Brevet FR2168275A1 — publié le 19730831

La présente invention se rapporte à un tuyau flexible renforcé, à un procédé pour fabriquer en continu un tel tuyau et à un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. De nombreuses tentatives ont été faites pour produire un tuyau flexible renforcé ou armé comportant une spirale de renfort faite d'une résine synthétique relativement dure. Toutefois, jusqu'à présent, aucune de ces tentatives n'a été entièrement couronnée de succès et n'a permis de produire un tuyau ayant une excellente flexibilité en meme temps qu'une bonne résistance à la compression et à l'usure et dans lequel la spirale de renfort ne risquait pas de se détacher après une période d'utilisation prolongée. Auparavant, il a été proposé de fabriquer un tuyau flexible renforcé du type ci-dessus en faisant tourner un tube d'acier ayant un diamètre extérieur égal au diamètre intérieur du tuyau à produire, en faisant avancer ce tube d'acier dans la direction de son axe, en enroulant hélicoidalement un ruban de résine synthétique renfermant un noyau de renfort autour du pourtour extérieur dudit tube d'acier, en refroidissant ou en polymérisant ce ruban de résine synthétique avant d'extraire finalement le tube d'acier du tuyau ainsi formé. Ce procédé qui assure un ferme soutien du tuyau de résine synthétique par le tube d'acier pendant le refroidissement ou la polymérisation de la résine synthétique, offre ainsi l'avantage que le tuyau résultant a des dimensions stables. Par contre, ce procédé a le défaut, lorsqu'il s'agit de fabriquer un tuyau relativement long, de nécessiter un appareillage complexe et coûteux pour entrant ner le tube d'acier et pour le retirer du tuyau, de sorte que l'utilisation de cet appareil demande un maximum de temps et de travail. Un autre procédé connu utilise un certain nombre de rouleaux disposés aux so-ats d'un polygone régulier et qui sont inclinés suivant un angle égal à l'angle du pas de la bande de résine synthétique s'enroulant hélicoidalesent autour de ces rouleaux. Ensuite, on enroule une bande de résine synthétique renfermant un noyau de renfort en hélice autour de ces rouleaux et on la fait avancer le long de ceux-ci en formant ainsi un tuyau à l'extrémité antérieure desdits rouleaux à ltendroit où le pourtour extérieur de l'enveloppe définie par les sommets du polygone forme pratiquement un cercle. Ainsi, le diamètre intérieur du tuyau résultant n'a pas de dimensions stables.De plus, le ruban de résine synthétique s'allonge pendant le refroidissement ou la polymérisation, ce qui impose des contraintes à la paroi intérieure du tuyau. On a également proposé un procédé dans lequel un certain nombre de courroies plates, relativement étroites, sont juxtaposées autour du pourtour extérieur d'un cylindre, dans le sens de la longueur de celui-ci, une bande de résine synthétique renfermant un noyau de renfort étant ensuite enroulée en hélice autour de ces courrotes et étant successivement enlevée de celIes-ci. Ce procédé connu a le défau#t que les joints entre les courroies plates s'impriment sur la paroi intérieure du tube résultant, dont la qualité est ainsi diminuée. Le but de la présente invention est de fournir un tuyau flexible renforcé dont la paroi a une épaisseur pratiquement uniforme et qui comporte un noyau de renfort homogène ayant une section en I et qui est enroulé en hélice et est partiellement apparent à sa paroi extérieure, ce tuyau étant résistant aux efforts de compression et à l'usure par abrasion. Un autre but de l'invention est d'apporter un procédé pour fabriquer un tuyau tel que celui spécifié ci-dessus qui permet de produire le tuyau flexible renforcé voulu très facilement, très rapidement et de façon sûre. Enfin, l'invention se propose de fournir un appareil pour fabriquer ledit tuyau, appareil dont la construction est simple, dont le fonctionnement est fiable et qui est capable de fabriquer un tuyau flexible renforcé d'une manière très aisée et rapide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel: - la figure la est une coupe partielle d'un tuyau flexible renforcé ou armé conforme à l'invention; - la figure lb est une vue en perspective d'une bande continue; - les figures 2 à 6 sont des vues en coupe partielles de différentes variantes de réalisation de l'invention; - la figure 7 est une vue de