Brevet FR2000933A1 — publié le 19690919

La prdsente invention concerne les tuyaux flexibles en matières plastiques ainsi qu'un procédé et un appareil pour les former. L'invention a pour objet un tuyau formé à partir d'une bande en matière thermoplastique comportant des ondulations longitudinales sur toute la largeur et enroulée en hélice, au moins les parties marginales des ondulations des spires voisines se recouvrant et s'embottant et étant liées les unes aux autres de préférence par thermosoudage. La rigidité de la matière thermoplastique et les dimensions des ondulations, avantageusement en V, sont de préférence telles que mame dans les cas d'une paroi mince, le tuyau résiste b l'écrasement pendant une utilisation normale sans qu'il soit nécessaire qu'il comporte un renforcement ou une armature supplémentaire. Une matière thermoplastique préférée est un polypropylène. L'invention a aussi pour objet un procédé pour former un tuyau flexible consistant b enrouler une bande de matière thermoplastique comportant des ondulations longitudinales sur toute sa largeur pour former des spires hdlicoidales avec recouvrement et embottement au moins des ondulations marginales, et à lier les ondulations superposées les unes aux autres pendant le bobinage pour former un tube ondulé. La liaison des ondulations superposées est de préférence effectuée par thermosoudage sous pression. Pour le thermosoudage, au moins les parties des surfaces de la bande doivent #tre chauffées à une température assurant un ramollissement suffisant pour le soudage sous pression.Les surfaces de la bande peuvent être chauffées b c8té du point d'enroulement par des jets d'air chaud, par chauffage à la flamme ou de n'importe quelle autre façon convenable. La bande peut entre enroulée à sa sortie d'une extrudeuse en étant encore chaude, auquel cas, le chauffage local au point d'enroulement peut titre supprimé ou réduit. L'invention a aussi pour objet un appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique comportant des ondulations longitudinales sur toute sa largeur, cet appareil comportant un mandrin tournant ayant une ou plusieurs nervures circulaires, un dispositif de guidage entourant partiellement le mandrin de façon que la nervure ou les nervures dépas sent du dispositif de guidage seulement pour une partie faible d- pourtour du mandrin, et un galet de pression comportant des ondulations circulaires coopérant avec les nervures du mandrin pour faire avancer la bande ondulée de matière plastique entre le mandrin et le galet de pression et soit enroulée autour du. dispositif de guidage pour former des spires héliaolldales et qu'au moins les ondulations marginales des spires voisines soient superposées et embottées, les nervures du mandrin coopérant avec les ondulations du galet de pression pour serrer les ondulations marginales superposées en contact les unes avec les autres. L'appareil peut comporter un dispositif pour chauffer et ramollir au moins les parties marginales de la bande, afin que pendant l'avance des ondulations marginales superpos#es entre le mandrin et le galet de pression au moins leurs surfaces soient suffisamment ramollies pour notre soudées du fait de la pression. Par exemple, l'appareil peut comporter un ou plusieurs ajutages produisant des jets d'air chaud pour chauffer les surfaces de la bande à caté du point d'enroulement. L'axe du galet de pression est de préférence incliné par rapport à' l'axe du mandrin de l'angle d'hélice auquel les spires sont enroulées pour que le tube avance le long du dispositif de guidage et échappe de l'extrémité du dispositif de guidage d'une façon continue sous l'action du galet de pression. Le dispositif de guidage peut comporter plusieurs rouleaux ayant des axes sensiblement parallèles à l'axe du mandrin et montés autour de celui-ci pour former un groupe partiellement cylindrique excentré par rapport au mandrin. Pour des tuyaux de petits diamètres pour lesquels plusieurs rouleaux de guidage peuvent être difficiles à monter, le dispositif de guidage peut comporter une surface partiellement cylindrique disposée autour du mandrin en étant excentrée par rapport à celui-ci. Cette surface partiellement cylindrique peut entre celle d'une pièce ou d'un revêtement en polytétrafluoréthylène pour réduire les frottements entre cette surface et le tuyau tournant pendant sa formation. Les rouleaux de guidage ou la surface de guidage peuvent être montés sur un corps ou autre support en deux parties séparées, de préférence dans un plan contenant l'axe du mandrin, les deux parties étant articulées pour que le dispositif de guidage puisse autre ouvert afin de régler la machine pour produire des tubes ~e-diffdrents diamètres. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels La figure 1 est une coupe à grande échelle d'une bande ondulée en matière plastique utilisée pour la fabrication d'un tuyau flexible selon la présente invention. La figure 2 est une coupe d'un tuyau suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 3 est une vue schématique en perspective illus- trant le procédé pour la fabrication du tuyau. La figure 4 est une vue en plan d'un appareil pour la fabrication des tuyaux suivant un mode de mise en oeuvre de l'in- vention. La figure 5 est une vue en élévation du caté avant de l'appareil de la figure 4. La figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 4 et, La figure 7 est une vue schématique en perspective d'une cage de mandrin suivant une variante de mise en oeuvre de 1'in- vention. La figure 1 représente en coupe une bande S en matière thermoplastique pouvant être enroulée hélicoidalement pour former un tuyau T représenté en coupe sur la figure 2. La bande, de pré- férence en polypropylène, comporte une série d'ondulations 1 en V longitudinales sur toute la largeur de la bande.Pour former le tuyau, la bande est enroulée de façon que les ondulations marginales des spires successives se recouvrent et s'embottent et ces ondulations marginales superposées sont liées les unes aux autres, Sur les spires voisines, les ondulations marginales la de la bande viennent couvrir les ondulations marginales lb et ces ondulations stemboftent. Le profil extérieur-de l'ondulation marginale lb correspond sensiblement au profil intérieur des autres ondulations, afin que l'ondulation lb stembofte complètement dans lton- dulation la sans déformation des ondulations Pour un tuyau T d'un diamètre compris entre 38 et 100 mm, la bande S peut convenablement avoir une largeur de 16 mm avec cinq ondulations sur la largeur, la profondeur totale des ondulations étant un peu supérieure à 3,2 mm. L'épaisseur de la feuille ou du film formant la bande peut tutie comprise entre 0,38 et 0,44 mm. La figure 2 illustre schématiquement en perspective le procédé pour former le tuyau. La bande ondulée S en matiere thermoplastique passe sur une poulie de guidage 30, et elle est enrou lée en hélice sur un mandrin tournant 31 de façon que les ondul- tions marginales des spires voisines s'embottent. La bande est maintenue sous une tension constante appropriée.Les parties marginales superposées de la bande sont chauffées à la température de soudage par un jet d'air chaud projeté à partir d'un ajutage 32. Les spires superposées sont serrées les unes contre les autres par un galet de pression à gorge 33 dont l'axe est incliné par rapport à l'axe du mandrin d'un façon correspondant à l'angle d'hélice des spires, pour que pendant l'enroulement sur le mandrin les spires avancent suivant l'axe du mandrin afin que le tuyau final échappe continuellement à#l'extrémité du mandrin. La bande S peut #tre extrudée à ltétat ondulé ou peut être ondulée par des cylindres à gorges convenables à sa sortie de la filière d'extrusion sous la forme d'une bande plate. En variante, une bande plate froide peut Entre ultérieurement ondulée par chauffage et passage à travers des cylindres d'ondulation. La bande extrudée à l'état ondulé ou après avoir été ultérieurement ondulée peut tre envoyée directement à l'état chaud à l'appareil formeur de tuyau. Si le tuyau est destiné à Ntre utilisé comme tuyau flexible d'irrigation ou de drainage et doit comporter des perforations sur sa longueur, les perforations peuvent 8tre formées pendant l'enroulement, par exemple en utilisant une poulie 30 avec des poinçons coopérant avec un second cylindre comportant des fentes et monté sur l'autre caté de la bande. Les figures 4, 5 et 6 représentent schématiquement un appareil pour la fabrication des tuyaux T, Cet appareil est monté sur une plaque support 4 et comprend un mandrin 5 claveté sur un arbre d'entratnement 6 tournant dans des paliers de la plaque support. Des rouleaux de guidage 8 dont les axes parallèles à l'axe du mandrin sont montés dans une cage de mandrin 7 montée sur la plaque support et entourant -partiellement le mandrin. La cage supporte les rouleaux 8 en un groupe partiellement cylindrique excentré par rapport au mandrin.Le mandrin comporte une nervure circulaire 9 en V continue et du fait de l'arrangement de la cage, cette nervure est exposée sur une faible partie de son pourtour pour intersecter le cercle circonscrivant les rouleaux 8 Le diamètre extérieur du cylindre circonscrivant les rouleaux 8 détermine le diamètre intérieur du tuyau T à former et ces rouleaux guident la rotation du tuyau autour du mandrin L'ondulation marginale de la dernière spire formée sur les rouleaux de guidage est engagée sur la partie exposée de la nervure 9, pendant la rotation du tuyau autour du mandrin. La cage 7 est en deux moitiés 7a et 7b, chaque moitié étant articulée sur une broche 10 dépassant de la plaque de montage 4, pour permettre d'ouvrir la cage afin d'ajuster la dimension du tuyau enroulé. Chaque moitié de la cage comporte une plaque arrière 11 articulée sur la broche (figures 4 et 6) et comportant un bloc plein 12 dépassant du cEtd opposé à la plaque de montage. Une plaque avant 13 est vissée à l'extrémité opposée de chaque bloc. Les plaques avant et arrière dépassent radialement à l'extérieur des blocs 12 formant un moyeu et ces plaques comportent des paliers 14 pour les extrémités opposées des rouleaux, les parties extérieures des rouleaux dépassant des pourtours des plaques avant 13.Chaque moitié 7a et 7b de la cage comporte 10 rouleaux suivant l'exemple représenté. L'extrémité opposée de chaque plaque arrière 11 comporte une patte 15 avec une boutonnière en arc 16. Des vis 17 traversent les boutonnières 16 et sont vissées dans des taraudages de la plaque de montage pour limiter l'ouverture de la cage, et ces vis peuvent titre bloquées pour maintenir les moitiés de la cage dans les positions réglées. Un galet de pression 18 comportant des gorges circulaires 19 en V coopère avec les parties exposées de la surface cylindrique du mandrin 5 et la nervure 9. Le sommet de la nervure 9 est engagé dans l'une des gorges du galet de pression Le galet 18 est fixé sur un arbre entraîné 20 qui tourne dans des paliers de la plaque de montage 4 et, dont l'axe est incliné par rapport à l'axe du mandrin d'une façon correspondant à l'angle d'hélice d'enroulement des spires du tuyau. Les arbres sont entratnés par un moteur non représenté par l'intermédiaire d'une transmission appropriée de façon que le mandrin 5 et le galet 18 tournent dans des sens opposés à la meme vitesse périphérique. La bande ondulée S (figure 5) en matière thermoplastique avance entre le mandrin et le galet de pression 18 et elle est enroulée en hélice sur les rouleaux 8 de la cage, les ondulations marginales des spires voisines se recouvrant et stembottant pour former le tuyau T, La bande est maintenue sous une tension constante convenable.L'appareil comporte un ajutage 21 pour la projection d'un jet d'air chaud dirigé contre les surfaces voisines de la partie de bande arrivant et de la dernière spire formée dans la cage, à caté du point d'enroulement pour ramollir suffisamment les surfaces pour leur soudage sous pression. Pendant l'avance de la bande entre le galet de pression et le mandrin, et pendant la rotation du tuyau T sur les rouleaux 8, l'ondulation marginale la de la bande S arrivant dans la zone d'enroulement est guidée par les gorges du galet de pression pour s'embêter dans l'ondulation marginale lb de la dernière spire se trouvant dans la cage, l'ondulation lb passant sur la nervure 9, et ces ondulations marginales superposées sont serrées et soudées thermiquement du fait de la pression du galet de pression contre la nervure du mandrin.Comme l'axe du galet de pression est incliné par rapport à celui du mandrin d'une façon correspondant à l'angle d'hélice des spires formées sur les rouleaux de la cage, le galet de pression facilite l'avance vers l'avant de la cage et le tuyau échappe continuellement de l'extrémité avant de la cage. La figure 7 représente une forme modifiée de cage de mandrin convenant particulièrement pour la fabrication des tuyaux de petits diamètres. Suivant ce mode de réalisation, le dispositif de guidage pour faire tourner le tuyau est constitué par une surface partiellement cylindrique 23 d'une cage 24, cette surface étant excentrée par rapport au mandrin 5 et entourant une partie importante du tour du mandrin 5. Le galet de pression