Brevet FR2182655A1 — publié le 19731214

La présente invention, due aux travaux de Monsieur Pierre BELOT, est relative à un dispositif de perçage de tubes en matière plastique. Le developpement,dans les dernières années, des tubes en matière plastique destinés notamment au drainage a suscité de nombreuses mises au point d'appareils conçus pour y pratiquer des perforations dans les meilleures conditions. C'est ainsi que le brevet français 1 578 566 décrit un dispositif de perçage par poinçonnage à partir de l'extérieur du tube. Ce dispositif présente toutefois comme inconvénient une accumulation naturelle,à l'intérieur du tube,des déchets résultant de la perforation. C'est pourquoi la présente invention a pour but de supprimer cet inconvénient en éliminant les déchets du perçage vers 1 'extérieur. A cet effet,l'invention a pour objet. un dispositif de perçage de tubes en matière plastique,caractérisé en ce qu'il comprend un tron çon de mandrin présentant au moins une surface longitudinale d'appui qui porte en saillie des éléments de percaae,un Qrqane de pression disposé en reqard de chaque surfaire 'appii3 et t des moyens de rap- prochement et d'éloignement relatifs de ce mandrin et de cet organe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs: la Fig. 1 représente une vue en coupe transversale d'un dispositif de perçage conforme à l'invention à mandrin en deux tronçons et pour tubes annelés en hélice, prise suivant la ligne 1-1 de la Fig. 2; la Fig. 2 représente schématiquement une vue en coupe longitudinale de ce dispositif, prise suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; la Fig. 3 montre en perspective le mandrin en deux tronçons du dispositif des Fig. 1 et 2; les Fig. 4 et 5 représentent à plus grande échelle les deux parties extrêmes de ce dispositif; la Fig. 6 est une vue schématique et analogue à celle de la Fig. 1, mais montrant le dispositif en position de perçage; la Fig. 7 représente un détail de la vue de la Fig. 6 dans la région d'un perçage;; la Fig. 8 illustre les moyens d'entraînement d'un tube dans une variante conforme à l'invention pour tubes annelés circulairement. Le dispositif illustré par les Fig. 1 à 7 est destiné à perforer la paroi d'un tuyau annelé en matière plastique T d'axe X-X, ce tuyau présentant des sommets d'ondes 1 et des fonds d'ondes 2. Ce dispositif, placé à la sortie d'une chaîne C d'extrusion d'ure ébauche tubulaire et de formage d'anneaux, comprend un mandrin fixe de guidage 3, équipé de poinçons 4, un ensemble de couronnes 5 et rouleaux 6 destines à déformer les anneaux, au fond des ondes, pour les mettre en position de perçage et des organes 7 d'entraînement en translation et arrêt du tube annelé. Le mandrin 3 est constitué par l'alignement axial de deux tronçons 8 se présentant chacun comme un cylindre plein comportant trois pans coupés ou méplats 9 disposés dans trois plans axiaux sécants constituant un prisme à base triangulaire équilatérale. Chaque tronçon présente, suivant la ligne médiane de chacun de ses méplats, une série de pointes perforatrices , de quelques millimètres de hauteur, en acier très dur, constituant les poinçons 4. Ce mandrin est monté fixe, son axe confondu avec l'axe X-X du tuyau T à percer, et il est retenu,coté amont,par une tige axiale rigide 10 reliée à un organe fixe 11 de la chaîne d'extrusion. Si le nombre de lignes longitudinales de perforations que doit présenter le tube est différent de 6, le nombre de tronçons 8 sera différent de deux; ce sera dans chaque cas le quotient par trois du nombre de lignes, à savoir par exemple: 1 tronçon pour 3 lignes; 2 tronçons pour 6 lignes; 3 tronçons pour 9 lignes; 4 tronçons pour 12 lignes.Les lignes longitudinales de trous devant être réparties régulièrement autour du tube, il devra en être de même des méplats 9 et des lignes de pointes perforatrices 4 Ses tronçons de mandrin. La longueur de chaque tronçon 8 est fonction de l'aptitude du tuyau annelé à se déformer tel un ressort, comme le montre la Fig. 4, en amont du dispositif de perçage, sans garder de déformation permanente; elle est donc fonction de la valeur relative de l'épaisseur de la paroi du tube par rapport à son diamètre. Pour chaque tronçon, elle est choisie à la valeur minimale assurant cette absence de déformation permanente, de façon à ne pas alourdir plus qu'il n'est nécessaire l'ensemble des couronnes 5 et rouleaux 6. Cet ensemble comporte des couronnes ou plaques annulaires 5, centrées sur l'axe X-X, au nombre de deux par tronçon de mandrin et susceptibles d'être animées d'un mouvement oscillant de rotation autour de l'axe X-X. Ce mouvement s'effectue dans le sens de la flèche f (Fig. 1) sous l'action de vérins 12 disposés dans les plans des couronnes, inclinés par rapport à un rayon et mobiles autour d'axes 13.Ces couronnes présentent, aux trois sommets de triangles équilatéraux,des évidements 14 en forme de boutonnières dans lesquels sont pris des axes 15 