Brevet FR2010577A1 — publié le 19700220

La présente invention se rapporte à des procédés pour traiter des tubes en dee matières thermoplastiquss telles que du verre ou de la silice. La présente invention fournit un procédé pour produire 5 des hélices ou des spirales avec de tels tubes„ Dans la présente description, le mo-fc délies5' signifie uns figure présentant une torsion et ayant la foî®3 d'un filet de vis ou d'un escalier en spirale, Gn les appelle parfois dans la technique cfes spirales.- D'autre part, des spirales œathématiques s .connues 10 qui sont parfois/dans la technique comme des galettes en spirale et qui présentent la forme d'une glène de corde5 seront appelées dans la présente description des 'Spirales planes". La formation des hélices et des spirales en tubes de verre ou en tubes de silice a présenté jusqu'à présent divers incon-15 vénients. Les hélices ont été réalisées soit en enroulant un tube de verre ( ou de silice ) ramolli sur un mandrin, de sorte que lorsque l'hélice est enlevée du mandrin, elle présente l'inconvénient de ne pas avoir -une surface lisse à l'endroit où le tube a été en contact avec le mandrin ; et de ce fait il a fallu les fa-20 briquer à la main. Les spirales planes bht,dlun.e aani&re générale, dû être toujours fabriquées à la main. En Conséquence, la présente invéntion a pour but de fournir un procédé pour fabriquer des hélices et des spirales planes avec des tubes de matières thermoplastiques, ne présentant pas les 25 mêmes inconvénients. Suivant la présente' invention, un appareil servant à traiter des tubes de matières thermoplastiques comprend un mandrin tournant, un moyen servant à fixer une partie d'un tube sur le -mandrin, un moyen supportant le tube, un moyen le ramolissant en le 30 chauffant, tin moyen déterminant le ramollissement du tube, un moyen commandé par le moyen déterminant et mesurant le ramollissement du tube faisant tourner le mandrin et un moyen réglé de façon à être en synchronisme avec la rotation du mandrin,faisant déplacer d'un mouvement relatif» l'un par rapport à l'autre,le mandrin et le moyen 35 supportant le tube. Le moyen servant à déterminer et mesurer.le ramollissement du tube peut être constitué par un moyen mesurant la raideur du tube ramolli ou bien il peut compœ ter un dispositif de détection de la température. La présente invention peut comporter de 40 plus un moyen faisant avancer le tube vers le mandrin. 69 19006 ;2" 2010577 Suivant un autre aspect de 13 invention, im t>tgc-Sû'S pour traiter des tubes en une matière thermoplastique consiste à fixer ime partie du tuba sur un mandrin uoi-Lr-n-ïïU'Ç, é, Eï.ppc-ï^ce,? le tube„ k le ramollir en le oàaw£fant, à ûa^f-îT^Uiei' ci; mesures? l-s rasaol-5 lisseœent du tuba, à faire tourna:- ~,e ères vue mesure ^ûiaiBSiidés par le ramollissement la^ir-a û •. v%v en -sjiicîîrorixs-r.s a*/se la rotation Su. ■asaàrlïij h '"ir'i raoïiTSinsnt r-3la- l'un par rapport à autr©, 1>~ nffinâr.r'.r. a"'"- lé moyen supportant 1? tube, 10 D'autres avantages et caractéristiques de la-prés-ante invention ressortiront au cours de la description détaxISle gui va suivre, faite en regard du dessin annexé qui donne à titre explicatif, mais nullement limitatif, deux formes de réalisation eonformes à l'invention, 15 Sur ce dessin, les Fig. 1 et 2 sont des schémas représentent la principe de l'invention, La Fig. 3 représente scîiématiqiiement isn procédé pour former une hélice à l'aide d'un tube de verre, et 20 La Fig. 4 représente schématiquement im moyen pour fabri quer une spirale plane avec un tube de verre. Sur la Fig. 1, une hélice en verre 11 est prodv.it en faisant avancer un tube de verre horizontal droit 13 vers un dispositif de chauffage 15 à flamme de gazLa partie la plus chaude 25 ds la flamme du dispositif de chauffage 15 se trouve à l'élément 17 du tube 13 où la partie droite du tube 13 est courbée pour former l'hélice 11. L'hélice 11 est entraînée par un mandrin à couple constant 19. Le mandrin 19 est entraîné par l'intermédiaire d'un embrayage à glissement (non représenté sur la Fig. 1), de sorte 30 que le mandrin 19 ne tourne que lorsque le tube de verre 13 lui permet de le faire en se ramollissant à l'endroit de l'élément 17 pour prendre la forme de l'hélice 11. En d'autres termes, la vitesse du mandrin 19 est commandée directement par le taux de ramollissement du tube de verre 13. 