Brevet FR2132369A1 — publié le 19721117

La présente invention concerne un procédé de formation d'une extrémité évasée, dilatée radialement, de dimensions et de forme stables, calibrée intérieurement et renforcée sur un profilé tel qu'une extrémité de tuyau en matière thermoplastique. Le procédé suivant l'invention permet d'évaser d'une façon simple et rationnelle l'extrémité d'un tronçon de tuyau en matière thermoplastique, de sorte que cette extrémité présente des tolérances dimensionnelles, une résistance mécanique et une stabilité données, Le but visé est de conformer l'extrémité du tuyau de manière à obtenir une partie femelle convenable pour un raccord à emboitement étanche mais facilement démontable entre deux tronçons de tuyau. Le procédé suivant l'invention convient tout particulièrement à la production de tuyaux, mais il peut également etre appliqué à d'autres articles industriels, par exemple des containers ou analogues Cependant, dans la description qui va suivre, on se limitera aux tronçons de tuyaux. Plusieurs procédés de production de tuyaux ayant une extrémité femelle de ce genre et destinés aux raccirds à embottement sont connus dans la technique antérieure. Le procédé le plus classique consiste à réchauffer l'extrémité d'un tronçon de tuyau, puis à déformer radialement celle-ci en constituant une gorge annulaire interne pouvant recevoir un joint destiné à assurer l'étanchéité entre l'extrémité du tronçcn de tuyau qui porte l'élément d'évasement et l'extrémité du tronçon å insérer dans cet élément. La dilatation radiale localisée de la paroi du tuyau entraîne un amincissement de cette dernière, d'où résulte son affaiblissement. Afin de compenser cet affaiblissement, l'extrémité soumise à la dilatation est généralement renforcée.Ce renforcement peut consister par exemple en un épaississement local de la paroi du tuyau dans les zones qui seront ultérieurement dilatées radialement, épaississement obtenu par rétraction locale de tronçons de tuyaux lors de leur production comme décrit dans le brevet norvégien n0 14i.002. Un autre procédé classique consiste, avant de dilater l'extrémité du tuyau, à enroncer dans ce tuyau un morceau de tuyau court, de sorte que ce morceau lors de sa mise en plaie épouse les contours de celui-ci et constitue un élément de renforcement effectif pour celui-ci. Tous les procédés d'évasement classiques ont un inconvénient commun, à savoir que, pour pouvoir effectuer les transformations nécessaires sur une partie restreinte du tuyau tout le tronçon doit etre manipulé. L'invention a pour obJet essentiel un procédé particulièrement simple et peu coûteux pour l'évasement de l'extrémité-d'un tronçon de tuyau ou tout autre article analogue. Suivant ce nouveau procédé de formation d'une extrémité évasée, dilatée radialement, de dimensions et de forme stables, calibrée intérieurement et renforcée sur un profilé fermé, on place l'intérieur de l'extrémité du profilé un élément de moulage ou d'évasement présentant,après la conformation du profilé, les tolérances dimensionnelles voulues pour constituer dans le profilé définitivement conformé un élément de renforcement intérieur et de maintien de forme étroitement ajusté dans l'extrémité de ce profilé et permettant d'utiliser celui-ci dans des joints à emboîtement qui peuvent être facilement accouplés, désaccouplés ou collés, ce nouveau procédé étant caractérisé en ce qu'on introduit a force l'élément d'évasement dans le profilé alors que ce dernier est soumis à la chaleur et en ce qu'on dilate radialement directement l'extrémité du profilé de manière que celle-ci s'adapte étroitement et de façon permanente sur ledit élément d'évasement Suivant l'invention, la formation de la partie évasée du tronçon de tuyau est effectuée en deux étapes. Tout d'abord, la partie calibrée de conformation précise destinée à recevoir l'élément d'étanchéité et qui se trouve en regard du tuyau àinsérer est réaliser à part. Puis, cet élément d'évasement indépendant est introduit dans le tronçon de tuyau associé. Du point de vue de la production, il est beaucoup plus simple, rapide et économique de réaliser indépendamment élément d'évasement et de le raccorder au tronçon de tuyau par la suite au lieu de le former directement sur celui-ci. Par conséquent, il n'est pas indispensable de réaliser cet élément indépendant dans le mEme matériau que le tuyau proprement dit Par ailleurs, cet élément a une longueur limitée par rapport au tronçon de tuyau et peut, par conséquent, etre réalisé d'une manière choisie, par exemple par moulage par injection, ou en variante par recharge par pulvérisation, refoulage, etc. Etant donné la grande liberté de choix aussi bien en ce qui