Brevet FR2142684A1 — publié le 19730202

La présente invention, due aux travaux de Monsieur Pierre BELOT, est relative à un procédé et à une installation pour la fabrication continue de tubes, notamment en matière plastique armée de fibres de verre, par enroulements successifs d'éléments continus qui, dans le cas de la matière plastique armée, peuvent être des éléments de renforcement fibreux de tous genres tels que des rubans isolants , c 'est-à-dire antiadhérents, des fils et nappes de fils, des mats et des bandes de feutre ou de tissu, le tube formé étant entraîné en hélice de façon continue au fur et à mesure de sa formation. On connais une installation de fabrication continue de ce genre dans laquelle un support tubulaire, constitué par un mandrin, est entratné en rotation pour permettre l'enroulement hélicoïdal d'éléments continus alimentés par des supports qui, eux, sont fixes. Mais, cette technique connue ne prévoit pas le renforcement par application de ils longitudinaux par rapport à l'axe du tube. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication continue de tubes comportant non seulement des éléments à enroule ment hélicoldal, mais encore des éléments longitudinaux. Ce procédé, du type dans lequel on enroule des éléments conte nus en hélice sur un support tubulaire rotatif et on évacue en translation continue suivant son axe le tube formé, est selon l'invention caractérisé en ce que l'on pose en outre en continu des éléments longitudinaux que l'on fait tourner autour du suppo tubulaire en synchronisme avec celui-ci, en meAme temps qu1on les fait avancer à la vitesse d'évacuation du tube. Suivant un mode d'exécution particulier dans lenllel on utile comme support tubulaire rotatif un mandrin rotatif et o,l enroule tout d'abord en hélice sur ce mandrin rotatif an élément antiadhée rent, on effectue la pose des éléments longitudinaux directement sur l'élément antiadhérent et préalablement à tout autre enroulement d'élément en hélice; les éléments longitudinaux se trouvent alors isolés du mandrin et le tube peut glisse sur celui-ci. Suivant un autre mode d'exécution particulier dans lequel on utilise comme support tubulaire un tube préformé destiné à faire partie du tube définitif et entraîné suivant un mouvement héli cotidal, on pose les éléments longitudinaux directemenW sur ce tube préformé et préalablement à tout enroulement d'élément en hélice. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus; cette installation, qui est du type comportant un support tubulaire rotatif, des moyens pour l'entraînement en rotation de ce support tubulaire autour de son axe, des moyens d'enroulement en hélice d'éléments continus autour du support tubulaire, montés sur des supports fixes et un dispo- sitif d'entratnement en translation pour le tube formé, est carac- térisée en ce qu'elle comporte des moyens de pose d'éléments longs tudinaux entraînés en rotation en synchronisme avec le support tubulaire. D'autres caractéristiques et avantages apparattront au cours de la descriotion qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la Fig. 1 est une vue schématique d'ensemble et en plan d'u@ installation suivant l'invention avec pose des éléments sur un mandrin rotatif; la Fig. 2 est une vue de détail en perspective et à plus gra@ de échelle du dispositif de pose des éléments longitudinaux de cette installation;; la Fig. 3 est une vue schématique partielle analogue à celle de la Fig. 1 d'une variante d'installation avec pose des élémen@s sur un tube préformé destiné à faire partie du tube définitif Suivant l'exemple d'exécution des Fig. 1 et 2, l'invention est appliquée à une installation de fabrication continue de tubes en matière plastique armée de fibres de verre par enroulement d'éléments de renforcement tels que des rubans isolants, c'est-à- dire antiadhérents, des fils et des nappes defils, des mats ou @ feutres de fibres,sur un mandrin cylindrique 1 d'axe horizontal X-X. L'installation comporte une série de bâtis 2a, 2b, 2@ 2@. 