Brevet FR2485986A1 — publié le 19820108

L'invention concerne les installations pour la fabrication des articles tubulaires en polymères (tubes, tuyaux, conduites) et a notamment pour objet un dispositif pour agrandir des tubes en polymères se contractant lorsqu'ils sont chauffes. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour la fabrication des tubes en polymères se contractant lorsqu'ils sont chauffés, ainsi que comme dispositif pour deplacer des tubes avec une vitesse prédéterminée et réglable, par les éléments de l'équipement des chaînes de fabrication. Les matériaux, les plus avantageux, utilisés pour la protection des articles corrodables contre l'action du milieu extérieur, pour l'isolation électrique des points de connexion des conducteurs et pour assurer l'étanchéité des conduites de liquide et de gaz sont les matériaux polymères pouvant se contracter lorsqu'ils sont chauffés. Les tubes, tuyaux et conduites réalisés en ces matériaux et étendus a une température comprise dans la plage de fusion de la phase cristalline, sont fixés par refroidissement afin qu'ils puissent diminuer, après un chauffage ultérieur, jusqu'à revenir à leurs dimensions initiales et serrer étroitement l'objet à isoler. On ne peut obtenir une haute qualité à l'emploi des tubes se contractant à chaud s'ils possèdent la capacité de se contracter, principalement, dans le sens radial. Toutefois, le transport de ces tubes par les éléments de l'équipement des chaînes technologiques, au cours de leur extention, entraîne inévitablement l'allongement indésirable des tubes dans le sens longitudinal.Les résistances mécaniques rencontrées au cours de l'avancement des tubes par les éléments de l'équipement limitent aussi le rendement en ce qui concerne l'agrandissement des tubes en le rendant instable et lent. On connaît des dispositifs pour agrandir des tubes en polymères comportant des mandrins coniques qu'on fait passer à travers les tubes. Pour réduire la résistance mécanique, conditionnée par les forces de frottement, la surface utile des mandrins coniques est formée par des solides de révolution (cf. par exemple, le brevet d'invention des Etats-Unis d'Amérique, n0 3201827). Les solides de révolution, placés dans des logements de ces dispositifs ne permettent pas de diminuer suffisamment l'allongement des tubes, car des forces de frottement importantes sont engendrées sur les surfaces de contact des solides de révolution avec les logements et empêchent le déplacement des tubes. On a proposé des dispositifs pour agrandir des tubes en polymères se contractant après chauffage, comportant une chambre d'entrée et une chambre de sortie de refroidissement, disposées coaxialement et successivement en contact direct, l'une derrière l'autre, dans le sens d'avancement du tube polymère, le diamètre de la chambre de sortie étant plus grand que celui de la chambre d'entrée, et des moyens pour produire la différence des pressions entre l'extérieur et l'intérieur du tube polymère (cf ; par exemple, le brevet d'invention des Etats-Unis d'Amérique n0 3370112). Dans ces dispositifs, la chambre d'entrée et la chambre de sortie de refroidissement sont constituées par des cylindres dont les diamètres intérieurs correspondent aux diamètres extérieurs du tube avant et après l'agrandissement. De ce fait, le contact du tube à agrandir avec les parois des cylindres est inévitable, ce qui conduit à l'accroissement des forces de frottement engendrées au cours du glissement des tubes suivant les parois de la chambre d'entrée et de la chambre de sortie de refroidissement. Ceci entraîne, à son tour, un allongement important des tubes agrandis. Même l'emploi des matériaux antifriction ne permet pas de diminuer le frottement du matériau chauffé des tubes contre les parois des chambres. La dépendance connue entre l'augmentation de la vitesse de glissement et l'accroissement du coefficient de frottement explique l'inconvénient du dispositif au point de vue de l'augmentation du rendement du processus d'agrandissement des tubes. On s'est donc posé le problème de mettre au point un dispositif pour agrandir des tubes en polymères contrac tant lorsqu'ils sont chauffés, dans-lequel la chambre d'entrée et la chambre de sortie et de refroidissement sont adaptées pour réduire notablement l'allongement des tubes et élever le rendement du processus d'élargissement des tubes. Ce problème est résolu à l'aide d'un dispositif selon l'invention pour l'agrandissement des tubes en polymères se contractant lorsqu'ils sont chauffés, comportant une chambre d'entrée et une chambre de sortie de refroidissement disposées coaxialement