Brevet FR2161824A1 — publié le 19730713

La présente invention concerne la fabrication des tubes et articles cylindriques analogues obtenus par enroulements de fils imprégnés d'une résine thermodurcissable. Il est connu de fabriquer des tubes par enroulement sur un mandrin cylindrique de fils imprégnés de résine sous forme de filaments, fils continus ou rubans tissés, le plus souvent en fibre de verre. Une telle fabrication consiste essentiellement à enrouler sur le mandrin par tout moyen convenable des fils imprégnés de résine thermodurcissable pour constituer les parois d'un tube, à chauffer ce dernier au-dessus d'une température déterminée et à séparer par glissement le tube ainsi réalisé du mandrin d'enroulement. En plus des difficultés de séparation du tube et du mandrin que l'on rencontre, une fois l'opération de chauffage terminée, notamment lorsqu'on utilise des mandrins d'enroulement de grands diamètres, le procédé de fabrication tel que décrit cidessus présente un inconvénient majeur en ce que le processus de fabrication de fabrication ne peut être que discontinu. En effet, le transfert des enroulements de fils frais du poste d'enrouler ment au poste de chauffage implique le transport du mandrin de l'un à l'autre poste d'où des pertes de temps et une gestion d'atelier très difficile. Pour faciliter les problèmes de séparation du tube fini et du mandrin en même temps que pour permettre une fabrication en continu ou en -semi continu des tubes, on a déjà proposé des procédés dane lesquels on réalise sur la surface externe du mandrin, préalablement à l'enroulement des fils une sorte de gaine susceptible de se déplacer axialement par rapport au mandrin de façon que les enroulements de fils frais ainsi réalisés sur la gaine elle-méme, puissent être amenés par déplacement de cette dernière au poste de chauffage puis retirés du mandrin après polymérisation, sans avoir à séparer le mandrin de la machine d'enroulement. Selon un procédé connu, cette gaine était formée et soudée sur le mandrin même, l'enroulement des fils étant alors effectué sur cette gaine par un ensemble de cages tournantes classiques. Ce procédé présente l'inconvénient que cette gaine reste incorporée au tube fini à titre de paroi intérieure, ce qui alourdit inutilement le tube sans améliorer notablement pour autant ses performances quant à son étanchéité ou sa résistance. Un autre procédé également connu consiste à former cette gaine par enroulement hélicoïdal d'une bande d'acier, le déplacement en translation de la gaine ainsi réalisée sur le mandrin étant défini par un ensemble de chemins de roulement convenables. La bande d'acier est récupérée à une extrémité du mandrin pour être réintroduite à l'autre extrémité et-constitue ainsi un circuit fermé. Un tel procédé est très cher de par la qualité de l'outillage nécessaire et de par le fait que cet outillage ne permet pratiquement que la fabrication d'un seul type de tube de longueur et de diamètre déterminé. Il est inapplicable de plus au cas des petits diamètres, ctest-à-dire environ 500 mm. La présente invention vise un procédé de fabrication de tubes ne présentant pas les inconvénients ci-dessus en préconisant l'utilisation d'une gaine souple apte à revêtir, au moins partiellement, la surface externe du mandrin. Plus précisément, l'invention propose un procédé de fabrication tel que défini ci-dessus dans lequel les opérations d'enroulement sur le mandrin sont précédées de l'opération qui consiste à revêtir au moins une partie de la surface externe de ce dernier d'au moins une bande de transfert souple et très mince disposée parallèlement à l'axe du mandrin d'enroulement. De préférence, une fois le tube termi#né, cette bande est détachée du tube. On conçoit qu'avec un tel procédé la ou les bandes de transfert permettent le déplacement en translation sur la surface du mandrin des enroulements frais du poste d'enroulement au poste de chauffage. Une telle translation permet d'éliminer toute manipulation ou déplacement du mandrin et autorise un fonctionnement simultané, continu ou non, des postes d'enroulement et de chauffage de façon à permettre une fabrication en continu ou en semi-continu. Par ailleurs, l'utilisation d'une ou plusieurs bandes souples, disposées -parallèlement à l'axe du mandrin pour assurer le transfert, est possible quel que soit le diamètre du mandrin d'enroulement. L'invention a également pour objet une machine de fabrication de tubes ou articles cylindriques analogues du type comportant le long d'un mandrin d'enroulement cylindrique de position axiale déterminée, un poste d'enroulement apte à réaliser une série d'enroulements de fils imprégéns de résine thermodurcissable sur le mandrin, un poste de chauffage apte à chauffer cette série d'enroulements au-dessus -d'une température déterminée et des moyens aptes à déplacer ces enroulements en translation sur le mandrin, en ce que ces moyens consistent à prévoir en amont du poste d'enroulement au moins une réserve de bande reliée au mandrin et apte à fournir une bande de transfert souple, susceptible d'être disposée parallèlement à l'axe du mandrin de façon à couvrir une partie au moins de la surface externe de ce dernier, des moyens de traction étant prévus pour solliciter ladite bande de transfert en glissement sur le mandrin. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description rtui va suivre et qui se réfère aux dessins ci-annexés donnés uniquement à titre d'exemple dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un appareil de fabrication selon l'invention et, - la figure 2 est une vue partielle selon la ligne Il-Il de la figure 1 illustrant le support de bobine en étoile utilisé dans l'appareil selon l'invention. l'appareil de fabrication de tubes représenté très schématiquement sur la figure 1 se compose essentiellement d'un poste d'enroulement 12 apte à enrouler de façon convenable des fils 14 imprégnés de résine polymérisable à chaud sur un mandrin d'enroulement 16 de façon à réaliser les parois d'un tube cylindrique 18, et d'un poste de chauffage 20 apte à chauffer le tube 18 pour en effectuer la polymérisation, des moyens classiques (non représentés) étant prévus pour extraire du mandrin le tube 18 ainsi réalisé. Dans le mode de réalisation représenté, le poste d'enroulement 12 des fils 14 comporte un ensemble de motorisation 22 relié, par l'intermédiaire d'un groupe motovariateur 24, d'une part au mandrin d'enroulement 16 pour entraîner ce dernier en rotation autour de son axe sur des paliers fixes (non représentés) et d'autre part à un chariot principal guide-fils 26 pour déplacer ce dernier sur un banc fixe 28 parallèlement à l'axe du mandrin de ce dernier. L'entrainement en synchronisme du mandrin 16 et du chariot 26 est conçu pour permettre à ce dernier de repartir de façon déterminée les fils 14 venant d'une dérouleuse 30 par nappes croisées successives sur le mandrin 16 au cours de la rotation de ce dernier.Ces nappes définissent sur une certaine longueur du mandrin (de l'ordre de 6 m par exemple) une série d'enroulements circonférentiels et croisés à un certain angle définissant les parois du tube 18. Les fils 14 sont imprégnés d'une résine de polyester polymérisant rapidement à chaud (90-1000C par exemple) par un dispositif à rouleau (non représenté) situé sur le chariot 26 et alimenté par une pompe automatique (non représentée) elle-même alimentée par un bac à résine 32.Le groupe motovariateur 24 est également relié à un chariot secondaire 34 apte, lors de la commande du groupe 24, à effectuer sur le mandrin 16, préalablement à l'enroulement sur ce dernier des fils 14, un enroulement à recouvrement 36 d'une bande mince souple et résistante de protection et de démoulage réalisée de préférence par un film de polyester ou de matière cellulosique telle que celle connue sous l'appellation "cello phase". En variante, le poste 12 peut être pourvu de moyens tels que le chariot 34 aptes à enrouler sur le mandrin, intérieurement ou extérieurement aux enroulements du tube 18, un voile de surface imprégné d'une résine de polyester polymérisant à chaud qui peut être différente de celle utilisée pour l'imprégnation des fils 14. Les poste de chauffage 20 se compose d'une étuve à chauffage électrique 38 apte à chauffer le tube 18 au-dessus d'une certaine température (90-1000C par exemple) et à le maintenir à cette température suffisamment longtemps pour permettre la polymérisation de l'ensemble des parois du tube 18. Selon l'invention, les enroulements frais de fils 14 et le tube 18 sortant de l'étuve de polymérisation 38 peuvent être déplacés en translation sur le mandrin 16 parallèlement à l'axe de ce dernier par un ensemble de bandes parallèles de transfert 40 minces, souples et résistantes, disposées longitudinalement sur le mandrin, préalablement à tout enroulement, de façon à couvrir au moins en partie la surface externe de ce dernier. Ces bandes sont dispensées par un ensemble correspondant de bobines de réserve 42 disposées en étoile, si l'on considère notamment la figure 2, sur un chassies 44 fixé à ltextrémité du mandrin 16 pour tourner avec ce dernier.Ces bandes, qui n'entrent pas en contact avec la résine, peuvent être réalisées en n'importe quel matériau, comme celui connu sous l'appellation de papier "Kraft", pourvu qu'il ait une résistance à la traction suffisante. Le déplacement des tubes 18 sur le mandrin 16 est réalisé par traction sur les bandes de transfert 40 par tout dispositif connu convenable (non représenté) en agissant soit di reotement sur les extrémités libres de ces dernières, soit indirectement en utilisant l'extrémité polymérisée du tube 18 sortant de l'étuve de polymérisation 52. Suivant un mode d'utilisation préférentiel, le mandrin est creux et les extrémités libres des bandes sont retournées à ltintérieur de ce dernier pour ressortir à l'extrémité du mandrin opposée à celle voisine de l'étuve 38. il est alors facile de faire passer la torche css- blée-ainsi constituée par ces bandes de transfert à l'intérieur du mandrin sur un cabestau (non représenté) pour assurer la traction et la translation désirée des tubes 18. La mise en oeuvre de l'appareil décrit ci-dessus est aisée à comprendre que l'on envisage une fabrication classique dite en discontinu ou plutôt une fabrication