Brevet FR2397933A1 — publié le 19790216

L'invention concerne la fabrication continue des tubes en matière synthétique thermoplastique comportant des stries ou nervures transversales constituant un profil, et plus couramment dénommés '6tube annelés", fabrication par extrusion au moyen d'une boudineuse d'un tube lisse en matière plastique7 puis conformation dans un moule mobile constitué de deux séries de matrices au profil désiré formant une chalhe sans fin par insufflage d'air ou åe fluide comprimé à lqntérieur du tube.Ce type de fabrication est par exemple bien illustré dans les brevets français n 1346 455 et 1 465 360. L'invention concerne plus particulièrement le gainage intérieur d'un tube annelé, et un dispositif permettant d'obtenir directement un tube annelé avec gaine intérieure lisse. Le gainage d'un tube annelé, à l'extérieur et/ou à lqntérieur, est un avantage certain, car la résistance mécanigue, en particulier à l'écrasement, s'en trouve améliorée, et les conditions d'usure ou de corrosion externe et/ou interne sont mieux supportées. De plus, un gainage permet un gain substantiel en poids métrique pour des caractéristiques mécaniques équivalentes par rapport au tube annelé non gainé ou au tube non annelé à paroi pleine. Il a déjà eté proposé, par exemple dans le brevet français n 2 124 718, de gainer extérieurement un tube annelé en extrudant séparément le tube annelé d'abord, puis, avec une deuxième extrudeuse, la gaine sur le tube annelé. Le gainage extérieur est évidemment beaucoup plus simple à réaliser que le gainage intérieur, surtout si l'on prévoit des tubes de petit diamètre.Néanmoins un gainage intérieur offre de nombreux avantages: outre la participation à la résistance à l'écrasement, citons un passage aisé pour les fils et/ou câbles à lqntérieur, même dans des coudes, sans risque d'accrochage ou de blocage contre la paroi intérieure du tube, et une possibilité de gainer ultérieurement extérieurement le tube annelé à gaine intérieure lisse, autorisant ainsi une utilisation optimale de la matière et une diminution très substantielle du poids métrique. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif relativement simple, permettant d'obtenir directement en une seule extrusion un tube annelé avec gaine intérieure lisse, sans pour autant que les vitesses habituelles d'extrusion s'en trouvent affectées, et particulièrement performant pour ltobtention de tubes gainés intérieurement ayant des petits diamètres, ces gammes dimensionnelles restant encore inaccessibles par un simple aménagement des techniques actuelles. I1 stagit plus particulièrement d'un dispositif pour la fabrication d'un tube annelé en matière synthétique thermoplastique avec gaine intérieure lisse, comportant essentiellement une tête d'extrusion formée d'un corps, d'une filière fixée audit corps et dont l'extrémité aval est essentiellement tubulaire, et d'une torpille principale intérieure audit corps et à ladite filière, dont la portion amont forme séparateur de matière et la portion aval disposée coaxialement à l'extrémité aval de la filière forme poinçon, ladite torpille étant fixée au moyen dtun organe tel que croisillon, un élément tubulaire principal solidarisable au poinçon coaxialement à celui-ci et portant à son extrémité aval une olive principale formant bouchon d'air, un moule constitué par deux séries de matrices formant les maillons d'une chape sans fin et donnant sa comormation au tube lisse extrudé par application de celui-ci contre lesdites matrices sous l'effet d'air sous pression le long d'une chambre dtair essentiellement délimitée par l'orifice de sortie de la tette d'extrusion d'une part et ladite olive d'autre part, caractérisé par le fait que la torpille principale renferme un système d'extrusion secondaire comportant une torpille secondaire coaxiale et un élément tubulaire secondaire solidarisable par une extrémité à ladite torpille secondaire, disposé coaxialement à l'intérieur de l'élément tubulaire principal et débouchant au-delà de llolive principale usqutà une olive secondaire qu'il porte, la portion de matière concernée par ledit système étant acheminée entre les éléments tubulaires principal et secondaire pour produire un gainage lisse intérieur au tube annelé, et que deux canaux indépendants sont prévus pour l'acheminement de l'air sous pression nécessaire, un premier canal pour la conformation du tube amenant l'air dans la torpille principale autour et à ltextérieur de L'élément tubulaire principal au voisinage de l'extrémité amont dudit éléments et un deuxième canal pour le gainage