Brevet FR2010065A1 — publié le 19700213

La présente invention concerne la fabrication d'objets de longueur quelconque, sur la surface d'un mandrin à déplacement continu. De façon plus précise, la présente invention concerne 5 un procédé et un appareil reposant sur l'utilisation d'un mandrin d'un type nouveau, sur lequel se déplace une courroie hélicoïdale à spires non jointives, d'une façon continue, depuis une extrémité maintenue de ce mandrin jusqu'à l'autre extrémité de ce dernier, qui est libre. 10 Les mandrins servant à la fabrication d'articles de longueur quelconque, par exemple des tubes souples torsadés, utilisent des courroies sans fin qui se déplacent le long de la surface du mandrin et rentrent ènsuite à l'intérieur de ce dernier. C'est ainsi que le brevet des E.U.A. n°2.Ô2Ô.239 décrit un mandrin 15 dans lequel des segments longitudinaux de sa surface sont délimités par des courroies disposées longitudinalement. Les brevets des E.U.A. n°3.155.559 et 3.271.064 décrivent un mandrin à courroie plus perfectionné : dans ces brevets, une courroie se déplace svi-vant des spires jointives autour d'une âme tournante de façon à 20 délimiter une surface de mandrin continue mobile. Aucun des dispositifs décrits dans ces brevets, ni aucun des appareils de ce type connus du demandeur, ne permet de fabriquer, à grande vitesse, des tubes souples à structure hélicoïdale ayant un pas et un diamètre relativement grands, surtout lorsque les éléments constitutifs de 25 ces tubes doivent se déplacer autour du mandrin sous tension. La courroie longitudinale ne convient pas à cet appareil pour diverses raisons, en particulier parce que la surface du mandrin est constituée par une série de segments plats et non pas cylindriques. De plus, il n'est pas possible d'appliquer des 30 éléments, comme un fil ou un ruban, de façon satisfaisante sur un mandrin à courroie longitudinale, sans imposer aux courroies des forces latérales qui ont tendance à les coincer ou, tout au moins, â augmenter exagérément le frottement entre les courroies et leurs organes de guidage. Le mandrin à courroie hélicoïdale du brevet 35 précédent du demandeur convient mal à la fabrication de tubes souples ayant un pas et tin diamètre relativement grands, en raison du fait que le pas de l'article obtenu fabriqué sur ce mandrin est limité à la valeur du pas de la courroie. Etant donné que les spires 69 18273 2 2010065 de la courroie se touchent de façon à constituer une surface complète de mandrin dans le cas des brevets 3 155 559 et 5 271 064, le pas de l'article torsadé fabriqué se limite à la largeur de la courroie, tout au moins lorsque ces appareils ne compor-5 tent qu'une seule courroie. C'est ainsi, par exemple, qu'il n'est possible de fabriquer des tuyaux torsadés d'un pas de 10 cm et d'un diamètre de 15 cm sur un mandrin du type à courroie hélicoïdale conforme aux deux brevets précités. De façon précise, la présente invention concerne un 10 mandrin servant à fabriquer des articles de.longueur quelconque, ce mandrin étant caractérisé par le fait qu'il comprend un élément tubulaire cylindrique supporté à l'une de ses extrémités et libre h l'autre extrémité, au moins une courroie souple enroulée en spirale, avec ses spires non jointives lo-15 gées dans une gorge hélicoïdale correspondante ménagée sur la surface extérieure de cet élément tubulaire, un organe de guidage situé à l'extrémité libre de cet élément tubulaire et servant à faire passer cette courroie depuis la gorge hélicoïdale, autour de l'extrémité libre dudit élément tubulaire puis à 20 l'intérieur de ce dernier, un ensemble de poulies servant à faire passer ladite courroie de l'intérieur de cet élément tubulaire, de nouveau sur la gorge hélicoïdale au voisinage de l'extrémité maintenue de cet élément tubulaire, un ensemble de pignons logés dans ledit élément tubulaire et passant par 25 des ouvertures ménagées dans ce dernier pour pénétrer dans ladite gorge hélicoïdale et venir s'appliquer sur ladite courroie pour la maintenir ajustée avec possibilité de glissement dans cette gorge et un organe d'entraînement servant à déplacer cette courroie continue, en prise avec ces pignons, le long de ladite 30 gorge hélicoïdale, à la faire passer sur ledit