Brevet FR2299956A1 — publié le 19760903

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pince creuse en forte de Té en ratière synthétique theroforea- ble, par exemple, chlorure de polyvinyle, polyéthylène, etc... ; elle vise tout particulièrement la fabrication de Té de diamè- tres importants appelés à subir des pressions hydrauliques éle vées. L'invention s'étend à des ioules destinés à la rise en oeuvre du procédé ainsi qu'aux pièces fabriquées au moyen dudit procédé. On sait actuelleent fabriquer des pièces en forte de Té par injection d'une tasse pateuse de matière synthétique dans des cules appropriés contenant plusieurs noyaux internes agencés pour obtenir la forte désirée. Toutefois, un tel procédé dé par injection est inapplicable pour l'obtention de pièces de diamètres impertants devant être soumises à des pressions élevées ;; est effet pour pouvoir autre injectée, la ratière syn thétique doit être fortement échauffée jusqu' un degré de vis cousit assez faible, et fortement coipriiée et, comme cela est bien connu, cette opération affecte notableient les qualités de résistance mécanique de la iatiàre, une fois celle-ci refroi die 3 est particulier les pièces fabriquées par injection sont cassantes.De plus, les procédés par injection ne permettent de fabriquer que des pièces d'épaisseurs limitées au delà de certaines limites, des contraintes incontrolables se développent @@au conur de la matière au coure du procédé et la médiocre que lité (forme et état de surface) des pièces obtenues est incom- patible avec leur utilisation pratique Ces raisons expliquent que les pièces en forte de Té appelées à s'inserer dans des circuits hydrauliques à pressions élevées soit fabriquées est fonte et, est conséquence, ne peuvent bénéficier des avantages bien connus que confèrent les satières synthétiques (légèreté, coût réduit, etc...).De plus, ces piè ces en fonte sont, la plupart du tels, raccordées à des conduit en ratière synthétique et l'on observe fréqueiient des ruptures de ces conduits à proximité des Té en fonte en raison des con traintes de cisaillement dues aux différences des coefficients de dilatation thermique des deux matériaux et, parfois, à des effets de tassement différentiel des terrains sur lesquels ces éléments sont poses. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients sus-évoqués et d'indiquer un procédé de fabrica tion permettant de réaliser des pièces en forme de Té en matiè- re synthétique, bénéficiant de qualités de résistance mécanique adaptées à leur utilisation L'invention vise, en particulier, à permettre la fabrication de pièces de diamètres importants capables de subir des pressionS hydrauliques élevées. Un autre objectif de l'invention est de résuire le cotit de fabrication desdites pièces. A cet effet, selon l'invention, un procédé de fabrication d'une pièce creuse en forme de Té en ratière theriofor- mable, pièce comprenant un conduit principal et, au oins, une dérivation s'échappant de celui-ci, consiste r - à réaliser par thermoforiage un manchon en matiè- re synthétique à la forme du conduit principal, ledit manchon étant doté, au niveau de la dérivation à réaliser, d'une collage rette présentant en creux et reliefs sur sa surface des moyens de verrouillage adaptés pour coopérer avec des moyens conjugués, - à réaliser par therioforiage un conduit en matière synthétique à la forme de la dérivation, ledit conduit étant pourvu d'un tronçon d'emboïtement adapté pour s'accoupler avec la collerette précitée et présentant en relie f@ et creux sur sa surface des moyens de verrouillage conjugués de ceux de la collerette, - à accoupler le tronçon d'embojtement avec la collerette en amenant leurs moyens de verrouillage conjugués i coopérer et à assurer par des moyens appropriés une étanchéité entre les surfaces en contact de ces éléments. Dans le cas de matériaux synthétiques qui se prient au collage, l'étanchéité entre les surfaces en contact peut Stru avantageusement, assurée par collage : la collerette et le tron çon d'embottement sont enduits de colle avant leur accouplement, puis amenés à sécher, après accouplement, pendant un laps de temps déterminé. Selon un mode de mise en oeuvre préféré, le manchon doté de sa collerette est réalisé - en chauffant une forme tubulaire en matière thermoformable