du tube conformé amenant l'air dans la torpille secondaire jusqutà l'élément tubulaire secondaire que l'air traverse jusqu'à son échappesnent par des orifices au-delà de l'olive principale. Le dispositif selon l'invention peut présenter en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes: - la torpille secondaire est monobloc et présente une portion centrale formant un croisillon pour sa fixation dans la torpille principale, son maintien étant assuré par la portion amont de ladite torpille principale un corps de filière est avantageusement logé dans la torpille principale en aval du croisillon de la torpille secondaire, l'élément tubulaire principal étant fixé, par exemple par soudure, audit corps de filière, - le premier canal d'acheminement de l'air est constitué de tronçons traversant respectivement le corps et le croisillon de la torpille principale, puis la portion amont de ladite torpille selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de la tette d'extrusion, de façon à déboucher dans une chambre intérieure à ladite portion en entourant l'extrémité amont de l'élément tubulaire principal, - ltextrémité aval du corps de filière débouche dans la chambre intérieure de la portion amont de la torpille principale, des moyens étant prévus pour préserver l'étanchéité entre ledit corps et le croisillon de la torpille secondaire, ces moyens pouvant être des rondelles élastiques agissant à la manière d'un ressort et disposées sur l'élément tubulaire principal entre l'extrémité aval dudit corps et un épaulement du logement de la torpille principale recevant le système d'extrusion secondaire, - l'air acheminé jusqu'à la chambre intérieure s'échappe sensiblement au niveau de lbrifice de sortie de la filière de la tête d'extrusion, par un passage ménagé entre l'alésage du poinçon et la surface extérieure en regard d'une portion de l'élément tubulaire principal ledit passage peut être formé par au moins une rainure ménagée sur la surface extérieure de l'élément tubulaire principal, telle que face plane ou patte d'araignée, au moins sur la portion dudit élément intérieure au poinçon, - le deuxième canal d'acheminement de l'air est constitué de tronçons traversant respectivement le corps et le croisillon de la torpille principale, puis la portion amont de ladite torpille et le croisillon de la torpille secondaire jusqu'à déboucher sur l'extrémité de l'élément tubulaire secondaire, - l'élément tubulaire secondaire présente sur sa périphérie des tétons en vue d'assurer la concentricité dudit élément et de ltélément tubulaire principal, - les pressions d'air pour chaque chambre d'air, å savoir une première chambre concernant la conformation du tube et une deuxième chambre concernant le gainage du tube conformé, sont choisies pour que la gaine lisse intérieure soit appliquée légèrement dès la sortie pour une soudure avec la paroi intérieure du tube conformé non encore refroidi. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé où: - la figure 1 est la coupe axiale d'un dispositif conforme à l'invention, montrant en particulier les deux chambres d'air pour la conformation et le gainage, ainsi que les deux canaux indépendants d'acheminement de l'air, - la figure 2 est une coupe axiale à plus grande échelle de la tête d'extrusion du dispositif de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des coupes transversales respectivement selon III-III et IV-IV de la figure 2, montrant en particulier certains détails des trajets empruntés par la matière synthétique et par l'air sous pression. Figures 1 et 2, le dispositif comporte essentiellement une tête d'extrusion 1 formée d'un corps 2, d'une filière 3 fixée audit corps et dont ltextrémité aval 4 est essentiellement tubulaire, et d'une torpille principale 5 intérieure audit corps et à ladite filière, dont la portion amont 6 forme séparateur de matière et la portion aval 7 présentant une extrémité disposée coaxialement à lEntérieur de ltextrémité aval 4 de la filière forme poinçon la torpille principale 5 est fixée au moyen d'un croisillon 8 dont deux seulement des quatre pales sont visibles sur la coupe. I1 comporte également un élément tubulaire principal 9 solidarisable au poinçon coaxialement à celui-ci et portant à son extrémité aval 10 une olive principale 11 formant bouchon d'airs ainsi qutun moule 12 formé par deux séries de matrices formant les maillons d'une chaîne sans fin, et donnant sa conformation au tube lisse extrudé par application de celui-ci contre lesdites matrices sous l'effet d'air sous pression le long d'une chambre 13 essentiellement