organe de guidage, à la faire pénétrer à l'intérieur dudit élément tubulaire en direction dudit ensemble de poulies et, finalement, à la faire revenir sur ladite gorge hélicoïdale. La présente invention concerne également un procédé de 35 fabrication en continu d'articles de longueur quelconque, à partir d'au moins un élément, ledit procédé étant essentiellement caractérisé par le fait qu'il consiste à réaliser une surface cylindrique de mandrin portée à 1'une de ses extrémités S9 18273 3 2010065 et libre à son autre extrémité, à déplacer, sur ladite surface, au moins une bande hélicoïdale à spires non jointives suivant un trajet hélicoïdal correspondant, en direction de l'extrémité libre de ladite surface de mandrin, à maintenir 5 le reste de cette surface de mandrin fixe entre les spires de cette bande mobile, à relâcher de façon continue la bande mobile, à ladite extrémité libre, à remplacer de façon continue la bande mobile à l'extrémité maintenue de la surface du mandrin, et à entraîner en spirale l'élément constitutif 10 de l'article à fabriquer autour de la surface du mandrin au voisinage de son extrémité maintenue, au moyen de ladite bande mobile, de telle manière que cet élément se déplace de façon continue depuis l'extrémité libre de la surface du mandrin, en ayant la forme de l'article à fabriquer. 15 L'appareil et le procédé selon la présente invention remédient aux défaillances de ïa technique antérieure, particulièrement en ce qui concerne la fabrication de tubes en spirale d'un pas et d'un diamètre relativement grands, grâce à l'utilisation d'une courroie hélicoïdale à spires non jointives 20 en prise avec des pignons. Contrairement au cas des deux brevets précités, à savoir les brevets des EUA n° 3 155 559 et 2 271 064, les spires de la courroie, dans le cas de la présente invention, se déplacent dans une gorge hélicoïdale correspondante, de sorte qu'elles se trouvent éeartées par les parties fixes de 25 l'élément tubulaire. De la sorte, dans le cas de la présente invention, le pas du tube n'est limité en aucune façon à la largeur de la courroie, même si l'on utilise au moins deux courroies et; par suite, on peut fabriquer facilement des tubes souples d'un pas et d'un diaaètre plus grands. De plus, on 30 conserve les avantages d'une surface de mandrin cylindrique, et par conséquent, le tube n'est pas fabriqué autour d'une série de segments longitudinaux plats, comme dans le cas du mandrin à courroie longitudinale de la technique antérieure. Grâce au fait que les pignons situés à l'intérieur du mandrin selon 35 la présente inventien viennent en prise avec les dents situées au-dessous de la courroie, les spires de cette courroie sont maintenues à un diamètre constant, ce qui leur permet de glisser librement le long de la gorge hélicoïdale. Il en est ainsi, 69 18273 k 2010065 même si l'on applique une tension relativement élevée aux éléments servant à fabriquer le tube, pendant qu'ils se déplacent autour du mandrin. D'autres caractéristiques et avantages de la présente 5 invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels s - la figure 1 représente, en élévation, un mandrin selon la présente invention ; - la figure 2 est une coupe partielle faite suivant 10 la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une coupe partielle faite suivant la ligne 3-3 de la figure 1 ; - la figure 4 est une coupe longitudinale partielle, à grande échelle, faite dans la paroi d'un tube souple que le 15 mandrin selon la présente invention permet de fabriquer ; - les figures 5a et 5h représentent, mises bout à bout, une coupe à grande échelle faite dans 3emandrin selon la présente invention j - la figure 6 est une coupe faite suivant la ligne 20 6-6 de la figure 5a ; - la figure 7 est une coupe faite suivant la ligne 7-7 de la figure 5b ; enfin, - la figure 8 est une coupe partielle, à grande échelle, faite suivant la ligne 8-8 de la figure 1. 