Brevet FR2167201A1 — publié le 19730824

La présente invention, due aux travaux de Monsieur Ceorges Eugène BRAM, est relative à la fabrication continue de tuyaux, tubes ou autres éléments de canalisation à emboîtement, notamment en matière plastique thermodurcissable armée de fibres de verre. On connaît déjà pour une telle fabrication un procédé dans lequel on pose des éléments continus sur un mandrin rotatif et on évacue en translation continue suivant son axe le tuyau formé par ces éléments continus, tandis que de façon discontinue on pose sur le mandrin, en amont de l'emplacement de pose des éléments continus, des manchons-noyaux d'emboîtement, et également de façon discontinue on tronçonne le tuyau continu formé à 11 endroit des manchons-noyaux. Toutefois, dans les installations connues de mise en oeuvre d'un tel procédé, on enfile les manchons-noyaux par l'extrémité du mandrin opposée à l'extrémité d'extraction, mais cette extrémité est portée par des dispositifs complexes de support et d'entraînement qu'il est nécessaire d'ouvrir et de refermer successivement pour permettre le passage des manchon-noyaux sur le mandrin. C'est pourquoi l'invention a pour objet un procédé qui permette de fabriquer en continu des tuyaux à emboîtement sans perturber, ni ralentir le rythme de cette fabrication continue et qui permette d'utiliser une installation présentant des dispositifs de support et d'entraînement du mandrin simplifiés. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on ouvre chaque manchon suivait sa longueur et on l'introduit autour du mandrin suivant une direction transversale. L'invention a également pour objet un manchon-noyau d'emboîtement pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, caractérisé en ce qu'il présente sur toute sa longueur au moins une fente longitudinale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs: la juxtaposition des Fig. 1A et IB, Fig. lh à gauche et Fig.# à droite, représente une vue schématique d'une installation de fabrication en continu de tuyaux à emboîtement pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale radiale d'un manchon-noyau d'emboîtement conforme à l'invention, pour la fabrication de tuyaux à joint collé; la Fig. 3 est une vue en coupe transversale du manchon-noyau de la Fig. 2 suivant la ligne P-P de cette figure; la Fig. 4 est une vue analogue à celle de la Fig. 3 pour une variante de réalisation;; la Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale radiale des deux emboîtements jumeaux, opposés par leurs extrémités, obtenus à l'aide du manchon-noyau de la Fig.2; la Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale radiale du joint collé obtenu avec l'un des emboîtements de la Fig. 5; la Fig. 7 est une vue en coupe longitudinale radiale d'un manchon-noyau d'emboîtement suivant un autre mode de réalisation conforme à l'invention et destiné à demeurer à l'intérieur du tuyau pour la fabrication d'un tuyau à joint automatique; la Fig. 8 est une vue en coupe transversale du même noyau; la Fig. 9 est une vue en coupe longitudinale radiale des deux emboîtements jumeaux, opposés par leurs extrémités, obtenus sur le manchon-noyau de la Fig. 7;; la Fig. 10 est une vue en coupe longitudinale radiale du joint automatique obtenu avec l'un des emboîtements de la Fig. 9. L'installation représentée aux Fig. 1A et 1B comporte un mandrin métallique cylindrique 1, d'axe X-X horizontal, d'extrémités 2 et 3 et de grande longueur par rapport à son diamètre, par exemple 6 m pour 5 cm; son extrémité 2 est fixée par un raccordement à brides 4-5 sur une extrémité 6 d'une broche cylindrique 7 de meme axe qui est portée en son milieu par un palier 8 à roulement à billes 9 et 10 et à butée axiale, monté sur un bâti fixe 11; son autre extrémité 3 coïncide sensiblement avec extrémité d'une étireuse rotative à chenilles 12 disposée fixe suivant l'axe du mandrin 1 et coaxiale à