Brevet FR2195767A1 — publié le 19740308

La présente invention concerne un assemblage entre un manchon en matière synthétique et un tube également en matière synthétique et dont les surfaces destinées à être assemblées entre elles peuvent être rendues plastiques par voie thermique ou chimique ou enduites d'un agent adhésif, après quoi les matières des surfaces mises en contact mutuel peuvent être assenblées entre elles de façon inamovible. On connait un assemblage de ce genre dans lequel on plastifie thermiquement la surface extérieure d'un tube en matière synthétique et la surface intérieure d'un manchon correspondant au diamètre extérieur de ce tube, après quoi ce dernier est introduit dans le manchon pour produire la polymérisation de la matière plastifiée. Dans cet assemblage il s'est révélé qu'une quantité considérable de ces assemblages soudés ainsi réalisés ne supportaient pas les épreuves de pression exécutées ultérieurement, parce que la matière synthétique du tube n'était pas du tout soudée à celle du manchon ou ne 11 était que partiellement. les causes en sont d'une part les grandes tolérances de fabrication du tube en matière synthétique fabriqué par extrusion, lten- roulement en couronne qui fait suite à 1' extrusion et qui aplatit un peu le tube, ainsi que son transport ultérieur, et d'autre part une plastification insuffisante ou inégale des surfaces de contact entre le tube et le manchon. En ce qui concerne ces surfaces, un chauffage trop fort, et par conséquent une plastification exagérée, provoquent l'affaissement du tube, tandis qu'un chauffage insuffisant résulte en un amollissement insuffisant des surfaces à assembler. La conséquence en est une soudure défectueuse.Pour améliorer cet état de chose on s'est jusqu'à présent efforcé d'une part de déterminer avec précision les temps nécessaires à assurer la plastification, par voie thermique ou chimique, mais ceci dépend beaucoup d'erreurs subjectives du personnel qui exécute le travail, ou de circonstances objectives telles que la température ambiante et/ou l'homogénéité de la matière, le chauffage, la nature de la matière synthétique ainsi que de l'agent adhésif, l'épaisseur de ce dernier et son homogénéité. D'autre part, on s'est par ailleurs préoccupé d'augmenter l'aire des parois en contact ou de donner une forme spéciale aux parties à assembler, ce qui est en tout cas coûteux sans assurer toutes les garanties à cause des tolérances de fabrication inévitablement grandes du tube en matière synthétique. La présente invention s'est donc fixé pour objectif de réaliser un assemblage du genre décrit en préambule et qui, quelles que soient 1'imprécision dimensionnelle due aux tolérances de fabrication du tube en matière synthétique, indépendamment des erreurs subjectives de l'ouvrier lors de l'insertion du tube dans le manchon et indépendamment aussi du processus de soudage ou de collage, assure par des moyens peu coûteux une liaison toujours égale, sûre et homogène entre le manchon et le tube en matière synthétique. Pour atteindre cet objectif, l'invention fait usage d'un moyen s'écartant radicalement des tentatives faites jusqu'à présent, ce moyen consistant en une douille d'appui à paroi mince et résistante disposée dans le tube en matière synthétique et qui présente une résistance aux effets thermiques et chimiques plus grande que celle de ce tube.Cette douille appui constitue en quelque sorte un corset intérieur qui est en mesure de compenser les écarts dimensionnels non négligeables du tube en matière synthétique, de lui conférer une forme régulière et symétrique et, de ce fait, de constituer une surface de contact aussi grande et uniforme que possible pour les deux parties à assembler. Il a été surprenant de constater que les assemblages ainsi réalisés satisfont à toutes les exigences d'homogénéité et de résistance mécanique et assurent ainsi un assemblage restant toujours bon.Il est évident que la douille d'appui prévue par l'invention peut être utilisée dans tout type d'assemblage par manchon, c'est-à-dire donc, par exemple, également dans