Brevet FR2312356A1 — publié le 19761224

La présente invention concerne un procQdé et un appareillage pour fabriquer des barres incurvées a section profilée) en matière zéziculable armée. Il est connu que des barres profilées, constituées d'une matrice en ma tière réticulable renforcée par des fibres parallèles à haute résistance, ont une résistance à la traction égale ou même supérieure à celle de très bons aciers, pour un poids très inférieur. Malheureusement de telles barres profilées ne sont a,ctuellement réalisées que sous forme droite. Lorsquton désire par exemple, utiliser des barres profiléemblen matière réticulable armée pour constituer des armatures de conduites ou /il est néces saire de réaliser des enroulements hélicoidaux de ces barres autour de l' me tubulaire de la conduite Si l'on utilise pour réaliser de telles armatures les barres profilées armées disponibles sous forme droite, la courbure qui doit être imposée aux barres lors de la pose impose à la partie de ces barres tendues par cette flexion une contrainte permanente qui réduit les performances de la conduite.Par ail leurs on ne peutsspar exemple Si on le désireSdispaser ces barres de façon que leur section ait sa plus grande dimension orientée dans une direction radiale de la conduite, car les barres utilisées sous forme droits ce couchent à la pose. L'objet de la présente invention est par suite de fournir un procédé un un appareillage pour fabriquer des barres préformées qui peuvent facilement être enroulées, sans contraintes résiduelles notables L'invention est illustrée par les figures annexées où - la figure 1 est une vue schématique partielle d'un appareillage selon l'inven- tion, - la figure 2 est une vue de face de l'appareillage en cours de fonctionnement, - la figure 3 est une vue de détail d'un appareillage comportant un mandrin cylindrique dans lequel est usineeune gorge hélicoldale, - les figures 4A & 4B montrent deux formes de section du profilé, - la figure 5 montre partiellement en coupe longitudinale le mandrin de l'appa- reillage représenté sur la figure 2, - la figure 6 représente une pièce-guide se plaçant autour de ce mandrin. Comme illustré par les figures I et 2, des éléments de renforcement 2 (par exemple des fils de verre, de carbone ...etc...) imprégnés de matière réticulable, telle que, par exemple, une résine époxyde, ou polyester, sont enroulés sur un mandrin cylindrique 3 entraîné en rotation autour de son axe longitudinal, ces éléments étant posés dans une gorge hélicoidale à pas court portée par le mandrin 3. La gorge hélicoidale portée par le mandrin 3 et recevant les éléments de renforcement 2 pourra être une gorge 4 usinée dans la paroi de celui-ci, comme illustré par la figure 3 ou, avantageusement, comme représenté par les figures 2 et 4, être constituée d'un profilé creux 5 formant moule, de section interne correspondante à celle du profilé à obtenir, ce profilé creux étant lui-même enroulé en continu à spires sensiblemant jointives sur un mandrin lisse 3, ce profilé étant, par exemple, réalisé en matière thermoplastique. Le profilé creux 5 formant moule sera, par exemple, constitué en matière thermoplastique (par exemple en polyamide il). souple / Ce mode préféré de réalisation présente l'avantage de ne pas nécessiter de mandrin spécialement usiné et de permettre de changer à volonté la section du produit, sans remplacer le mandrin 3, par simple changement du profilé 5 formant moule. Lorsqu'on désire fabriquer des profilés en matière réticulable armée destinés à être enroulés sur des corps cylindriques (câbles ou tuyaux) pour constituer des armatures, il est avantageux que ces profilés ne subissent à la pose aucune contrainte de flexion qui réduirait en service la résistance du corps cylindrique armé.Il a été découvert que ce résultat est obtenu lorsque le diamètre 99 de la gorge hélicoidala à pas court portée par le mandrin est lié au diamètre du corps tubulaire D sur lequel le profilé doit être enroulé par la relation D095 L2/D g L étant la longueur de filet de l'hélice formé par le profilé sur le corps tubulaire qui correspond à un pas de cet enroulement