Brevet FR2450405A1 — publié le 19800926

L'invention a pour objet un nouveau collet en matière thermoplastique, propre à permettre l'assemblage de tronçons de tuyaute- ries, de vannes ou d'autres appareils à éléments de raccordement cylindriques, et cela, le plus généralement, à l'aide d'une bride amovible, engagée sur ltemboiture d'un collet enfilé sur l'extré- mité d'un tronçon raccorder, ladite bride etant serrée, ordinaire ment par vissage, contre une bride semblable portée pareillement par un autre collet, lorsque les collerettes des deux collets sont en vis- -vis, avec interposition étroite entre elles d'un joint d'étanchéité. Dans la majorité des cas, pour l'établissement de COllets du genre en question, il est bon, quand ce n'est pas indispensable, (se reporter aux figures 1 à 3 du dessin annexé, dont la signification est donnée plus loin) : - que la diamètre extérieur D' de la collerette c du collet soit quelque peu plus faible que le diamètre D2 de passage (tenant compte du rayon des trous de perçage pour le passage des boulons d'assemblage v des brides b en vis- -vis de deux collets con tigüs, - que la surface d'appui a de la collerette c (figures 1 et 8) du collet, c'est- -dire celle propre à recevoir le joint d'étan cheite j (figure 2), soit aussi grande que possible, - que le diamètre intérieur Do (figure 3) de ltemboiture e v et le diamètre intérieur D1 de la surface d'appui a à sa naissance du côté intérieur, l ou elle se raccorde avec un arrondi de conge soient tels qu'ils permettent un assemblage aise et un fonctionnement sur de certains appareils d'obturation, tels, notamment, que des vannes à papillon, - que la résistance à la jonction k (figure 1) de l'emboltu- re e et la collerette c soit de valeur suffisante pour résister aux efforts encaissés par cette partie du collet lors de la mise en place de ce dernier. Les collets du genre en question ont été jusqu'à présent établis, surtout, soit par moulage par injection, soit par thermo-fo mage simple, soit par thermo-formage et collage. Les collets obtenus par injection (figure 1) présentent l'ind dénient de nécessiter de fortes épaisseurs, aussi bien de l'embof ture e que de la collerette c, poucresister aux contraintes entra en jeu lors de la mise en place et de l'utilisation de ces collets donc d'exiger des quantités sensibles de matière, ce qui accroît leurs prix de revient. Par ailleurs, ces collets se prêtent mal a la fabrication de petites et moyennes séries, à cause du prix du moule nécessaire à leur fabrication, surtout si l'on désire ména ger un talon t sur l'emboturey au droit de la collerette c, pour stopper tout déplacement relatif du tronçon u engagé dans 1'emboi- ture. Les collets établis par thermo-formage simple (figure 2) se prêtent mal, du fait de l'imprécision des cotes avec laquelle on les fabrique, leur emploi avec certains appareils demandant, en divers points, de très faibles tolérances de dimensions, et tels, notamment, que des vannes à papillon. De plus, ces collets étaient, jusqu'à présent, dépourvus de talon t sur la face intérieure de l'emboiture, ce qui est un reel inconvénient. C'est pour pallier ces derniers désavantages qu'on a imagine des collets fabriqués en deux pièces par thermo-formage et collage (figure 3). Mais, pour obtenir de tels collets, on doit faire ap pel a des produits en plastiques, semi-finis, dont les dimensions ne sont pas normalisées, ce qui complique le processus opératoire, lequel se trouve dès lors manquer de souplesse, inconvénient parti culibrement sensible pour les petites séries. La présente invention a pour but de permettre de disposer de collets en matières thermo-plastiques pour le reccordement entre eux de tronçons de tuyauteries, collets qui, entre autre, sont dénués des inconvénients venant d'être mentionnés, inhérents aux collets de ce genre actuellement existants. Elle a aussi pour but de faire connaître un nouveau procédé, simple et commode, donc économique, permettant l'obtention de tels collets. Les collets du genre en question sont caractérisés essentiel lement en ce qu'ils sont d'une seule pièce, présentent au moins une striction, coaxiale avec le collet, située à la jonction de l'emboiture avec la col lerette comportée par ledit collet et de longueur axiale avantageusement au plus égale au sixième environ de la longueur axiale du collet. L'invention consiste également en un procédé pour obtenir des collets tels que venant d'être définis, procédé selon lequel : tout en faisant, de manière en soi connue, passer, à travers un espace annulaire de révolution ménagé dans un moule entre un poinçoin central et une matrice creuse positionnée coaxia