concerne le matériau utilisé que le procédé de réalisation, les plus hautes exigences, en matière de résistance mécanique, de tolérances de forme et de dimensions, de stabilité dimensionnelle, etc peuvent être satisfaites Lors du raccordement des tronçons de tuyaux, il est nécessaire que les surfaces intérieures de ces tronçons soient alignées de façon que la conduite ainsi formée présente une surface de guidage interne uniforme et continue. De plus, le raccord de tuyau doit avoir une résistance mécanique et une imperméabilité aussi élevées que possible, par exemple dans les conduites d'eau sous pression. Le procédé, suivant l'invention, d'évasement au moyen d'un élément préfabriqué permet le renforcement automatique de l'extrémité à dilater du tuyau, la paroi de ce dernier étant énergiquement supportée par l'élément d'évasement dans l'ensemble de la zone dilatée radialement. Si l'élément d'évasement doit également être utilisé comme élément de renforcement en présence d'un fluide sous pression interne, il doit comporter un élément d'étanchéité annulaire perpendiculaire à l'axe du tuyau monté sur l'extrémité par laquelle l'élément d'évasement est introduit dans l'extrémité réchauffée du tronçon de tuyau, de sorte qu'aucune pression n'apparaisse dans l'intervalle capillaire entre l'élément d'évasement et le tuyau. On notera qu'il n'est pas difficile d'obtenir une étanchéité efficace entre l'élément d'évasement et le tuyau, du fait que ce dernier, en raison de son élasticité au cours de l'opération de mise en forme, épouse étroitement les contours de l'élément d'évasement et s'applique contre l'élément d'étanchéité de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des tolérances précises pour cet élément d'étanchéité proprement dit Les procédés d'évasement classiques précités, dans lesquels la paroi du tuyau est épaissie à l'extrémité de celui-ci afin de compenser la diminution d'épaisseur consécutive à la formation de la partie évasée dilatée radialement, présentent de graves inconvénients techniques, du fait qu'il s'agit précisément de la partie du tronçon de tuyau qui doit etre réchauffée et que, en raison de la conductibilité thermique particulièrement faible des matières thermoplastiques, la durée de l'opératon de réchauffement doit etre prolongée de façon inopportune. Le procédé suivant l'invention utilise un élément de renforcement disposé à l'intérieur du tuyau, ce qui évite d'avoir à épaissir la paroi du tuyau proprement dite et à prolonger la durée du chauffage. Les procédés de dilatation radiale précités présentent un inconvénient supplémentaire, du fait que l'extrémité du tuyau épaissie et formée, mais encore chaude, doit etre refroidie et doit etre supportée par l'élément d'évasement pendant ce refroidissement, car la forme du tuyau ne se stabilise définitivement qu'une fois ce refroidissement terminé. I1 n'est pas nécessaire de prendre des mesures correspondantes , car le procédé suivant l'invention prévoit de laisser l'élément dtévasement à l'intérieur du tuyau en tant qu'élément de renforcement et de maintien de forme. Dans les procédés de la tecnique antérieure précités, il résulte du fait que l'élément d'évasement ne demeure pas dans l'extrémité du tuyau après la conformation de celle-ci, mais est au contraire utilisé pour la conformation d'autres tuyaux, ce qui fait que le rendement d'utilisation de la machine est relativement faible.Généralement, l'opération consistant à évaser l'extrémité des tuyaux ralentît la production Par ailleurs, les langues périodes de réchauffement et de refroidissement nécessaires aux procédés d'évasesent précités de la technique antérieure ont conduit à utiliser des machines particulièrement complexes afin de permettre de procéder à 'évasement de l'extrémité des tronçon de tuyau sans devoir interrompre pour autant le processus de fabrication du tuyau. Etant donné les investissements considérables nécessités pour l'évasement automatique des extrémités de tuyaux, cette opération est actuellement effectuée à la main dans la plupart des usines. Comme il faut un ouvrier pour s'occuper d'une seule machine, une longue période de chauffage et surtout une longue période de refroidissement constituent une perte de temps et une dépense inutile. Il va de soi que le procédé suivant l'invention simplifie radicalement la réalisation des tronçons de tuyau, car l'évasement est effectué par un élément introduit à force dans l'extrémité d'un tuyau préalablement chauffé. Cet élément réalisé séparément est ensuite laissé dans le tuyau afin de renforcer celui-ci et d'en stabiliser la forme. Le chauffage nécessaire pour l'évasement de l'extrémité du tuyau par le procédé de l'invention est