35 La Fig. 2 est un schéma semblable à celui de la Fig. 1, mais représentant le tube de verre 13 qui est avancé suivant un léger angle dirigé vers le bas par rapport à l'horizontale, jusqu'au sommet de l'hélice 11. Un brûleur à gaz concentrique 21 est utilisé à la place du dispositif de chauffage 15. 40 La Fig. 2 représente également, comme dispositifs carac- BAD ORIGJNAL 69 19006 - 3 - 2010577 ' téristiques facultatif, un pyromètre 18 agencé de manière à détecter la température du tube 13 à l'endroit de l'élément 17 ou près de celui-ci, et deux galets d'avance 20 qui sont agencés pour faire avancer le tube 13 à travers le brûleur 21, vers l'hélice 5 11. Dans chaque cas, le tube de verre 13 et le dispositif de chauffage 15 ou 21 sont déplacés transversalement par une vis d'avance (non représentée sur la Pig. 1 ni sur la Fig. 2) qui travaille à partir du mandrin 19. O'est à dire que 18appareil est 10 agencé de manière à produire un mouvement de déplacement relatif entre le dispositif de chauffage 15 ou 21 et le mandrin 19. Si le déplacement transversal s'effectue dans la direction de l'axe du mandrin 19, on produit alors,une hélice, mais si le déplacement transversal s'effectue suivant une direction passant en travers 15 de l'axe du mandrin 19, on produit alors une spirale plane. Il est important que la vis d'avance soit entraînée en synchronisme avec le mandrin 19, mais non nécessairement en synchronisme avec 3emécanisme d'entraînement du mandrin, car, du fait que le mandrin est entraîné par l'intermédiaire d'un embrayage à glissement, 20 et que sa vitesse de rotation est commandée par ïe tçux de ramollissement du verre, alors,pour une hélice ou une spirale plane de pas constant, la vis d'avance doit être en synchronisme avec le mandrin 19. Dans certains cas, le tube de verre 13 peut risquer de 25 s'aplatir ou de devenir elliptique par suite des effets combinés du couple appliqué par le mandrin 19 et de la chaleur fournie par le dispositif de chauffage 15 ou 21 (suivant le cas). Pour éviter cet aplatissement, on peut introduire de l'air comprimé dans le tube 13 par 1 ' extrémité maintenue dans le mandrin 19 et on peut 30 obturer l'extrémité libre 23 du tube à l'aide d'un bouchon 25. En variante, bien entendu, l'air comprimé peut être introduit dans l'extrémité 23 du tube et l'extrémité du tube 13 qui est maintenue dans le mandrin 19 peut être obturée. Si le dispositif de chauffage entoure le tube 13, comme 35 représenté en 21, il peut être excentrique afin d'obtenir la répartition de température correcte autour du tube 13 au point 17 de la courbure. Bien entendu, le dispositif de chauffage peut être électrique. •-Au lieu de mesurer le ramollissement du tube 13 par son ^0 taux de ramollissement, comme décrit plus haut, on peut le dé ter- i 19006 ,"4 - 2010577 miner par la température du tube au point de courbure ou près de celui-ci, où un pyromètre à infrarouge (18 sur la-'Fig. 2) détecte la température du tube. A une température appropriée, la sortie du pyromètre peut être agencée de manière à faire tourner le mandrin 19, de façon à déplacer le tube et amener une partie fraîche et plus froide du tube 13 à portée du pyromètre 18. Ce processus est répété à mesure que le tube absorbe la chaleur provenant du four. Un perfectionnement pourrait consister à régler la vitesse de rotation du mandrin 19 de façon à ce qu'elle corresponde non à une seule température détectée par le pyromètre 18, au dessous de laquelle le mandrin serait immobile et au dessus de laquelle le mandrin