lement, en vis-à-vis et à distance, un tube porte # une tem pérature égale ou proche du point de ramolissement de la matière thermoplastique constituant ledit tube, puis laissant refroidir le tube ainsi conformés enfin le séparant d'avec le moule, au cours d'une seule et même opération, lors de son passage dans l'espace annulaire, on fait subir audit tube une double confor mation, tout d'abord, une striction, en dirigeant son parcours vers l'intérieur du moule, de suite apres, une expansion, en dirigeant son parcours vers l'exterieur du moule, provoquant ainsi l'épanouissement de sa partie terminale. On obtient alors des collets d'une seule pièce, bruts d'un seul # mo-formage par conformation d'un "tube père", et dont L'épaisseur à la striction est pratiquement identique à celle dudit tube (si l'on a pris soin de dimensionner en conséquence les profils en ragard du poinçon et de la matrice et de les écarter convenablement l'un de l'autre), ce qui se traduit par le fait qu'il n'y a pas d'affaiblissement mécanique sensible au niveau de la striction ainsi créée -la collerette issue de la partie épanouie du tube pouvant présenter une épaisseur moindre que celle du tube générateur, du fai que la matière se répartit sur une grande surface qui devient une surface d'appui de la collerette. De surcroît, la partie retreinte du collet constitue naturellement butée pour les tronçons de tuyauteries à insérer dans le collet, tronçons qui peuvent même stadap- ter quelque peu, par leur tranche, sur une surface tronconique plastique, ce qui est évidemment favorable sous l'angle de l'étan- chéite, surtout si l'on a préalablement taillé en biseau de conicité voisine ladite tranche. Avantageusement, les dimensions radiales de l'espace annulaire, de préférence borgne, dans la zone ou-intervient la striction, sont très voisines par excès de l'epaisseur du "tube-pere't. I1 est cependantdifficile de donner des chiffres précis sur les divers dimensionnements, car différents facteurs entrent alors en jeu, tels, notamment, que l'épaisseur du tube générateur, la nature de la matière plastique, la forme et l'importance recherchées pour les effets de la retreinte et de ltepanouissement. On peut dire, cependant, qu'en règle générale, pour les cas les plus courants : : - la plus petite différence radiale entre matrice et poinçon est supérieure de peu (2 à 3 dixièmes de millimètre, par exemple) à l'épaisseur du tube générateur, - la différence entre le diamètre intérieur du tube générateur et le diamètre intérieur à la striction avoisine le dixième du premier de ces diamètres et est comprise entre la moitié et le triple de ltépaisseur de ce tube (le plus souvent une fois et demie), - que le diamètre de la collerette du collet obtenu peut aller jusqu'S une fois et demie le diamètre intérieur de ce meme tube. Dans ce qui précède, on a surtout parlé d'une seule opération de retreinte à laquelle on soumet le tube d'alimentation. I1 est clair que, sans sortir du cadre de l'invention, on peut faire subir au tube en voie de conformation, plusieurs opérations de ce genre, de plus en plus accentuées, restant entendu que ce ntest qu'après la dernière qu'on imprimera à l'extrémité du tube un changement d'orientation vers l'extérieur, L'épanouissant en colleret- te. De même est-il possible de faire subir d un tube rétreint suivant l'invention, une opération d'expansion, de manière en soi con- nue, sur la partie du tube n'ayant subi aucune rétreinte. Ainsi obtient-on un collet à diamètres progressivement décroissants. On peut meme soumettre un collet obtenu par rétreinte d'un tu- be à l'une de ses extrémités selon l'invention, à une seconde r6- treinte sur l'extremité n'ayant pas été conformée et lton obtient ainsi un collet a deux strictions et deux collerettes. Be changement d'orientation que l'on fait subir au tube de départ, après le processus de rétreinte, peut se faire soit à 9Q , auquel cas on aboutit à un collet à collerette perpendiculaire à llaxe du collet, soit sous un certain angle (par exemple 45 ), auquel cas, on recueille un collet S collerette tronconique. Dans tous les cas, les dimensionnements du moule doivent de préférence être tels que, jusque et y compris la phase de rétreinte, la matière du tube, qui se trouve poussée librement, ne subisse pas de contraintes transversales au cours de son passage dans l'espace annulaire longitudinal de ce moule , différemment, on pourrait observer une certaine baisse des qualités dynamometri- ques, surtout au niveau du raccord de l'emboiture et de la collerette. I1 nten va pas necessairement de même pour ce qui est de la collerette elle-même, pour laquelle, sous une