Brevet FR2267193A1 — publié le 19751107

La présente invention concerne d'une manière générale le formage d'une gorge à l'intérieur de l'extrémité d'un tube en matière thermoplastique. Ainsi qu'on le sait, pour pouvoir assurer- le montage de tubes bout à bout il est nécessaire de prévoir à l'une des extrémités de tels tubes une emboîture ou tulipe apte à permettre l'embo#e- ment d'un tube sur un autre. Le plus souvent #cette emboiture est en outre munie intérieurement d'une gorge destinée à recevoir un joint d'étanchéité. Pour assurer le formage d'une telle gorge à l'intérieur de l'extrémité d'un tube en matière thermoplastique il est usuel de chauffer ladite extrémité à une température suffisante pour qu'elle soit capable de déformation et d'appliquer à l'extrémité ainsi chauffée une action de déformation propre à engendrer la gorge recherchée. Selon un premier mode de Irise en oeuvre connu, l'extrémité chauffée du tube à travailler est engagée à force sur un mandrin ayant la forme finale intérieure de l'emboiture à obtenir, avec sa gorge, les parties en contre-dépouille de ce mandrin étant agencées de manière à pouvoir s'éclipser vers l'intérieur pour permettre ainsi le démoul#age du tube après formation de son emboiture et de la gorge de celle-ci. Un tel mandrin permet avantageusement d'obtenir des cotes précises pour la gorge qu'il forme, mais il présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord du fait que ses parties en contre-dépouille doivent être susceptibles de s'éclipser, sa réalisation est complexe et conteuse, et la place nécessaire à l'implantation de ces parties en contre-dépouille éclipsables est telle qu'en pratique il est impossible de les loger dans de tels mandrins lorsque ceux-ci sont destinés au travail de tubes ayant des diamètres inférieurs à 75 mm. De plus il est en pratique impossible d'obtenir avec de tels mandrins une gorge dont les parois transversales se placent au plus près d'un plan perpendiculaire à l'axe, comme il est souhaitable pour le logement et le maintien correct d'un joint d'étant chéité. Il faut donc mettre en oeuvre dans ce cas des joints d'étanchéité très particuliers, voire meme leur adjoindre des pièces auxiliaires aptes à en assurer une bonne tenue, -ce qui ne manque pas dans tous les cas d'augmenter le coût de l'ensemble. Selon un deuxième mode de mise en oeuvre possible également connu, l'extrémité chauffée du tube à travailler est engagée à force sur un mandrin ayant au droit de la zone de ce tube où doit Etre formée une gorge des dispositifs expansibles ; après un tel engagement, les dispositifs expansibles en question, soumis par exemple à un fluide sous pression, repoussent radialement la matière thermoplastique du tube au droit de la zone de celui-ci où doit etre formée une gorge, ce qui assure effectivement la formation d'une telle gorge. Le plus souvent dans ce cas il est nécessaire de disposer autour de la zone du tube travaillée un moule extérieur apte à assurer un calibrage convenable de cette zone. Il en résulte que les tolérances intérieures de la gorge ainsi formée sont tributaires des tolérances d'épaisseur. Or ces tolérances d'épaisseur sont plus de dix fois supérieures à celles praticables sur les diamètres. Par suite les tolérances intérieures de la gorge obtenue sont dans ce cas relativement supérieures à celles obtenues avec un mandrin à dispositif éclipsable et sont en tout cas supérieures aux tolérances souhaitables pour un maintien convenable des joints d'étanchéité. En outre ces deux modes de mise en oeuvre, tels que succinctement décrits ci-dessus, ont en commun de développer radialement l'action de déformations qu'il est nécessaire d'appliquer aux tubes pour la formation de la gorge recherchée, en sorte que cette action de déformation est pour la matière de ce tube une actibn d'extension conduisant inévitablement à un amincissement de la -paroi du tube dans la zone de cette gorge. Cet inconvénient se trouve de surcroît accentué dans le cas de la mise en oeuvre d'un mandrin à dispositif expansible, car il se produit alors un amincissement supplémentaire important de la paroi du tube dans les angles de raccordement à celui-ci de la gorge formée. Il est connu également de faire en sorte que l'action de déformation appliquée au tube pour la formation d'une gorge une fois ce tube chauffé résulte d'une manière générale d'un effort de mouvement relatif exercé axialement sur le tube et tendant à rapprocher l'une de l'autre les deux parties de ce tube disposées axialement de part et d'autre de la zone de celui-ci où la gorge recherchée doit etre formée. Ainsi la formation de cette gorge résulte bien plus d'une action de plissage exercée axialement, au détriment il est vrai de la longueur initiale du tube, mais celle-ci peut entre établie en conséquence, et non pas d'une action d'expansion exercée radialement, au détriment cette fois de l'épaisseur