face, partiellement en coupe, d'un appareil pour fabriquer un tuyau flexible renforcé conforme à l'invention; - la figure 8 est une vue en bout; - la figure 9 est une coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 9; - la figure 10 est une vue en bout d'un autre mode de réalisation du mandrin de cet appareil;; - les figures lla à 13a sont des vues en plan de diverses variantes de réalisation des rouleaux de guidage; et, - les figures llb à 13b sont des vues de face de ceux-ci. En se référant à la figure la, on voit un tuyau flexible renforcé ou armé conforme à l'invention. Le tuyau 1 comprend une paroi tubulaire 3 formée d'une résine synthétique relativement tendre et une spirale de renfort ou d'armement faite d'une résine synthétique relativement dure et qui présente une section en I. La spirale de renfort 2 s'étend sur toute la longueur du tuyau 1 et la branche supérieure 2a de celle-ci est apparente à l'extérieur de la paroi tubulaire 3, tandis que la branche inférieure 2b est encastrée dans celle-ci. Le tuyau flexible 1 est formé en enroulant hélicoidalement une bande continue 3, que montre la figure lb suivant un pas constant, autour d'une bande sans fin tournant autour d'un mandrin (non représenté) et qui entre dans et sort de ce mandrin, et en soudant les bords latéraux de la bande 3 en about, comme l'indiquent les lignes on tirets de la figure la. La bande 3 est formée d'une résine synthétique tendre tandis que la spirale de renfort 2, qui s'étend sur toute la longueur de la bande 3, est faite d'une résine synthétique dure et présente une section en I dont la branche supérieure 2a est apparente à l'extérieur de la bande 3, tandis que sa branche inférieure 2b y est encastrée. Il ressort de ce qui précède que la paroi extérieure du tuyau 1 se compose principalement des branches supérieures 2a de la spirale de renfort en I, 2, de sorte que le tuyau 1 présente de meilleures propriétés de résistance à la compression et à l'usure. De plus, la spirale en I, 2, est solidement liée à la paroi 3 du tuyau par la matière entourant sa membrure 2c, de sorte que la bande de renfort en I, 2, ne risque pas de se détacher de la paroi 3 du tuyau lorsqu'on manipule celui-ci rudement. Etant donné que les bords latéraux adjacents de la bande 3 sont soudés en about, le pas de l'hélice formée per la bande 3 peut être pratiquement constant. Ceci évite les contraintes longitudinales dans le tuyau 1. Pour produire le tuyau, on peut utiliser n'importe quelle matière ou n'importe quel mélange de matières thermoplastiques ou thermodurcissables, ainsi que des caoutchoucs naturels et synthétiques et des mélanges de ceux-ci avec des résines synthétiques. Il est préférable d'utiliser le chlorure de vinyle. Cette résine synthétique peut être produite de façon à être tendre ou dure suivant le besoin, par des traitements classiques. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la branche inférieure 2b de la spirale de renfort en I, 2, est apparente dans le plan de la paroi intérieure du tuyau 1. Ainsi, la paroi intérieure du tuyau 1 est lisse, malgré que la branche inférieure 2b soit apparente. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, les branches supérieure 2a et inférieure 2b de la spirale de renfort en I, 2, sont décalées suivant des directions opposées. La branche supérieure 2a est apparente, dans le plan de la surface extérieure du tuyau 1. Dans ce mode de réalisation, les bords latéraux de la bande 3 sont inclinés, comme l'indiquent des lignes en tirets sur la figure 3, suivant un angle déterminé par la nouvelle configuration de la spirale 2. Cette variante permet d'augmenter la largeur des branches supérieure et inférieure 2a, 2b de la spirale 2 et, par conséquent, d'obtenir un tuyau flexible ayant une excellente résistance à la compression et à l'usure par abrasion. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la branche infé rieure 2b de la spirale 2 est dans le plan de la paroi intérieure du tuyau 1 et est apparente sur celle-ci. Dans le mode de réalisation de la figure 5, les extrémités opposées des branches supérieure et inférieure 2a et 2b de la spirale en I, 2, sont reliées par une membrure inclinée 2c, la branche inférieure 2b comportant une ner vure 2d s'avançant vers la branche supérieure 2a. Les deux branches 2a et 2b sont respectivement dans le plan de la surface extérieure et de la surface intérieure du tuyau 1 et en font saillie. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 6, la branche supérieure 2a de la spirale 2 a une section semi-circulaire et s'avance hors du pourtour extérieur du tuyau 1, tandis que la branche inférieure 2b comporte une nervure 2d, comme dans le mode de réalisation de la figure 5. Dans les modes de réalisation des figures 5 et 6, la nervure 2d facilite la liaison entre la spirale de renfort 2 et la résine synthétique tendre de la bande 3. La nervure 2d peut être formée sur la branche supérieure 2a et/ou sur la branche inférieure 2b. Les tuyaux flexibles représentés sur les figures 2 à 6 sont formés en partant de la bande 3 représentée entre les lignes en tirets sur les différents dessins, de la manière expliquée en regard des figures la et lb. Comme il a été indiqué ci-dessus, l'invention apporte ut tuyau flexible renforcé ayant des propriétés améliorées de résistance à la compression et à l'usure, pratiquement sans diminuer la flexibilité. De ce fait, l'invention représente un progrès technique considérable. On va décrire maintenant le procédé de fabrication des tuyaux flexibles renforcés représentés sur les figures 1 à 6 et un appareil pour la mise en oeuvra de ce procédé en se référant aux figures 7 à 9. Sur les figures 7 à 9, on voit un appareil pour fabriquer un tuyau flexible renforcé 1 en chlorure de vinyle. L'appareil comprend un bâti 4, un mandrin 5 supporté à l'une de ses extrémités par le bâti 4. Le mandrin 5 comporte, à son pourtour extérieur, une fente longitudinale 6. L'appareil comprend en outre un certain nombre de rouleaux de guidage 7, 8, 9, 10, montés dans le mandrin 5. Chacun de ces rouleaux de guidage est supporté à rotation, à l'une de ses extrémités, par le bâti 4. Le rouleau 7 peut faire fonction de rouleau d'entraînement, tandis que le rouleau 10 opère en rouleau de tension. Une courroie sans fin ll s'enroule obliquement autour du mandrin 5, suivant un angle pratiquement égal au pas de la spirale de renfort 2 en résine synthétique dure. La courroie sans fin 11 s'étend tout au long du mandrin 5, entrant et sortant de celui-ci par la fente 5 en passant sur les rouleaux de guidage 7, 8,9 et 10. La bande 3 est dirigée tangentiellement sur la courroie sans fin 11 par un dispositif d'alimentation 12 dans lequel cette bande 3 est préalablement formée avec la spirale de renfort 2. Le diamètre du mandrin 5 est calculé pour que le diamètre extérieur de la courroie sans fin 11 qui s'enroule obliquement autour de celui-ci soit sensiblement égal au diamètre intérieur du tuyau flexible 1. La fente 6 est inclinée par rapport à l'axa du mandrin 5 suivant un angle sensiblement égal au pas du tuyau flexible 1.La longueur de la fente 6 est supérieure à la somme de la largeur de la courroie sans fin 11 et d'un pas du tuyau flexible 1. La figure 10 montre un autre mode de réalisation du mandrin 5, seul ce dernier ayant été représenté pour plus de clarté. Un certain nombre de rouleaux 5R sont montés à rotation sur des roulements à billes et alternent le long d'un cercle avec des rouleaux 5r ayant un diamètre réduit. La courroie sans fin 11 correspond à une enveloppa esquissée en traits mixtes et fait sensiblement un cercle, à l'exception de la fente 6. Les petits rouleaux 5r ont pour but d'éviter un affaissement indésirable de la courroie sans fin 11 passant sur les rouleaux 5R. La fente 6 est formée entre deux rouleaux 5S dont chacun est monté à rotation sur un roulement à billes.Le présent mandrin 5 est formé d'un certain nombre de rouleaux 5R dont chacun est monté à rotation sur un roulement à billes et est disposé le long d'un cercle, ce qui permet d'améliorer considérablement le glissement de la courroie sans fin 11 qui est entraînée par le rouleau 7 et qui se déplace le long du pourtour extérieur du mandrin 5 Le rouleau d'entrainewent 7 et les rouleaux de guidage 8 et 9 sont disposés dans le mandrin 5 et sont montés à rotation dans et sur le bâti 4. Le rouleau d'entrainément 7 peut être en caoutchouc ou en acier et a, de préférence, un diamètre relativement grand et est supporté sur des roulements à billes 13 par le bâti 4 parallèlement à la fente 6. Le rouleau 7 est entraîné au moyen d'une poulie 14 par un moteur (non représenté). Lorsque le rouleau 7 est en acier, sa surface est