le soudage d'un tube mince en matière synthétique dans un tube plus gros, également en matière synthétique, et quelle que soit la forme de lasection (ronde, triangulaire ou polygonale) des parties à assembler entre elles. Afin que la douille d'appui soit immobilisée le mieux possible dans le tube en matière synthétique durant l'opération d'assemblage, le diamètre extérieur de cette douille est au moins égal au diamètre intérieur nominal du tube. Pour empêcher que la douille d'appui ne pénètre entièrement dans le tube, une caractéristique particulière de l'inven- tion prévoit que cette douille comporte, à l'une de ses extrémités, une collerette élargie, sertie ou à angle droit. Cette col lerette peut être au contact de la face d'extrémité du tube, mais il est cependant avantageux que l'extrémité de la douille soit un peu éloignée de celle du tube, ce qui peut être assuré par exemple au moyen d'un bourrelet ou repli au contact de l'ex- trémité du tube. Le diamètre extérieur de la collerette ou du bourrelet doit de préférence être égal à la moyenne arithmétique entre les diamètres nominaux intérieur et extérieur du tube.On peut alors former à l'extrémité du tube une portion de diamètre extérieur réduit, dans laquelle l'épaisseur de la paroi du tube est réduite de moitié. De cette façon est créé entre l'extrémité de la douille d'appui située hors du tube et le manchon d'une part, et entre ladite portion de diamètre réduit et le manchon d'autre part, un volume compensateur qui, pendant l'opération d'assemblage, reçoit la matière plastifiée qui est repoussée par la face d'extrémité du tube en matière synthétique pendant l'assemblage. La collerette de la douille empêche alors que la section d'écoulement de cette douille et du tube se trouve diminuée par un diaphragme de matière plastifiée refoulée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la douille d'appui a une surface extérieure lisse et dépasse l'extrémité du tube, le diamètre extérieur de la douille d'appui étant au moins égal au diamètre nominal intérieur du tube augmenté de la plus grande tolérance positive de celui-ci. La douille d'appui est ainsi introduite avec un ajustage serré dans le tube, le diamètre extérieur de la douille étant calculé de préférence de façon que le tube en matière synthétique soit déformé seulement dans le domaine élastique et non dans le domaine plastique. Afin de repousser de façon la plus homogène possible entre les surfaces de contact les matières plastifiées du manchon et du tube, à la façon d'un lubrifiant, toutes les arêtes extérieures du tube présentent, à l'extrémité du tube destinée à être introduite dans le manchon, un chanfrein qui forme avec l'axe de symétrie du tube un angle d'au plus 450. Selon une autre caractéristique avantageuse de ltinven- tion, la douille d'appui est en métal, de préférence en acier allié résistant à la corrosion. Une douille d'appui en une matière synthétique suffisamment résistante à la chaleur, par exemple en tétrafluoréthylène, est particulièrement avantageuse. Ilais il est également possible d'utiliser une douille d'appui en métal revêtue d'une couche de matière résistant à la corrosion. Plusieurs exemples d'exécution de l'invention sont décrits ci-après avec référence au dessin, sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale au travers d'une douille de soudage pour la plastification thermique, dans laquelle est introduit un tube en matière synthétique et sur laquelle est engagé un manchon en matière synthétique - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale au travers d'un assemblage par manchon, avec dans chaque tube une douille d'appui à collerette évasée, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale au travers d'un assemblage par manchon, avec dans chaque tube une douille d'appui à collerette à angle droit, - la figure 4 est une vue analogue à la fig.3, mais avec collerette dégagée, l'extrémité de chacun des deux tubes en matière synthétique présentant une portion de diamètre extérieur réduit, - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale