Brevet FR2292658A1 — publié le 19760625

La présente invention se rapporte aux articles polymères renforcés et elle concerne plus particulièrement un appareil pour enrouler un élément hélicoïdal de renforcement pour un article polymère tubulaire ainsi qu'un procédé mis en oeuvre par ledit appareil. Dans de tels articles, la matière polymère est en général relativement molle lorsque l'on enroule hélrcoIdale- ment sur elle le renforcement et, afin d'éviter la pénétration variable de la matière polymère par 1'enroulement et de produire un enroulement de diamètre constant, il est nécessaire de régler avec précision la tension sous laquelle on maintient l'élément de renforcement alors qu'on 11 enroule en place. M8me cette action ne produirait pas d'enroulement de diamètre constant si la dureté de la matière polymère était variable.Un procédé connu d'obtention dediamètreconstant pour l'élément hélicoïdal de renforcement est de régler avec précision le débit d'alimentation de l'élément de renforcement de manière que ce débit fournisse avec précision la longueur nécessaire pour le diamètre et le pas exigés pour l'hélice. On y est parvenu en utilisant un cylindre à vis à contre-rotation parallèle au mandrin sur lequel on forme l'article, et présentant k la base de la vis un diamètre qui est le même que le diamètre de base de l'hélice de renforcement à former et un pas qui est le même que le pas exigé. On enroule alors le renforcement de quelques tours du cylindre k vis, et on l'amène sur l'article qui est monté sur un mandrin. Lorsque le cylindre è vis tourne, il délivre l'élément de renforcement sur le mandrin suivant le m#me pas que celui de la vis sur le cylindre. Ce procédé exige d'abord un cylindre à vis pour chaque renforcement hélicoïdal différent et, ensuite, des moyens d'entrainement b channe ou engrenage pour produire un renforcement dans lequel les spires adJacentes sont en contact (c'est-a'- dire A ("pas touchant"). Selon un premier aspect de l'invention, un appareil pour enrouler une couche de renforcement hélicoïdal pour un article polymère, tubulaire, a' renforcement filamentaire comprend un mandrin pour porter l'article polymère, ledit mandrin comportant è une extrémité une partie axiale de calibrage dont le diamètre est déterminé par le diamètre requis de 1'en- roulement de renforcement, un anneau-guide installé près du mandrin, des moyens d'entraînement pour entraîner l'anneau-guide le long du mandrin afin de conférer le pas requis a' ltenroule- ment hélicoidal, et un mécanisme de compensation pour permettre le mouvement relatif entre l'anneau-guide et le mandrin et pour maintenir pratiquement constante la longueur du trajet de la partie de calibrage à l'anneau-guide de sorte que, b l'utilisation, la partie de calibrage délivre de la matière de renforcement présentant la longueur requise par spire du mécanisme de compensation à l'anneau-guide. De préférence, le dispositif ou mécanisme de compensation comprend un guide de longueur constante pour la ma tière d'enroulement de renforcement. Le guide de longueur constante peut comprendre deux organes de liaison rigides , ou davantage, articulés bout à bout pour former le guide, une extrémité étant reliée a' l'anneau-guide et 11 autre extrémité étant fixe par rapport à la partie de calibrage du~mandrin de sorte que la matière de renforcement, lorsqu'elle est guidée le long des liaisons, suit un trajet de longueur constante jusqu'à l'anneau-guide.En variante, le guide de longueur constante peut comprendre un organe de liaison flexible.tes organes de liaison sont de préférence tubulaires et l'on fait passer la matière de renforcement à travers l'organe ou les organes de liaison tubulaire (s). Dans un mode préféré de réalisation d'appareil, on utilise deux liaisons rigides réunies par un joint à étrier pour former une structure à deux pieds qui est ancrée près de la partie de calibrage et reliée à l'anneau-guide par d'autres joints à étrier, dont l'un est installé sur un arbre vertical rotatif. Selon un autre agencement, le dispositif de compensation peut comprendre une poulie-guide montée folle sur un tourillon pour tourner et glisser sur celui-ci ; et l'axe de rotation du tourillon est disposé en oblique par rapport à l'axe du mandrin de sorte que, à l'utilisation, la partie de calibrage du mandrin délivre de la matière de renforcement présentant la longueur requise par spire, et l'on fait passer la matière de renforcement sur la poulie-guide puis on l'amène sur le mandrin au moyen de l'anneau-guide, la poulie-guide glissant sur son tourillon pour maintenir sensiblement constante, pendant l'en roulement, la longueur du renforcement entre la partie de calibrage et i'anneau-guide. De préférence, un dispositif d'espacement est installé parallèlement à la partie de calibrage et