celui-ci.Un arbre de commande 13 est disposé parallèlement au mandrin et sur le côté de celui-ci et est entraîné en rotation par un moteur 14 disposé sur le bâti 11, tandis qu'il entraîne lui-meme par l'intermédiaire de trois transmissions identiques à pignons 15 et 16 et chaîne 17, la broche 7, un plateau ou cantre rotatif 18 d'alimentation en fils longitudinaux et l'étireuse 12. L'installation comprend encore, disposés le long du mandrin,en série entre son extrémité 2 et le cantre rotatif 18, un poste d'enroulement de ruban antiadhérent 19, un poste de pose de manchons-noyaux d'emboîtement 20 et un poste 21 d'enroulement en hélice des couches constitutives du tuyau. Elle c#omprend également, en série entre le cantre rotatif 18 et l'extrémité 3 du mandrin, un poste d'enroulement de rovings 22 et une étuve de polymérisation 23.Elle comprend enfin, au-delà de l'extrémité du mandrin une tronçonneuse. Le poste 19 comporte, sur le côté du mandrin, un tambour 24 à partir duquel un ruban antiadhérent 25, en téréphtalate de polyéthylène glycol tel que celui connu sous le nom commercial de Terphane, s'enroule en hélice sur le mandrin 1 et, à l'endroit où ce ruban s'enroule, un dispositif de soudage aux ultrasons 26; le poste 21 comporte, sur le côté du mandrin, une bobine 27 à partir de laquelle un élément de renforcement 28 (filaments, rovings, fils et nappes de fils, mats ou tissus de verre) s'enroule en hélice sur le mandrin après etre passé dans un bac 29 où il s'imprègne de résine. Le cantre 18 délivre des fils de renforcement longitudinaux 30 qui, avant de s'appliquer parallèlement à l'axe du tuyau, s'imprègnent de résine à travers une bague 31.Le poste 22 comporte, sur le côté du mandrin, des bobines 32 à partir desquelles des fils de renforcement transversaux 33 s'enroulent en hélice sur le mandrin après être passés dans un bac 34 où ils s'imprègnent de résine. Ces différents postes et dispositifs sont d'un type connu, par exemple par les brevets français n0 7I.22 836 et 71. 24 144, à l'exception du poste 20. Le fonctionnement de cette installation est le suivant: Au poste 20, un manchon-noyau 35 est posé à cheval par-dessus la gaine de Terphane qui sort du poste 19* ce manchon-noyau est conçu pour etre posé en cours de marche, ce qui entraîne que, dès son contact avec le ruban de Terphane, il est soumis à un déplacement hélicoidal autour de son axe. La pose doit donc etre pratiquement instantanée. Le tuyau continu obtenu à partir du poste 27 sur la gaine antiadhérente forme au poste 19 et sur les manchons-noyaux 35 posés au poste 20 traverse l'étuve 23 qui l'entoure complètement, puis l'étireuse 12 dont le mouvement sans fin des chenilles ltentraine en translation, suivant son axe, tandis que le mouvement de rotation de l'ensemble de l'étireuse l'entraîne en rotation, ce qui provoque un mouvement hélicoïdal du tuyau et donc sa formation par enroulement également hélicoïdal. La tronçonneuse, située au délà de l'extrémité 3 du mandrin, est destinée à débiter le tube continu formé en tronçons à la longueur voulue. Il est par ailleurs nécessaire, pour assurer l'homogénéité de la structure du tuyau formé, que n'existe, dans le profil offert à l'enroulement par l'ensemble mandrin et manchon-noyau, aucun changement de pente brutal. Ceci conduit à adopter une forme de manchon-noyau de révolution, par exemple en caoutchouc et ayant extérieurement la forme désirée pour le profil intérieur de l'em- boîtement s'il doit être extrait ultérieurement, ou en un matériau thermodurcissable et ayant intérieurement le profil désiré s'il doit rester en place sur le tube, mais présentant dans tous les cas un plan diamétral transversal de symétrie. Sur ce noyau se formeront, aux postes 21 et 22 et dans le cantre 18 deux emboîtements jumeaux opposés par leurs extrémités. Le défilement du tuyau continu présente donc alternativement au tronçonnage, entre deux longueurs