pour conférer à la matière une plasticité déterminée, - en disposant cette forme tubulaire dans un moule dont la forme reproduit celle du manchon et lequel est pourvu d'une cavité non étanche de profondeur au joint égale i la col levrette à réaliser, ladite cavité comportant sur sa paroi une empreinte reproduisant les moyens de verrouillage de la collerette, - en mettant en pression l'intérieur de la forme tubulaire de façon à repousser la matière thermoformable contre les parois du moule, - en supprimant la pression appliquée, en ouvrant le ioule et en retirant la forme réalisée, - en décalottant la partie supérieure de la colle rette. La mise en pression de l'intérieur de la forme tubulaire peut, est particulier, être assurée au moyen d'un fluide sous pression admis dans cette forme, celle-ci étant préala- blement fermée en disposant å ses extrémités des moyens d'obturation étanches.Avant de réaliser la mise en pression, il est possible d'introduire dans la forme un élément en un ma- tériau souple et résistant, de diamètre inférieur à celui de la forme ; cet élément améliore intérieurement les qualités de surface du manchon en supprimant les risques de formation de pli. La mise en pression de l'intérieur de la forme tubulaire peut également être assurée au moyen d'un mandrin de forme appropriée en un matériau souple, comprimé dans la forme tubulaire, par exemple au moyen d'un vérin, de façon à subir une expansion radiale. De plus, la forme tubulaire utilisée peut être choisie à une longueur légèrement supérioure à celle du manchon à ebtenir et disposee dans le moule en exerçant une pression sur ses extrémités, en vue d'assurer un léger excédent de matière, appelé à être refoulé vers la collerette au cours du therno- formage. Selon un autre mode de mise en oeuvre, le manchon doté de sa collerette peut être réalisé en deux temps - est premier lieu, on réalise par thermoformage, à partir d'une forme tubulaire thermoformable, un manchon à la forme du conduit principal, doté d'une collerette au niveau de la dérivation à réaliser ' - on forme, ensuite, sur la surface interne de la collerette les moyens de verrouillage en creux et reliefs, à l'aide d'un mandrin calibré comportant une empreinte reproduisant ces moyens, ledit mandrin étant amené à pénétrer dans la collerette chauffée laquelle est logée dans une matrice de forme appropriée. L'empreinte du mandrin calibré peut être radialement mobile et amenée, une fois le mandrin introduit dans la collerette, à subir une expansion radiale déterminant la formation des moyens de verrouillage sur la paroi de ladite collerette Le mandrin calibré peut, également, autre amené à pénétrer dans la collerette en tournant d'une fraction de tour de façon à engendrer la formation de filets bélicoïdaux qui constituent les moyens de verrouillage. Par ailleurs, le conduit de dérivation appelé à store accouplé avec la collerette du manchon peut être réalisé par thermoformage par des procédés analogues aux précédents ; en particulier un procédé peut consister r - å chauffer une forme tubulaire on matiâre therme- formable pour conférer à la matière une plasticité déterminée, - à disposer cette forme tubulaire dans un moule dont la forme reproduit celle de la dérivation à réaliser et lequel est pourvu à une extrémité d'une empreinte reproduisant les moyens de verrouillage du conduit de dérivation, - à mettre en pression l'intérieur de la forie. tu- bulaire de façon à repousser la matière thermoformable contre les parois du moule, - à supprimer la pression appliquée, à ouvrir le moule et à retirer la forme réalisée. Coma précédemment, la mise en pression peut être assurée par un fluide comprimé après obturation des extrémités. de la forme tubulaire ou encore au moyen d'un mandrin en un matériau souple, comprimé dans celle-ci Ainsi les deux parties de la pièce on forme de Té, manchon principal et dérivation, fabriquées séparément par thermoformage présentent, d'une part, des qualités de résistance ce mécanique qui peuvent être parfaitement adaptées aux contraintes prévues, d'autre part, d'excellentes qualités de surface, propres à entraSner une réduction des pertes de charge dans les applications hydrauliques.Le thermoformage permet, on effet, de fabriquer chaque partie sans limite d'épaisseur et n'affecte pas les