au travers d'un assemblage par manchon, avec douilles d'appui lisses et extrémité dégagée, - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale au travers d'un assemblage par manchon, chacune des douilles d'appui présentant un boulet ou repli, - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale au travers d'un assemblage par manchon, celui-ci présentant une gorge annulaire, et - la figure 8 est une vue partiellement en coupe longi tudinale d'un outil destiné à introduire une douille d'appui dans un tube en matière synthétique. Sur toutes les figures, les tubes en matière synthétique sont désignés par le repère 1, le manchon en matière synthétique destiné à les relier l'un à autre par le repère 2. On voit à la fig.1 une douille de soudage 3 destinée à plastifier thermiquement d'une part la paroi extérieure 1' du tube 1 destinée à entrer en contact avec le manchon, d'autre part la paroi intérieure 2' du manchon 2 destinée à entrer en contact avec le tube 1. Dans ce but, le tube 1 est engagé dans un alésage circulaire 3' de la douille 3, tandis que le manchon 2 est engagé sur un mandrin circulaire 3" de cette douille. Dès que les parois 11 et 2' à assembler entre elles ont été suffi samment plastifiées, on retire le tube 1 et le manchon 2 de la douille de soudage 3 et on les assemble par lesdites parois, ce qui peut être effectué manuellement; toutefois, pour éviter des malfaçons, cet assemblage doit de préférence être effectué à la machine dans toute la mesure du possible.Les durées de chauffa ge du tube en matière synthétique 1 et du manchon en matière synthétique 2, ainsi que la température de chauffage de la douil le de soudage 3 doivent être accordées avec précision en fonc tion de la profondeur de plastification nécessaire dans chaque cas (pour tenir compte de l'épaisseur variable des parois) et en fonction de la température ambiante (à cause de l'intensité variable du rayonnement avant l'achèvement du soudage). La même chose s'applique dans le cas d'une plastification par voie chimi que ou d'un collage au moyen d'un agent adhésif constitué par un seul ou plusieurs composants, car dans ce cas la bonne exécution du travail dépend d'un dosage exact de l'agent plastifiant chimi que ou de l'agent adhésif. Chacun des deux tubes en matière synthétique 1 repré sentés à la fig.2 est muni d'une douille d'appui 4 qui, à son extrémité située hors du tube, présente une collerette évasée 4' et, à son extrémité opposée, un chanfrein 4" destiné à réduire les pertes de charge du fluide véhiculé. La collerette évasée 4' est au contact de la face d'extrémité du tube 1; en variante, elle est un peu en avancée au-delà de ce tube, ce qui est avan tageux. Sa fig.3 montre une autre forme d'exécution d'une douille d'appui 5 dont l'extrémité située hors du tube 1 présen te une collerette 5' à face perpendiculaire à l'axe de la douille. A la fig.4 l'extrémité de chacun des tubes l à assembler présen te une portion de diamètre extérieur réduit 1" dont le diamètre est sensiblement égal à la moyenne arithmétique des diamètres intérieur et extérieur nominaux du tube 1. Cette portion 1" est réalisée préalablement à l'exécution de l'opération de soudage proprement dite, par enlèvement de matière au moyen d'une frai seuse manuelle réglée avec précision, facile à placer rapidement sur l'extrémité du tube et que l'on fait tourner d'une seule main. Cette fraiseuse manuelle est avantageusement conçue de façon que toutes les arêtes extérieures du tube 1 soient, à son extrémité destinée à pénétrer dans le manchon 2, munies d'un chanfrein 1"' iv formant un angle d'au plus 450 avec l'axe de symétrie i du tube 1. De cette façon la matière plastifiée du tube en matière synthétique i et du manchon 2 se trouve comprimée et agit comme un lubrifiant entre les parois 1' et 2' en contact l'une avec l'autre. Si, à cause des tolérances grossières du tube l cette action de lubrification n'était pas possible, la matière plastifiée serait refoulée dans l'espace compensateur lv constitué entre le manchon 2 et la portion de diamètre extérieur réduit du