l'on fait passer la matière de renforcement autour du dispositif d'espacement ainsi que de la partie de calibrage du mandrin, en maintenant ainsi un écartement constant des spires de la matière de renforcement autour de la partie de calibrage. De manière typique, on utilise quatre ou cinq spires autour de la partie de calibrage et du dispositif d'espacement. On peut déplacer l'anneau-guide le long du mandrin à une vitesse qui permet d'obtenir soit des enroulements de renforcement-séparés, soit des enroulements de renforcement qui se touchent (c'est-à-dire à "pas touchant"). La partie de calibrage du mandrin peut être fixée au mandrin, ou peut en Autre enlevée et, dans ce dernier cas, différentes parties de calibrage peuvent #tre installées sur le mandrin pour différents renforcements, par exemple pour différentes profondeurs de pénétration d'une couche polymère placée sur le mandrin. De préférence, un second anneau-guide est prévu pour délivrer le renforcement sur la partie de calibrage. Selon un autre aspect de l'invention, un procédé pour enrouler un renforcement consiste à faire tourner simultanément la partie de calibrage d'un mandrin et le mandrin, le diamètre réel de la partie de calibrage étant égal au diamètre de la couche d'enroulement requise sur le mandrin, et à délivrer la matière filamentaire par la partie de calibrage, au moyen d'un mécanisme de compensation, au mandrin sans glissement relatif, le mécanisme de compensation servant à maintenir un transfert de longueur constante de couche d'enroulement de la partie de calibrage au mandrin. La présente invention est particulièrement utile pour la fabrication simultanée de petites courroies d'entra#ne- ment de précision,dans lesquelles des dents sont découpées dans le mandrin dans la direction axiale de manière que la matière polymère de la courroie soit poussée dans ces dents, si bien que l'on obtient, en la divisant circonférentiellement, plusieurs courroies présentant sur la circonférence interne des dents d'engrenage. Dans une telle application, spécialement lorsque l'on utilise une matière filamentaire à module élevé comme la fibre de verre, il est difficile de maintenir une tension d'enroulement constante par des moyens classiques.La présente invention permet de maintenir une fabrication de précision par alimentation de longueurs précises de matière filamentaire pendant l'enroulement hélicoïdal du renforcement de courroie. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue latérale d'un premier mode de réalisation d'appareil pour enrouler un renforcement. La figure 2 est une vue en bout de l'appareil de la figure 1 (dans le sens de la flèche F). La figure 3 est une vue schématique en perspective d'un second mode de réalisation d'appareil selon la présente invention. La figure 4 est une vue latérale de l'appareil de la figure 3. La figure 5 est une vue de dessus de l'appareil de la figure 3. La figure 6 est une vue en bout de l'appareil de la figure 3 (dans le même sens que dans le premier mode de réalisation). Comme on l'a représenté sur les figures 1 et 2, on produit une courroie au moyen d'un mandrin cylindrique 1 installé horizontalement sur un arbre 2 et comportant une partie de calibrage 3 installée en bout qui forme un dispositif délivreur à vitesse constante. Parallèlement à la partie de calibrage 3, et juste au-dessus de celle-ci, est installé un dispositif d'espacement 4 qui comprend un arbre rotatif comportant une série de gorges circonférentielles espacées 5 pour guider la matière de renforcement. La partie principale du mandrin constitue une surface sur laquelle on forme des courroies à partir d'un long manchon cylindrique tubulaire qui, lorsqu'il est coupé transversalement après durcissement du manchon, produit plusieurs courroies étroites. Un anneau-guide 6 est présent près du mandrin 1 et est installé sur une vis-mère7 horizontale et parallèle au mandrin qui transmet un mouvement progressif précis à l'anneau- guide 6 le long du mandrin 1. Ce mouvement est en liaison avec le mouvement rotatif du mandrin 1 pour constituer l'espacement requis de l'enroulement hélicordal de renforcement. Un mécanisme de compensation 8 est prévu pour conduire la matière de renforcement de la partie de calibrage 3 à l'anneau-guide 6. Ledit mécanisme de compensation comprend deux biellettes rigides 9 et 10 formées chacune d'un tube d'acier. Les biellettes rigides 9 et 10 sont réunies par un joint à étrier Il comportant une petite poulie sur la broche d'étrier reliant les organes tubulaires pour guider la matière de renforcement.L'extrémité de la biellette rigide 9 adjacente à la partie de calibrage est montée sur la base d'un bâti (non représenté) au moyen d'un second joint à étrier 12 à axe horizontal et fixé à un court tronçon de tube 12a à axe vertical et monté