qui portent les rouleaux presseurs 6; ceux-ci sont revetus d'un bandage souple et élastique par exemple en un élastomère de polyuréthane tel que celui connu sous le nom commercial de Vulkolan; les axes 15 sont reliés à des bielles 16 disposées parallèlement aux plans des couronnes, à peu près perpendiculaires aux boutonnières 14 et articulées sur des axes 17 fixes par rapport au dispositif. Ces rouleaux 6 sont en nombre égal à celui des lignes de trous que doit présenter le tube; si ce nombre était différent de trois, ils seraient disposés en autant de groupes de trois que le mandrin comporterait de tronçons. Leurs axes sont ici les arêtes d'un prisme à bases triangulaires équilatérales, les sommets des triangles équilatéraux correspondants étant les centres des bouton nières 14 présentées-par les couronnes 5. L'ensemble comporte encore des patins de frottement 18 paral lèles à l'axe X-X et contre lesquels viennent rouler les rouleaux 6 lorsque les couronnes 5 les entraînent dans leur rotation autour de l'axe X-X. Ces patins de frottement 18 sont des semelles plates fixes entre les périphéries des couronnes 5, avec une légère inclinaison par rapport aux boutonnières 14 en amont de celles-ci par rapport au sens de rotation f des couronnes 5 et se rapprochant de ces boutonnières. Ils interviennent avant chaque perforation pour déplacer légèrement la ligne d'appui contre les pointes perforatrices, de façon que l'usure résultant de l'effet de martelage soit répartie sur toute la périphérie du rouleau presseur. Les organes 7 d'entraînement e,d'arêt du tube annelé dans sa progression lonaitudinale comprennent, comme le montrent les Fig. 4 et 5, deux écrous taraudés au pas du tube et disposés audelà des deux extrémités du mandrin. Ces écrous sontreliés à des organes moteurs 19 qui neuvent leur communiquer un mouvement de rotation autour de l'axe X-X, mais ils sont fixes dans le sens longitudinal, selon cet axe X-X. Dans la variante de la Fig. 8, le tube T est pris, à chaque extrémité et à la place des écrous 7, entre trois galets d'entraî- nement 7a dont les plans équatoriaux de symétrie sont disposés à 1200 les uns des autres par rapport à l'axe X-X et dont les axes Y-Y sont perpendiculaires a cet axe X-X. Ces galets ont des dimensions adapt-ées au diamètre des tubes à percer et présentent des cannelures 20, parallèles à leurs axes, qui engrènent avec les anneaux du tube T à perforer. Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit est le suivant: Un tuyau en matière plastique annelé T, d'une épaisseur de paroi inférieure au millimètre, est produit en continu par la chaîne d'extrusion et formation d'anneaux C. La longueur de tuyau 21 située entre la sortie de cette chaîne et le dispositif de perçage est alternativement soumise à des compressions et des extensions. a Entre les écrous 7 ou les galets 7 1 arrêt, la longueur 22.de tube est fixe et est soumise au perçage. En amont de ces écrous ou galets, il s'accumule, au débit de l'extrudeuse, une longueur 21 de tube constituée d'ondes rapprochées en attente de perçage. Une fois la longueur de tube 22 perfore, les écrous 7 ou galets 7a sont mis en rotation et ils évacuent une longueur de tube perforé équivalente à celle d'un tronçon 8 et en amènent une nouvelle longueur. Après ce stade intermédiaire d'évacuation et alimentation, le dispositif est en place pour la perforation suivante. Une fois les écrous ou galets d'entraînement en translation du tube T arrêtés, le mouvement oscillant des couronnes 5 est déclenché par un dispositif à séquences 23 qui peut être du type mécanique, par came, à relais électro-pneumatique ou à relais électro-magnétique. Les couronnes 5 reçoivent alors une impulsion qui leur donne un mouvement de rotation dans le sens de flèche f autour de l'axe X-X; les axes 15- des rouleaux 6 guident alors ceux-ci, en glissant dans leurs boutonnières 14, vers le mandrin 3. A un moment donné, ces rouleaux 6 viennent au contact des patin 18 et, frottant légèrement contre ceux-ci, tournent d'un angle faible avant de venir déformer le tube. Au cours de cette déformation, comme le montre la Fig. 6, les fonds d'ondes 2 du tube T sont appliqués contre les méplats 9 présentés par le mandrin 3 et qui forment enclume et la pression exercée entre ces méplats 9 et les rouleaux presseurs 6 fait pénétrer les pointes 4 à travers la paroi du tube, découpant ainsi de petites pastilles de matière plastique à l'emplacement des perforations. L'entraînement des rouleaux 6 a lieu de la manière suivante: lors de la course de rentrée de la tige du vérin 12, les boutonnières 14 des couronnes 5 entraînent vers l'axe X-X les rouleaux 6 du fait de la présence des bielles 16; le tube T est alors aplati et la perforation a lieu.Lors de la course de sortie du vérin, les mouvements inverses se produisent: rotation en sens inverse des couronnes 5 et retour des rouleaux 6 à leur position initiale à l'extrémité la plus extérieure des