moletée pour augmenter la friction avec la courroie sans fin 11. Un rouleau auxiliaire 7' pourrait être prévu pour empêcher la courroie sans fin 11 de glisser. Le rouleau de tension 10 est supporté à travers un trou oblong 15 par le châssis de support 12. Les rouleaux de guidage 8, 9 pourraient être des barres d'acier disposées en parallèle à l'intérieur du mandrin 5, tandis que le rouleau de guidage 8 et le rouleau de tension 10 sont placés dans un même plan. Les rouleaux de guidage 8 et 9 sont disposés en parallèle et peuvent être inclinés suivant un certain angle par rapport à la direction axiale de la courroie sans fin afin d'entraîner cette dernière dans la direction de l'axa du mandrin 5, comme le montrent les figures Ila et îlb. Le rouleau de guidage 9 peut être supporté par un trou oblong 16, permettant ainsi de régler l'espacement entre lui et le rouleau de guidage 8, comme le montre la figure 9. On pourrait également utiliser trois rouleaux de guidage 17, 18 et 19, comme sur les figures 12a et 12b.Dans ce cas, les trois rouleaux 17, 18 et 19 sont disposés en parallèle et peuvent être judicieusement inclinés par rapport à la largeur de la courroie sans fin afin de faire avancer celle-ci dans la direction de l'axe du mandrin 5. Lorsque la courroie sans fin 11 est faite d'une matière rigide telle que l'acier, il est préférable d'utiliser des roues dentées comme rouleaux de guidage. Dans ce cas, une combinaison de deux arbres 20 auxquels sont fixées des roues dentées 21 et des rouleaux 22 assure un entraînement forcé de la courroie sans fin 11 suivant l'axa du mandrin 5. L'entraînement de la courroie sans fin 11 et son mouvement dans la direction de l'axe du mandrin 5 peuvent tous deux être réalisés en reliant l'arbre 20 à un moteur (non représenté). Dans ce cas, le rouleau d'entraînement 7 des figures 7 à 9 ne sert que pour le guidage. La courroie sans fin 11 pourrait être faite d'un tissu couvert de fluorure d'éthylène ou bien en acier. La courroie sans fin 11 est tirée à travers la fente 6 suivant une direction perpendiculaire à celle-ci vers le pourtour extérieur du mandrin 5 et se déplace le long de ce dernier pour revenir à la fente 6. Ainsi, l'axa longitudinal de la courroie sans fin 11 est perpendiculaire à la fente 6, de sorte que l'angle dont la courroie 11 est inclinée par rapport à la circonférence du mandrin 5 est égal au pas du tuyau flexible 1. La courroie sans fin 11 est entraînée à travers la fente 6 à la position A située à l'extérieur du mandrin 5 et rentre par la fente 6 à la position B séparée de la position A par une distance correspondant à un pas du tuyau flexible 1 formé sur celui-ci, comme le montre la figure 7. La courroie sans fin 11 entrant dans le mandrin 5 croise le rouleau d'entraînement 7 suivant une direction perpendiculaire à son axe et est entraînée par celui-ci à une vitesse constante. La direction du mouvement de la courroie sans fin 11, avant son passage au-dessus du rouleau de guidage 8, est parallèle à celle qu'il présente après avoir quitté le rouleau de guidage 9, mais la courroie sans fin 11 se déplace dans la direction de l'axe du mandrin 5. L'amplitude du mouvement de la courroie sans fin 11 entre les positions A et B peut être réglée en déplaçant le rouleau de guidage 9 dans le trou oblong 16. Le mode de construction ci-dessus permet à la courroie sans fin 11 de tourner le long du pourtour extérieur du mandrin 5 à un pas constant. Le mandrin 5 comporte, à son extrémité voisine du bâti de support 4, une bague de guidage 23 ayant une surface d'extrémité 24 dont l'inclinaison correspond au pas de la courroie sans fin 11 par rapport au mandrin 5. La bague de guidage 23 a pour but d'éviter que la courroie sans fin 11 se déplace en direction du bâti 4 par suite de la réaction produite par le tuyau flexible 1 quittant le mandrin 5. Au-dessus de l'extrémité libre du mandrin 5 est installée une rampe d'arrosage 25 reliée par un conduit 26 à une source d'eau froide (non représentée). Le fonctionnement de l'appareil ci-dessus est le suivant:quand le moteur (non représenté) fait tourner le rouleau d'entraînement 7, la courroie sans fin 11 suit le trajet indiqué par les flèches sur les figures 7 et 8 tout en se déplaçant axialement d'une distance correspondant à un pas le long du pourtour extérieur du mandrin 5, et d'une distance correspondante