de fût de tuyau à la dimension désirée, deux emboîtements et deux bouts unis. Ceci élimine égale ment toute possibilité d'avoir un emboîtement creux d'un trop grand relief ou pourvu d'un profil interne trop compliqué, à moins d'ad mettre, pour éviter les bulles qui, faute de cette précaution, ne manqueraient pas de se former, des surfaces de raccordement côté externe démesurément longues; il resterait d'ailleurs au passif de telles solutions de sérieuses difficultés de passage des emboî tements à travers l'étireuse. Selon mode de réalisation des Fig. 2 à 6, le procédé et l'installation décrits sont appliqués à la fabrication de tuyaux pourvus d'une tulipe pour joint collé tels que le tuyau à emboî tement 36 qui est représenté sur la Fig. 4. engagé sur le bout uni 7 17 dtun second tuyau. L'emboîtement 36 comprend une zone cylindri que 38 de longueur 1 et de diamètre intérieur D égal, aux toléran ces près, au diamètre extérieur du bout uni 37 et une zone tronco nique 39 de raccordement de # tulipe cylindrique 38 au fût. La longueur 1 de côiïicidence des surfaces cylindriques du bout uni et de la tulipe d'emboîtement présente une valeur minimum conforme aux prescriptions relatives à la confection de joints collés sur ce type de tuyauterie.La zone tronconique 39 a une longueur m et un angle d'inclinaison sur l'axe a déterminés expérimentalement, ces paramètres dépendant, selon des lois non formulées, de l'épaisseur du tuyau formé et de l'angle d'enroulement des éléments de renforcement de façon, ainsi qutil a déjà été dit, à ne pas provoquer de rupture de pente dans le profil. Il est par ailleurs prévu, selon cette même réalisation, que, après la coupe du tuyau à l'extrémité de l'emboîtement, le manchonnoyau doit disparaître pour dégager la tulipe qui présente le profil défini ci-dessus. A cet effet, un mode préféré d'exécution consiste à fabriquer un manchon-noyau 40 en caoutchouc et le présenter à la pose au poste 20. Ce manchon-noyau est, comme le montrent les Fig. 2 et 3, de révolution et pourvu sur toute sa longueur d'une fente 41 parallèle à l'axe de révolution et inclinée à 450 par rapport au plan passant par son bord interne, ceci de façon à obtenir une meilleure fermeture du manchon-noyau sur lui-même après mise en place. Le manchon-noya# est symétrique par rapport à un plan diamétral transversal P-P et présente une surface intérieure cylindrique et une surface extérieure constituée d'une partie centrale cylindrique 42 et de deux parties extrêmes tronconiques 43 qui rejoignent la surface intérieure suivant une arête circulaire. Pour la mise en place de ce manchon-noyau, il est ouvert en faisant jouer les propriétés élastiques du caoutchouc et, une fois refermé sur le mandrin, il est maintenu à l'aide d'un enroulement de ruban adhésif. Ilest à remarquer qu'on peut choisir pour cette réalisation une autre matière élastique que le caoutchouc. Juste avant la coupe à longueur, l'ensemble constitué par le mandrin 1, le ruban isolant de Terphane 25, le manchon-noyau 40 et le tuyau proprement dit 44 formé par les enroulements de renforcement 28, 30 et 33 , se présente conformément à la Fig. 5. La coupe à longueur se fait suivant le plan de symétrie P-P du manchon-noyau et ce manchon-noyau, après tronçonnage de l'ensemble et arrachement de la gaine de Terphane 25, est alors retiré à la main en le roulant sur lui-même. Suivant une variante d'exécution, illustrée par la Fig. 4, le manchon-noyau 45 est réalisé en un matériau soluble dans un liquide qui ne soit pas un solvant de la résine constitutive du tuyau, le manchon-noyau étant par exemple en sucre et le liquide de l'eau. Ce manchon-noyau 45 présente la même forme que le manchon-noyau 40 mais, au lieu de présenter une fente 41, il est réalisé en deux parties et est coupé suivant deux génératrices diamétralement opposées 46. Une fois mis en place sur le mandrin, il est maintenu avec un ruban