2e et 2f qui sont alignés suivant cet axe X-X et sur lesqueis son montés successivement un palier 3 de support en rotation et de maintien en translation d'une broche 4 qui est accouplee en rota- tion par un accouplement 5 au mandrin 1, un plateau rotatif 6 d'a mentation en fils longitudinaux d'axe X-X et que lion appelle -a une cantre, une gouttière annulaire d'enduction de résine liquide 7 fixe, une étuve 8 de polymérisation fixe, une ét@re@se @@an 9 et une tronçonneuse 10 fixe.L installation est complétés d d'@ part par des galets 11 de maintien en position suivant l'ase X-X de l'ensemble constitué par le mandrin I et par le tube que for:'- les couches successives posées sur ce mandrin et de guidage en translation de ce tube, ces galets 11 étant répartis sur toute la longueur de l'installationJet d'autre part par des moyens d'entrai- nement en rotation de l'ensemble constitué par le mandrin et par le tube que forment les couches posées sur lui. Ces moyens d'entraînement en rotation comprennent un groupe moto-réducteur 12, un arbre de transmission 13 entraîné par le groupe 12 et parallèle à faxe X-X et quatre roues dentées identiques 14 qui sont clavetées sur l'arbre 13 et dont trois coopèrent avec des chaînes de transmission 15 et des couronnes dentées identiques 16 d'axe X-X traversées par le tube et solidaires en rotation respectivement de la broche 42 du plateau rotatif 6 et du châssis de l'étireuse rotative 9. L'installation comporte également, latéralement par rapport à l'axe X-X, un tambour 18 à axe fixe d'alimentation en ruban isolant antiadhérent 19 tel que le téréphtalate de polyéthylèneglycol connu sous le nom de Terphane, un dispositif de soudage 20 des spires du ruban 19 enroulées sur le mandrin 1, un support fixe 21 de bobines 22 de nappes de fils ou rovings 23 traversant un bac d'imprégnation de résine 24 avant d'être enroulées sur le mandrin 1 et deux autres tambours 25 à axes fixes portant des bandes de renforcement 26 destinées à être enroulées par dessus les couches de rovings 23.Les tambours 18 et 25 et le support de bobines 21 sont orientés de sorte que le ruban 1D, les nappes 24 et les bandes 26 se déroulent en direction de l'axe X-X en faisant avec celui-ci un angle important inférieur ou égal à 90 , par exemple de 800, et ils sont disposés de façon que le ruban s'enroule sur le tube 1 entre l'accouplement 5 et le plateau6etque lesnappes et les bandes s'enroulent entre la gouttière 7 et 7 étuve 8; le dispositif de soudure 20 est placé à l'endroit où le ruban 19 s'enroule sur le mandrin . On est ainsi en présence d'un poste d'enroule ment de ruban 2g disposé entre les bâtis 2a et 2b et de deux postes d'enroulement respectivement de nappes de fils et de bandes 2h et 2i disposés à la suite l'un de l'autre entre les pâtis 2c et "d Le plateau rotatif 6 est cylindrique et annulaire et est monté mobile en rotation sur le bâti 2b, par exemple grâce à des galets 27 s'appliquant sur sa périphérie; sur sa face annulaire dirigée vers l'étuve 8, il porte plusieurs bobines 28 de fil, ici au nombre de huit, qui sont montées rotatives sur des pivots parallèles à l'axe X-X et suivant un cercle centré sur cet axe; sur la même face du plateau est fixé, toujours concentriquement à l'axe X-X, un fourreau ou cage cylindrique 29 disposé à l'intérieur de la couronne des bobines 28.Ces bobines 28 déroulent leurs fils 30 à travers des passages 31 ménagés dans la cage 29, puis à travers des oeillets 32 disposés en cercle d'une bague 33 coaxiale à l'axe X-X et solidaire en rotation de la cage 29 dans laquelle elle est logée; ces fils sont ensuite guidés longitudinalement en direction de l'étuve 8 par deux couronnes de galets 34 et 35 qui sont portées par la cage 29, les fils passant d'abord à l'extérieur de la première couronne 34 qui est de plus grand diamètre que la seconde 35, puis à l'intérieur de celle-ci qui est au diamètre du support tubulaire constitué par le mandrin 1 sur lequel sont déjà enroulées des spires de ruban 19 de Terphane, ce qui applique ces fils axialement par dessus ces spires.Ces galets 34 et 35 de guidage longitudinal, étant portés par la cage 29, sont donc en tramés en rotation en solidarité avec la bague de guidage 33 et le plateau rotatif 6, et ce à la même vitesse de rotation que le mandrin 1 du fait de l'identité des deux trains d'engrenages 14-16 qui entraînent le plateau et le mandrin. L 'étireuse rotative 9 comporte une paire de chenilles sans fin 36 montées sur le châssis rotatif 17 qui est entraîné en rotation par l'arbre de transmission 13. Ce châssis 17 porte également un mécanisme d'entraînement des chenilles 36 dans leur mouvement sans fin. Ce mécanisme