délimitée par l'orifice de sortie de la tête d'extrusion d'une part et ladite olive principale 11 d'autre part. Les éléments qui précèdent sont connus, et il est rappelé que, dans les techniques antérieures, l'air nécessaire à la conformation du tube annelé s'échappait du tube 9 par des orifices situés au voisinage de la sortie de la tête d'extrusion. Dans le cadre de l'invention, il en va tout autrement, ainsi que cela va apparaitre ci-après. Ainsi, conformément à l'invention, la torpille principale 5 renferme un système d'extrusion secondaire comportant une torpille secondaire 14 coaxiale et un élément tubulaire secondaire 15 solidarisable par une extrémité 16 à ladite torpille secondaire, disposé coaxialement à lEntérieur dé ltélément tubulaire principal 9 et débouchant au-delà de l'olive principale 11 jusqu'à une olive secondaire I7 qutil porte, la portion de matière concernée par ledit système étant acheminée entre les éléments tubulaires principal 9 et secondaire 15 pour produire un gainage lisse intérieur au tube annelé. En outre, deux canaux indépendants sont prévus pour l'acheminement de l'air sous pression nécessaire: un premier canal 18 pour la conformation du tube dans la torpille principale 5 autour et à ltextérieur de l'élément tubulaire principal 9 au voisinage de l'extrémité amont dudit élément, et un deuxième canal 19 pour le gainage intérieur du tube conformé amenant l'air dans la torpille secondaire 14 jusqu'à l'élément tubulaire secondaire 15 que l'air traverse jusqu'à son échappement par des orifices 20 au-delà de l'olive principale 11, dans une chambre d'air 21 classique essentiellement délimitée par les olives principale 11 et secondaire 17. Ainsi, un des principes fondamentaux de Invention apparat déjà: l'élément tubulaire principal 9, dont la fonction essentielle dans les réalisations antérieures était de supporter l'olive, remplit ici deux fonctions nouvelles et originales, à savoir d'une part d'acheminer l'air sous pression qui circule le long de sa surface extérieure, et d'autre part de servir de filiere pour la portion de maière concernée par le gainage en aval de ltolive principale.L'élément tubulaire secondaire 15, utilisé de façon connue en soi à partir de lblive principale pour acheminer l'air qui le traverse, sert en outre de poinçon pour la portion de matière concernée par le gainage comme une véritable extension coaxiale de la tête d'extrusion. Maintenant un certain nombre de modalités, facultatives mais avantageuses, vont être décrites plus en détail, tant en ce qui concerne le double passage de la matière d'extrusion que le double passage de l'air sous pression. La torpille secondaire 14 est monobloc et présente un portion centrale 22 formant un croisillon pour sa fixation dans la torpille principale 5, son maintien étant assuré par la portion amont 6 de ladite torpille principale. Un corps de filière 23 est avantageusement logé dans la torpille principale en aval du croisillon 22, et ltélément tubulaire principal 9 est fixé-(par exemple soudé) audit corps de filière.Ainsi, la matière venant de la boudineuse par le corps 2 du dispositif se sépare en deux portions: une première portion passant autour et à ltextérieur de la torpille principale 5 puis étant canalisée entre filière 3 et poinçon 7 jusqu1à l'orifice d'extrusion pour former le tube annelé, et une deuxième portion passant à lintérieur åe la torpille principale 5, ctest-à-dire autour de la torpille seconåaire 14 et de l;;extrémite amont de ltélément tubulaire secondaire 15, puis étant canalisée entre les éléments tubulaires principal 9 et secondaire 15 (faisant fonction respectivement de filière et de poinçon) jusqu'à l'orifice d'extrusion en aval de l'olive principale 11 pour former la gaine lisse du tube annelé conformé.Signalons qu'une tige d'extension (non représentée) sera prévue, se fixant sur ltolive secondaire 17, pour permettre la solidarisation (ici par vissage) de l'élément tubulaire secondaire 15 à la torpille secondaire 14 par ltavant de la chaîne de con,orrnation, en insérant ltensemble entre les maillons en regard juste avant de mettre en route la vis de la boudineuse. Quant au passage de l'air sous pression nécessaire, il est effectué par deux canaux indépendants, ainsi que cela va être maintenant décrit. Le premier canal 18 est constitué de tronçons traversant respectivement le corps 2 et le croisillon B de la torpille principale, puis la portion amont 7 de ladite torpille par un conduit 24 sensiblement parallèle à la tête d'extrusion, de façon à déboucher dans une chambre 25 intérieure à ladite