certaine compression de la matière dans le moule, cette matière accuse, du fait du processus d'expansion qu'elle connaît, une certaine diminution de son épaisseur, concomitante d'un diamètre plus important, autrement dit, une surface d'appui plus sensible dans les limites mentionnées plus haut. En définitive, et de toute façon, on dispose d'un nouveau collet, d'une seule pièce, de forme simple, robuste, bien adapte aux emplois auxquels on le destine, issu d'un procédé commode, mis en oeuvre sur un outillage elementaire, se prêtant bien aux fabrications de petites et moyennes series. La presque totalité des matières thermoplastiques courantes permettent d'obtenir de nouveaux collets selon l'invention et se prêtent convenablement à la mise en oeuvre du nouveau procédé tel que défini plus haut. On peut citer, à cet égard, notamment, le polychlorure de vinyle, sa qualité rigide- surtout, certains autres dérivés polyvinyliques, tels que des aceto-chlorures, des acétals, et l'alccol, des polyoléfines, comme le polyéthylène (haute densité surtout) et le polypropylène, des résines à base d'acetronitrile- butadiène-styrol (dites résines ABS), certains polyamides et polypes ters linéaires (iso et inter-polymères), certaines polyamides et polyamide-imides, le polyetetrafluorethylène, certains plastiques issus de formaldéhyde (polyxymethylènes)) L'acétate de cellulose. Avantageusement, et de manière en soi connue, on peut, après leur obtention, renforcer les collets établis selon l'invention, par un revêtement extérieur, à base, notamment, de stratifies appropries, particulièrement ceux en polyester-verre ou en epoxy-verre. I1 convient,de toute façon, de souligner le caractère inattendu de la présente invention. I1 est, en effet, assez surprenant qu'on puisse aussi aisément conformer un tube en matière thermoplastique en une seule opération, en lui faisant subir deux déformations de sens aussi contrairesqu'une retreinte et une expansion immédiatement apres, et celà sans affaiblir aucunement les proprie- tes dynamometriques de ltobjet finalement reçu. On va décrire ci-après certains modes de réalisation des produits selon l'invention et egalement de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, en se référant aux figures des dessins annexes, sur lesquels sont montres, par des demi-coupes axiales (en coupe entière sur la figure # 8), d'axes XY :: - en figures 1 3, des collets (avec certains éléments coagis santi jusqu'à présent utilises et ayant Eté obtenus respectivement par moulage par injection, par thermo-formage simple, par thermoformage et collage, - en figure 4, un collet simple établi conformément à l'inven- tion, - en figure 5, un collet à plusieurs diamètres, établi lui au si suivant l'invention, - en figure 6, un collet comme selon figure 4, mais avec une collerette tronconique, - en figure 7, un collet comme selon figure 4, mais comportant deux collerettes, - en figure 8, un collet encore comme selon figure 4, mais renforcé par une stratification extérieure, - en figure 9, enfin, un collet en cours de fabrication, par le procédé selon l'invention, sur un moule approprié. Exemple 1 On a tout d'abord recours à un moule en acier (figure 9) constitué, en substance, intérieurement, par un poinçon 1, de révolu- tion autour d'un axe XY, comportant un noyau cylindrique 2 et une base perpendiculaire 3,et, extérieurmeent, par une enveloppe la, elle aussi de révolution, coaxiale avec le poinçon 1 et comprenant une première partie cylindrique 6 qui vient s'appliquer sur la tranche de la base 3 du poinçon. La face intérieure de la tranche cylindrique 4 et du ressaut 5 se raccordent suivant une partie renflée, convexe 7, sur langle du profil en L que forment ces deux éléments 4 et 5.Semblablement, la surface extérieure du noyau cy lindrique 2 et de la base 3 se raccordent elle aussi en une surface en congé 8, présentant substantiellement même allure et mêne cour- bure que la partie renflée. Lorsque le poinçon 1 et son enveloppe la sont en place, il subsiste entre eux un espace annulaire borgne de révolution qui présente une entrée longitudinale allant progressivement en se rétrécissant, pour acquérir, de suite après, une direction perpendiculaire à l'axe XY. La dimension radiale de cet espace annulaire sur la partie longitudinale entre poinçon et enveloppe, pour sa plus grande valeur, en 1, est de 10 mm et, pour la plus faible, en m, de 5, 3 mm.Cette dimension se retrouve en n sur la partie de ltes- pace annulaire qui est parallèle à l'axe de ltensemble. La longueur axiale p de la partie renflée est de 15 mm, le diamètre intérieur q de la striction de 47 mm. L'enveloppe la elle-même