comprend un engrenage conique 37 porté par le ch ssis , lié par une chaîne motrice 38 à une roue motrice des chenilles 36 et entralné par un pignon 39 en prise avec une denture d'une double couronne dentée 40 qui entoure le tube porté par le mandrin et qui est reliée , par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse 41, au dernier engrenage 14 de l'arbre de transmission 13. Les chenilles 36 sont appliquées sur la surface extérieure du tube formé 42 en aval de l'étuve de polymérisation 8. I1 est à noter que l'extrémité du mandrin 1 se situe en 43 à la sortie de l'étuve de polymérisation 8. Le fonctionnement de l'installation ainsi décrite est le suivant: Pour amorcer la production, il faut un faux mandrin 44 qui est un tube creux mince de diamètre identique au tube 42 à obtenir et de longueur suffisante pour Etre emmanché sur le mandrin 1 et être engagé dans l'étireuse rotative 9. Le faux mandrin 44 supporte les premières couches posées et les entraîne dans son mouvement hélicoïdal. Après quoi, le faux mandrin étant évacué, l'enroulement continue sur le mandrin 1. A l'arrêt, 1 t extrémité du ruban 19 antiadhérent de Terphane est déroulée du tambour 18 et fixée provisoirement sur l'extrémité amont du faux mandrin 44 enfilé sur le mandrin 1, par exemple par quelques points de colle en vue d'amorcer l'enroulement. Puis, le groupe moto-réducteur 12 est mis en marche. A ce moment, le mandrin 1 tourne dans le sens de la flèche f avec le faux mandrin 44, ainsi que le plateau 6, la bague 33 et l'étireuse 9.Le faux mandrin 44, qui est entraîné en translation par l'étireuse rotative 9, entraîne en avançant le ruban 19 qui continue de s'enrouler sur le mandrin 1.Le ruban isolant 19 se déroulant du tambour 18 suivant la flèche fl s'enroule sur le mandrin 1 sans y adhérer. L'etireuse rotative 9 entraîne en translation le faux mandrin 44 et par consé- quent les premières spires enroulées de ruban 19 qui traversent le plateau rotatif 6 et la bague de guidage 33.Lorsque les première spires enroulées du ruban 19 ont dépassé les derniers galets 35 @@ guidage longitudinal des fils 30, l'extrémité de ces fils est ap pliquée et collée sur l'une des spires du ruban 19 qui, au cour de sa translation dans le sens de la flèche f2 du palier 3 vers la tronçonneuse 10, va entraîner en translation et dévider de leurs bobines 28 les fils longitudinaux 30 dans le sens de la flèche f2. Ainsi commence l'application des fils longitudinaux 30. Ceux-ci sont ensuite enduits de résine en passant sous la gouttil re 7.Lorsqu'ils ont dépassé le poste 2h d'enroulement des nappes '- fils ou rovings,24,d'une manière analogue,l'extrémité de ces nappes préalablement enduites de résine dans le bac cl et dévidées danF le sens de la flèche fl,est fixée au moyen de colle,c'est-à-dire de résine,sur la première couche de fils longitudinaux, de sortie qu'elle se trouve à son tour enroulée en continu par dessus les fils longitudinaux 30 du fait de la rotation du mandrin l.Lorsque les premiè res couches enroulées de fils 24 arrivent au poste 2i d'enroulement des bandes 26,les extrémités de celles-ci son fixées manuellement au moyen de colle par dessus les prem@ères couches de file enrou de sorte que,comme précédemment,elles s'enroulent à leur tour de mu nière continue en couches successives.0n obtient ainsi ie tube con posite 42.Lorsque l'extrémfté avaldu faux mandrin 44 a dépassé l'étireuse rotative 9, les couches successives sont tronçonnées en 10, de sorte que le faux mandrin 44,qui a servi à amorcer la production, et qui porte des couches successives d'enroulement, est séparé d tube 42 formé par enroulement direct sur le mandrin 1. L'étireuse 9 applique alors ses chenilles 36 directement sur les spires des bandes 26 enroulées, c'est-à-dire sur le tube 42 formé. Ce tube composite 42 est entraîné à la fois en rotation suivant la flèche f et en translation suivant la flèche f2. I1 traverse ltétuve de polymérisation 8, y durcit et est encore entraîné en mouvement hélicoïdal par l'étireuse rotative 9 avant d'être tronçonné par 1 tronçonneuse 10.Le tube 42 ainsi formé est facilement détaché du mandrin 1 en dépassant son extrémité 43, du fait que le ruban intérieur 19 de Terphane n t adhère pas au mandrin 1, mais au cors re peut glisser sur lui. La fabrication se poursuit ainsi en cor nu et, grâce à la disposition