portion en entourant l'extrémité amont de l'élément tubulaire principal 9 notons qu'ici l'extrémité aval du corps de filière 23 débouche dans la chambre 25. Lgétanchéité doit être assurée à la fois de part et d'autre des deux croisillons 8 et 22 : en effet, une rupture d'étanchéité entre le corps de filière 23 et le croisillon 22 par exemple, provoquerait une infiltration de matière qui brûlerait du fait de son immobilité, et ainsi un défaut sur le tube nécessitant d'arrêter la chalhe, de tout démonter et de tout nettoyer.Une étanchéité réalisée simultanément en trois points étant illusoire, il est proposé de prévoir des moyens pour assurer ltétanchéité entre le corps de filière 23 et le croisillon 22 sous forme de rondelles élastiques 26 (de type Belleville par exemple) disposées sur l'élément tubulaire principal 9 entre l'extrémité aval dudit corps et un épaulement du logement intérieur de la torpille principale 5 recevant le système d'extrusion secondaire: ces rondelles agissant à la manière d'un ressort assurent deux points d'étanchéité lorsque la portion amont 5 est vissée contre le croisillon 8 en appuyant aussi contre le croisillon 22, le jeu étant alors récupéré. L'air acheminé jusqu'à la chambre intérieure 25 s'échappe, sensiblement au niveau de l'orifice de sortie de la filière de la tête d'extrusion, par un passage ménagé entre l'alésage du poinçon 7 et de l'élément tubulaire principal 9 pour mieux comprendre le mode d'échappement de l'air, il est préférable de se reporter à la figure 4 où un exemple possible a été illustré sous forme de faces planes 27 ménagées sur la surface extérieure de l'élément 9 (on pourrait aussi prévoir un système de rainure de type patte d'araignée sur ledit élément). Le deuxième canal 19 d'acheminement de l'air est constiué de tronçons traversant respectivement le corps 2, le croisillon 8, la portion amont 7 de la torpille principale, puis le croisillon 22 de la torpille secondaire jusqu'à déboucher sur l'élément tubulaire secondaire 15. L'étanchéité est assurée par le vissage de la portion amont 5 de la torpille principale contre le croisillon 8. II est important d'assurer la concentriaté entre les éléments tubulaires 9 et 15 : à cet effet l'élément 15 présente sur sa prériphérie au moins un système de trois tétons 28 à 120 , ou tout autre moyen connu. Il sera avantageux de prévoir un resserrement dudit élément 15 en aval desdits tétons (non représenté) pour comprimer localement la matière qui vient d'être séparée, et ainsi redonner un caractère homogène à la matière plastique. I1 sera avantageux que les pressions d'2ir peur chacune des deux chambres 13 et 21 soient choisies de telle sorte que la gaine lisse intérieure se soude légèrement des la sortie avec la paroi intérieure du tube conformé non encore refroidi, l'idéal étant de conserver une forme essentiellement cylindrique pour la gaine lisse intérieure. La fiabilité du dispositif est bonne grâce à l'indépendance totale des doubles passages de matière et d'air sous pression. Enfin, les opérations de montage et de démontage du dispositif de l'invention, qui présente l'avan4tage considérable d'avoir une seule tête d'extrusion, sont particulièrement aisées. I1 va de soi que la présente invention n'est nullement limitée aux exemples qui en ont été donnés à titre illustratif, mais cornprend toute variante reprenant avec des moyens équivalents la définition génerale de l'invention telle que revendiquée. En particulier, il est possible de supprimer lwolive principale, auquel cas la paroi du tube lisse à la sortie de l'orifice d'extrusion fait elle-même office d'olive, avec éventuellement un évaseur de matière disposé à proximité de l'orifice d'extrusion. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour la fabrication d'un tube annelé en matière synthétique thermoplastique avec gaine intérieure lisse, comportant essentiellement une tête d'extrusion formée d'un corps, d'une filière fixée audit coprs et dont ltextrémité aval est essentiellement tubulaire, et d'une torpille principale intérieure audit corps et à ladite filière, dont la portion amont forme séparateur de matière et la portion aval disposée coaxialement à l'extrémité aval de la filière forme poinçon, ladite torpille étant fixée au moyen d'un organe tel que croisillon, un élément tubulaire principal solidarisable au poinçon coaxialement à celui-ci et portant à son extrémité aval une olive princiale formant bouchon d'air, un moule constitué par deux séries de matrices formant les maillons d'une chape sans fin et donnant sa conformation au tube lisse extrudé