dans la direction opposée à l'intérieur de ce dernier. Ces déplacements en sans direct et rétrograde de la courroie sans fin 11 se répètent chaque fois que celle-ci effectue un tour sur le mandrin 5 Par ailleurs, la surface périphérique extérieure de la courroie sans fin 11 reçoit, du côté voisin du bâti de support 4 du dispositif d'alimentation 12, une bande 3 de chlorure de vinyle tendre comportant un noyau de renfort 2, immédiatement après qu'elle a été formée.La bande 3 est entraînée par la courroie sans fin. Quand la bande 3 arrive à la fente 6, elle se sépare de la courroie 11 qui entre dans le mandrin 5, et vient se placer sur la partie de la courroie Il qui sort du mandrin 5 par la fente 6. Ainsi, la bande 5 est entraînée d'un pas chaque fois que la courroie sans fin 11 effectue un tour autour du mandrin 5 et vient buter latéralement contre le bord latéral de la bande 3 précédente, ce qui a pour conséquence de souder deux spires du tuyau. Le tuyau ainsi progressivement formé se déplace axialement, tout en tournant hélicoYdalement, et est refroidi par l'eau projetée par la rampe 25 et quitte finalement le mandrin 5, ce dont résulte un long tuyau flexible 1. L'appareil ci-dessus permet de fabriquer des tuyaux flexibles ayant différents pas en faisant varier l'inclinaison de la fente 6 du mandrin 5, du rou leau d'entraînement 7 et du rouleau de tension 10 et en variant l'espacement entre les rouleaux 8 et 9 ainsi qu'en remplaçant la bague de guidage 23 par une autre ayant un angle différent. On voit que l'invention atteint tous les objectifs qu'elle s'est fixé. Il est bien évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples représentés et décrits sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Tuyau flexible renforcé, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi tubulaire formée d'une résine synthétique tendre, et une spirale de renfort en une résine synthétique dure ayant sensiblement une section en I et s'étendant sur toute sa longueur, et qui est partiellement découverte à ladite paroi et est liée intimement et de façon inséparable à celle-ci par soudage le long des bords latéraux adjacents butant d'une bande allongée de façon à faire partie intégrante de ladite paroi, cette bande étant formée d'une résine synthétique tendre et d'un noyau de résine synthétique dure s'étendant sur toute sa longueur et ayant sensiblement une section en I et qui est partiellement apparente à l'extérieur de ladite bande. 2.- Procédé pour fabriquer en continu un tuyau flexible renforcé ou armé tel que spécifié dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à amener une bande continue formée d'une résine synthétique tendre et d'un noyau de résine synthétique dure s'étendant sur toute sa longueur, ayant une-section en I et qui est partiellement apparent à l'extérieur de ladite bande, sur une courroie sans fin enroulée autour d'un mandrin et ayant un diamètre égal au diamètre intérieur du tuyau à former, cette courroie sans fin étant entraînée de manière à se déplacer dans la direction dudit mandrin afin d'entraîner ladite bande en avant d'une distance correspondant à la largeur d'un pas chaque fois qu'elle effectue une révolution autour de ce mandrin, et à souder les bords latéraux des spires adjacentes de ladite bande en about pour former le tuyau voulu. 3.- Appareil pour la mise en oeuvre du procédé spécifié sous 2, caractérisé en ce qu'il comprend un bâti de support, un mandrin supporté à l'une de ses extrémités par ce bâti et dont le pourtour extérieur présente une fente longitudinale, un certain nombre de rouleaux de guidage montés dans ledit mandrin et dont chacun est supporté à rotation, à l'une de ses extrémités par ledit bâti, l'un desdits rouleaux faisant fonction de rouleau d'entraînement ou de tension, une courroie sans fin s'enroulant obliquement autour dudit mandrin suivant un angle sensiblement égal à l'angle du pas de la spirale de renfort en résine synthétique dure, cette courroie s'étendant tout au long du mandrin et entrant et sortant de celui-ci à travers ladite fente, en passant au-dessus desdits rouleaux de guidage, cette bande arrivant suivant une tangente sur ladite courroie sans fin pour être entraînée axialement en avant sur celle-ci, suivant un angle de pas constant, pendant que cette courroie sans fin tourne autour dudit mandrin