adhésif. Son dégagement consiste à entraîner la matière qui le constitue en le soumettant à l'acton d'un jet qui solubilise cette matière. Selon une autre variante d'exécution, le manchon-noyau est fabriqué en un matériau qui est fusible à une température intermédiaire entre la température de polymérisation des résines entrant dans la constitution du tuyau et leur température de destruction. Ce manchon-noyau est par exemple en un alliage métallique à bas point de fusion. Il présente exactement la même forme que le manchon-noyau 45 de la Fig. 4 et il est posé de la même façon que celui-ci. Il est retiré par fusion dans une étuve qui est portée à la température nécessaire pour obtenir cette fusion et où sont introduites les extrémités des tuyaux, côté emboîtement, après tronçonnage. Il est remarquable que le procédé de fabrication utilisé présente un tel avantage en matière de cadence de fabrication de tuyaux directement pourvus d'un emboîtement venu de matière, que le poste 35 de présentation des manchons-noyaux peut être prévu très long. Ainsi, compte tenu par ailleurs de la plage réservée pour le tronçonnage suivant le plan transversal P-P, les tuyaux obtenus peuvent être amenés à des dimensions nominales assez rigoureuses, celles-ci étant définies, par simple recoupe, à partir du plan diamétral transversal Q-Q qui sépare la partie cylindrique 38 de la tulipe d'emboîtement de la partie tronconique de raccor- dement 39, comme le montre la Fig. 4. Selon le mode de réalisation des Fig. 7 à 10, on utilise un manchon-noyau 47 à montage rapide appelé à rester dans l'emboîte- ment pour lui donner, par construction, le profil intérieur désiré. Ce manchon-noyau est en matière identique à celle des éléments de renforcement imprégnés de résine 2#, 30 et 33, c'est-à-dire en résine renforcée de fibres de verre. Ce manchon-noyau 47 est prévu pour la fabrication de tuyaux à joint automatique tels que celui représenté sur la F-lg. 10. Ce manchon-noyau 47 est de révolution et symétrique par rapport à un plan diamétral transversal R-R; il présente une surface extérieure 48 qui de chaque côté du plan R-R est tronconique et une surface intérieure constituée d'une part d'une partie centrale cylindrique 49 d'un diamètre D égal au diamètre extérieur du fût du tuyau fabriqué et comportant deux gorges 50 de logement de garnitures d'étanchéité et d'autre part de deux parties extrêmes cylindriques 51 de diamètre d égal au diamètre intérieur du fut du tuyau.La longueur n de lwalésage 49 est choisie en fonction des règles relatives à la jonction automatique avec garnitures en caoutchouc, pour ces types de tuyaux et la longueur p de chaque alésage 51, ainsi que l'angle b d'inclinaison des surfaces tronconiques 48, sont déterminés expérimentalement, ainsi qu'il a déjà été indiqué plus haut pour le manchon-noyau 40, en fonction de l'épaisseur du tuyau formé et de l'angle d'enroulement des éléments de renforcement, de façon à éviter des ruptures de pente trop brusques dans le profil extérieur.La surface extérieure du manchon-noyau dans la zone du plan de symétrie R-R est arrondie de façon que le raccordement entre les deux parties tronconiques symétriques 48 soit le plus régulier possible. Ce manchon-noyau 47 est déposéyen cours de marche de l'installation de fabricationoau poste 20. Pour ce faire, il est prémoulé en au moins deux parties symétriques par rapport à un plan diamétral axial passant par deux génératrices diamétralement opposées 52. La solidarisation de ce manchon-noyau avec les enroulements de renforcement est assurée par polymérisation de l'ensemble au passage dans l'étuve 3. Avant tronçonnage, ltensemble constitué par le film isolant de Terphane 53 (dont l'arrachement constituera la première opération de finition pratiquée sur le tuyau), le manchon-noyau 47 et les enroulements 54,se présente conformément à la Fig. 9. Le tronçonnage des tuyaux et leur mise à