dite en semi-continu ou mdme en continu. Si l'on envisage, par exemple, une fabrication en semicontinu, l'extraction du tube 18 sortant de l'étuve de polymérisation 38 et le déplacement en translation correspondant des bandes 40 déplacent les enroulements frais qui viennent autre réalisés, du poste d'enroulement 12 au poste de chauffage 20 et recouvre, dans le meme mouvement, la surface externe ainsi découverte, du mandrin 16 des bandes de transfert 40. On procède alors simultanément aux opérations de chauffage des enroulements frais au poste 20 et à l'opération d'enroulement d'un nouveau tube 18 sur le mandrin ainsi partiellement revêtu de bande 40 et éventuellement de llenroulement de protection 36.Une fois l'opération d'enroulement terminée et le tube polymérisé suffisamment refroidi, on extrait ce dernier par traction soit sur le tube lui-même, soit sur les extrémités libres des bandes 40 et le cycle décrit ci-dessus recommence. Pour faciliter les mouvements de translation définis ci-dessus, il est commode d'utiliser un mandrin d'enroulement de type rétractable. En fabrication dite en continu, les opérations d'enroulement, de chauffage et d'extraction sont réalisées simultanément sur des zones espacées du même tube 18 par déplacement continu de ce dernier sur le mandrin 16 par l'intermédiaire des bandes de transfert 40. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réaîisation décrit et s'étend aux différentes modifications susceptibles d'y être apportées. En particulier, on pourrait envisager un nombre de bobines de réserve 42 inférieur à 4. il suffit simplement que l'ensemble des bandes 40 recouvrent au moins en partie la surface externe du mandrin, sa protection complète étant assurée par l'enroulement avec recouvrement d'une bande souple de démoulage. Par ailleurs, les enroulements de fils pourraient autre réalisés par une ou plusieurs cages classiques d'enroulement tournant autour d'un mandrin fixe en rotation au lieu d'être réalisés comme décrit ci-dessus par la coopération d'un chariot guide-fils mobile en translation et d'un mandrin tournant. Ces fils 14 pourraient aussi, bien entendu, être remplacés par tout autre article filamentaire tel que fibres, rubans tissés ou non, bandes souples, etc... - BEVENDICATIONX 1. Procédé de fabrication de tubes ou articles cy lindriques analogues du type consistant à revêtir au moins une partie de la surface externe d'un mandrin d'enroulement d'au moins une bande de transfert souple et mince disposée parallè- lement à l'axe du mandrin d'enroulement,à enrouler sur ce dernier ainsi revêtu des matériaux imprégnés de résine thermodurcissable pour constituer les parois d'un tube, à chauffer les enroulements du tube au-dessus d'une température déterminée et à séparer par glissement le tube ainsi réalisé du mandrin d'enrou lement, caractérisé en ce que l'opération de séparation par glis aement du tube et du mandrin d'enroulement est réalisée par traction sur la ou les bandes de transfert de façon à la ou les faire glisser sur le mandrin parallèlement à l'axe de ce dernier, maintenu fixe. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'enroulement des matériaux imprégnés est précédée de l'opération qui consiste à enrouler à recouvrement une bande de protection souple sur le mandrin revêtu de la ou des bandes de transfert. 3. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les opérations d'enroulement et de chauffage sont effectuées simultanément le long d'un même mandrin d'enroulement, de position axiale déterminée, sur lequel les enroulements sont déplacés en translation par le déplacement en glissement sur le mandrin de la bande de transfert obtenu par traction sur cette dernière. 4. Nachine de fabrication de tubes ou articles cy lindriques analogues du type comportant le long d'un mandrin d'en roulement cylindrique de position axiale déterminée, un poste d'enroulement apte à réaliser une série d'enroulements de matériaux imprégnés de résine thermodurcissable sur le mandrin, un poste de chauffage apte à chauffer cette série d'enroulements au-dessus d'une température déterminée et des moyens aptes à déplacer ces enroulements en translation sur le mandrin, au moins une réserve de bande reliée au mandrin en amont du poste d'enroulement étant prévuepour fournir une bande de transfert souple sur ceptible d'être disposée parallèlement à l'axe du mandrin de façon à couvrir une partie au moins de la surface externe de ce dernier, caractérisée en ce que des moyens de traction sont prévus pour solliciter ladite bande de transfert en glissement sur le mandrin de façon à permettre de déplacer sur ce dernier les enroulements de matériaux imprégnés destinés à la réalisation du tube. 5. Machine de fabrication selon la revendication 4, caractérisée en ce que le mandrin est pourvu d'un passage de renvoi débouchant aux deux extrémités du mandrin, les moyens de traction étant disposés à l'extrémité du mandrin opposée à celle voisine du poste de chauffage et étant conçus pour exercer un effort de traction sur l'extrémité de la bande de transfert retournée dans le passage de renvoi après passage sur la surface externe du mandrin.