fixe du tambour 18, du support P bobines 22 de nappes de fils et des tambours 25, il est facile d@ prévoir une alimentation continue en ruban 19, en nappes de file 24 et en bandes 26 sans arrêter le fonctionnement de la machi@@ Il suffit de préparer des tambours et des bobines pleines our succéder aux tambours et bobines vides et de coller les extrémis du nouveau ruban et des nouvelles nappes et bandes sur le ruban les nappes et les bandes en cours d'enroulement, un peu av-': qu'ils n'arrivent à leur fin, en les coupant de leurs tambeurs bobines et en remplaçant ces derniers par les nouveau tarrtrt. et bobines. Quant aus bobines 28 rotatives d'alimentation en file long@ tudinaux, la consommation en fils longitudinaux étant bien inferieure à celle en éléments hélicoïdaux puisque la long@eur deux fils longitudinaux est beaucoup moindre que la longuenr t@@@le @@ éléments hélicoldaux, elles n'ont pas besoin d'être remplacées pendant un certain nombre d'heures de fabrication continue. On r?- profiter d'un arrêt de l'installation, par exemple à la fin d'uc journée ou d'une semaine de travail pour remplacer les bobines a@ en voie d'épuisement par des bobines pleines. Outre cet avantage de la continuité de fabrication, l'insta@ lation permet donc l'application de fils longitudinaut de @ ment conférant aux tubes obtenus une meilleure résistance la traction et à la flexion au moyen d'un dispositif mécanique @im@ consistant en un plateau rotatif 5 complété par une bague @@ ' t des galets de guidage 34 et 35 entraînés en rotation de manière simple à partir de l'arbre de transmission 13. Elle présente encore l'avantage connu de la cinématique à rotation du mandrin 1, étant donné que les éléments de renforcement enroulés en hélice peuvent être déroulés sans arrêté donc sans interruption de production malgré la grosse consommation de ces éléments de renforcement, du fait que les supports des tambours et bobines sont fixes et qu'il est facile de réapprovisionner de nouveaux tambours et de nouvelles bobines par simple raccordement des nouvelles bandes et nappes de fils aux anciennes. C'est un avantage considérable par rapport aux installations connues à man drin fixe où les bobines et tambours d'enroulement hélicordal de bandes et nappes sont entraînés en rotation autour du mandrin, de sorte que la fabrication doit être interrompue fréquemment pour remplacer les tambours et bobines épuisés. En outre, l'enduction de résine à la fois dans les bacs 23 fixes et la gouttière 7 également fixe s'effectue facilement et est aisément contrôlable. Par ailleurs, la répartition de la rési ne au moyen de la gouttière 7 sur la surface du tube est bien meilleure du fait de la rotation du mandrin 1 et des couches suc cessives enroulées sur ce mandrin. Enfin, grâce à ltobtention du mouvement de rotation et de translation de ltétireuse rotative 9 à partir du seul arbre de transmission 13 entraîné par le motter 12, on obtient un parfait synchronisme et une parfaite géométrie de l'hélice du tube 42 fabriqué. L'installation suivant l'exemple d'exécution de la figure 3 est absolument identique à celle de l'exemple des figures l et 2, de sorte que la figure 3 ne représente pas toute la partie située en aval du plateau rotatif 6 et que les différents éléments identi ques portent les même chiffres de référence sur la partie représen tée, à la seule exception du fait que le mandrin rotatif et fixe en translation 1 est remplacé par un tube creux préformé 45 de même diamètre que le mandrin et qui est destiné à faire partie du tube définitif.Ce tube est un tube continu fabriqué au préalable et qui, à la différence du mandrin 1, sera entraîné en translation à la même vitesse que les couches qui seront déposées sur lui aux postes 2b, 2h et 2i, tout en étant entraîné en rotation à la meme vitesse que l'était le mandrin 1. On n'utilise donc plus, outre le mandrin 1, ni la broche 4, ni l'accouplement 5, ni la transmission d'entraînement 14-15-16 de cette broche. On n'utilise plus non plus de poste 2g de pose de ruban antiadhérent puisque les couches posées doivent au contraire adhérer sur le tube préformé 45 qui leur sert d'âme. Par contre le palier 3 est toujours présent et sert à supporter, mais sans butée axiale, le tube préformé 45.Les mouvements de translation et de rotation impartis à ce tube le sont à