Brevet FR2079264A1 — publié le 19711112

0381.0 2079264 La présente invention concerne un expareil et des procédés destinés à la réalisation par enrcu.lerr.ent d'articles courbes, et plus précisément un appareil e+ les procédé? ~ss-tinés à la réalisation d'éléments courtes de tuyauterie constitués par des filaments le verre revêtus ou imprégnés de résine. Cn utilise de façon très variée des tuyauteries en fibres renforcées de matière plastique du type comprenant des filaments de verre enroules et revêtus d'une résine convenable, par exemple d'une résine époxyde, du fait de leur combinaison unique de propriétés. De telles tuyauteries ont une excellente résistance chimique, elles sont légères et ont une résistance importante, lorsqu'on met en place une tuyauterie de ce type, il est souvent nécessaire d'utiliser ion élément de liaison ou un raccord courbe pour faire communiquer les extrémités d'éléments rectilignes de tuyauterie. Le brevet des Etats-L'nis d'Amérique n° 3 JOB Xr1 décrit un appareil de réalisation d'éléments courbes de tuyauterie, qui comprend une armature fixe de support sur laquelle es~ montée 'une tête rotative d'enroulement munie de bobines de filaments revêtus de résine ou analogues.un mandrin courbe occupe 'une position fixe par rapport à un organe rigide de guidage dont la courbure correspond à celle du mandrin. L'ensemble constitué par le mandrin et l'organe de guidage se déplace au cours de l'enroulement sur le mandrin de la matière revêtue de résine de la *-ête rotative qui occupe une position linéaire fixe. On peut retirer-la matière du mandrin de l'élément courbe de tuyauterie. ?n constate qu'il existe un certain nombre ? 'avantages à mair.t fixe le mandrin courbe et à déplacer linéairement la tête i'enr*.ul ter.'. Ainsi , il est plus ""aoile de manier le mandrin lors;u'il faut le remplacer, par exemple lorsqu'on veut utiliser le même appareil pour réaliser des éléments de tuyauterie de diamètres eu de courbures différentes.Le plus, il est plus facile de remplacer le dispositif de guidage lorsqu'on veut réaliser des éléments de tuyauterie de courbure différente ; cette disposition accroît l'utilité et la souplesse de l'appareil, l'effort de maniement et le temps d'arrêt de la machine étant minimaux. Le brevet précité suggère qu* on peut maintenir fixe le mandrin et déplacer linéairement la tête rotative ; cependant, il ne décrit aucun t bad original 71 03810 i 2079264 dispositif réel permettant le fonctionnement de ce type d'appareil . L'appareil de 15invention facilite la fabrication par enroulement d'articles courbes, et plus précisément d'éléments courtes de tuyauterie. Un tel appareil comprend une armature fixe de support munie d'un plateau horizontal sur lequel s'élèvent deux montants distants. Un mandrin courte associe les montants entre lesquels il se trouve. U:o chariot peut se déplacer sur le plateau entre les montants de l'armature fixe. Il porte une tête rotative d!enroulement à sa partie supérieure et un galet de came qui dépasse de sa face inférieure. Le plateau porte une rainure de came dent la courbure correspond à celle du mandrin et qui loge le galet. Un dispositif d'entraînement déplace le chariot de manière que le galet suive le De préférence, le chariot supporte le dispositif d'entraînement qui fait tourner la tête. De préférence, le plateau comprend une plaque amovible séparée qui comporte ls rainure de came, de manière qu'on puisse facilement transfermer l'appareil pour l'utiliser avec des mandrins de courbures différentes. De préférence? le mandrin courbe a une section circulaire et permet la réalisation d'un produit dont l'extrémité est tutu-laire ; en peut retirer la matière du mandrin de l'article terminé, notamment lorsque le produit réalisé à l'aide de l'appareil comprend des éléments de tuyauterie en filaments de verre enroulés et revêtus d'une résine susceptible de durcir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention assortiront mieux ae la description qui va suivre9 donnée en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une élévation latérale de l'appareil de l'invention dont certaines parties sont arrachées ou représentées en coupe ; la figure 2 est une vue de dessus de l'appareil de la figure 1 ; bad original 71 03810 -3- 2079264 la figure 3 est une vue de dessus d'un, mandrin qu'on peut utiliser avec l'appareil de l'invention ; la figure 4 est une coupe d'un autre type de mandrin susceptible d'être utilisé avec 1'appareil.de l'invention, cette 5 figure représentant le mandrin avec de la matière autour ; la figure 5 est une vue de l'appareil de la figure 1 dans le plan repéré approximativement par la ligne V-V ; la figure 6 est une vue de l'appareil de la figure 1 dans le plan repéré approximativement par