qualités de résistance mécanique de la matière, contrairement aux procédés par injection ; de plus le procédé garantit une stabilité dimensionnelle des pièces, grâce à l'élimination des tensions résiduelles d'extrusion des tubes. Les moyens de verrouillage en coopérant assurent une liaison mécanique appropriée entre les deux parties de la pièce, cependant que l'opération de collage ou autre opération équivalente (soudure à froid, soudure à chaud, etc ) engendre l'étanchéité entre celles-ci, tout en renforçant cette liaison méca- nique. Les moyens de verrouillage prévus sur la collerette du manchon et sur le conduit de dérivation peuvent être de nature diverse, en particulier système de vis à larges filets ou système à baronnctte ; ces moyens de verrouillage sont adaptés pour être irréversibles, c'est à dire que la poussée s'exerçant sur la dérivation selon l'axe de celle-ci ne peut engendrer le déboStement de cette dérivation par rotation, quel que soit la valeur de l'effort de poussée. D'autres caractéristiques de l'invention se dégageront de la description qui suit, en regard des dessins annexés, lesquels ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs pour illustrer le procédé conforme à l'invention ; sur ces dessins qui font partie intégrante de la description - la figure a est une coupe verticale selon AA d'un moule dethermofdrmage, conforme à l'invention, cependant que la figure 2 est une vue en plan selon B d'une demi-coquille de ce moule ;; - les figures 3, 4, 5, 6 illustrent les étapes du procédé pour la Séalisation d'un manchon à collerette - les figures 7, 8 et 9 illustrent la fabrication d'un conduit de dérivation - la figure 10 illustre l'étape finale du procédé - les figures 11, 12 et 13 illustrent une variante de fabrication d'un manchon à collerette Le procédé de fabrication d'une pièce en forme de Té, décrit à titre d'exemple, consiste à fabriquer séparément par thermoformage, d'une part, un manchon à collerette 1 que l'on aperçoit en perspective à la figure 10, d'autre part, un conduit de dérivation 2 que l'on aperçoit à cette même figure, et à assembler ces deux pièces. Le manchon 1 est fabriqué au moyen d'un moule 3 (Fig. 1 et 2) formé de deux demi-coquilles, supérieure 3a et inférieure 3b. En l'exemple, chacune de ces demi-coquilles comporte une empreinte telle que, par accolement des deux demicoquilles, on obtienne les formes suivantes - des gorges circulaires 4 et 5 de part et d'autre du moule, appelées à maintenir en place un joint d'étanchéité au cours du procédé, - des empreintes 6 et 7 de tulipes avec rainuroede joint pour permettre le raccordement du manchon aux tuyauteries voisines, - une cavité 8 comportant sur sa paroi, en creux et reliefs, de larges filets de vis tels que 9. Sur les faces latérales d'une des demi-coquilles sont fixés des plateaux de butée 10 et 11. Au niveau de dhNue courbe que forme intérieurement le moule, celui-ci est percé par de fins canaux tels que 12, destinés à éviter la formation de poche d'air pendant le procédé ; pour faciliter l'évacuation de l'air, le moule peut, en outre, entre fabriqué en un matériau poreux, par exemple en résine époxyde chargée de limaille d'aluminium Le manchon 1 est réalisé à partir d'une forme tubulaire 13 (Fig. 3) notamment en chlorure de polyvinyle, chauffée au four pour lui conférer une plasticité appropriée et obturée à ses deux extrémités par des bouchons 14 et 15 munis, chacun, d'un joint torique d'étanchéité 16. Le bouchon 14 est traversé par une canalisation 17 d'amenée d'air sous pression et le bouchon 15 par une canalisation 18 d'évacuation avec vanne de fermeture 19. La forme tubulaire 13, une fois chauffée, est disposée dans la deri-coquille inférieure (Fig.4) à laquelle est, ensuite, accolée la demi-coquille supérieure. Les joints toriques 16 déterminent à l'extérieur de la forme tubulaire , la formation de deux petits cordons annulaires en relief venant se disposer dans les gorges 4 et 5 du moule, de sorte la forme tubulaire est convenablement maintenue en place dans le moule et obturée de façon étanche. La phase suivante du procédé consiste à mettre sous pression l'intérieur de la forme tubulaire (Fi. 5), la vanne 19 étant fermée. Les plateaux de butée 10 et 11 éliminent les possibilités de déplacement des bouchons 14 et 15. La matière