à gorges (non représenté) coopère avec le pourtour du mandrin et sa nervure 9 à l'endroit où ces parties dépassent de la cage 24. Comme dans le cas précédent, la cage 24 est en deux moitiés 24a et 24b, chacune ayant une moitié de la surface de guidage totale. Chaque moitié de la surface de guidage 23 est formée sur un élément en arc 25 situé à côté du mandrin et dépassant d'une plaque arrière 26 articulée en 27 près de la partie exposée du mandrin, le pivot étant fixé sur la plaque de montage non représentée pour que les deux moitiés puissent Autre écartées autour de leurs pivots pour ouvrir la cage afin de régler le diamètre du tuyau enroulé Un dispositif similaire à celui décrit ci-dessus peut autre prévu pour limiter l'dcartement des plaques 26 et bloquer les deux moitiés de la cage dans les positions réglées.La surface de guidage 23 peut porter un revAtement en polytétra- fluordthylbne pour réduire les frottements entre les surfaces de guidage et le tuyau tournant autour de ces surfaces pendant l'enroulement. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut entre mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. Par exemple, un rouleau entrain8 supplémentaire peut autre monté pour venir en contact avec le tuyau formé sur la cage. pour aider la rotation du tuyau autour de la cage et du mandrin. Ce rouleau peut convenablement venir en contact avec le tuyau en une position approximativement diamétralement opposée à celle du galet de pression. Ce rouleau supplémentaire entratné peut comporter des gorges circulaires correspondant aux ondulations de la bande et son axe peut entre incliné par rapport à celui du mandrin suivant l'angle dthélice des spires enroulées. En outre, au lieu de lier les spires du tuyau par thermosoudage, ces spires peuvent entre liées en utilisant un solvant ou un adhésif avec ou sans chauffage De mêmes au lieu de former des tuyaux en continu, ils peuvent 8tre formés par longueur prédéter minée, R E V E N D I C A T I O N S 10- Un tuyau flexible formé à partir d'une bande e#matière thermoplastique comportant des ondulations longitu dinar sur toute sa largeur, caractérisé en ce qu'il est formé à partir d'une bande enroulée en hélice de façon qu'au moins les ondulations marginales des spires voisines soient superposées, embottées et liées les unes au autres. 20 Un tuyau en matière thermoplastique selon la revendication 1, earaetérlsJ par des ondulations en V. 30 Un tuyau flexible en~matière thermoplastique selon l'une des revendîoationsl et 2, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est du polypropylène. 4 - Un tuyau flexible en matière thermoplastique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par des ondula- tions superposées soudées par thermosoudage. 5 - Procédé pour former un tuyau flexible en matière thermoplastique caractérisé par 11 enroulement d'une bande en matière thermoplastique comportant des ondulations longitudinales sur toute la largeur pour former des spires hélicoldales de façon qu'au moins les ondulations marginales des spires voisines se superposent et stembottent et la liaison des ondulations superposées les unes auxautres pendant l'enroulement pour former un tuyau ondulé flexible. 60 Procédé pour former un tuyau flexible en matière thermoplastique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison des ondulations superposées est effectuée par chauffage au moins des parties des surfaces de la bande devant être liées à une température provoquant un ramollissement suffisant pour le soudage, et par serrage des ondulations superposées des spires voisines pour provoquer le thermosoudage. 70 Procédé pour former un tuyau flexible en matière thermoplastique selon la revendication 6, caract#ri#é par le chauffage de la bande à c8té du point d'enroulement. 80 Procédé pour former un tuyau flexible en matière thermoplastique selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par l'enroulement de la bande sortant chaude d'une extrudeuse. 90 Procédé pour former un tuyau flexible en matière thermoplastique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bande est extrudée à l'état ondulé. 10 - Procédé pour former un tuyau flexible en matière thermoplastique selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la bande est plate et est ondulée avant son enroulement. 