boutonnières 14;le tube T qui n'est plus sollicité par les rouleaux 6 reprend alors élastiquement sa forme cylindrique initiale. La Fig. 7 montre que,lors de la perforation, le bord du trou remonte le long de la pointe 4. Au cours d'un tel mouvement, un tronçon de tube, d'une longueur égale à celle d'un tronçon 8 de mandrin, se trouve perforé selon trois lignes régulièrement séparées par des angles au centre de 120 . D'un tronçon de mandrin au suivant, l'écart angulaire entre les groupes de lignes de perforations est égal au quotient de 120 par le nombre total de tronçons du mandrin, soit par exemple: 60O pour 2 tronçons (6 lignes de trous), 40O pour 3 tronçons (9 lignes de trous) et 300 pour 4 tronçons (12 lignes de trous). Les organes 7 ou 7a d'entraînement et d'arrêt du tube annelé sont alors remis en mouvement pour faire de nouveau avancer le tube, dans le sens longitudinal, d'une longueur équivalente à un tronçon de mandrin. Bien entendu, un mécanisme de synchronisation approprié 24 est prévu entre les organes moteurs 19 d'avance du tube T suivant son axe et le dispositif 23 de commande du mécanisme de perforation en vue d'éviter un bourrage excessif ou une élongation exces a sive des ondes de tube 21 en amont des écrous 7 ou des galets 7a d'entrainement en translation du tube T. Ceci permet, en d'autres termes, une adaptation de la vitesse d'alimentation du dispositif de perçage et de son débit. Ce dispositif présente, entre autres avantages, le fait que le perçage est réalisé au fond des ondes, ce qui évite les entraînements de poussières dans le tube; ceci se trouve renforcé par la forme relevée du bord de la perforation. Par ailleurs, la perforation à partir de l'intérieur du tube évite l'accumulation dans les fonds d'ondes de déchets qui s'élimineraient mal même en usine et qui seraient ultérieurement nuisibles après pose sur le terrain. Quant à l'entraînement alternatif du tube, qui est basé sur son aptitude à se plier en accordéon, il permet de l'immobiliser, même en rotation, pendant la perforation, ce qui évite d'avoir recours à un dispositif de perçage mobile avec le tube. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de perçage de tubes en matière plastique, caractérisé en ce qu'il comprend un tronçon (8) de mandrin présentant au moins une surface longitudinale d'appui (9) qui porte en saillie des éléments de perçage (4), un organe de pression (6) disposé en regard de chaque surface d'appui (9) et des moyens (5, 12 à 17) de rapprochement et d'éloignement relatifs de ce mandrin (3) et de cet organe (6). 2.- Dispositif de perçaqe suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le tronçon (8) de mandrin est fixe et les moyens (5, 12 à 17) de rapprochement et d'éloignement comprennent une pièce de commande (5) qui présente, dans un plan transversal à l'axe (X-X) du tronçon de mandrin, une boutonnière (14) inclinée par rapport à un rayon la joignant à cet axe (X-X), cette pièce étant mobile suivant une direction (f) perpendiculaire à ce rayon sous l'action d'un organe de manoeuvre (12), et, sur l'organe de pression (6), une saillie (15) qui peut coulisser le long de la boutonnière (14) de la pièce (5) et est solidaire d'une bielle transversale (16) articulée sur un axe (17) situé à distance de l'axe (X-X) du tronçon de mandrin. 3.- Dispositif de perçage suivant la revendication 4, carac térisé en ce que le tronçon (8) de mandrin présente plusieurs surfaces d'appui (9) munies d'éléments de perçage et la pièce de commande (5) est une couronne centrée sur l'axe (X-X) du tronçon de mandrin et présentant autant de boutonnières (4) que de surfaces d'appui, ces boutonnières étant régulièrement réparties autour de cet axe (X-X) et les axes des bielles (16) associées aux différents organes de pression (6) étant également régulièrement répartis autour de ce même axe (X-X). 4.- Dispositif de perçage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs tronçons (8) de mandrin de même axe (X-X) à chacun desquels sont associés un organe de pression (6) et un mécanisme (5, 12 à 17) de rapprochement et d'éloignement. 5.- Dispositif de perçage suivant l'une quelconque 'es revendications l à 4, caractérisé en ce que chaque organe de pression (6) est constitué par un rouleau qui est monté fou autour d'un axe (15) parallèle à l'axe (X-X) du tronçon (8) de mandrin et est disposé en regard d'un patin de frottement (18). 6.- Dispositif de perçage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque organe de pression (6) présente un revêtement élastique. 7.- Dispositif de pression suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, à ses deux extrémités suivant l'axe (X-X) du tronçon (8) de mandrin, il comprend des organes (7, 7a) d'entraînement en translation d'un tube (T) suivant cet axe (X-X), ces organes étant munis d'une commande (19) reliée par une synchronisation (24) à une commande (23) des moyens (5, 12 à 17) de rapprochement et d'éloignement.