Brevet FR2452048A1 — publié le 19801017

La présente invention concerne un manchon en matière synthétique thermoplastique servant à relier des éléments de tuyauterie et pouvant être soudé électrique- ment au moyen dun fil de chauffe disposé en formant des spires, à proximité de la paroi intérieure dtun manchon en forme de douille, ce manchon étant engagé sur les ex trématés des éléments de tuyauterie à relier et le manchon et les extrémités des éléments de tuyauterie étant partiellement ramollis et soudés ensemble grâce à la chaleur produite par le fil de chauffe. Aujourdthui les réseaux de tuyauterie sont le plus souvent réalisés en utilisant des éléments en matière synthétique thermoplastique. I1 se pose alors le problème de létanchéité au liquide et à la pression de la liaison lors de lassemblage des différents éléments de tuyauterie tels que les tronçons tubulaires des conduits, les coudes, les éléments de dérivation, les organes de commande, par exemple des vannes ou des soupapes et des élé- ments analogues.On utilise généralement, pour relier les extrémités de raccordement de ces éléments, des pièces cylindriques constitu par un manchon en matière therro- plastique se présentant sous la forme dtune douille et les extrémités tubulaires et le manchon sont ramollis thermiquement et soudés ensemble. Le manchon peut alors être solidaire d'un élément de tuyauterie ou il peut constituer une pièce séparée. En vue de faire fondre par tiellement et de souder les éléments à raccorder, on prévoit à proximité de la paroi intérieure du manchon cylindrique un fil de chauffe électrique disposé pour former des spires.L'alimentation en énergie électrique de ce fil de chauffe permet de créer une quantité de chaleur dosée et suffisante pour obtenir la liaison entre le manchon et les extrémités des divers éléments. Afin de pouvoir doser la quantité de chaleur nées saire au soudage du manchon et des extrémités, on utilise des appareils de soudage qui délivrent au fil de chauffe inséré dans le corps du manchons llénergie électrique proportionnelle à la quantité de chaleur nécessaire. Parmi ces types d'appareils on connais des formes de réalisation différentes qui permettent de respecter un temps de soudage déterminé lors d'un réglage sur une tension ou une intensité constante. On connatt également des appareils qui utilisent une sonde pyrométrique placée sur le manchon ainsi que des appareils plus simples qui ne limitent que la durée du processus de soudage.Dans dau- tres appareils connus on tient également compte de la température ambiante à proximité du manchon pour régler la durée du soudage. Un manchon de ce type; pouvant entre soudé électri quement à Laide de ces appareils et d'un fil de chauffe inséré dans le corps du manchon, constitue apparemment un élément relativement simple à réaliser. I1 est seulement nécessaire de faire attentionwlors de Insertion du fil de chauffe, que les différentes spires soient séparées les unes des autres par une épaisseur de matière synthétique suffisante pour empêcher, de façon sûre, tout contact électrique entre les spires.Afin dtobtenir une bonne liaison entre les éléments à souder, le manchon en matière thermoplastique doit présenter une contrainte interne de retrait ou de contraction qui produit son effet au cours du processus de soudage afin d'obtenir une application serrée du manchon sur les éléments à relier. Tandis que le manchon se contracte lors du soudage, le fil de chauffe, dont la température monte pendant le 80U- dage, se dilate. Ces deux mouvements contraires peuvent provoquer un flambage de certaines spires du fil de chauffe et être ainsi à lXorigine dtun court-circuit entratnant une détérioration du manchon qui peut prendre feu. L2al- longement du fil de chauffe a également pour effet décar- ter les spires de la zone de soudage. Cet écart peut devenir si important que la fusion complète de la paroi interne du manchon est mise en question dans la zone de soudage.Ces phénomènes font leur apparition notamment dans des manchons à soudage électrique dont le diamètre est relativement important, par exemple, supérieur à 200 mm. I1 est évident que la dilatation thermique du fil de chauffe constitue un facteur important pour ces