110 Procédé pour former un tuyau flexible en matière thermoplastique selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les ondulations ont une section en V. 120 Le procédé pour former~un tuyau flexible en matière thermoplastique selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est du polypropylène. 130 Un appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique comportant des ondulations longitudinales sur toute sa largeur; caractérisé par un mandrin-tournant ayant au moins une nervure circulaire, un dispositif de guidage entourant le mandrin de façon que la nervure ou les nervures du mandrin dépassent au dispositif de guidage sur une partie peu importante du pourtour du mandrin, et un galet de pression ayant des gorges circulaires coopérant avec la nervure ou les nervures du mandrin pour faire avancer la bande ondulée de matière thermoplastique entre le mandrin et le galet de pression pour l'enrouler autour du dispositif de gui dage en formant des spires hélicoldales avec au moins les ondulations marginales des spires voisines superposées et embottées, la nervure ou les nervures du mandrin coopérant avec les ondulations du galet de pression pour serrer les ondulations superposées. 140 Appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique selon la revendication 13, caractérisé par un dispositif pour chauffer au moins les surfaces marginales de la bande afin que pendant l'avance de la bande entre le mandrin et le galet de pression, au moins les surfaces des ondulations superposées soient suffisamment ramollies pour être thermosoudées par pression. 15 - Appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique, selon la revendication 14 caractérisé par au moins un ajutage projetant un jet d'air pour chauffer au moins les surfaces marginales de la bande près du point d'enroulement. 160 Appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique selon l'une des revendicat o tions 11 à 15, caractérisé en ce que l'axe du galet de pression est incliné par rapport à l'axe du mandrin d'une façon correspondant à l'angle d'hélice de formation de spires, afin que le tube avance le long du dispositif de guidage d'une façon continue sous l'action du galet de pression. 17 - Appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que le dispositif de guidage comprend un certain nombre de rouleaux ayant des axes sensiblement parallèles à l'axe du mandrin, ces rouleaux étant montés autour du mandrin en un groupe partiellement cylindrique excentré par rapport au mandrin. 180 Un appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que le dispositif de guidage comporte une surface partiellement cylindrique autour du mandrin et excentrée par rapport à celui-ci. 190 Un appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique selon la revendication 18, caractérisé en ce que la surface partiellement cylindrique est formée ou revêtue de polytétrafluoréthylène pour réduite les frottements entre cette surface et le tuyau tournant autour de celle-ci. 20 - Un appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique selon l'une des revendications 13 à. 19, caractérisé en ce que le dispositif de guidage comprend un support en deux parties articulées pour permettre de les écarter pour régler la machine pour former des tuyaux de différents diamètres. 21 - Un appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique melon la revendions tion 20, caractérisé en ce que les deux parties sont séparées dans un plan contenant l'axe du mandrin. 22 - Un appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique selon l'une des revendications 13 à 21, caractérisé en ce que la nervure ou les nervures du mandrin et les gorges du galet de pression ont des profils en V. 230- Un appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matiere thermoplastique selon l'une des revendications 13 à 22, caractérisé par un dispositif moteur pour fairè tourner le mandrin et le galet de pression. 240 Un appareil pour former un tuyau flexible à partir d'une bande en matière thermoplastique selon l'une des revendications 13 à caractérisé par un rouleau supplémentaire venant en contact avec le tuyau dans une position dans laquelle le tuyau vient en contact avec le dispositif de guidage, ce rouleau étant entraîné pour aider la rotation du tuyau autour du dispositif de guidage et du mandrin et comportant des gorges circulaires et un axe incliné par rapport à 1 axe du mandrin d'un angle correspondant à l'angle d'hélice d'enroulement des spires du tuyau.