tournerait, mais de manière à ce qu'elle corresponde à une gamme de températures, la vitesse de rotation du mandrin variant suivant la température détectée. Avec un procédé au cours duquel le ramollissement du tube 13 est déterminé par sa température au point de courbure ou près de celui-ci, il pourrait être souhaitable d'entraîner la partie droite du tube 13 vers l'hélice 11 au lieu de faire appel à la rigidité de l'élément 17 du tube. De ce fait, on peut utiliser des galets 20 ou d'autres moyens dans ce but. La Fig. 3 représente schématiquement un appareil servant à produire une hélice en tube de verre. L'hélice 11 qui est formée à partir du tube 13 par la rotation du mandrin 19 est représentée, mais le dispositif de chauffage 15 ou 21, suivant le cas, est supprimé pour rendre la Figure plus claire. Le mandrin 19 est entraîné par un moteur 27 par l'intermédiaire d'un engrenage réducteur 29 et d'un embrayage 33 à couple constant. Le mandrin 19 comporte un arbre creux 35 dans lequel.on introduit de l'air comprimé par un tube latéral 36. Ceci constitue le moyen d'introduire de l'air comprimé dans l'hélice 11. Un taehymètre 37 est monté sur l'arbre. 35, et la sortie du taehymètre 37 sert à commander un servo-moteur 38. Le servo-moteur 38 sert à entraîner une vis d'avance 40 sur laquelle est monté un écrou 42 qui entraîne le tube de verre 13. L'appareil fonctionne comme suit. Le mandrin 19 est entraîné à un couple constant par l'effet de l'embrayage à couple constant 33 > e"t, comme expliqué plus haut pour la Fig. 1 et pour la Fig. 2, le mandrin 19 ne peut tourner que lorsque le taux de ramollissement du tube de verre 13 sous l'action de l'appareil de chauffage (non représenté sur la Fig. 3) lui permet de le faire. 69 19006 -5- 2010577 La vis d'avance 40 est entraînée par le servo-moteur 38 sous la commande du taehymètre 37» de sorte que la vis d'avance 40 suit exactement le mouvement du mandrin 19. On assure de cette manière la formation d'une hélice de pas constant. Il est important que 5 non seulement la vis d'avance 40 suive exactement le mandrin 19 mais encore qu'il n'y ait aucune charge appliquée à l'ouvrage constitué par l'hélice 11 du fait de la vis d'avance. Autrement, il risque de se produire une déformation de l'hélice terminée. De ce fait, un système asservi convient. •JO La Fig. 4 représente schématiquement un appareil servant à produire une spirale plane d'un tube de verre. Le tube de verre 13 est maintenu dans le mandrin 19 et il est chauffé par un dispositif de chauffage électrique 22. Comme précédemment, le mandrin 19 esb entraîné par l'intermédiaire d'un mandrin à couple constant 15 (non représenté sur la Fig. 4) et la vitesse de rotation du mandrin 19 est mesurée par un taehymètre (non représenté sur la Fig. 4). Deux servo-moteurs 38a et 38b sont commandés par le taehymètre (non représenté sur la Fig. 4) de manière à suivre exactement le mouvement du mandrin 19. Les servo-moteurs 38a et 38b entraînent 20 deux vis d'avance 4.0a-et ,40b, respectivement, sur lesquelles sont montés deux écrous 42a et 42b, respectivement. Le mandrin 19 et son moyen d'entraînement associé sont montés sur un moyen 44 supporté par las écrous 42a et 42b. L'appareil fonctionne comme suit. La source de tube de 25 verre 13, le dispositif de chauffage 22 et les servo-moteurs 38a et 38b sont maintenus immobiles. Lorsque le tube de verre 13 ramolli par le dispositif de chauffage 22 est courbé et est tiré en l'arrondissant par le couple du mandrin 19, le mandrin 19 lui-même est avancé vers le haut sous l'action des vis d'avance 40a 30 et 40b commandées par les servo-moteurs 38a et 38b, respectivement. Il en résulte que le tube de verre 13 forme»dans l'air,une spirale plane 12. Il est évident qu'en combinant les procédés représentés sur les Fig. 3 et 4, on pourrait produire une helicé conique. Pour 35 obtenir des formes plus compliquées, on pourrait programmer le servo-moteur 38 afin de régler les positions