rotatif dans la base du asti, le montage étant tel que le tube 9 puisse tourner autour de l'axe du tube 12a et puisse pivoter autour de l'axe du joint à étrier. Une ouverture est prévue à travers la broche d'étrier du joint 12, et l'on peut faire passer la matière de renforcement par cette ouverture. Le second organe 10 de liaison est relié à ltanneau-guide, porté par un organe se déplaçant sur la vis-mère, par l'ensemble d'un troisième joint à étrier et d'un tube pivotant de sorte que les biellettes rigides reliées entre elles peuvent s'articuler autour des joints à étrier et pivoter autour du tube 12a pour maintenir un trajet tubulaire de la partie de calibrage 3 à l'anneau-guide 6 quel que soit l'endroit où se trouve l'anneauguide 3 le long de la vis-mère 7. Un second anneau-guide 13 permet de délivrer la matière de renforcement sur la partie de calibrage 3 du mandrin. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. On positionne sur le mandrin 1 une couche 14 de matière polymère non durcie. Un fil de renforcement 15 en fibre de verre est amené par le second anneau-guide 13 sur la partie de calibrage 3 du mandrin 1 et on en fait passer cinq spires autour de ladite partie 3 et du dispositif d'espacement 4, chaque spire étant positionnée dans une gorge 5 différente du dispositif 4. Ce passage autour de la partie de calibrage constitue un méca nisme dlentraSnement pour le fil de renforcement, à vitesse d'entraSnement fixe. On choisit le diamètre de la partie de calibrage de manière que la vitesse d'entraînement fixe soit, de manière précise, celle qui est requise pour former un enroulement de renforcement ayant les dimensions exigées. La matière de renforcement 15 est enlevée de la partie de calibrage 3 à l'endroit du joint 12 et traverse l'ouverture de la broche d'étrier et celle des biellettes tubulaires 9 et 10 pour arriver à l'anneau-guide 6, d'où elle est enroulée sur la couche de matière polymère. L'anneau-guide 6 -se déplace le long du mandrin 1 en suivant la vis-mère pour produire l'espacement requis de la matière de renforcement enroulée héli coidalement. Il est clair que le dispositif de compensation n'est pas nécessairement tubulaire, et pourrait comprendre des liaisons rigides avec des guide-fil fixés à l'extérieur pour constituer une longueur de trajet constante. En variante, le dispositif de compensation peut comprendre des tubes flexibles ou plusieurs liaisons rigides à connexions mutuelles flexibles. Un dispositif selon une variante est représenté sur les figures 3 et 6 et il utilise le même mandrin 1 que dans 11 appareil décrit en premier, les mêmes rérérenrces désignant les parties identiques ou similaires. Cependant, le dispositif de compensation comprend une poulie-guide 20, à gorge profonde sur sa circonférence et montée folle pour pouvoir tourner et glisser le long d'un tourillon 21. Ledit tourillon 21 est installé de façon que son plan se trouve horizontalement au-dessus de celui du mandrin et parallèlement à ce dernier plan. t'axe du tourillon 21 se trouve aussi bien dans un plan parallèle à l'axe du mandrin que dans un plan qui coupe un plan dans lequel se trouve l'axe du mandrin de sorte que, en vue en plan (figure 5), les axes font un angle entre eux. Le dispositif fonctionne de la manière suivante. La tension du renforcement oblige la poulie-guide 20 à tourner librement et à glisser (dans la direction 7') le long du touril Ion 21. Par suite de la position angulaire du tourillon 21, qui est de 170 dans un exemple, la somme de la longueur de fil 9' entre la partie de calibrage 13 et le tourillon 21 et de la longueur de fil 10' entre le tourillon 13 et 1'anneau-guide 6' est maintenue pratiquement constante. Ceci a pour résultat que le renforcement est appliqué suivant une longueur d'enroulement constante par tour de mandrin sur toute la longueur du mandrin 1. Avant de commencer l t enroulement, la matière de renforcement est fixée à demeure en 18 de façon à maintenir son extrémité fermement en place. Des dimensions typiques pour fabriquer de petites courroies sont indiquées ci-dessous - longueur du mandrin d'assemblage : 25,0 à 35,0 cm ; - dimension du mandrin d'assemblage : 4,8 cm, et - mouvement de la poulie-guide le long du touril lon : 11,5 cm. Alors que les dimensions de la machine ne sont pas déterminantes pour l'invention, on pense que l'appareil est particulièrement avantageux pour des courroies dont la largeur peut atteindre 60 cm et le diamètre peut être de 2 à 15 cm. Un mandrin de 60 cm de long permet la fabrication simultanée d'une grande quantité de petites courroies. On peut prévoir des parties de calibrage de diamètres variés pour fixation à un mandrin donné, de sorte que l'on peut produire des courroies à renforcements de différents diamètres à partir d'un seul mandrin. Le diamètre