la ligne YI-YI ; nure de came de l'appareil, certaines parties étant arrachées et d'autres représentées en coupe pour la clarté de l'illustration ; et la figure 8 est une vue de l'appareil de la figure 7 dans 15 le plan repéré approximativement par la ligne VIII-VIII. Les dessins représentent un appareil qui convient principalement à la réalisation d'éléments courbes de tuyauterie comprenant des filaments de verre enroulés et revêtus d'une résine susceptible de durcir. Cependant, il est bien entendu que l'appa-20 reil convient aussi à la réalisation de produits courbes de forme elliptique ou rectangulaire et d'articles courbes dans lesquels le mandrin sur lequel on effectue 1'enroulement fait partie du produit terminé. Ainsi, on peut utiliser l'appareil peur recouvrir un tronçon courbe de tube métallique à paroi fine dent 1? 25 section n'est pas forcément circulaire, de manière à accroître sa résistance mécanique et à former un revêtement protecteur résistant aux produits chimiques. L'appareil selon l'invention, représenté sur les dessins, comprend de façon générale une armature fixe S de support et un 3C chariot T muni d'une tête rotative d'enroulement destinée à déposer une matière sur un mandrin courbe M. Comme on le verra plus loin, l'armature fixe a plusieurs rôles ; elle supporte le mandrin, elle forme un plateau sur lequel se déplace le chariot lorsque la tête d'enroulement décrit le mandrin, et le plateau 35 comporte une rainure de came susceptible de coopérer avec un dispositif dépassant sous le chariot et destiné à guider le déplacement de celui-ci le long du mandrin fixe. 1G la figure 7 est une vue êàd original 71 03810 -4- 2079264 On va maintenant décrire l'appareil plus en détail. L'armature S comprend un plateau horizontal 18 sur lequel s'élèvent deux montants 20, 22. Le plateau comporte un orifice dont le bord est muni d'une feuillure de manière à former une lèvre 5 26 destinée à supporter une plaque amovible 24 de came dont la face supérieure vient au ras de la face voisine du plateau. La plaque 24 comporte une rainure 28 de came. La courbure de la rainure suit la courbure voulue du mandrin. Bien qu'il soit préférable que la rainure se trouve dans 10 une plaque amovible qu'on peut remplacer par d'autres plaques comportant des rainures de configurations ou de courbures différentes de manière à permettre la réalisation d'articles de courbures différentes à l'aide de l'appareil, l'invention concerne aussi les appareils dont le plateau 18 porte directement la rai-15 nure de came. Lorsqu'il faut fabriquer en grande quantité un produit de diamètre et de courbure donnés, on peut faire fonctionner l'appareil de façon continue sans remplacer la plaque. On choisit la courbure de la rainure de came de manière qu'elle corresponde directement à la ligne centrale de l'article courbe à réaliser, 20 c'est-à-dire à la courbure du mandrin M. Les montants 20, 22 se trouvent au voisinage des extrémités de la rainure 28 et à l'extérieur de celles-ci,et ils comportent un dispositif 30, 32 de fixation des extrémités des mandrins. Les dispositifs de fixation peuvent être à compression et comporter 25 un levier de manoeuvre de manière à serrer le mandrin de façon amovible et à permettre à l'appareil de fonctionner avec divers mandrins. Les dispositifs de. fixation maintiennent le mandrin courbe en position fixe prédéterminée par rapport à la rainure 28 de courbure correspondante qui se trouve au-dessous. 30 Le chariot T comporte une tête rotative 34 d'enroulement placée à sa partie supérieure et un galet de came dépassant sous sa face inférieure et logé dans la rainure 28. La tête comporte un orifice central 36 (figures 5 et 6) dans laquelle on fait passer le mandrin M avant de serrer ses extrémités par les dispo-35 sitifs 30, 32. Deux organes rigides 40, 42 de support distants fixés à la partie supérieure d'une table 38, par exemple par soudure, supportent la tête d'enroulement. Les organes 40 et 42 BÂD' ORIGINAL q0^ 2079264 portent aussi un anneau, it fizé par exemple par soudurs 34 peut tourner sur l'anneau. Il n'est pas indispensable que l'appareil comprenn positif d1 entraînement en rotation :1e la tête, mais on préfèr uii ; H o'il existe un tel entraînement direct. Comme on l'a représenté, l'appareil comprend on acteur 46 fixe à la partie supérieure de la table 38 et comportant un arbre sur lequel est fixé un pignon 48 d'entraînement (figure 5). la tête 34 porte un pignon 50 fixé sur elle ou en faisant partie intégrante, et une chaîne 52 entoure "G les deux pignons et les asseoie. Comme le montre plus précisément la figure 5» la face 54 de la tête 34 peut comporter divers dispositifs de support de la matière destinée à fermer l'article tubulaire. la tête est munie à sa périphérie de