l'aide d'une pousseuse rotative 9a disposée avant le palier 3 @ dont la structure est absolument identique à celle de l'étireuse rotative 9 et qui est entraînée par des transmissions 14a-15a-16a et 37a-38a-39a-40a-41a-14a exactement analogues à celles de cette étireuse si bien que le mouvement hélicoïdal de ce tube est le même que celui du tube 42 définitif construit sur lui. Le fonctionnement de cette installation est le même que celui de l'installation des figures 1 et 2 à la seule différence qu'on n'utilise ni mandrin 1, ni faux mandrin 44 et qu'au départ on engage directement le tube préformé 45, qui est mobile en translation, à travers tous les postes successifs 2b, 2C, 2h et 2i où les fils 30, les nappes 24 et les bandes 26 seront fixés au départ, puis posés sur ce tube; exactement de la même façon qu'ils l'étaient sur le faux mandrin 44 dans l'autre mode de réalisation. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la fabrication continue de tubes, du type dans lequel on enroule des éléments continus en hélice sur un support tubulaire rotatif et on évacue en translation continue suivant son axe le tube formé, caractérisé en ce que l'on pose en outre en continu des éléments longitudinaux que l'on fait tourner autour du support tubulaire en synchronisme avec celui-ci, en même temps qu'on les fait avancer à la vitesse d'évacuation du tube. 2.- Procédé suivant la revendication 1 dans lequel on utilise comme support tubulaire rotatif un mandrin rotatif, caractérisé en ce qu on enroule tout d'abord en hélice et comme connu en soi sur un mandrin rotatif un élément antiadhérent, puis on effectue la pose des éléments longitudinaux directement sur l'élément antiadhérent et préalablement à tout autre enroulement d'élément en hélice. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise, comme connu en soi, comme support tubulaire rotatif un tube préformé destiné à faire partie du tube définitif et entraîné suivant un mouvement hélicordal, et on pose les éléments longitudinaux directement sur ce tube préformé et réalablement à tout enroulement d'élément en hélice. 4.- Installation pour la fabrication continue de tubes, du type comportant un support tubulaire rotatif, des moyens pour l'entraînement en rotation de ce support tubulaire autour de son axe, des moyens d'alimentation d'éléments continus, montes sur de: supports fixes, et un dispositif d'entraînement en translation peua- le tube formé, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de pose continue d'éléments longitudinaux entralnés en rotation en synchronisme avec le support tubulaire (1,45';. 5.- Installation suivant la revendication 4, cara terisee en ce que les moyens de pose continue d'éléments longitudinaux (6-20- 33-34-35) comportent un plateau cylindrique annulaire rotatif t6) traversé par le support tubulaire (1, 45) et portant des moyens d'emmagasinage d'éléments longitudinaux (28) et des moyens de guidage (33-34-35) des éléments longitudinaux à disposition annulaire et solidaires en rotation du plateau (6). 6.- Installation suivant la revendication 5, caractérisée ti ce que les moyens de guidage (33-34-35) comprennent une Dague (33 et des couronnes de galets de guidage longitudinal 63a-3Rss qi sont portés par une cage cylindrique (29) solidaire du plateau rotatif (6). 7. - Installation suivant ltune quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que les moyens de pose continue d'éléments longitudinaux (6-28-33-34-35) et le dispositif d'entraîne- ment en translation (36) pour le tube formé (42) sont entraînés en rotation en synchronisme avec le support tubulaire (1, 45) par un arbre de commande commun (13) qui entraîne l'un et les autres au moyen de transmissions de rapports de vitesse équivalents (14-15-16). 8.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement en translation (36) pour le tube formé (42) comprend des moyens den traînement en translation sans fin (36). 9.- Installation suivant l'une quelconque des revendicaticas 4 à 8, dans laquelle le support tubulaire rotatif est un tube continu préformé, caractérisée en ce que les moyens (14a-15a-16 pour l'entraînement en rotation du support tubulaire (45) ,ons combinés avec des moyens d'entraînement en translation (3@@) po@ ce support en synchronisme avec le dispositif d'entrainement en translation (36) du tube formé (42).