Dg de la partie de calibrage est toujours supérieur à celui Dm du mandrin, d'une quantité équivalente à 1' épaisseur (Dp-Dm) d'une couche de matière polymère nécessaire sous le renforcement. La présente invention permet de fabriquer des manchons à grande variété d'écartements d'enroulements de renforcement, y compris des renforcements dans lesquels les spires adjacentes sont en contact (ctest-à-dire à "pas touchant"). On peut utiliser l'appareil pour des articles autres que des courroies, par exemple des tuyaux souples et autres chemisages ou manchons renforcés, mais il s'applique particulièrement à des petites courroies dans lesquelles il est essentiel d'obtenir une extrême précision du positionnement du renforcement et une tension constante de l'enroulement du renforcement pour produire des courroies qui fonctionnent sans balourd ni à-coups. #E VEND I C A T IONS 1.- Appareil pour enrouler une couche de renforcement hélicoidal pour un article polymère tubulaire, à renforcement filamentaire, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin pour porter l'article polymère, ledit mandrin comportant à une extrémité une partie axiale de calibrage ecat le diamètre est déterminé par le diamètre requis de l'enroulement de renforcement, un anneau-guide installé près du mandrin, des moyens dientrarnement pour entraîner l'anneau-guide le long du mandrin afin de conférer le pas requis à l'enroulement hélicoidal, et un mécanisme de compensation pour permettre le mouvement relatif entre l'anneau-guide et le mandrin et pour maintenir pratiquement constante la longueur du trajet de la partie de calibrage à l'anneau-guida de sorte que, à l'utilisation, la partie de calibrage délivre de la matière de renforcement présentant la longueur requise par spire du mécanisme de compensation à l'anneau-guide. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de compensation comprend un guide de longueur constante pour la matière d'enroulement de renforcement. 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le guide de longueur constante comprend au moins deux organes de liaison rigides articulés bout à bout pour former le guide, une extrémité étant reliée à l'anneau-guide et L'autre extrémité étant fixe par rapport à la partie de calibrage du mandrin. 4.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le guide de longueur constante comprend un organe de liaison flexible de longueur constante. 5.- Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le ou les organe (s) de liaison est (sont) tubulaire (s) de sorte que l'on peut faire passer la matière de renforcement à travers ledit (ou lesdits) organe (s). 6.- Appareil selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que le guide de longueur constante comprend deux organes de liaison tubulaires rigides et en ce que lesdits organes sont réunis par un joint à étrier pour former une structure à deux pieds, qui est reliée à la fois à l'anneau-guide et à un point fixe adjacent à la partie de calibrage du mandrin par d'autres joints à étrier, chacun de ces derniers joints à étrier étant installé sur un arbre vertical rotatif. 7.- Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que des ouvertures sont présentes à travers l'axe de chaque joint à étrier, la matière de renforcement pouvant traverser lesdites ouvertures. 8.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un dispositif d'espacement est installé parallèlement X la partie de calibrage, de sorte que l'on peut faire passer la matière de renforcement autour du dispositif d'espacement-ainsi que de la partie de calibrage du mandrin, et que le dispositif d'espacement détermine l'écartement des spires de la matière de renforcement. 9.- Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif d'espacement comprend une tige cylindrique avec des gorges circonférentielles à espacement égal. 10.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la partie de calibrage peut être séparée du mandrin. 11.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un second anneau-guide est présent près de la partie de calibrage du mandrin pour guider la matière de renforcement sur ledit mandrin. 12.- Procédé d'enroulement d'une couche de renforcement hélicoïdal pour un article polymère tubulaire, à renforcement filamentaire, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner simultanément la partie de calibrage d'un mandrin et le mandrin, le diamètre réel de la partie de calibrage étant égal au diamètre de la couche d'enroulement requise sur le man drink et à délivrer la matière filamentaire par la partie de calibrage, au moyen d'un mécanisme de compensation, au mandrin sans glissement relatif, le mécanisme de compensation servant à maintenir un transfert de longueur constante de couche d'en- roulement de la partie de calibrage au mandrin.