25 Le mandrin selon la présente invention conprend un bâ ti fixe 10 sur lequel sont montés deux support 11 et 12. Sur ces supports est fixée une extrémité 13a d'un élément tubulaire cylindrique 13, dont l'autre extrémité 13b est libre. Comme il sera expliqué ci-après, une courroie sans fin 1k est 30 enroulée autour de l'élément 13. Il est prévu des dents 14a sur un côté de la courroie 14. Ces dents peuvent occuper toute la largeur de la courroie, mais leur forme exacte peut varier; c'est ainsi que ces dents peuvent être simplement constituées par une série de cavités réparties le long de la 35 ligne centrale de la courroie, ou encore qu'elles peuvent être représentées par une série d'encoches qui débouchent, non seulement sur la surface inférieure de la couroie, mais encore sur son bord mince. 69 18273 5 2010065 La courroie 14 sort de l'élément tubulaire 12 par le bloc-support 12, se déplace vers la droite, dans le sens Indiqué par les flèches sur la figure 1, et passe sur une série de poulies 15. Certaines de ces poulies (désignées par la ré-5 férence 15a) sont montées sur un cadre mobile 16 qui subit la poussée du piston 17 d'un cylindre à air 18, de manière que la oourrole 14 ait une tension relativement constante au cours de son utilisation. En agissant sur ce cylindre 18, on peut dégager complètement la courroie 14 du mandrin et la détendre 10 en vue d'enroulement et de réenroulement. En se reportant aux figures 5a et 5b à $ on voit que l'élément tubulaire 13 présente sur sa surface extérieure une gorge hélicoïdale 20, allant du support 11 jusqu'à l'extrémité extérieure libre l^b. Les spires de la gorge hélicoïdale 20 15 ont un écartement qui correspond au pas que l'on veut donner au tube en spirale à fabriquer sur l'appareil. Comme on le voit sur la figure 8, la gorge 20 est suffisamment large pour que la courroie 14 s'y loge avec possibilité de glissement. Toutefois la profondeur de cette gorge 20 est telle que la surface exté-20 rieure de la courroie 14 dépasse de l'élément tubulaire 13. De plus, il est prévu un intervalle 21 entre le fond de la gorge 20 et le dessous de la courroie 14 délimité par les dents 14a, de sorte que cette courroie ne risque pas de se coinoer dans la gorge comme un cabestan,ce qui l'empêcherait 25 de se déplacer le long de la gorge. La valeur de cet intervalle 21 est maintenue constante dans la gorge 20, comme il sera expliqué ci-après. Comme le montrent les figures 3 et 5a, la gorge hélicoïdale 20 se raccorde doucement avec une gorge corres-30 pondante 22 ménagée dans un embout de guidage 23 situé à l'extrémité extérieure libre du mandrin. Cette gorge 22 fait passer la courroie 14 de son circuit hélicoïdal à 18 extrémité extérieure libre du mandrin définie par l'embout 22, et la redirige, par un alésage 24 ménagé dans cet embout, vers 35 l'extrémité maintenue 12a de l'élément tubulaire. Après avoir quitté l'embout 22 et pénétré dans l'élément tubulaire 12, la courroie est entraînée par un chemin 25 supporté, à la fois au niveau de l'embout 22, comme représenté en 25a, et au niveau 69 18273 6 2010061 du support 12, ainsi qufct plusieurs points intermédiaires, comme il sera expliqué ci-après, ce chemin 25 a pour rôle d'assurer que la courroie se déplace bien suivant un trajet parallèle à l'axe de l'élément tubulaire au cours de son mou-5 vement à l'intérieur de ce dernier. Il est prévu un ensemble à pignons à l'intérieur de l'élément tubulaire pour maintenir la courroie 14 ajustée avec possibilité de glissement dans la gorge 20. Cet ensemble comprend un arbre 26 logé dans l'élément tubulaire 13 et orienté parai-10 lèlement à son axe. Cet arbre tourillonne sur des paliers 27 et 29, qui sont boulonnés sur l'Intérieur de l'élément tubulaire 12 (ils constituent également des supports pour le chemin 25 de la courroie) et qui sont montés sur le support 12. Sur cet arbre 26 sont fixés douze pignons 31* comme représenté 15 sur les figures 5a et 5b. Ces pignons sont régulièrement espacés sur toute la longueur de l'élément tubulaire 13. Chacun des pignons passe par une ouverture correspondante ménagée sur la face Inférieure de l'élément tubulaire 12 et pénètre dans une spire correspondante de la gorge hélicoïdale 20. 