par application de celui-ci contre lesdites matrices sous lteffet d'air sous pression le long d'une chambre d'air essentiellement délimitée par l'orifice de sortie de la tête d'extrusion d'une part et ladite olive d'autre part, caractérisé par le fait que la torpille principale renferme un système d'extrusiorr:: secondaire comportant une torpille secondaire coaxiale (14) et un élément tubulaire secondaire (15) solidarisable par une extrémité à ladite torpille secondaire, disposé coaxialement à l'intérieur de l'élément tubulaire principal et débouchant au-delà de l'olive principale jusqu une olive secondaire (17) qu'il porte, la portion de matière conceriiée par ledit système étant acheminée entre les éléments tubulaires principal et secondaire pour produire un gainage lisse intérieur au tube annelé, et que deux canaux indépendants sont prévus pour l'acheminement de l'air sous pression nécessaire, un premier canal (18) pour la conformation du tube amenant l'air dans la torpille principale autour et à ltextérieur de l'élément tubulaire principal au voisinage de l'extrémité amont dudit élément, et un deuxième canal (19) pour le gainage du tube conformé amenant l'air dans la torpille secondaire jusqu'à l'élément tubulaire secondaire que l'air traverse jusqu'à son échappement par des orifices au-delà de ltolive principale. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la torpille secondaire est monobloc et présente une portion centrale formant un croisillon (22) pour sa fixation dans la torpille principale, son maintien étant assuré par la portion amont de ladite torpille principale. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un corps de filière (23) est logé dans la torpille principale en aval du croisillon de la torpille secondaire, et que l'élément tubulaire principal est fixé par exemple par soudure audit corps de filière. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le premier canal (18) d'acheminement de l'air est constitué de tronçons traversant respectivement le corps et le croisillon de la torpille principale, puis la portion amont de ladite torpille selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de la tête d'extrusion, de façon à déboucher dàns une chambre (25) intérieure à ladite portion en entourant l'extrémité amont de l'élément tubulaire principal. 5/ Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que ltextrémité aval du corps de filière débouche dans la chambre intérieure de la portion amont de la torpille principale, des moyens étant prévus pour préserver l'étanchéité entre ledit corps et le croisillon de la torpille secondaire. 6/ Dispositif selon la revendications 4, caractérisé par le fait que les moyens d'étanchéité entre le corps de filière et le croisillon adjacent sont constitués par des rondelles élastiques (26) agissant à la manière d'un ressort et disposées sur l'élément tubulaire principal entre Extrémité aval dudit corps et un épaulement du logement de la torpille principale recevant le système d'extrusion secondaire. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'air acheminé jusqu'à la chambre intérieure s'échappe sensiblement au niveau de l'orifice de sortie de la filière de la tête d'extrusion, par un passage ménagé entre l'alésage du poinçon et la surface extérieure en regard d'une portion de l'élément tubulaire principal. 8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le passage est formé par au moins une rainure ménagée sur la surface extérieure de l'élément tubulaire principal,telle que face plane (27) ou patte d'araignée, au moins sur la portion dudit élément intérieure au poinçon. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le deuxième canal (19) d'acheminement de l'air est constitué de tronçons traversant respectivement le corps et le croisillon de la torpille principale, puis la portion amont de ladite torpille et le croisillon de la torpille secondaire jusqu'à déboucher sur l'extrémité de L'élément tubulaire secondaire. 10/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément tubulaire secondaire présente sur sa périphérie des tétons (28) en vue d'assurer la concentricité dudit élément et de l'élément tubulaire principal. 11/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pressions d'air pour chaque chambre dfak, à savoir une première chambre concernant la conformation du tube et une deuxième chambre concernant le gainage du tube conformé, sont choisies pour que la gaine lisse intérieure soit appliquée légèrement dès la sortie pour une soudure avec la paroi intérieure du tube conformé non encore refroidi.