manchons du fait que la longueur totale des spires peut dépasser 10 m. Afin de remédier à ces inconvénients inhérents au soudage de manchons d'un diamètre important, différentes mesures connues ont été envisagées. I1 est par exemple possible de réduire la longueur totale du fil de chauffe en insérant dans le manchon plusieurs ensembles de spires, par exemple quatre. De ce fait l'allongement total du fil de chauffe se trouve réduit et le danger de court-circuits est écarté. Cette solution augmente cependant la mise en oeuvre technique pour les raccordements électriques. Une autre solution prévoit lwutilisation dtun fil de chauffe isolé par une laque ou par un ruban. I1 est évident que cette mesure n'empêche pas la dilatation thermique du fil de chauffe mais ltisolement doit permettre dtéviter des court-circuits lors deun contact entre les spires. Cependant l'isolement des fils de chauffe vendus dans le commerce est teIlement mince qu'il est insuffisant pour prévenir efficacement des court-circuits résultant du contact de spires entre elles. Lors de l'utilisation dun fil de chauffe isolé par une couche de laque celle-ci peut carboniser à des températures élevées du fil en libérant des vapeurs de solvant. Ces gaz dégagés entraînent la formation de retassures dans la zone de soudage. Les fils enrubannés ne libèrent généralement pas de gaz lors de leur chauffage. La présente invention a pour objet de réaliser un manchon pouvant être soudé électriquement, du type défini ci-dessus, de façon que, dune part, des contacts entre les spires soient rendus impossibles et que, dtautre part, les spires du fil de chauffe conservent leur position initiale afin à'éviter des perturbations notamment lorsqu'il s'agit de manchone de grand diamètre. Ces problèmes sont résolus conformément à ltinvention par un manchon qui est caractérisé en ce que le fil de chauffe ne présente, au maximum, qu'une faible dilatation thermique sous ltinfluence de la chaleur produite à l'intérieur du corps du manchon. I1 est alors avantageux que le fil de chauffe pré- sente un coefficient de dilatation qui soit inférieur à 10.10 6/ C et, de préférence, inférieur à 2,0.10 Diverses autres caractéristiques de leinvention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de ltinvention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe longitudinale dun man- chon pouvant être soudé électriquement et servant å relier les extrémités tubulaires d'éléments de tuyauterie. La fig. 2 montre, à plu8 grande échelle, le détail II de la fig. 1 mais pour un manchon dont le corps se compose de deux parties. La fig. 1 représente deux extrémités tubulaires 1,2 appartenant à des éléments de tuyauterie non reprd- sentés. Un manchon 3 est engagé sur les extrémités tubulaires 1 et 2. Le manchon 3 ainsi que les extrémités tubulaires 1, 2 sont réalisés en une matière synthétique thermoplastique. Le corps 4 du manchon 3 présente la forme dune douille. A proximité immédiate de la paroi intérieure 5 du corps 4 du manchon 3 sont insérées les spires dZun fil de chauffe 6. Les spires se trouvent à une certaine distance 7 les unes des autres.Les extrémités du fil de chauffe 6 sont reliées i des contacts 8 qui sont encastrEs dans un alésage 9 prévu aux extrémités du corps 4 du manchon 3. Des conducteurs provenant d'un appareil de soudage, non représenté, et destinés à alimenter le fil de chauffe 6 en énergie électrique dosée, peuvent être raccordés aux contacts 8. La flg. 1 montre les extrémités tubulaires 19 2 et le manchon 3 avant le soudage. Lorsque l'énergie électrique est appliquée aux contacts 8, le fil de chauffe 6 produit de la chaleur qui doit ramollir partiellement le corps 4 du manchon 3 afin de permettre le soudage des éléments. Etant donné qu'on prévoit pour le corps 4 une contrainte interne de retrait, par exemple en ltexpansant lors de la fabrication du manchon 3, le corps 4 se rétré- cit au cours de son échauffement et l'intervalle 10 existant entre la paroi intérieure 5 du corps 4 du manchon 3 et la paroi extérieure 11 des extrémités tubulaires 1, 2 est supprimé. Comme cela ressort de la fig. 1, il n'est pas nécessaire que les spires du fil de chauffe 6 soient réparties uniformément sur toute la paroi intérieure