20 Comme représenté sur la figure 6, ces pignons sont munis de dents 22 inclinées pour venir en prise avec les dents 14a situées sur le dessous de la courroie 14. De plus, chaque pignon est bloqué sur l'arbre 26 au moyen d'une clavette 22. Etant donné que les dents 22 sont bien en prise avec la courroie 25 14, la longueur d'un tour complet de courroie entre pignons voisins est constante. Chaque pignon est maintenu claveté sur l'arbre 26 par rapport aux pignons voisins, de sorte que la longueur de courroie 14 dans un tour complet est supérieure à la longueur d'un tour complet le long du fond de la gorge 30 hélicoïdale 20. De la sorte, on est certain que la courroie 14 se trouve toujours à une certaine distance du fond de la gorge 20, comme représenté en 21 sur la figure 8. Si l'on ne prenait pas cette précaution, la courroie aurait tendance à se coincer dans la gorge 20 en cours de fonctionnement. 35 Comme représenté sur les figures 1 et 3» l'arbre 26 fait saillie hors du support 12 et il lui est fixé un pignon d'entraînement 34. Une courroie d'entraînement 35 passe sur une poulie de tension 36 entraînée par un pignon 37 lui-même 69 18273 7 2010065 entraîné par un moteur 39 à vitesse variable, par 1'intermédiaire d'une seconde courroie 38. Ces éléments permettent de faire tourner l'arbre 26 de manière que les pignons 31 puissent faire avancer la courroie 14 le long de la gorge hélicoïdale 20. 5 Cette courroie est relâchée de façon continue à l'extrémité libre du mandrin, et revient par l'intérieur de ce dernier pour atteindre les poulies 15 puis revenir sur la gorge hélicoïdale 20. Les figures 1 et 3 montrent des organes servant à appliquer les éléments du tube à fabriquer sur le mandrin, dans 10 le cas d'un tube souple. Une bande de toile 40, légèrement plus large que le pas de la courroie 14, est déroulée d'une bobine 41 et enroulée au-dessous et autour du mandrin, comme représenté sur la figure 3. Les bords de cette toile doivent passer sur les spires jointives de la courroie. En raison du 15 fait que cette courroie 14 se trouve légèrement au-dessus de la surface fixe de l'élément tubulaire 13 qui l'entoure, ce sont les spires de la courroie qui assurent la traction qui tire la toile 40 autour du mandrin. Une fois que la toile a atteint le mandrin, une certaine longueur de fil 41 (qui peut 20 passer entre des galets tendeurs 42 et des galets d'entraînement 43) vient s'appliquer presque immédiatement sur une spire de la courroie, le long du bord de la bande 40. On peut prévoir le dépôt d'une bande continue de produit adhésif, fourni ar une ampoule 44 munie d'un ajutage, sur le fil. 25 De la sorte, au fur et à mesure que les éléments constitutifs du tube à fabriquer avancent, une spire de ruban 40 vient recouvrir la spire précédemment appliquée, à l'endroit où se trouvent le fil et le produit adhésif. Lorsque la toile ainsi obtenue arrive à l'extrémité du mandrin, le produit adhésif 30 est sec, et l'on réalise ainsi une longueur quelconque de tube ayant une paroi telle que représentée sur la figure 4. Suivant un exemple, une vitesse linéaire de la courroie comprise entre 18 et 60 mètres/minute permet de fabriquer de 1,5 à 3 mètres de tube à la minute. On peut appliquer l'action d'un ressort 35 aur le rouleau 41, pour que le tube obtenu ait tendance à se dilater au lieu de se contracter dans le sens de la longueur, et dans ee cas, il présente les caractéristiques du tube décrit dans le brevet des EUA n° 2 640 500. 69 18273 2010065 8 / / f Bien que le tube soit entraîné par les spires de la courroie 14, sa surface intérieure risque d'être ralentie par l'élément tubulaire 13, au fur et à mesure que ce tube quitte le mandrin. Si cela constitue un inconvénient, on peut 5 faire le nécessaire pour que le tube ne soit en contact qu'avec les spires de la courroie, simplement en diminuant le pas de ces spires. Il va de soi que la présente invention a été décrite ci-dessus à titre explicatif mais nullement limitatif et que 10 l'on pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir de son cadre. C'est ainsi par exemple, qu'il peut être prévu dans la courroie 14 une gorge longitudinale en face des dents 14a pour que le fil 41 se pose avec plus de précision au cours 15 de la fabrication du tube. On peut prévoir que deux courroies s'enroulent en spirale autour du mandrin, à la manière d'un fil à double torsion. Quel que soit le nombre de courroies, on peut appliquer des éléments de largeur différente, pour obtenir des effets variés de chevauchement dans le tube final 20 obtenu. Enfin, on peut disposer des