et successivement, en contact direct, l'une derrière l'autre, dans le sens d'avancement du tube en polymère, le diamètre intérieur de la chambre de sortie étant plus grand que celui de la chambre d'entrée, et des moyens pour produire une différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur du tube en polymère, carac térisé, en ce que chaque chambre, celle d'entrée et celle de sortie, est constituée par des douilles conjugées ayant un filetage sur leur surface intérieure, les filetages des douilles voisines de chaque chambre étant de sens contraire et le groupe de-douilles de chaque chambre ayant un filetage de même sens comportant une commande individuelle de mouvement rotatif. Ce mode de réalisation du dispositif pour l'agrandissement des tubes en polymères assure la diminution de l'allongement des tubes polymères, jusqu'à la grandeur requise et aux grandes vitesses du processus d'agrandissement. Dans la suite l'invention est expliquée par la description d'un exemple concret de sa réalisation avec références aux dessins annexés, sur lesquels la Fig. 1 montre un dispositif pour l'agrandissement des tubes en polymères suivant l'invention, en coupe longitudinale; la Fig. 2-est une vue en coupe longitudinale d'un couple de douilles voisines, de la chambre d'entrée et de la chambre de sortie de refroidissement du dispositif de la Fig. 1 Le dispositif pour l'agrandissement des tubes en polymères se contractant lorsqu'ils sont chauffés, suivant l'invention, comporte une chambre d'entrée 2 et une chambre de sortie de refroidissement 3 disposées coaxialement et successivement, en contact direct l'une derrière l'autre, dans le sens d'avancement du tube polymère 1 (Fig. 1) suivant la flèche A, le diamètre intérieur t'D" de la chambre de sortie 3 étant plus grand que le diamètre intérieur "d" de la chambre d'entrée 2. La chambre d'entrée 2 est constituée par des douilles conjugées 4, 5, 6 et 7 ayant, sur leurs surfaces intérieures, des filetages 8 et 9 de sens contraire, comme représenté sur la Fig. 2. La chambre de sortie de refroidissement 3 (Fig.1) est constituée, comme la chambre d'entrée 2, par des douilles conjuguées 10, 11, 12, 13 ayant des filetages 14 et 15 sur leurs surfaces intérieures, de sens contraires. Les douilles de chaque paire 4-5, 5-6, 6-7, 10-11, 11-12 et 12-13, de la chambre d'entrée 2 et de la chambre de sortie 3, sont filetées en sens contraires (filetages 8 et 9, 14 et 15) comme on le voit sur la Fig. 2 (les références concernant la chambre de sortie de refroidissement 3 sont mises entre parenthèses). Les douilles 4, 6 -(Fig.1) et 5, 7 de la chambre d'entrée 2 et les douilles 10, 12 et 11, 13 de la chambre de sortie de refroidissement 3 constituent quatre groupes, dans chacun desquels les douilles ont des #filetages de même sens. Le groupe de douilles 4, 6 et le groupe de douilles 10, 12 ont les filetages 8 et 14, et le groupe de douilles 5, 7 et le groupe de douilles 11, 13 ont les filetages 9 et 15, respectivement. Chacun des groupes de douilles 4 et 6, 5 et 7, 10 et 12, 11 et 13 sont munis d'un dispositif de commande individuel 16, 17, 18, 19 respectivement de mouvement de rotation lié cinématiquement aux douilles ayant des filetages de même sens, 8, 9, 14, 15. Chaque commande 16, 17, 18, 19 possède, un moteur électrique 20, 21, 22, 23 respectivement mettant en rotation, à l'aide d'un accouplement 24, 25; 26, 27, un arbre 28, 29, 30, 31 monté sur des roulements 32, 33, 34, 35. Chaque arbre 28, 29, 30, 31 des dispositifs individuels de commande 16, 17, 18, 19 porte deux pignons 36 et 37, 38 et 39, 40 et 41, 42 et 43 entrainant en rotation, au moyen des organes d'engrènement 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, le groupe de douilles 4 et 5, 5 et 7, 10 et 12, 11 et 13 correspondant au dispositif de commande respectif. Le dispositif est pourvu de moyens 52 pour produire une différence entre les pressions à l'extérieur et à l'intérieur du tube polymère 1. Ces moyens 52 comprennent un raccord 53 monté dans la paroi 54 d'un récipient avec une pression d'air réglable. Le tube 1 à élargir est introduit, par l'une des extrémités, sur le raccord 53 et l'autre extrémité du tube 1 est fermée de façon étanche, à la sortie du dispositif, par un bouchon 55. le principe de fonctionnement du dispositif pour agrandir des tubes en polymères, suivant l'invention, est le suivant Le tube 1 en polymère (Fig. 1), chauffé jusqu'au ramolissement et ayant un diamètre extérieur "d" égal au diamètre intérieur "d" de la chambre d'entrée 2, est avancé dans cette chambre d'entrée 2 et est transporté dans la chambre de sortie et de refroidissement 