relativement court, puisque l'extrémité à réchauffer n'est pas plus épaisse que le reste du tuyau. La durée du refroidissement n'a pas quant à elle d'importance pratique, car le tuyau peut etre emmagasiné directement dès que l'élément d'évasement de forme stable a été introduit dans son extrémité. Etant donné la faible conductibilité thermique des matières thermoplastiques, on a constaté que l'élément d'évasement pouvait etre réalisé dans la seme ratière thersopiastique que le tuyau proprement dit et avoir la meme épaisseur que celui-ci, sans qu'il soit nécessaire de soumettre cet élément d'évasement à un refroidissement forcé après sa conformation pour lui donner une forme permanente. Le procédé suivant l'invention permet d'évaser l'extrémité des tet tronçons de tuyaux d'une manière simple, automatique et peu coûteuse directement dans la channe de production et au meme rythme que celle-ci, ce qui permet de réutiliser la chaleur déjà contenue dans le tuyau à ce stade de réalisation. Comme l'introduction de l'élément d'évasement dans l'extrémité d'un tuyau réchauffé peut etre effectuée aisément à la main meme lorsqu'il s'agit de tuyaux de gros diamètre, le procédé suivant l'invention permet de pratiquer l'évasement de ltextremité du tuyau#sans équipement compliqué et n'importe où, par exemple par l'utilisateur directement sur le lieu d'utilisation, à condition de disposer d'une source de chaleur convenable pour réchauffer l'ex~ trématé des tuyaux, par exemple de l'huile chaude ou analogue ou une flamme de propane. Ceci permet également à 1l'utilisateur de se servir de tronçons de tuyau qui ont été découpés pour des raisons d'installation, et dont on a par exemple découpé l'extrémité évasée. Un dispositif suivant l'invention consiste en un élément d'évasement réalisé séparément, de dimensions et de forme stables et présentant les tolé rances dimensionnelles voulues et comprenant une partie ayant une surface intérieure cylindrique, dans laquelle est ménagée une gorge destinée à rece voir un joint d'étanchéité, et une surface extérieure cylindrique munie d'une nervure annulaire s'étendant radialement vers l'extérieur de cette surface, ce disposiof étant caractérisé par une partie cylindrique d'engagement décalée diamétralement par rapport à la position d'évasement à laquelle se raccorde par une partie inclinée et présentant une surface intérieure cylindrique destinée à etre alignée avec la surface intérieure d'une extrémité de profilé non évasée, ladite partie d'engagement ayant une surface conique formant arete mince et dont le diamètre croit depuis la surface intérieure jusqu'à une sur face cylindrique extérieure correspondante. Outre l'immobilisation relative du tuyau et de l'élément d'évasement provoquée par les frottements résultant des contraintes tangentielles dans la paroi élastique de l'extrémité du tuyau, on peut également éviter tout dépla cement axial en disposant une ou plusieurs nervures latérales sur l'élément d'évasement.Ces nervures peuvent former sur la surface intérieure de l'élément d'évasement une saillie annulaire dilatée dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du tuyau, ladite rainure pouvant recevoir d'une manière connue en soi un élément d'étanchéité interne; Pour le cas où l'étanchéité entre l'extrémité évasée du tuyau et l'élément d'évasement associé n'a pas à Strie parfaite, il est inutile de prévoir un joint d'étanchéité quelconque sur ledit élément si celui-ci comporte déjà une saillie dilatée radialement et perpendiculaire à l'axe du tuyau, car le passage dans ce dernier d'un fluide sous pression tendra à repousser ledit élément d'évasement vers l'extérieur du tuyau de sorte que les nervures de cet élément viendront s'appliquer contre les saillies cor respondantes du tuyau assurant ainsi l'étanchéité. Afin d'assurer l'étanchéité entre l'extrémité dilatée du tuyau et l'élément d'évasement associé, ce dernier peut etre muni à son extrémité antérieure d'une surface conique et d'une saillie annulaire radiale pouvant recevoir un joint d'étanchéité indépendant.. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une coupe longitudinale d'un élément d'évasement juste avant l'introduction de celui-ci dans l'extrémité d'un tuyau réchauffé, la figure 2 est une coupe analogue de l'élément d'évasement à moitié introduit dans l'extrémité réchauffée du tuyau partiellement conformée par ledit élément, la figure 3 est une coupe de l'élément d'évasement totalement inséré dans l'extrémité réchauff du tuyau conformée par cet élément, la figure 4 est une coupe d'un raccord à emboîtement utilisant l'extrémité de tuyau de la figure 3, et la figure 5 est une coupe indiquant la répartition de la température le long du tuyau et de l'élément d'évasement. Sur la figure 1 est représentée l'une des extrémités 10 d'un tuyau en matière thermoplastique. Dans l'exemple représenté, la matière thermoplastique est le chlorure de polyvinyle rigide,mais on pourrait utiliser toute autre matière thermoplastique appropriée, par exemple du polyéthylène. L'extrémité 10 représentée présente la meme épaisseur et la même section droite que le reste du tuyau. Cette extrémité a en outre été préalablement réchauffée. Une partie de la chaleur peut parvenir d'un stade de fabrication antérieure ou bien provenir intégralement d'une opération de réchauffement, le cas échéant après une longue période de stockage. Un élément d'évasement ll de forme et de dimensions stables et pré cises fabriqué séparément est utilisé à la fois comme élément de moulage et comme élément de renforcement permanent ayant les tolérances de dimensions et de forme voulues. L'élément d'évasement de l'invention est réalisé dans une matière thermoplastique par conformation de courts tronçons de tuyau en PCV rigide. En variante, l'élément ll peut etre réalisé par tout autre procédé à partir d'une autre matière quelconque. On peut par exemple réaliser des éléments d'évasement en copolymère d'acrylonitrile de butadiène et de styrène moulés par injection, en polyester renforcé de fibres de verre, en aluminium ou en un autre métal laminé ou coulé. L'élément d'évasement de l'exemple de réalisation comprend une première surface intérieure cylindrique 12 à l'une de ses extrémités, une seconde surface intérieure cylindrique dilatée radialement à l'autre extrémité, des surfaces cylindriques correspondantes 14 et 15 en gradins disposées immédiatement à l'extérieur des surfaces intérieures 12 et 13. Entre les surfaces intérieures 12 et 13, de meme qu'entre les surfaces extérieures I4 et I5,se trouve une partie inclinée 16.Dans la surface intérieure 13 est ménagée une gorge annulaire 17 dans laquelle est introduit un joint d'étanchéité 18 Une nervure annulaire 17 a correspondante est formée sur la surface extérieure 15 La surface extérieure 14 est biseautée à son extrémité extérieure vers la surface intérieure 12 selon une surface conique 19 Un joint d'étanchéité en bande 21 est monté dans un évidement 20 de la surface 19. Sur la figure 2, on voit comment l'extrémité du tuyau préchauffée épouse le contour de l'élément d'évasement 11 de forme permanente lorsque ledit élément est introduit dans ladite extrémité 10. L'extrémité du tuyau progresse le long du joint d'étanchéité 21, de la surface 19, de la surface 15 et de la nervure 17a. Sur la figure 3 l'élément d'évasement est totalement inséré dans l'extrémité du tuyau, l.'étanchéité étant assurée entre la- surface intérieure de la paroi du tuyau 10 et la bague d'étanchéité 21. On voit que l'extré- mité du tuyau s'adapte étroitement à l'élémént d'évasementssur toute la longueur de ce dernier et que, lorsque le tuyau est dispose en vue de son refroidissement, l'extrémité du tuyau et l'élément d'évasement sont engagés de façon inamovible. La nervure 17 a est un élément d'ancrage, qui empêche tout déplacement axial relatif de l'élément d'évasement et de l'extrémité du tuyau une fois que cette dernière a acquis sa forme définitive par refroidissement, par exemple par convection libre à l'air. La rotation de l'élément d'évasement par rapport à l'extrémité du tuyau peut être évitée, par exemple, en formant des saillies ou des dépressions radiales à la surface extérieure de l'élément d'évasement. La figure 4 représente un raccord de tuyaux réalisé de manière à ne pas transmettre les tensions d'un tuyau au tuyau voisin-ét à etre facilement accouplé ou désaccouplé. La figure 4 représente une extrémité de tuyau 23 non travaillée insérée dans une extrémité de tuyau 24 évasée comme représenté sur la figure 3. Le joint 18 assure l'étanchéité entre les extrémités 23 et 24 d'une manière connue. Comme représenté sur la figure 5, le réchauffement d'un tuyau en PCV rigide est effectué par zones locales, à savoir que la zone a n'est pas soumise à la chaleur, la zone b est chauffée à environ 1200C, la zone c est chauffée à environ 150il et la zone d est chauffée à environ 2000C. Un élément de moulage réalisé dans la même matière thermoplastique que le tuyau et ayant la même épaisseur de paroi que celui-ci peut etre utilisé sans risque de déformation lors du refroidissement par convection libre de l'air, son réchauffement.est modéré du fait de la faible conductibilité de la matière et son assujettissement est assuré. Comme indiqué sur la figure -5, les températures maximales à la surface intérieure de l'élément d'évasement dans les zones b, c et d atteignent