supports 56- sur lesquels peuvent tourner des bo-'5 bines 58 de la matière, par ^exemple de filaments de verre revêtus de résine. Lorsqu'on utilise des bobines de filaments, ceux-ci passent dans des guides 60, Lorsqu'on veut utiliser une matière sous ferme de ruban, l'appareil comporte des pivots 62 munis de rouleaux 64. Le guidage du ruban est assuré par un dispositif 12 convenable, par exemple ur. ergot 66 et deux rouleaux 68 et 70, ce dernier étant mont4^ l'extrémité d'un bras pivotant. On représenté qu'un seul rouleau, mais il est évident qu'on peut monter sur la tête le nombre voulu de rouleaux. Comme le montrent le? figures 1, 5 et 6, la face inférieure 25 de la table Je comporte pl..;£iêurs rculettes 72 articulées et distantes montées de façon à permettre le déplacement doux du chariot T sur le plateau '5.. Il e::iste ur. espace suffisant entre les roulettes pour que la rainure 28 reste toujours dégagée au cours du déplacement du chariot sur le plateau. Comme on l'a précédemment "2 indiqué, un galet de came dépassant sous le chariot et logé dans la rainure 2c gu.de le déplacement du charicT. Comme le montrent les fisur ?» ï Ll u ; 1 bad cric^l-m cP 71 03810- r «- 2079264 comporte ?oîane décrif plusieurs rouleaux et un dispositif de montage, étant donné la douceur apportée au fractionnement, il est évident que l'appareil peut comporter tout dispositif à galet de came susceptible de coopérer avec la rainure. 5 Un dispositif convenable peut déplacer le charxot T entre les montants 20, 22, suivant le trajet commande' par le galet qui' coopère avec la rainure. Dans le mode de réalisation représenté et comme le montrent-les figures 1, 5> 6 et 7» l'arbre 74 porte un prolongement 84 associé à une plaque 86 de traction. 1C Cette association est telle que la plaque de traction peut tourner ou pivoter, et, dans ce but. elle est fixée à la bague externe à roulement à billes 88 (figure 7). Les extrémités d'un câble 90 sont fixées à la plaque de traction. Le câble passe autour de plusieurs poulies 92 distantes qui délimitent, comme représenté 1 ? sur la figure 2, un dessin rectangulaire sur la face inférieure du plateau 18. Un moteur- réversible 94 entraine l'une des poulies, l'appareil peut comporter un dispositif 96 intermédiaire, d'un typ classique connu, desc-ine à commander la vitesse du moteur, donc Il i Ci vitesse ci e d -4p lac emen t du chariot T. Comme le montrent les -F-' -- —& , „-, i —- c* D ■ , 4- - e i u 5 - ' appareil peut comporter un res sort 98 de c; 11 o n x xé d î o part su prolongement 84 de l'arbre , et d ' au- tre part à "*k v* Ci 1 r.r qui dépasse sous le plateau 1 8, de ms.— nié re à mai .nr6r. ir un s Oc rtaine traction sur le chariot lors de 1! e nirainement par - 6 d 1 apositif comportant le moteur, le câble et les poul les * Jjc o paro is 100 latérales et d'extrémités protéger. les divers éléments placés sous le plateau 18, Lorsqu'on veut modifier la vitesse de rotation de la tête 34 d ' enroulement » or. munit 1 ' a:., pare il d'un fil 1 C2 relié au moteur 16 d'entraînement de la tête et à un dispositif convenable 104 de 30 commande de vitesse (figure 1) fixé par exemple sur un des montants tel que le montant 22. Comme le montrent les figures 6 «. 7, le fil 102 peut passer dans l'arbre 74 et dans son prolongement 84 qui sont creux, et il es~ relié au dispositif 104. On va maintenant décrire le mandrin courbe. Lorsque celui-ci 35 est- destiné à la réalisation d'éléments courbes de tuyauterie, - sa configuration externe suit là configuration interne voulue de l'élément à réaliser. Dans un plan, le mandrin peut avoir toute 0°^ bad original 71 03810 -7- 2079264 forme courbe voulue , mais il est droit ou rectiligne dans le plan perpendiculaire au plan de courbure. Il peut avoir une seule partie courbe ou- au contraire comporter plusieurs parties courbes, par exemple- formant le zig-zag représenté sur la figure 3. lorsqu'on utilise le mandrin pour la réalisation d'un ou de plusieurs éléments courbes de tuyauterie tubulaire, on peut le réaliser par moulage d'une matière convenable dans un moule en deux parties. Après le retrait du moule, on polit soigneusement la surface du mandrin de façon que la face interne de l'élément courbe réalisé ait elle aussi une surface lisse.Des matières qu'on peut mouler facilement et retirer simplement de l'Intérieur du produit obtenu par enroulement sont par exemple le plâtre de Paris et certains alliages à bas point de fusion. Un mélange eutectique de sels minéraux forme aussi un produit moulé ayant une rigidité et une dureté suffisantes, ainsi qu'un point de fusion supérieur à la température de durcissement du revêtement de résine des filaments de verre qu'on peut enrouler sur le mandrin. Un exemple particulier de tels mélanges comprend 