longueur se font dans les mêmes conditions que décrites plus haut pour le premier mode de réalisation, à l'extraction près du manchon-noyau. Pour que l'étirage se fasse de façon continue, malgré les reliefs dus à la présence des manchons-noyaux 40, 45 ou 47, l'éti- reuse rotative 12 est composée de trois chenilles montées sur des vérins pneumatiques qui viennent appliquer lesdites chenilles contre le tuyau à tirer. La pression est maintenue constante dans les vérins, de sorte que les chenilles stouvrent et se referment quelles que soient les irrégularités de forme des tuyaux et plus particulièrement celles présentees par les emboîtements. Selon une variante applicable au cas où le relief présenté par l'emboîtement est d'importance relativement faible par rapport au diamètre (tulipe pour joint collé), les chenilles sont équipées de patins de caoutchouc souples et épais et n'ont donc pas besoin de s'écarter au passage des emboîtements. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication continue de tuyaux à emboîtement, du type dans lequel on pose des éléments continus sur un mandrin rotatif et on évacue en translation continue suivant son axe le tuyau formé par ces éléments continus, tandis que de façon discontinue on pose sur le mandrin, en amont de l'emplacement de pose des éléments continus, des manchons-noyaux d'emboîtement, et également de façon discontinue on tronçonne le tuyau continu formé à l'endroit des manchons-noyaux , caractérisé en ce qu'on ouvre chaque manchon (35, 40, 45, 47) suivant sa longueur et on l1intro- duit autour du mandrin ( 1) suivant une direction transversale. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant la pose des manchons-noyaux (40, 45) on donne à chacun comme forme extérieure (42-43) le profil intérieur d'emboîtement (36) voulu et, après le tronçonnage, on extrait de chaque tronçon de tuyau obtenu le manchon-noyau qui s'y trouve logé. 3.- Procédé suivant la reveneication 2, caractérisé en ce qu'on extrait le manchon-noyau (40) par déformation. 4.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on extrait le manchon-noyau (45) par dissolution en le soumettant à un contact avec un liquide solvant dans lequel n'est pas soluble la matière du tuyau. 5.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qUton extrait le manchon-noyau (45) par fusion par la chaleur à une température inférieure à la température de destruction de la matière du tuyau. 6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, avant la pose des manchons-noyaux (47), on donne à chacun comme forme intérieure (49 50, 51) le profil intérieur d'emboîtement voulu et, après la pose des éléments continus (28-18-33), on rend solidaire de ceux--ci chaque manchon-noyau. 7.- Manchon-noyau d'emboîtement pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente sur toute sa longueur au moins une fente longitudinale (41, 46, 52). 8.- Manchon-noyau d'emboîtement suivant la revendication p pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revenication 3, caractérisé en ce qu'il est constitué en une matière élastique (40). 9.- Manchon-noyau d'emboîtement suivant la revendication 7 pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 a 6, caractérisé en ce qu'il est constitué en une matière rigide (45, 47) et est réalisé en deux parties qui se raccordent suivant un plan de joint longitudinal (46, 52). 10.- Manchon-noyau d'emboîtement suivant la revendication 9 pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est constitué en une matière soluble (45). 11.- Manchon-noyau d'emboîtement-suivant la revendication 9 pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 5, caractérisé eh ce qu'il est constitué par une matière fusible# (45). 12.- Manchon-noyau d'emboîtement suivant la revendication 9 pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est constitué par la même matière (47) que les éléments continus (25-28-33).