3 grâce à l'adhérence par frottement avec les filetages 8 et 9 des douil- les 4, 5, 6, 7, entralnés en rotations par les dispositifs de commande 16 et 17, de la chambre 2.Dans la chambre 3 il se produit un agrandissement du tube 1 sous l'action de la surpression produite par les moyens 52, jusqu'à l'entrée en contact avec les filetages 14 et 15 des douilles 10, 11, 12, 13 entraînées à l'aide des dispositifs de commande 18 et 19, de la chambre de sortie de refroidissement 3. Pour éviter une torsion du tube 1, les douilles voisines 4 et 5, 5 et 6, 6 et 7, 7 et 10, 10 et 11, 11 et 12, 12 et 13 de deux chambres 2 et 3 tournent en sens inverses. En même temps, pour coordonner les actions assurant le déplacement axial du tube 1, on communique aux douilles 4, 6, 10, 12 ayant des filetages 8 et 14 de même sens un mouvement de rotation dans le même sens, à l'aide des dispositifs de commande 16 et 18, respectivement. Les douilles 5, 7, 11 et 13 ayant des filetages 9 et 15 de sens contraires sont entraînées en rotation à l'aide des dispositifs de commande 17 et 19. En raison de l'allongement inévitable du tube 1 dans la zone d'élargissement, conditionné par la composante axiale de la surpression. Les douilles 10, 12 et 11, 13 comportent des dispositifs de commande individuels 18 et 19 ce qui permet de déplacer le tube 1, de la zone d'agrandissement, avec la vitesse requise tout en assurant l'utilisation de l'allongement et l'obtention d'un tube 1 susceptible seulement de se contracter dans le sens transversal. Le dispositif suivant l'invention permet de diminuer l'allongement des tubes fabriqués grâce au réglage des vitesses de déplacement des tubes dans la chambre d'entrée, comme dans la chambre de sortie. L'augmentation du rendement est due au fait que dans ce dispositif on a réduit au minimum la composante longitudinale du frottement de glissement total du tube à agrandir contre les parois des deux chambres. Ce dispositif permet d'obtenir, avec de grandes vitesses de traitement (jusqu'à lO:m/mn), des tubes en polymères avec un retrait longitudinal nul. On ne peut pas considérer comme des défauts les rayures formées sur la surface des tubes par suite de leur contact avec les filetages des douilles des chambres, car au cours du retrait (retour à l'état initial) la surface des tubes se déplisse et redevient lisse En cas de retrait incomplet, les rayures restantes ne nuisent pas, si l'épaisseur du matériau est suffisante, aux propriétés d'utilisation des tubes. Il est à noter que le dispositif suivant l'invention n'est pas seulement simple à fabriquer et à assembler, mais qu'il simplifie aussi la technologie de tout le processus d'agrandissement des tubes, du fait que la chambre d'entrée peut être utilisée comme chambre de chauffage grâce à la grande quantité de chaleur dégagée à la suite rottement ; alors que la composante tangentielle de la force totale de ce frottement dépasse notablement la composante axiale agissant dans la direction de déplacement du tube à agrandir. L'absence de la chambre de chauffage, traditionnelle dans la technologie de la fabrication des tubes se contractant après chauffage, permet d'augmenter notablement l'efficacité et la fiabilité du dispositif. De plus, le dispositif permet de réduire la puissance des moyens de traction, car ce dispositif constitue, lui-même, un transporteur. Tous les facteurs précités assurent une augmentation du rendement de deux fois et une dimination de 35-40% des dépenses énergétiques, au cours de l'exploitation du dispositif. REVENDICATION Dispositif pour l'agrandissement des tubes polymères du type se contractant lorsqu'ils sont chauffés, comportant une chambre d'entrée (2) et une chambre de sortie et de refroidissement (3), disposéescoaxialement et successivement, avec contact direct, l'une derrière l'autre, dans le sens d'avancement du tube polymère (1), le diamètre in térieur de la chambre de sortie (3) étant plus grand que celui de la chambre d'entrée (2), et des moyens pour produire une différence entre les pressions à l'extérieur et à l'intérieur du tube polymère (1), caractérisé en ce que chaque chambre, celle d'entrée (2) et celle de sortie (3), est constituée par des douilles conjuguées (4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13) ayant un filetage (8,9, 14, 15) sur leur surface intérieure, les filetages (8, 9, 14, 15) des douilles voisines (4, 5t 6, 7, 10, 11, 12, 13) de chaque chambre (2, 3) étant de sens contraires et les groupes de douilles de chaque chambre ayant des filetages de même sens étant munis d'un dispositif individuel (16, 17, 18, 19) de commande de mouvement de rotation.