorn, die Verbördelung der aufeinanderfolgenden
Spiralen und das Herausziehen des mit der Bördelung versehenen Bandes zu bewirken,
und dass der Dorn (10) mit einer Rotationsgeschwindigkeit gedreht wird, die der der
Drehplatte entgegengesetzt und vorzugsweise kleiner als diese ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilierrollensatz
(8) auf einen Träger (9) montiert ist, der auslenkbar auf der Platte (2) montiert
und in Bezug auf diese neigbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen
der Platte (1 ) und der Abfördervorrichtung (13) ein Satz von Andrückorganen (14),
z.B. in Form V-förmiger Schuhe (15) vorgesehen ist, die sich gegen den Umfang des
rohrförmigen Gebildes so anpressen, dass die Bandspiralen zusammengedrückt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückorgane (14)
auf einem Gestell (17) montiert sind, das mit einer Rotationsgeschwindigkeit drehbar
ist, die höher als die der Platte (2) ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erzeugung einer spiraligen
Rohrstruktur um einen zentralen Kern, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (10) einen
Innenhohlraum aufweist, in den der Kern ohne Eigendrehung durch eine axiale Öffnung
(18) der Platte (1 ) zugeführt wird.
1. A device for producing continuously a tubular structure formed in a spiral from
seamed metal ribbon, comprising firstly a circular table (1) which turns about a horizontal
axis coinciding with the longitudinal axis of the tubular structure to be formed,
and which includes on one and the same face a supporting member (3) for a feed reel
(4) of flat metal ribbon, a set of serrated motor- driven profiling rollers (8) for
driving the metal ribbon (5) ans imparting to it a substantially S- or Z-shaped structure,
means of guidance (6, 7) of the metal ribbon between the feed reel and the set of
profiling rollers, and a tubular mandrel (10) mounted coaxially on the said table,
and secondly a mechanism (13) for driving the formed tubular structure longitudinally,
arranged downstream of the said revolving table for driving the formed structure towards
a receiver reel, characterized by the fact that it cimprises a plurality of presser
rollers (11) mounted to run freely and adjustable in position round the mandrel, distributed
over the said table (1) round the said mandrel (10) in the vicinity of the axial end
of the latter in order to ensure the application against it of the profiled metal
ribbon leaving the set of serrated profiling rollers (8) as well as the seaming of
the successive turns and the withdrawal of the seamed structure formed, the mandrel
(10) being endowed with a speed of rotation opposite to and preferably less than the
speed of rotation of the table.
2. A device as in Claim 1, characterized by the fact that the set of serrated profiling
rollers (8) is mounted on a support (9) hinged onto the table (2) and able to tilt
with respect to the latter.
3. A device as in either of the Claims 1 and 2, characterized by the fact that it
comprises between the table (1) and the driving mechanism (13) a set of pressure members
(14) such as V-shaped shoes (15) bearing against the periphery of the formed structure
so as to tighten the turns of it.
4. A device as in Claim 3, characterized by the fact that the set of pressure members
(14) is mounted on a revolving frame (17) endowed with a speed of rotation higher
than that of the table (2).
5. A device as in any one of the preceding Claims for the production of a tubular
structure formed in a spiral round a central core, characterized by the fact that
the mandrel (10) includes an inner cavity into which the core is fed without rotation
about itself through an axial orifice (18) in the table (1).