tube 1.On évite grâce à cet espace qu'entre les faces d'extrémité des tubes l la matière plastifiée ne vienne former un diaphragme annulaire qui réduirait la section de passage du fluide véhiculé. tes extrémités des douilles d'appui 5 qui, sur la fig.4, sont situées hors des tubes 1, forment en outre avec leurs collerettes 5' des obstacles infranchissables pour la matière plastifiée refoulée Dans l'exemple selon la fig.5 une douille d'appui lisse 5 est introduite dans chacun des tubes i en matière synthétique.Chacune des extrémités de cette douille présente un chanfrein 6' et dépasse un peu de l'extrémité du tube 1, laquelle présente aussi un chanfrein 1"'. De cette façon est encore créé, v avec des moyens simples, un espace compensateur i destiné à recevoir la matière plastifiée excédentaire produite par les tolérances grossières du tube en matière synthétique l. Dans cette disposition le diamètre extérieur de la douille d'appui 6 est calculé pour assurer un ajustage serré et est au moins égal au diamètre intérieur du tube 1 augmenté de la tolérance positive maximale de celui-ci. La fig.6 représente une autre forme d'exécution d'une douille d'appui 7 qui, pour qu'elle ne puisse glisser dans le tube 15 est munie d'un bourrelet ou repli 7'. Pour, ici aussi, pouvoir munir l'arête extérieure du tube l en matière synthétique soit d'un chanfrein 1"' (fig.3), soit d'une portion de diamètre extérieur réduit i" (fig.4), soit même des deux, le diamètre extérieur du bourrelet 7' ne colt pas, ici non plus, excéder le diamètre extérieur de la portion 1" de diamètre réduit. te manchon 2 représenté à la fig.7 comporte une rainure annulaire 2 destinée à accroître davantage le volume de l'espace compensateur liv. Il est avantageux de faire cette rainure également au moyen d'une fraiseuse manuelle en forme de pinces que l'on introduit dans le manchon, que l'on écarte puis que l'on fait tourner dans celui-ci. On a représenté à la moitié supérieure de la fig.8 un instrument 8 avec lequel on peut introduire sans dommage dans le tube l en matière synthétique une douille d'appui telle que 4,5 ou 7. Dans ce but, la douille est engagée sur le mandrin 8', puis on 11 introduit dans le tube 1 en la faisant coulisser de façon régulière en meme temps qu'on lui imprime une légère rotation. Pour introduire sans dommage une douille d'appui 5 (fig.4) ou 6 (fig.5) dans le tube 1, on utilise avantageusement le mandrin manuel 8 représenté à la moitié inférieure de la fig.8. Ce mandrin comporte des butées d'écartement 8" pour ainsi assurer que la douille 5 ou 6 dépassera toujours de la même longueur l'extrémité du tube en matière synthétique 1 dans lequel elle est insérée. Il doit être entendu que la présente invention permet plusieurs variantes et combinaisons des formes d'exécution décrites ci-dessus, et ce sans sortir du cadre de l'idée qui en est le fondement. C'est ainsi par exemple qu'il est possible, dans le cas des fig.5, 6 et 7, que le tube en matière synthétique 1 comporte lui aussi une portion de diamètre extérieur réduit 1". En outre, il est possible de prévoir des douilles d'appui plus courtes que celles qui ont été représentées au dessin. Cependant, la longueur des douilles doit toujours être suffisante pour que la douille s'étende au moins au-delà de l'extrémité critique du manchon en matière synthétique 2; en d'autres termes, la douille doit être plus longue que la demi longueur de ce manchon. Par ailleurs, il est également possible d'utiliser une douille d'appui lisse que l'on dilate seulement lors de son introduction dans le tube 1 par exemple au moyen d'un mandrin élargisseur approprié, la douille étant alors maintenue dans ce tube par un ajustage serré, de façon analogue à la forme d'exécution selon la fig.5. De plus, il est possible de réaliser la douille d'appui directement par moulage, par exemple par injection, dans le manchon en matière synthétique. Dans ce cas, il doit y avoir entre le diamètre extérieur de la douille et le diamètre intérieur du manchon un espace annulaire dont épaisseur correspond à l'épaisseur de paroi du tube en matière synthétique à insérer entre le manchon et la douille. Enfin, la douille d'appui peut comporter des fentes longitudinales et constituer un ressort d'écartement compressible. Dans toutes les formes d'exécution il y a avantage d'une part à ce que la paroi de la douille soit aussi peu épaisse que possible afin d'éviter ou de réduIre les pertes de charge, d'autre part à ce que cette paroi ait une épaisseur suffisante pour que le tube en matière synthétique soit, à son extrémité destinée à être soudée, soutenu par une sorte de corset symétrique résistant. RI#..