du tube, épaisseur qu'il est difficile, voire impossible de modifier efficacement en conséquence. D'une manière générale le mandrin mis en oeuvre dans ce cas comporte deux parties échelonnées axialement et montées mobiles axialement l'une par rapport à l'autre, l'une dite partie avant sur laquelle l'extrémité du tube à travailler peut s'engager en premier, l'autre dite partie arrière sur laquelle ladite extrémité peut s'engager ensuite, et des moyens de commande propres à assurer un mouvement relatif axial desdites parties avant et arrière l'une par rapport à l'autre. Dans un dispositif de ce type déjà connu, les parties avant et arrière du mandrin ménagent entre elles une chambre dans laquelle est disposée une forme de guidage déformable susceptible de passer d'une position rétractée pour laquelle elle est tout entier disposée à l'intérieur de ladite chambre à une position déployée pour laquelle elle fait saillie radialement hors de celle-ci. Dans un autre dispositif de ce type également connu, un matériau déformable, apte à fluer radialement est disposé dans la chambre que ménagent entre elles les parties avant et arrière du mandrin, pour soutien de la partie de tube en cours de déformation. Nais en pratique ces dispositifs ne permettent d'obtenir que des gorges de forme rudimentaire. La présente invention a pour objet un dispositif qui, pour le formage d'une gorge à l'intérieur de l'extrémité d'un tube en matière thermoplastique, est du genre comportant un mandrin, sur lequel ladite extrémité doit être engagée et qui comporte deux parties ménageant axialement entre elles une chambre et montées mobiles axialement l'une par rapport à l'autre, l'une, dite partie avant, sur laquelle ladite extrémité peut s'engager en premier, l'autre, dite partie arrière, sur laquelle ladite extrémité peut s'engager ensuite, des moyens de commande propres à assurer un mouvement relatif axial desdites parties avant et arrière l'une par rapport à l'autre ; et une forme de guidage déformable disposée dans ladite chambre, ladite forme de guidage déformable étant constituée par une membrane élastique en anneau qui s'étend axialement d'une des parties avant arrière du mandrin #à l'autre, au voisinage de la périphérie externe de celles-ci, et qui est susceptible de passer d'une position rétractée pour laquelle elle est tout entier disposée à l'intérieur de ladite chambre à une position déployée pour laquelle elle fait saillie radialement hors de ladite chambre, et qui permet l'obtention, pour ladite gorge, de cotes avantageusement précises, et qui, de manière plus générale, conduit à des résultats meilleurs que ceux obtenus avec les dispositifs comparables de meme type connus à ce jour. Le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que la membrane élastique constituant la forme de guidage comporte une partie médiane épaissie de raidissement et en ce que, pour soutien de cette forme de guidage, la chambre dans laquelle s'étend celleci contient un matériau déformable apte à fluer radialement lorsqu'il est soumis à un effort de serrage axial. La conjugaison suivant l'invention dune forme de-guidage à partie médiane épaissie, qui permet un guidage effectif et efficace de la déformation appliquée au tube, et d'un matériau déformable radialement sousjacent, qui soutient cette forme de guidage lors de son expansion radiale, la chambre dans laquelle ce matériau est disposé gardant sensiblement un volume constant au cours de ladite déformation, conduit à un contrôle étroit de celle-ci, et donc à l'obtention d'une gorge ayant la configuration et les dimensions souhaitées. De préférence une chambre de refroidissement est prévue autour du tube travaille, au droit de la zone de celui-ci où est formée la gorge recherchée, et cette chambre de refroidissement est apte à recevoir du fluide de refroidissement sous pression. Ce fluide de refroidissement plaque avantageusement la matière du tube en cours de déformation sur la forme de guidage déformable prévue à l'intérieur de celui-ci. Il en résulte que la constance de l'épaisseur du tube au droit de la gorge qui y est formée est en outre avantageusement respectée. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif suivant l'invention Les figures 2 et 3 sont des vues reprenant pour partie la figure 1 et illustrant le mode de mise en oeuvre du dispositif suivant l'invention les figures 4 et 5 sont des vues partielles respectivement analogues aux figures 1 et 2 et concernent une variante de réalisation ; les figures 6 et 7 sont des vues partielles respectivement analogues aux figures 4 et 5 et concernent une autre variante de réalisation. D'une manière générale le dispositif suivant l'invention comporte un mandrin 10 sur lequel ltextrémité ll du tube à travailler est destinée a être engagée à force. Ce mandrin 10 comporte deux parties échelonnées axialement et montées mobiles axialement l'une par