du corps 4 du manchon 3. Dans la zone terminale des extrémités tubulaires la distance entre les différentes spires peut être plus importante. Afin de parer aux difficultés mentionnées dans leintroduction en ce qui concerne le soudage de manchons d'un plus grand diamètre, ltinvention tient compte du fait que la montée en température du fil de chauffe 6 est sensiblement plus rapide que le ramollissement et en conséquence le rétrécissement du corps 4. S'il est possible de maintenir faible la dilatation thermique du fil de chauffe 6 pendant ce laps de temps relativement court, on peut éviter l'apparition de court-circuits au niveau des spires ou d'autres déformations. Dès que le corps 4 se trouve à ltétat ramolli et que le rétrécisse- ment commence, le fil de chauffe 6 peut se dilater à Intérieur de la matière thermoplastique ramollie.Lorsqu'on remplace les fils de chauffe utilisés habituellement jusqu'à ce jour, par un fil de chauffe 6 présentant un faible coefficient de dilatation thermique, on évite toutes les difficultés qui pourraient se produire au début du chauffage du fil 6. On connatt aujourd'hui différents alliages présentant de faibles coefficients de dilatation thermique. Ces alliages fer/nickel présentent une teneur en nickel comprise entre 50 et 50 o en poids et ils peuvent de plus contenir d'autres composants tels aue du cobalt, du chrome, du manganèse, du silicium et ces alliages sont vendus dans le commerce sous les nargues # invar" et "Nilo".Les alliages de cette composition permettent l'obtenir des coefficients de dilation thermique qui sont inférieurs à 10.10-#6/ C et il est même possible 10'6PC d'obtenir des valeurs plus petites, par exemple, 1,5.10-#6/ C. On peut également utiliser des fils de chauffe 6 présen- tant un coefficient de dilatation nul ou négatif. fi-n d'obtenir l'effet souhaité, il est cependant essentiel que La dilatation thermique soit sensiblement inférieure à celle des fils de chauffe utilisés habituellement. Le détail, représenté à plus grande celle à la fig. 2, montre un manchon 3 dont le corps Ee compose de deux parties, à savoir une partie intérieure 15 et une partie extérieure z6. La partie intérieure 15 présente des saillies annulaires hélicoidales 17, le fil de chauffe 6 étant placé dans le fond des gorges délimitées par les saillies 17. Bes extrémités du fil de chauffe 6 sont relises aux contacts 8 de façon analogue à l'exemple le réalisation représenté à fig. 1. Après l'insertion du fil de chauffe 6, on réalise la partie extérieure 16 en projetant de la matière sur la partie intérieure 15 et on obtnent ainsi un corps de manchon compact. Dans cette forme de réalisation on peut également utiliser, de façon analogue au manchon de la fig. 1, un fil de chauffe 6 d'un #laible coefficient de dilatation thermique. Ce manchon décrit permet de réaliser une soudure sûre qui est non seulement étanche à des liquides mais également à des gaz et ceci aussi bien pour des concu-ts tubulaires de petit diamètre que pour des conduits présentant, oar exemple, des diamètres compris entre 200 et 500 mm. REVENDICATIONS 1 - Manchon en matière synthétique thermoplastique servant à relier des éléments de tuyauterie et pouvant être soudé électriquement au moyen d'un fil de chauffe disposé, en formant des spires, à proximité de la paroi intérieure dlun manchon en forme de douille, ce manchon étant engagé sur les extrémités des éléments de tuyauterie à relier et le manchon et les extrémités des éléments de tuyauterie étant partiellement ramollis et soudés ensemble grâce å la chaleur produite par le fil de chauffe, manchon caractérisé en ce que le fil de chauffe (6) ne présente, au maximum, qutune faible dilatation thermi- que sous lwinfluence de la chaleur produite à l'inté- rieur du corps (4) du manchon 43). 2 - Manchon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil de chauffe (6) présente un coefficient de dilatation thermique inférieur à 10.10 3 - Manchon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil de chauffe (6) présente un coefficient de dilatation thermique inférieur à 2,0.10-#6/ C. 4 - Manchon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fil de chauffe (6) présente un coefficient de dilatation thermique négatif.