organes 69 18273 9 2010065 REVENDICATIONS 1o Mandrin servant à fabriquer des articles de longueur quelconque, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément tubulaire cylindrique supporté à l'une de ses extrémités et libre à l'autre extrémité, au moins une courroie souple enroulée en 5 spirale, avec ses spires non jointives logées dans une gorge hélicoïdale correspondante ménagés sur la surface extérieure de cet élément tubulaire, un organe de guidage situé à l'extrémité libre de cet élément tubulaire et servant à faire passer cette courroie depuis la gorge hélicoïdale, autour de l'extrémité libre dudit 10 élément tubulaire, puis à l'intérieur de ce dernier, un ensemble de poulies servant à faire passer ladite courroie de l'intérieur de cet élément tubulaire, de nouveau sur la gorge hélicoïdale au voisinage de l'extrémité maintenue de cet élément tubulaire, un ensemble de pignons logés dans ledit élément tubulaire et passant 15 par des ouvertures ménagées dans ce dernier pour pénétrer dans ladite gorge hélicoïdale et venir s'appliquer sur ladite courroie pour la maintenir ajustée avec possibilité de glissement dans cette gorge, et un organe d'entraînement servant à déplacer cette courroie continue, en prise avec ces pignons, le long de ladite gorge héli-20 coldale, à la faire passer sur ledit organe de guidage, à la faire pénétrer à l'intérieur dudit élément tubulaire en direction dudit ensemble de poulies et, finalement, à la faire revenir sur ladite gorge hélicoïdale. 2. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé par le 25 fait que l'article à fabriquer est un tube, que la surface extérieure des spires de la courroie déborde de la surface de l'élément tubulaire comprise entre les spires, et que les divers pignons sont montés sur un arbre disposé dans l'élément tubulaire parallèlement à son axe « 30 3. Mandrin selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la courroie comprend une série de dents le long de sa surface intérieure, et que lesdits pignons comportent des dents qui viennent en prise avec les dents de la courroie. 4. Mandrin selon la revendication 3, caractérisé par le 35 fait que la surface extérieure de la courroie est lisse. 10 2010065 5. Mandrin selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits pignons sont bloqués sur leur arbre, et que ledit organe d1entraînement comprend un dispositif servant à faire tourner ledit arbre de manière que les pignons entraînent la courroie. 5 6. Mandrin selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il est prévu des éléments souples servant a maintenir constante la tension de la courroie en cours de fonctionnement. 7. Mandrin selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit arbre des pignons tourillonne longitudinalement 10 dans 1*élément tubulaire. 8. . Procédé de fabrication en continu d'articles de longueur quelconque, à partir d'au moins un élément, caractérisé par le fait qu'il consiste à réaliser une surface cylindrique de mandrin portée à l'une de ses extrémités et libre à son autre extrémité, à dépla- 15 cer, sur ladite surface, au moins une bande hélicoïdale à spires non jointives suivant un trajet hélicoïdal correspondant, en direction de l'extrémité libre de ladite surface de mandrin, à maintenir le reste de cette surface de mandrin fixe entre les spires de cette bande mobile, à relâcher de façon continue la bande mobile à ladite 20 extrémité libre, à remplacer de façon continue la bande mobile à l'extrémité maintenue de la surface du mandrin, et à entraîner en spirale l'élément constitutif de l'article à fabriquer autour de la surface du mandrin au voisinage de son extrémité maintenue, au moyen de ladite bande mobile, de telle manière que cet élément se 25 déplace de façon continue depuis l'extrémité libre de la surface du mandrin, en ayant la forme de l'article à fabriquer. 9. ' Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ladite bande est entraînée suivant son trajet hélicoïdal,, 10. Procédé selon les revendications 8 et 9, caractérisé 30 par le fait qu'il est prévu une unique bande hélicoïdale sur la surface du mandrin. 11. Procédé selon les revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que l'article fabriqué est un tube souple.