rapport à l'autre, à savoir une partie avant 12 sur laquelle l'extrémité 11 du tube à travailler s'engage en premier,- et une partie arrière 13 sur laquelle ladite extrémité ll s'engage ensuite. Intérieurement la partie avant 12 du mandrin 10 comporte un alésage 14 par lequel elle est engagée sur un cylindre de guidage 15 et une paroi transversale 16 par laquelle elle est attelée à des moyens de commande propres à en assurer un mouvement relatif axial vis-à-vis de la partie arrière 13 associée Dans l'exemple représenté ces moyens de commande sont constitués par une vis 17 en prise avec un perçage taraudé 18 de la paroi transversale 16 de la partie avant 12 du mandrin 10, cette vis 17 étant susceptible d'étire commandée en rotation par une tige de commande 19 montée rotative dans l'alésage interne 20 du cylindre de guidage 15. Extérieurement la partie avant 12 du mandrin 10 comporte successivement une portée conique 22 qui facilite l'engagement de l'extrémité 11 du tube à travailler, une première portée cylindrique 23 de petit diamètre égal au# diamètre dudit tube, et une deuxième portée cylindrique 24 de diamètre supérieur égal au diamètre de ltemboiture à former. La partie arrière 13 du mandrin 10 est également engagée sur le cylindre de guidage 15. En pratique cette partie arrière 13 et le cylindre de guidage 15 sont fixes et solidaires d'un bati, non représenté. Intérieurement la partie arrière 13 du mandrin 10 porte un élément de réglage 27, par lequel elle est engagée sur le cylindre de guidage 15, et qui est monté mobile axialement pour pénétration contrée dans une chambre 28 que ménagent axialement entre elles les parties avant 12 et arrière 13 du mandrin 10 autour du cylindre de guidage 15. Dans l'exemple représenté, l'élément de réglage 27 est une couronne dont la périphérie extérieure est filetée pour vissage dans l'alésage axial, taraudé -à cet effet, de la partie arrière 13 du mandrin 10. Extérieurement la partie arrière 13 du mandrin 10 présente, dans le prolongement de la portée cylindrique arrière 24 de la partie avant 12 associée, une portée cylindrique 29 de meme diamètre, et cette portée cylindrique 29 est limitée à l'arrière par un talon d'appui 30 qui fait saillie à la périphérie externe de la partie arrière 13 du mandrin 10 pour butée de la tranche du tuyau à travailler. La partie arrière 13 du mandrin 10 porte en outre, au droit de son talon d'appui 30, des organes d'expulsion 32 montés mobiles parallèlement à l'axe de l'ensemble pour action sur la tranche du tuyau travaillé. Dans la chambre 28 que ménagent entre elles les parties avant 12 et arrière 13 du mandrin 10 est disposée une forme de guidage 35 susceptible de passer d'une position rétractée, tel que représenté à la figure 1, pour laquelle elle est tout entier disposée à l'intérieur de la chambre 28, à une position déployée, tel que représenté à la figure 2, pour laquelle elle fait saillie radialement hors de ladite chambre. Cette forme de guidage 35 est constituée par une membrane élastique en anneau qui s'étend axialement d'une des parties avant arrière du mandrin 10 à l'autre, au voisinage de la périphérie externe de celles-ci. En position rétractée, tel que représenté à la figure 1, la membrane élastique constituant la forme de guidage 35, dont les extrémités axiales sont convenablement ancrées aux parties avant arrière correspondantes du mandrin 10, est sensiblement en continuité avec la périphérie externe de ces parties avant arrière du mandrin, d'une de ces parties à l'autre Selon l'invention, la membrane élastique constituant la forme de guidage 35 comporte une partie médiane de raidissement épaissie 37, formant un anneau, et de part et d'autre de celle-ci, deux voiles en anneau de moindre épaisseur 38, 39 liés respectivement aux parties avant 12 et arrière 13 du mandrin 10. Dans l'exemple représenté, l'anneau que forme la partie médiane épaissie 37 de la forme de guidage 35 a transversalement une section sensiblement rectangulaire, et cet anneau est radialement en saillie vers l'intérieur de la forme de guidage. De préférence la chambre 28 dans laquelle s'étend la forme de guidage 35 contient, pour soutien de cette forme de guidage, un matériau déformable 40 apte à fluer radialement lorsqu'il est soumis à un effort de serrage axial. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 3, ce matériau déformable 40 est un liquide, et celui-ci est directement disposé dans la chambre 28 qui le contient ; l'étanchéité de cette chambre 28 est assurée, d'une part par la membrane élastique constituant la forme de guidage 35, et d'autre part par des joints d'étanchéi- té prévus à cet effet en 42 sur la partie avant 12 du mandrin 10, et en 43 sur la partie arrière 13 de ce mandrin, entre lesdites parties avant et arrière dudit mandrin et le cylindre de guidage 15. Dans ltexemple représenté, les moyens d'assujettissement prévus pour lier en mouvement l'extrémité 11 du tube à travailler avec les parties avant arrière du mandrin 10 comprennent deux ceintures aptes à serrer ladite extrémité sur lesdites parties, à savoir une ceinture 44 pour serrage de cette extrémité sur la partie avant 12, d'un c#té-dela chambre 28, et une ceinture 45 pour serrage de cette méme extrémité sur la partie arrière 13, de l'autre cté de la chambre 28. Ces ceintures peuvent par exemple entre chacune constituées de deux demi-couronnes aptes à enserrer conjointement le tube et à etre verrouillées l'une à l'autre autour de celui-ci, ces demicouronnes portant de préférence des boudins élastiques au contact de ce tube. Enfin, autour de la zone du tube où doit etre formée une gorge est prévue une chambre de refroidissement 48. Dans l'exemple représenté cette chambre de refroidissement est formée par une membrane élastique en anneau 49 qui s'étend axialement d'une ceinture 44, 45 à l'autre. Cette chambre de refroidissement 48 est apte à recevoir un fluide de refroidissement sous pression, un liquide de préférence. En pratique la ceinture 45 associée à la partie arrière 13 du mandrin 10 est comme celle-ci solidaire du bati ou chassis portant l'ensemble. Une fois l'extrémité du tube à travailler chauffée, celle-ci est engagée sur le mandrin 10, alors que les parties avant 12 et arrière 13 de celui-ci sont relativement écartées l'une de l'autre, tel que représenté à la figure 1. Lors de cet engagement, qui est poursuivi jusqu'à ce que la tranche d'attaque du tube vienne en butée contre le talon d'appui 30 de la partie arrière 13 du mandrin 10, une emboîture 50 est formée sur l'extrémité du tube travaillé. Les ceintures 44 et 45 sont alors verrouillées sur le tube. Puis par rotation de la vis 17 la partie avant 12 du mandrin 10 est rapprochée de la partie arrière 13, ce qui conduit l'extrémité du tube concerné à se déformer annulairement en pli du fait de son entratnement axial par la partie avant 12 du mandrin 10 à laquelle elle est assujettie en mouvement. Conjointement la forme de guidage 35 passe de sa position rétractée représentée à la figure 1, pour laquelle elle a participé au guidage du tube lors de son engagement sur le mandrin 10 à sa position déployée, représentée à la figure 2, pour laquelle elle continue à assurer le guidage de la paroi correspondante du tube lors de sa déformation en pli. Conjointement également le liquide contenu dans la chambre 28 flue radialement sous l'effet de l'effort axial de serrage auquel il est soumis dans la chambre 28, puisqu'il est incompressible, et il vient donc soutenir la forme de guidage 35 tout au long de son déploiement radial, le volume de la chambre 28 demeurant sensiblement constant. Conjointement enfin le fluide de refroidissement injecté sous pression dans la chambre de refroidissement 48 plaque la paroi correspondante en cours de déformation du tubell sur la forme de guidage 35, elle-mEme soutenue, c'est-à-dire bloquée, par le liquide incompressible contenu dans la chambre 28. Après refroidissement de la gorge ainsi formée, et déverrouillage et retrait des ceintures 44 et 45, la vis 17 est commandée en sens inverse, ce qui ramène la partie avant 12 du mandrin 10 #à sa position initiale, figure 3. Conjointement la forme de guidage 35 revient à sa position rétractée initiale et les organes d'éjection 32 sont mis en action pour repousser axialement le tuyau 11 au fur et à mesure de son entratnement par la partie avant 12 du mandrin 10 et ainsi éviter qu'une tension axiale sur la gorge 55 formée ntentraine une déformation de celle-ci. Ces organes d'éjection aident ensuite au démoulage ultérieur du tube, ou plus exactement de l'emboiture 50 de celui-ci, vis-àvis de la partie avant 12 du mandrin 10. Le tube ainsi muni d'une emboîture 50 et d'une gorge 55 prete à recevoir un joint d'étanchéité annulaire est pret à l'emploi. Ainsi qu'on l'aura compris la couronne 27 que porte la partie arrière 13 du mandrin 10 permet d'ajuster le volume initial de la chambre 28, pour tenir compte des imperfections éventuelles de cotes de la forme de guidage 35 et de son élasticité propre qui font qu'en réalité la chambre 28, malgré qu'elle contient un liquide incompressible, ne travaille pas rigoureusement à volume constant. Compte tenu de ce réglage, il est possible de contrôler le mouvement de déploiement radial de la forme de guidage 35 d'une manière permettant d'obtenir une gorge 55 ayant de manière rigoureuse les cotes souhaitées. Suivant la variante de réalisation illustrée par les figures 4 et 5, le matériau déformable 40 présent dans la chambre 28 est un matériau élastique formant par exemple, tel que représenté, un anneau circulairement continu dans ladite chambre 28. Aucune disposition particulière n'est dès lors à prendre pour assurer l'étanchéité de cette chambre, et comme précédemment, la couronne 27 permet par un ajustement initial du volume de celleci