hélicoidal. On choisira par exemple 0,1 L2/D Lorsque l'on pose des barres courbes ainsi obtanuas,da façon hélicoi"- dale,sur un tube plus petit que le diamètre Xg de fond de gorge du mandrin 3 servant à leur fabrication, on constate expérimentalement qu'elles se placent d'elles même sous un angle tel que la relation (1) donnée ci-dessus soit satis faite, et, sous cet angle la face interne du profilé reste de façon permanente au contact du corps cylindrique sur lequel il est posé. Il nty a aucun risque de "couchage" du profilé, méme s'il est de section plus haute que large. La pose detelres barres entraîne an leur sein des contraintes de torsion qui peuvent être relaxées par chauffage de l'ensemble au dessus de la température de transition vitreuse de la matrice,ou ou au dessus de la température de cristalli sation de cette matrice si celle-ci est à forte cristallinité. En effet, les contraintes de torsion ne concernent pas les fils de renforcement 2 si ceux-ci sont parallèles et posés sans torsion ou avec une très légère torsion, et seule la matrice réticulable est contrainte en torsion lors de la pose, or l'on sait que les contraintes ans une matrice vitreuse peuvent être relaxées par chauffage de cette matrice au dessus de sa température de transition vitreuse, ou, pour une matrice cristalline, au dessus de le tempé- rature de fusion des cristallites. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 2 et 5, le mandrin 3 est creux pour une raison qui apparaîtra ci-après et est accouplé à un arbre d'entraînement 6 également creux, par l'intermédiaire de boulons 7. Cet arbre 6 repose sur un palier 8 solidaire d'un chassis 9, par l'intermédiaire de roule vents 10. L'arbre 6 est relié à des moyens d'entrainenent en rotation du mandrin 3, tels que, par exemple, une chemine 11 engrenant sur un pignon denté 12. Une pièce-guide 13 représentée plus en détail sur la figure 6 et fixée au chassis 9 par des boulons 14 traversant les alésages 15 de cette pièce assure, en combinaison avec des galets de guidage 16 et des galets de terrien 17 un enroulement hélicoidal correct du profilé creux 5 formeret moule, sur le mer- drin 3. A cet effet, la pièce-guide 13 comporte un bord 18 (fig 6) dessinant au point d'enroulement du profilE 5 une spire de L'hélice que doit former ce profilé 5 sur le mar,orir lisse 3. Une contre-forme 19 pressén par le galet 26 contre le profilé 5 formant moule (fig 4B) peut être éventuellement placée à l'eutrée du mandrin 3 armée pour fixer la forme extérieure de la matière réticulable pasée dans ce profilé creux 5 formant moule. Au cours de la rotation du mandrin 3, la matière rétinulable armée contenue dans la profilé cireux 5 forment moule peu b traverser un four tubulaire 20 entourant le mandrin 3 sur une certaine longueur et alimenté en én@rgie par un moyen approprie tel que, par exemple, le câble 1, si l'an utilise un moyen de chauffage électrique. Dans ce four la matière réticulable contenue dans le profilé creux 5 est portée à uns température convenable pour-assurer sa réticulation. A la sortie du four 20, le profilé23 est séparé du mandrin 3, par exemple au moyen des galets 21,22. il est possible d'utiliser tel quel le profilé courbe 5 rempli de matière réticulée renforcée, et le profilé est alors à sa sortie du four dirigé vers un dispositif de stockage. On peut également, comme illustré par la figure 2, extraire du profilé creux 5 le profilé réticulé armé qui s'y est formé par moulage. On réalise par exemple cette extraction en un point situé à la sortie du mandrin, en courbant le profilé 5, vers l'axe du mandrin et an le faisant passer dans l'alésage du mandrin et dans celui de l'arbre creux 6, vers la gauche de la figure 2. Le profilé armé incurvé 23 ainsi extrait du moule 5 est dirigé vers un lieu de stockage ou CI utilisation, quant au profilé creux 5 qui passe sur le galet 24 à sa sortie de l'arbre d'entraînement G, il peut être soit stocké, soit réutilisé en continu, après passage dans un dispositif 25 de nettoyage du profilé 5 par un solvant. Il sera également possible, sans sortir du cadre Cia i 'invention, d'enrou@ler sur un mandrin