est démontable suivant un plan axial, en deux demi-coquilles. On part d'un tube cylindrique 9 en polychlorure de vinyle, qualité rigide, de 190 ns, de long, 63 mm de diamètre extérieur et 5 mm d'épaisseur, obtenu sur urle boudineuse conventionnelle, tube porté à une température avoisinant 140 , que l'on vient d'extraire d'un bain d'huile maintenu a cette température. On engage ce tube sur la surface cylindrique intérieure 4 de l'enveloppe la et provoque son avancement bien régulier dans le sens de la flèche f (vitesse d'environ lm/sec; en direction axiale, par application d'une plaque de poussee 50 portée par le vérin de commande (non représenté) sur la tranche extérieure du tube opposée à celle devant porter la striction et la collerette à thermoformer (position en pointille sur la figure~9). Cette dernière extrémité se rétreint en effectuant un certain resserrement en 10 au contact des courbures respectivement convexe et concave 7 et 8, puis, de suite apres, change de direction pour s'épanouir en paroi transversale en 11, dans la chambre de l'espace annulaire perpendiculaire à l'axe XY du moule.On fait se poursuivre l'avancement du tube jusqu'à ce que la plaque de poussée 50 bute sur la tranche supérieure de l'enveloppe la, un intervalle i de 3 à 4 mm subsistant alors entre la paroi latérale que forme, à son épaisseur, l'extremite la plus epanouie du tube et le pourtour périphérique 12 de la susdite chambre. A ce moment, la conformation est terminée, on laisse refroidir tout ltensemble à température ambiante (ce qui demande environ deux minutes), on éloigne la plaque de poussée 50 d'avec la tranche supérieure de llenveloppe la, sépare les deux demi-coquilles de cette enveloppe et dégage le tube venant d'être conformé en collet, be qui se fait sans difficulté du fait du léger jeu réservé entre les parois du tube et les faces cylindriques en regard du poinçon 1 et de l'enveloppe la du moule et du fait aussi du retour à une température plus basse du collet dont le coefficient de dilatation est supérieur à celui dudit moule). On recueille, en définitive, un collet tel que montré en figure 4, dans lequel l'emboiture 13 (diamètre intérieur # 0, dlépais- seur g) se raccorde, par un étranglement ou striction 14 (diame- tre s), avec la collerette 15 (diamètre c). Ce collet est d'une seule pièce, bien homogène, donc robuste, surtout à son conge 16 entre ses éléments cylindriques et transversaux. I1 est établi de manière simple, économique et se trouve bien apte à être enfilé sur un tronçon de tuyauterie 17, jusqu'à butée de la tranche 18, taillee legerement en biseau, de ce tron çon, contre l'amorce de la striction 14. Exemple 2 En utilisant un outillage analogue à celui employé dans llexem ple 1, on fabrique un collet de la manière générale exposée à ce même exemple 1, pour ce qui concerne la striction en 14 et l'ex- pansion en 15 (figure 5), a cette différence près, toutefois, qutavant qu'il en aille ainsi, on effectue, de manière en soi connue, par diminutions successives des sections transversales, une réduction échelonnée des diamètres du tube genérateur 13. On recueille finalement un collet dont la demi-coupe axiale est représentée en figure S, dont l'emboiture 13 présente : des diamètres decroissants jusqu'à celui de la striction 14 et dont les valeurs sont respectivement les suivantes : 00 = 63 mm 1 = 53 mm 5 = 47 mm (striction) s des parties cylindriques dont les hauteurs sont respectivement de : hl = 45 mm h2 = 10 mm hs = 15 mm (striction) ces parties cylindriques étant séparées par des parties tron- coniques de hauteurs respectives :: 1 = 19 mm l2 - 11 mm (partie inclinée intérieure de la striction). Un tel collet a son intérêt pour raccorder des tronçons de tuyauteries de diametres différents. Exemple 3 De la même façon qu'indiqué a l'exemple 1, on conforme un tube en polyamide 11 dans un moule similaire à celui montré en figure 9, si ce n'est que la temperature de préchauffage est de 172 C et que la chambre de l'espace annulaire reservee pour recevoir ce qui sera la collerette du collet, au lieu d'être perpendiculaire à l'axe XY, est tronconique, avec une obliquité de 45 par rapport a cet axe. On recueille ainsi un collet à deux diamètres, tel que repre- senti en figure 6, offrant une emboîture 19 (diamètre #0), une striction 20 (diamètre #s) et une collerette tronconique 21 (dia être maximal #c). Un tel collet se montre particulièrement indique pour être monte sur un appareil de distribution présentant un rapport à portée conique, de même inclinaison que celle de la collerette. Exemple 4 On établit,tout d'abord, à partir d'un tube en polyéthylène haute densité, un collet