#'Et#ICA#1#IoeT#S RE A2IOlIS 1. Assemblage entre un manchon en matière synthétique et un tube également en matière synthétique et dont les surfaces destinées à être assemblées entre elles peuvent être rendues plastiques par voie thermique ou chimique ou enduites d'un agent adhésif, après quoi les matières des surfaces mises en contact mutuel peuvent être assemblées entre elles de façon inamovible, cet assemblage étant remarquable en ce que dans le tube en matière synthétique est disposée une douille d'appui à paroi mince et résistante et dont la résistance aux sollicitations thermiques et/ou chimiques est plus élevée que celle du tube en matière synthétique. 2. Assemblage selon la revendication 1, remarquable en ce que le diamètre extérieur de la douille appui est au moins égal au diamètre intérieur nominal du tube. 3. Assemblage selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce qu'à l'une de ses extrémités la douille d'appui comporte une collerette élargie, sertie ou contenue dans un plan perpendiculaire à laxe longitudinal de la douille. 4. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, remarquable en ce que la douille d'appui dépasse un peu du tube en matière synthétique. 5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, remarquable en or que la douille d'appui comporte un repli qui est au contact de la face d'extrémité du tube en matière synthétique. 6. Assemblage selon l'une quelconque des revendications i à 5, remarquable en ce que le diamètre extérieur de la collerette ou du bourrelet est environ égal à la moyenne arithmétique entre les diamètres nominaux extérieur et intérieur du tube en matir' esynthétique. 7. Assemblage selon la revendication 1 ou 2, remarquable en ce que la douille d'appui a une surface extérieure lisse et dépasse un Deu de l'extrémité du tube en matière synthétique. 8. Assemblage selon la revendication 7, remarquable en ce que le diamètre extérieur de la douille d'appui est au moins égal au diamètre nominal intérieur du tube augmenté de la plus grande tolérance positive de celui-ci. 9. Assemblage selon la revendication 7 ou 8, remarqua ble en ce qu'à ses deux extrémités la douille d'appui comporte un chanfrein le long de ses arêtes extérieures. 10. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, remarquable en ce que la douille d'appui est fendue longitudinalement. 11. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, remarquable en ce que l'extrémité du tube présente une portion de diamètre extérieur réduit 12. Assemblage selon la revendication 11, remarquable en ce que le diamètre extérieur de la portion de diamètre réduit est sensiblement égal à la moyenne arithmétique entre les diamètres nominaux intérieur et extérieur de ce tube. 13. Assemblage selon la revendication 11 ou 12, remarquable en ce que toutes les arêtes extérieures du tube présentent, à l'extrémité du tube destinée à être introduite dans le manchon, un chanfrein qui forme avec 11 axe de symétrie du tube un angle dtau plus 450. 14. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, remarquable en ce que la douille d'appui est en métal, de préférence en acier allié résistant à la corrosion. 15. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, remarquable en ce que la douille d'appui est en une matière synthétique telle que tétrafluoréthylène. 16. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, remarquable en ce que la douille d'appui est en métal revêtu d'une couche d'une matière résistant à la corrosion.