tournant, la gorge 5 fromant moule au moyen d'une organe clu type guide-fil, non pas fixe cosse le galets 16,17 de la figure 2, mais déplaçable progressivement suivant l'axe du mandrin. Un autre organe se déplaçant en synchronisme avec le premier réalisera la pose des fils 2 imprégnés de matière réticulable dans la gorge 5, soit au point d'enroulement de de celle-ci sur le mandrin, soit en un point décalé par rapport à ce point d'enroulement, suivant l'axe du mandrin. Le mandrin ainsi garni pourra etre placé dans un dispositif de réticulation, par exemple un four. Le profilé réticulé armé 23 et la gorge 5 formant moule seront enlevés du mandrin après réticulation et la gorge 5 pourra optionellament étire retirée du profilé réticulé armé et réutilisée après nettoyage éventuel. Un tel procédé est directement adaptable à toutes les machines permettant de faire du bobinage. Il pourrait mtme etre mis en oeuvre avec un simple tour de machine outil. R E V E N D I C A T I O N S 1. - Appareillage pour la fabrication en continu, à partir d'une matière réticulée armée, de barres incurvées à section profilée et enroulable hélicoida- lamant sur un corps de révolution de diamètre extérieur D déterminé, comprenant un mandrin, des moyens capables d'entraîner ce mandrin en rotation autour de son axe longitudinal, ce mandrin portant une gorge hélicoïdale de section correspondante à celle des barres profilées à obtenir, des moyens pour introduire dans la gorge hélicoïdale des éléments de renforcement imprégnés de matière réticulable, des moyens de réticulation disposés sur une partie au moins de la longueur du mandrin et des moyens pour extraire la barre profilée de la gorge hélicoidale, après le traitement de réticulation, caractérisé en ce que le diamètre # g du fond de la gorge hélicoidala est tel que 0,095 L2/ D 0,105 L2 / D où D représente le diamètre extérieur du corps cylindrique sur lequel la barre profilée doit être enroulée et L la longueur de cette barre profilée qui doit être enroulée sur ce corps cylindrique pour former une spire complète. 2. - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre intérieur #g y de la gorge hélicoidala est sensiblement égal à #g = = 0,1 L2 / D D étant le diamètre extérieur du corps cylindrique sur lequel est enroulé la barre profilée et L la longueur d'une spire formée par ce profilé sur le corps JIq indrique. 3. - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de réticulation comprennent un four tubulaire entourant une partie au moins de la longueur du mandrin. 4. - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gorge hélicoidale est usinée dans la paroi du mandrin entraîné en rotation. 5. - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gerge hélicaïtale est constitués par un profilé creux entourant ledit mandrin. - Appersillage selon la re@endication 5, caractérisé en ce qu'il comporte ues moyens d'enroulement en continu dudit profilé creux sur ledit mandrin et des moyens pour séparer ce profilé creux du mandrin, après passage devant lesdits moyens de réticulation. 7. - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporta en combinaison des moyens pour enrouler en continu sur ce mandrin, à partir d'un premier point fixe par rapport à l'axa de ce dernier, UP profilé creux constituant ladite gorge hélicoidale, des moyens pour séparer du mandrin ledit profilé creux en un second point fixe par rapport à l'axe du mandrin, ce second point étant situé après la sortie desdits moyens de réticulation. 5. - Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recyclage dudit profilé creux séparé du mandrin après l'extraction de la barre incurvée, assurant le retour de ce profilé creux dudit second point fixe vers ledit premier point fixe où ce profilé creux est enroulé sur le mandrin. 9. - Appareillage selon la revendication 8, caractérisé er. ce que ledit mandrin et lesdits moyens entraînant ce mandrin en rotation comportent un alésage interne pour le passage du profilé creux, permettant son retour vers ledit premier point fixe. 10 - Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de nettoyage du profilé creux avant son recyclage.