plastique est appliquée contre les parois du ioule, une partie étant refoulée dans la cavité 8. Les perforations 12 et la porosité du moule permettent à l'air de s'échapper, de sorte qu'une bonne application de la matière dans l'em- preinte du moule est assurée. La vanne 19 est ensuite ouverte pour engendrer une circulation d'air qui refroidit la matière et active son durcis sement. Le moule est ensuite ouvert et la forme tubulaire en est extraite ; elle est décalottée suivant les plans s1, s2 et S3 pour li-iner la tête de la collerette formée 20 et les portions extrêmes du manchon qui ont été déformées par les joints toriques. Un tel procédé permet de fabriquer un manchon compor- tant une collerette dotée d'un système de vis à larges filets, manchon dont l'épaisseur non limitée est choisie en fonction des pressions hydrauliques auxquelles la pièce doit être soumise. Le thermoformage conserve à la matière ses qualités de résistance mécanique, contrairement aux procédés classiques d'injection qui affectent notablement celles-ci. Par ailleurs, par le même processus, est fabriqué un conduit de dérivation, à partir d'une forie tubulaire 21 (Fig. 7) chauffée et disposée comme précédement dans un moule 22. Celui-ci, de nature analogue au précédent, comporte à une extrémité une empreinte de tulipe 23 avec rainure de joint et, à l'autre extrémité, de larges filets de vis 24 conjugués des filets déjà toqués après décalottage suivant des plans 34 et S5 on obtient un conduit comportant à une extrémité un tronçon d'e boitement doté d'un système de vis à larges filets 25, conjugué du système de vis de la collerette 20 du manchon. L'assemblage du manchon 1 et du conduit de dérivation 2 est réalisé en enduisant de colle le tronçon d'embottement du conduit et la surface interne de la collerette, en em bottant ce conduit dans ladite collerette de façon que les systètes à vis coopérent et en laissent sècher l'ensemble. La colle employée est de préférence une colle à base de solvant qui opère une soudure à froid des surfaces en contact. Bien entçrdu, il est possible d'amener ces surfaces à adhérer de açon étanche par tout autre moyen approprié. Un tel procédé permet ainsi de fabriquer des pièces creuses en forme de Té, dont les dimensions et les qualités de résistance mécanique ne sont pas limitées, contrairement aux pièces fabriquées par les procédés classiques d'injection. La figure 11 (coupe par un plan DD) et les figures 12 et 13 (coupes par un plan CC) montre, à titre d'exemple complémentaire, une variante de fabrication du manchon à collerette. En cet exemple est fabriqué en un premier temps un manchon doté d'une collerette à paroi lisse, par un procédé de thermoformage analogue au procédé décrit précédemment. Après décalottage de la collerette les moyens de verrouillage sont, dans un dou@ième temps, imprimés sur la paroi de la collerette ; pour ce faire, celle-ci est introduite dans une matrice schématisée en 26 (Fig 11, 12 et 13) qui com- porte une empreinte 27 reproduisant les moyens de verrouillage à obtenir. En l'exemple, cette empreinte est constituée par quatre filets hélicoïdaux. Cette matrice est, est outre, associée à des moyens de chauffage (non représentés) de sorte que la collerette puisse être amenée à un état de plasticité approprié. A l'intérieur de la collerette est disposé un man- drin constitué, en l'exemple, par quatre poinçons tels que 28, mobiles radialement et de forme héliceïdale reproduisant en relief pour creux les filets à imprimer dans la paroi de la collerette Par un système mécanique classique, ces poinçons sont mus radialement (Fig. 13) pour engendrer la formation des filets de vis dans la maUère plastique. Ce procédé, moins simple que le précédent, sur le plan de la mise en oeuvre comporte toutefois un avantage Reta, ble ; il permet de donner à la surface intérieure de la collerette une forme très précise avec des dimensions à faibles to sérances qui assureront, après assemblage, une remarquable qualité à la pièce finie. Notons, en effet, que les formes tubulaires à pntlr desquelles sont fabriquées les parties du Té, sont extrudées et, si leurs cötes extérieures sont définies de façon précise, leurs cotas intérieures, au contraire, sont affectées d'une imprécision assez élevée, et il est difficile, dans ces condi tions, d'exécuter avec une parfaite précision les moyens de ver- rouillage sur les parois intérieures et ce d'autant plus qu'un thersonforrage par fluide sous pression fournit une empreinte intérieure aux contours légèrement ei'oussés. La variante décrite ci-dessus supprime ce défaut et est intéressante dans certaines applications. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à la description précédente ais en comprend, au contraire, toutes les variantes. Il est ainsi possible de fabriquer par le iême procédé des pièces comportant plusieurs conduits de dérivation. De même, les dérivations peuvent avoir des inclinaisons quelcon ques par rapport au conduit principal. De plus, l'emboîtement du conduit de dérivation à l'intérieur de la collerette peut outre - inversé, la collerette pénétrant dans le conduit de dérivation les moyens de verrouillage de ce dernier pourront, en particulier, astre réalisés à l'intérieur de celui-ci par un procédé analogue è celui décrit ci-dessus en variante. En outre, ce conduit de sérivation peut astre pourvu à son autre extrémité de toute forme @@@îrée, tulipe, rainure de joint, collet de bride, etc REVENDICATIONS l - Procédé de fabrication d'une pièce creuse en forme de Té en matière thermoformable, cette pièce comprenant un conduit principal et au moins une dérivation s'échappant de celui-ci, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste - à réaliser par thermoformage un manchon en matière synthétique à la forme du conduit principal, ledit manchon étant doté, au niveau de la dérivation à réaliser, d'une collerette présentant en creux et reliefs sur sa surface des moyens de verrouillage adaptés pour coopérer avec des moyens conjugués, - à réaliser par thermoformage un conduit en matière synthétique à la forme de la dérivation, ledit conduit étant pourvu d'un tronçon d'embottement adapté pour s'accoupler avec la collerette précitée et présentant en reliefs et creux sur sa surface des moyens de verrouillage conjugués de ceux de la collerette, - à accoupler le tronçon d'emboitement du conduit avec la collerette du manchon en amenant leurs moyens de verrouil- lage conjugués à coopérer et à assurer par des oyons appropriés une étanchéité entre les surfaces en contact de ces éléments. 2 - Procédé de fabrication selon la revendication l, caractérisé en ce que l'étanchéité entre les surfaces en contact du tronçon denboStement et de la collerette est assurée par collage, la collerette et le tronçon d'embolteient étant enduits de colle avant leur accouplement, puis amenés à sécher, après accouplement, pendant un laps de temps déterminé. 3 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la réalisation du manchon doté de sa collerette consiste - à chauffer une forme tubulaire en matière thermoformable pour conférer à la matière une plasticité déterminée, - à disposer cette forme tubulaire dans un moule dont la forme reproduit celle du manchon et lequel est pourvu d'une cavité non étanche de profondeur au moins égale à la collerette à réaliser, ladite cavité comportant sur sa paroi une empreinte reproduisant les moyens de verrouillage de la collerette, - à mettre en pression l'intérieur de la forme tubulaire de façon à repousser la matie te thermoformable contre les parois du moule, - à supprimer la pression appliquée, à ouvrir le mou le et à retirer la forme réalisée, - à décalotter la partie supérieure de la collerette. 4 - Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour la réalisation du manchon, la mise en pression est assurée au moyen d'un fluide sous pression admis dans la forme tubulaire, celle-ci étant préalablement fer 1'. en disposant 4 ses extrémités des moyens d'obturation étanches. 5 - Procédé de fabrication selon la revendication 4 caractérisé en ce que, pour la réalisation du manchon, un élé- mont de diamètre inférieur à celui de la forme tubulaire et en un matériau souple et résistant, est au préalable introduit dans la forme tubulaire. C - Procédé de fabrication selon l'une des revendica- tiens 4 ou 5, caractérisé en ce que, pour la réalisation du min- chon, la mise en pression de l'intérieur de la forme tubulaire est réalisée au moyen d'air comprimé, amené ensuite à circuler dais celui-ci jusqu'à refroidissement et durcissement de la ma-' tière thermeformable. 