53 i° de nitrate de potassium, 40 i<> de nitrite de sodium et 7 $ de nitrate de- sodium. Après le durcissement de la résine, on peut retirer simplement le mandrin en élevant la température au-dessus du point de fusion du mélange eutectique, la matière s'écoulant simplement de l'article tubulaire courbe. On peut utiliser à nouveau immédiatement le mélange fondu pour former un nouveau mandrin par moula-ge. le mandrin M représenté sur la figure 3 a une section uniforme, c'est-à-dire un diamètre unique. L'enroulement d'un ruban ou de filaments revêtus de résine sur un tel mandrin donne un article tubulaire de diamètre interne uniforme. Après durcissement de la résine et enlèvement du mandrin, la découpe de l'article courbe suivant les lignes A-A donne plusieurs raccords courbes de tuyauterie. Lorsqu'on raccorde des tuyauteries obtenues par enroulement de filaments imprégnés, de résine, il est courant de donner une forme conique aux extrémités des tronçons de tuyauterie et de les coller à des raccords ou à des éléments de conicité corres- 71 03810 -8- 2079264 pondante. On a l'habitude de faire subir un meulage et un traitement de finition à l'extérieur des extrémités des tronçons et à l'intérieur des extrémités des raccords en vue de leur donner une forme conique, l'appareil de l'invention permet la 5 réalisation directe d'une face interne conique de raccord. Comme le montre la figure 4, on peut réaliser ou mouler un mandrin M' qui comporte une première partie 106 de diamètre externe d prédéterminé, des secondes parties 108 joignant chaque extrémité de la première partie ; ces secondes parties ont 10 un diamètre externe di supérieur au diamètre d à leurs extrémités éloignées de la première partie 106, et elles viennent se raccorder au diamètre de la première partie. On enroule sur un tel mandrin des filaments ou un ruban revêtu de résine susceptible de durcir, et lorsque la matière forme une épaisseur 15 suffisante sur le mandrin, on durcit la résine, puis on soumet le mandrin à un traitement destiné à le retirer de l'article enroulé. Comme le montre la figure 4, le mandrin permet la réalisation de plusieurs éléments associés comprenant chacun lesdites première et seconde parties, la découpe de l'article terminé 20 suivant les lignes B-B donne plusieurs éléments courbes de tuyauterie possédant chacun des extrémités coniques, ou dés bouts de diamètre interne croissant de manière à permettre l'accouplement avec l'extrémité conique d'un tronçon de tuyauterie. Dans le présent mémoire, l'expression "galet" utilisée 25 désigne soit un galet à rouleau, soit aussi bien un simple taquet fixe destiné à suivre le profil de la came. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses élé-ments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de ladite invention, qui est défini dans les revendications annexées. 71 03810 -9- 2079264 REYEftna.'.TIOHâ 1. Appareil destiné à la réalisation par enroulement d'articles courbes, caractérisé en ce qu'il comprend une armature fixe de support comportant un plateau horizontal sur lequel s'élèvent deux montants, un mandrin courbe associé aux montants entre lesquels il se trouve, un chariot destiné à se déplacer sur le plateau et comportant une tête rotative d'enroulement à sa face supérieure et un gilet de came dépassant de sa face inférieure, une rainure de came disposée dans le plateau et dont la courbure correspond à celle du mandrin, le g^let se logeant dans la rainure, et un dispositif destiné à déplacer le chariot, de manière que le galet iécrivoia rainure et que la tête d'enroulement se déplace le long du mandrin. 2. Appareil selon la revendication *, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif porté par le chariot et destiné à faire tourner la tête. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le plateau comprend une plaque amovible qui comporte la rainure de came. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend 'in dispositif de fixation destiné à associer le mandrin aux montants en vue de l'enlèvement et du remplacement du mandrin. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce eue le galet comporte un rouleau. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif destiné à déplacer le chariot comprend plusieurs poulies distantes montées sous le plateau, un câble passant autour des poulies et associé à un dispositif de la face inférieure du chariot, et un dispositif d'entraînement en rotation d'une poulie. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mandrin a une section circulaire et est en une matière susceptible d'être retirée de l'article courbe après l'enroulement,et en ce que la matière déposée sur le mandrin par la tête comprend des filaments de verre revêtus d'une résine susceptible de durcir.