suivant le mode opératoire mentionne dans ltexemple 1 (température de préchauffage 160 C). Ce collet comporte donc (figure 7) une emboîture 22, une striction 23 et une collereste 24. Puis on soumet l'extrémite de ce collet qui n'a pas ete déformée, aux processus d'étranglement et d'expansion qui ont éte mis en oeuvre pour l'extrémité déj conformée. On dispose finalement d'un collet à une emboîture 22, à deux strictions 23 et 25 aux deux bouts et à deux collerettes rectangulaires 24 et 26. Exemple 5 On conforme un tube en polychlorure de vinyle, qualité rigide, de la manière exposée à l'exemple 1, en collet 27, avec striction à l'extremité de son emboîture. On renforce ce collet extérieurement et peripheriquement avec une couche 28 d'un stratifieen soi connu, de résine polyester et de fibres de verre (figure 8). Pour cela, on revêt la partie cylindrique-de ltemboîture avec une première couche de tissu de verre, venant également au contact de la surface d'appui de la collerette, puis avec une deuxième couche de mèche de filaments de verre. On renforce en plus la face d'appui par un mélange de fibres de verre discontinues et de résine polyesters, déposé par le procédé au contact, en soi connu. On effectue enfin le durcissement des résines polyesters des stratifies par un moyen également en soi connu. Un tel collet trouve d'intéressantes applications du fait de sa solidité et de sa très grande protection extérieure. REVENDICATIONS 1/ Collet en matière thermoplastique, pour assemblage de tron- çons de tuyauteries, de vannes ou d'autres appareils à éléments l'assemblage, comportant essentiellement une emboîture cylindrique se raccordant avec une collerette coaxiale, caractérise par le fait que ledit collet est d'une seule pièce, pre- sente au moins une striction coaxiale 14, 20 située à la jonction de l'emboîture 13, 19 avec la collerette 15, 21 et de longueur axiale avantaseusement au plus égale au sixième envirn de la longueur du collet. 2/ Collet selon la revendication 1, caractérise par le fait que la différence entre le diamètre intérieur O de l'emboîture 13 et celui #S de la striction 14 est comprise entre la moitié et trois fois l'épaisseur g de ladite emboîture. 3/ Collet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la différence entre le diamètre intérieur O de L'emboîture 13 et celui #S de la striction 14 est de l'ordre du dixième du premier de ces diamètres. 4/ Collet selonl'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il présente au moins un diamètre intérieur 1 interme- diaire entre celui #O de son emboîture 13 et celui #S de sa striction 14. 5/ Collet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte, à chacune de ses deux extrémités, une striction 23, 25 et une collerette 24, 26. 6/ Collet selon l'une des revendications 1 a 3, caractérise par le fait que sa collerette 15 est plane. 7/ Collet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que sa collerette 21 est tronconique. 8/ Collet selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il est à base de polychlorure de vinyle, qualité rigide. 9/ Collet selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte exterieurement un revêtement de renfor cement 28, de préférence en stratifie polyester-verre ou epoxy-verre. 10/ Procédé pour l'obtention d'un collet suivant l'une quel conque des revendications 1 à 3, suivant lequel : tout en faisant,de manière en soi connue, passer à travers un espace annulaire borgne de révolution ménagé dans un moule en tre un poinçon central et une matrice creuse positionnée co . # axialement, en vis-a-vis et à distance, un tube porté à une température égale ou proche du point de ramollissement de la matière thermoplastique consistuant ledit tube, puis laissant refroidir le tube ainsi conformé enfin le séparant d'avec le moule, au cours d'une seule et même opération, lors de son passage dans l'espace annulaire, on fait subir audit tube une doucle conformation, tout d'abord, une striction; en dirigeant son parcours vers l'interieur du moule, de suite apres, une expansion, en dirigeant son parcours vers ltexterieur du moule, provoquant ainsi l'epanouissement de sa partie terminale. 11/ Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la section transversale de passage longitudinal du tube dans ltespace annulaire du moule est très Légèrement supérieure à la section transversale de ce tube. 12/ Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, caracte- rise par le fait que lorsque l'on interrompt le passage du tube en fin de conformation, un faible intervalle subsiste entre le fond de l'espace annulaire borgne du moule et l'extremite la plus épanouie dudit tube.