relatives du tube 13 pénétrant dans le dispositif de chauffage et du mandrin 19 d'une manière dépendant de la façon suivant laquelle la forme a été réalisée jusqu'alors. aq II va de soi que la présente invention n'a été décrite 69 19006 "6~ 2010577 et représentée qu'à titre explicatif et non limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 19006 - 7 - .2010577 REVENDICATIONS 1. Appareil servant à traiter des tubes en line matière thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin tournant, Tin moyen servant à fixer une partie du tube au mandrin, 5 un moyen supportant le tube, un moyen ramollissant le tube en le chauffant, un moyen mesurant le ramollissement du tube, un moyen commandé par le moyen mesurant le ramollissement du tube faisant tourner le mandrin et un moyen réglé de façon à rester en synchronisme avec la rotation du mandrin,déplaçant d'un mouvement relatif^ 10 l'un par rapport à l'autre, le mandrin et le moyen supportant le tube. 2. Appareil pour traiter des tubes de matière thermoplastique suivant la revendication 1, caractérisé ai ce que le -moyen mesurant le ramollissement du tube mesure la rigidité du 15 tube ramolli, un couple étant appliqué au mandrin en fonction de la rigidité du tube ramolli, de sorte que le mandrin ne tourne pas avant que le tube soit suffisamment ramolli pour se courber. 3. Appareil pour traiter des tubes en matière thermoplastique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le 20 moyen servant à mesurer le ramollissement du tube comprend un détecteur sensible à la température de ce dernier.' 4.. Appareil pour traiter des tubes de matière thermoplastique suivant les revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen réglé de façon à être en synchronisme avec la .25 rotation du mandrin, servant à faire avancer le tube vers ce dernier. 5. Procédé pour traiter des tubes en une matière thermoplastique caractérisé en ce qu'il consiste à fixer un élément d'ur. tube à un mandrin, tournant, à supporter le tube,-à ramollir le 30 tube en le chauffant, à déterminer ou mesurer le ramollissement du tube, à faire tourner le mandrin dans- une mesure commandée par le ramollissement mesuré et, en 'synchronisme avec la rotation du tube, à déplacer d'un mouvement relatif, l'un par rapport à l'autre, le- mandrin et le moyen supportant le tube. 35 6. Procédé pour traiter des tubes en une matière thermo plastique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen mesurant le ramollissement du tube mesure la rigidité du tube se ramollissant, un couple étant appliqué au mandrin en fonction de la rigidité du tube se ramollissant de sorte que le mandrin ne 40 ne tourne pas avant que le tube/soit suffisamment ramolli pour se 69 19006 . 8.. 201QS77 courber. 7. Procédé pour traiter des tubes de matière thermoplastique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen mesurant le ramollissement du tube comprend un détecteur sensible 5 à la température de ce dernier, la sortie du détecteur commandant le moyen faisant tourner le mandrin. 8. Procédé pour traiter des tubes de matière thermoplastique suivant les revendications 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que le tube est avancé vers le mandrin» en synchronisme avec la rotation 10 de ce dernier. 9. Procédé pour traiter des tubes de matière thermoplastique, suivant les revendications 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que la matière plastique est du verre. 10. Procédé pour traiter des tubes de matière thermoplas- 15 tique suivant les revendications 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est de la silice.' 11. Tube de matière thermoplastique caractérisé en ce qu'il est traité par le procédé suivant les revendications 5, 6, 7 ou 8 . 20 12. Tube de verre caractérisé en ce qu'il est traité par le procédé suivant les revendications 5, 6, 7 ou 8. 1:3. Tube de silice caractérisé en ce qu'il est traité par les revendications 5, 6, 7 ou 8. 25 30