de tenir compte de la nature propre du matériau 40 dans le contrôle du mouvement de déploiement radial de la forme de guidage 35. Suivant la variante de réalisation illustrée par les figures 6 et 7, le matériau déformable 40 présent dans la chambre 28 est comme pour la forme de réalisation illustrée par les figures 1 et 3 un liquide, mais celui-ci est confiné à l'intérieur d'une enceinte fermée élastiquement déformable 58 disposée en anneau dans la chambre 28. La mise en oeuvre de ces deux variantes de réalisation est identique à celle décrite précédemment. Bien entendu la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le formage d'une gorge à l'intérieur de l'extrémité d'un tube en matière thermoplastique, du genre comportant un mandrin, sur lequel ladite extrémité doit être engagée et qui comporte deux parties ménageant axialement entre elles une chambre et montées mobiles axialement l'une par rapport à l'autre, l'une, dite partie avant, sur laquelle ladite extrémité peut sten- gager en premier, l'autre, dite partie arrière, sur laquelle ladite extrémité peut s'engager ensuite, des moyens de commande propres à assurer un mouvement relatif axial desdites parties avant et arrière l'une par rapport à l'autre, et une forme de guidage déformable disposée dans ladite chambre, ladite forme de guidage déformable étant constituée par une membrane élastique en anneau qui s'étend axialement d'une des parties avant arrière du mandrin à l'autre, au voisinage de la périphérie externe de celles-ci, et qui est susceptible de passer d'une position rétractée pour laquelle elle est tout entier disposée à l'intérieur de ladite chambre à une position déployée pour laquelle elle fait saillie radialement hors de ladite chambre, un tel dispositif caractérisé en ce que la membrane élastique constituant la forme de guidage comporte une partie médiane épaissie de raidissement et en ce que, pour soutien de cette forme de guidage, la chambre dans laquelle s'étend celleci contient un matériau déformable apte à fluer radialement lorsqu'il est soumis à un effort de serrage axial. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau déformable est un liquide. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau déformable est un matériau élastique 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau déformable est directement disposé dans la chambre qui le contient. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans la chambre qui le cnntient, le maté riau déformable est confine à l'intérieur d'une enceinte fermée élastiquement déformable. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour réglage du volume de la chambre qu'elles ménagent entre elles, l'une au moins des parties avant arrière du mandrin porte un élément de-réglage monté mobile pour pénétration contrôlée dans ladite chambre. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux parties avant arrière du mandrin sont engagees au moins pour partie sur un cylindre interne de guidage. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'en position rétractée la forme de guidage est sensiblement en continuité avec la périphérie externe des parties avant arrière du mandrin, d'une de ces parties à l'autre. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie médiane épaissie de la forme de guidage forme un anneau de section transversale sensiblement rectangulaire. 10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que cet anneau est radialement en saillie vers l'intérieur de la forme de guidage. -11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la partie arrière du mandrin est fixe. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la partie arrière du mandrin porte des organes d'expulsion montés mobiles parallèlement à l'axe pour action sur la tranche du tuyau. 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications I à 12, caractérisé en ce que les moyens de commande sont des moyens de traction tels que vis, vérin ou autre, attelés à la partie avant du mandrin. 14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que des moyens d'assujettissement sont prévus pour lier en mouvement le tube avec l'une au moins des parties avant arrière du mandrin. 15. Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits moyens d'assujettissement comprennent des ceintures aptes à serrer le tube sur lesdites parties. 16. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une chambre de refroidissement susceptible d'etre disposée autour du tube, au droit de la zone de celui-ci où est formée la gorge recherchée. 17. Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la chambre de refroidissement est formée par une membrane élastique en anneau qui s'étend axialement entre deux ceintures. 18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 16, 17, caractérisé en ce que la chambre de refroidissement est apte à recevoir un fluide de refroidissement sous pression.