7 - Procédé de fabrication selon la revendication 3 caractérisé en ce que, pour la réalisation du manchon, la mise M pression est assurée au moyen d'un mandrin en matériau sou- pie, comprimé dans la forme tubulaire pour subir une expansion radiale. 8 @ - Procédé de fabrication selon l'une des revendi- cations 3, 4, 5, 6 Ou 7, caractérisé en ce que, pour la réali sation du manchon, la forme tubulaire utilisée est choisie à une longueur légèrement supérieure à celle du manchon à obt-nir et est disposée dans le moule en exerçant une pression sur ses extrémités, en vue d'assurer un léger excédent de matière appelé à autre refoulé vers la collerette au cours du thermofor- maqe. 9 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications 3, 4, S ou 6 caractérisé en ce que, pour la réalisation du manchon, le moule utilisé est un moule ouvrant composé de deux demi-coquilles est un matériau poreux, s'ouvrant sensiblement au niveau du plan de symétrie de la cavité sus-évoquée. 10 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications l ou 2 caractérisé en ce que la réalisation du man- chon doté de sa collerette consiste - à réaliser par thermoformage à partir d'une forme tubulaire en matière thermoformable, un manchon à la forme du conduit principal, doté d'une collerette, au niveau de la dérivation à réaliser, - à former ensuite sur la surface interne de la collerette les moyens de verrouillage en creux et relief, à l'aide d'un mandrin calibré comportant une empreinte reproduisant ces moyens, ledit mandrin étant amené à pénétrer dans la collerette chauffée, laquelle est logée dans une matrice de forme appropriée. 11 - Procédé de fabrication selon la revendication 10 caractérisé en ce que l'empreinte du mandrin calibré est radialement mobile et est amené, une fois le mandrin introduit dans la collerette, à subir une expansion radiale déterminant la f.r maton des moyens de verrouillage sur la paroi de ladite colle- rette. 12 - Procédé de fabrication selon la revendication 10 caractérisé en ce que le mandrin calibré est amené i pénétrer dans la collerette en tournant d'une fraction de tour de façon à engendrer la formation de filets hélicïdaux constituant les moyens de verrouillage 13 - Procédé de fabrication selon l'une des revendi- cations 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, caractérisé ra ce que la réalisation du conduit de dérivation consiste :: - à chauffer une forme tubulaire en ratier therme- formable pour conférer à la matière une plasticité déterminée, - à disposer cette forme tubulaire dans un moule dont la forme reproduit celle de la dérivation à réaliser et lequel est pourvu à une extrémité d'une empreinte reproduisant les moyens de verrouillage du conduit de dérivation, - à mettre en pression l'intérieur de la forme tubulaire de façon à repousser la matière thermoformable contre les parois du moule, - à supprimer la pression appliquée, à ouvrir le moule et à retirer la forme réalisée. 14 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications l, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage précités sont constitués par un système de vis à larges filets. 15 - Procédé de fabrication selon l'une des revendi cations l, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caractéri sé en ce que les moyens de verrouillage précités sont consti tués par un système à baïonette. 16 - Pièce creuse caractérisée en ce qu'elle est fa briquée par mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des re vendications l, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ou 15. 17 - Moule pour la iise en oeuvre du procédé confor me à la revendication 3 en vue de réaliser un manchon doté d'une collerette, ledit ioule étant caractérisé en ce qu'il présente une forme cylindrique creuse et comprend une cavité non étan che dotée sur sa paroi d'une empreinte reproduisant des moyens de verrouillage, en particulier vis à larges filets ou système à baïonnette. 18 - Moule pour la mise en oeuvre du procédé confor me à la revendication 13 en vue de réaliser un conduit de déri vticn pourvu de moyens de verrouillage, ledit ioule étant ca ractérisé en ce qu'il présente une forme cylindrique creuse et comprend à une extrémité une empreinte reproduisant des moyens de verrouillage, en particulier vis à larges filets ou système à baïonnette.