respectivement 30, 40 et 60-C par transfert de chaleur à l'extrémité du tuyau, comme on l'a constaté lors d'essais. La température atteinte n'affecte pas les tolérances dimensionnelles de l'élément d'évasement. Sous l'effet de la forte expansion à laquelle l'extrémité chauffée du tuyau est soumise lors de l'introduction de l'élément d'évasement préfabriqué, les tuyaux ayant une paroi relativement mince en une matière de déformation facile seront soumis à des forces axiales qui étireront et courberont le tuyau de sorte qu'il ne résistera pas à la force de poussée et ne passera pas par-dessus l'élément d'évasement. L'application du procédé suivant l'invention n'est possible qu'à condition que le diamètre de l'élément, relativement petit à l'extrémité d'entrée, augmente progressivement et que les températures et les longueurs des zones individuelles b, c et d de l'extrémité du tuyau soient adaptées les unes aux autres. C'est dans la zone la plus extérieure, à savoir la zone d que le tuyau est le plus chaud. Puis, la température décrott progressivement jusqu'à la zone a, qui est à la température ambiante. La longueur des zones de l'élément d'évasement est adaptée de manière que l'extrémité chauffée du tuyau puisse supporter les forces de poussée axiales dans ses différentes zones sans distorsion. Etant donné, que la zone d doit etre chauffée suffisamment pour pouvoir franchir la partie de plus grand diamètre de l'élément d'évasement, le danger de distorsion ou courbure est tel en ce point que l'extrémité du tuyau doit etre supportée par la partie cylindrique de élément au niveau de la zone c et que la longueur de celle-ci doit être adaptée à celle de la zone d . Le même raison nenent s'applique à la zone c. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositif et procédé qui viennent d'être décrits à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de formation d'une extrémité évasée, dilatée radialement, de dimension et de forme stables, calibrée intérieurement et renforcée sur un profile fermé ou tuyau, ce procédé comprenant les opérations suivant lesquelles on place k l'intérieur de l'extrémité du profilé un élément de moulage ou d'évasement interne presentant, après la conformation du profits, les tolérances dimensionnelles voulues pour constituer dans celui-ci un élément permettant de renforcer intérieurement et de sta#iliaer ledit profilé et permettant de l'utiliser dans des joints k etnbottement qui peuvent etre aisément accouplés, désaccouplés ou collée, ledit procédé étant caractérisé en ce que ledit élément de moulage-est introduit a force dans l'extrémité dudit profilé alors que celui-ci est soumis k un réchauffement et forme directement lors de son introduction une extrémité évasée, qui y est engagée étroitement de façon permanente. 2 Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'extré- mité réchauffée dudit profilé est k l'état non déformé immédiatement avant l'introduction de l'élément d'évasement. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac terisé en ce que le profilé fermé est un tuyau en matière thermoplastique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que des parties de l'extrémité chauffée du profilé sont soumises une expansion radiale localement lors de l'introduction axiale de ladite extrémité du profilé sur l'élément de moulage avec une expansion graduel le assurée par des surfaces inclinées et un déplacement axial inter médiaire le long d'une surface de support adlacentej 5. Element de formage permettant de réaliser le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, constitué par un élément d'évasement réalisé séparément, de dimensions et de formes stables, ayant les tolérances dinensionnelles requises et comportent une partie ayant une surface intérieure cylindrique dans laquelle est ménagée une gorge pouvant recevoir un joint d'étanchéité et une surface extérieure cylindrique munie d'une nervure annulaire s'éten- dant radialement vers Lfextérieur par rapport à celle-ci, ledit élément de moulage étant caractérisé par une partie cylindrique d'engagement décalée diamétralement par rapport à la portion d'évasement selon une partie inclinée et présentant une surface intérieure cylindrique destinée à etre alignée avec la surface intérieure d'une extrémité de profilé non évasée, ladite partie d'cagagement ayant une surface conique dont le diamètre croît depuis la surface intérieure jusqu'à une surface cylindrique extérieure correspondante. 6. Elément de formage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément d'évasement comporte à son extrémité d'entrée une surface conique comportant une rainure annulaire radiale pouvant recevoir un joint d'étanchéité rapporté.