Brevet FR2497916A1 — publié le 19820716

La présente invention concerne un manchon soudable élec- triquement en matière thermoplastique, muni d'un fil chauffant résistant électrique, disposé à proximité de la paroi interne d'u corps de manchon en forme de douille, en vue de la réalisation de liaisons soudées sur des tubulures, des canalisations, des pièces moulées et des soupapes. Pour réaliser des réseaux de canalisations mettant en oeuvr des tuyaux, des pièces moulées et des soupapes en matière thermo- plastique, les différentes parties doivent etre solidarisées entr elles. Pour de telles liaisons, on utilise surtout des liaisons soudées. Un mode particulier de liaison soudée consiste en ce que sur les tubulures à réunir, est glissé un manchon à souder, sous forme de douille, muni d'un fil chauffant résistant noyé dans le corps du manchon, après quoi le fil chauffant résistant est chauf fé électriquement, de sorte que non seulement le matériau des tu- bulures, mais également le manchon, se ramollit et fond partiel- lement, jusqu'à obtention d'une liaison intime et après le refroi dissement on obtient une soudure étanche aux gaz et aux liquides. Pour le soudage de tels manchons soudés, or. utilise des appareils de soudage, qui travaillent soit avec des tensions fai- bles, c'est-à-dire jusqu'à environ 50 volts, soit, avec la tension du secteur; dans le cas des appareils de soudage cités en second lieu, les manchons sont en réalité soumis à des tensions inférieu res à 185 volts. C'est la raison pour laquelle les appareils de soudage et de dosage doivent être régulés vis-à-vis de fluctuatia de la tension du secteur. Le coût en composants électriques lié aux appareils de soudage et de dosage utilisés, en particulier dans le cas des appareils en vue de la régulation de fluctuations de tension du secteur, est considérable, par conséquent ils ne se prêtent pas en particulier à la mise en oeuvre sur des chantiers; les conséquences sont souvent des pannes dans les appareils préci tés, si bien que des soudures défectueuses peuvent apparaître. En outre, dans le cas des appareils de soudage et de dosage connus, les temps de soudage doivent être respectés de façon très précise Ceci suppose par ailleurs que les manchons soudables connus, dans lesquels la plage de résistance des fils chauffants noyés dans le corps du manchon varie selon la grandeur du diamètre de la liai- son d'environ 0,1 à 30 ohms, ne doivent pas présenter une tempéra ture s'écartant trop de la température nominale, autrement il faut s'attendre à des soudures défectueuses, par exemple dans le cas d'une température de manchon trop basse, à une soudure incom- plète des pièces. L'éventualité de soudures défectueuses peut sans doute être évitée dans une certaine mesure en attribuant au corps du manchon un supplément de retrait, par exemple par élar- gissement. On obtient ainsi que, par exemple dans le cas d'un soudage insuffisant, existe au moins une liaison par contraction des pièces, qui peut sans doute être suffisante éventuellement dans le cas de réseaux de canalisations non soumis à pression et dans le cas d'absence de contraintes supplémentaires, mais cepen- dant pas dans le cas de réseaux de canalisations alimentés par une pression et se trouvant sous tension, L'invention a par conséquent pour objet de réaliser un man- chor. du type décrit dans le préambule, de sorte que pour son uti- lisation aucun appareil de soudage et de dosage complique n'est nécessaire, les manchons pouvant cependant être dimensionnés de sorte que des soudures défectueuses soient pratiquement évitées. Ce problème est, selon l'invention, résolu par le fait que le fil chauffant résistant peut être raccordé à un réseau élec- triq'ue par un raccordement direct et non contrôlé en ce qui con- cerne l'intensité et la tension, la résistance du fil chauffant présentant une valeur adaptée au diamètre du manchon, qui dé- croît quand le diamètre du manchon crott. L'invention est représentée à titre d'exemple sur les des- sins annexés et est décrite ci-après. La figure 1 est une coupe longitudinale à travers un man- chon soudable représenté schématiquement; la figure 2 est une représentation agrandie d'une partie du manchon soudable selon la figure 1; la figure 3 est une représentation identique à la figure 2, mais pour un manchon soudable muni d'un témoin; la figure 4 est une représentation analogue à la figure 2, mais pour un autre manchon soudable muni d'un témoin; la figure 5 est un schéma de blocs d'un dispositif de com- mutation disposé sur le raccordement du manchon soudable; la figure 6 est un schéma de blocs d'uoe autre forme de réa- lisation du dispositif de commutation disposé sur le raccordement du manchon soudable. L'invention part de la considération que dans le cas de manchons soudés connus, une dépense en appareillage relativement grande et nécessaire se trouve conditionnée par la régulation pr cise de l'énergie de soudage à appliquer au manchon à souder. Il existe, dans le cas d'une régulation moins précise, le risque qu'une surchauffe, en particulier dans le cas de petits manchons soudés, ou qu'un échauffement trop faible, en particulier dans le cas de manchons soudés de grandes dimensions, ne se produise. Le diamètre du fil chauffant résistant est par contre sensible- ment plus petit que dans les cas de manchons soudés connus et er outre est choisi en fonction du diamètre du manchon soudé, de sorte qu'en respectant une puissance de chauffage spécifique ap- proximativement constante, c'est-à-dire la puissance de chauffai par unité de volume ou de surface ce liaison des manchons soudée la résistance du fil chauffant peut être choisie relativement élevée. Ainsi, des variations de la résistance se répercutant dE façon relativement faible sur la valeur de l'énergie de chauffai appliquée, de sorte qu'il suffit de déterminer l'énergie de chai fage appliquée aux différents manchons soudés uniquement par le temps de soudage. A cette fin, il convient de fixer pour le teml de soudage des manchons soudés de différents diamètres, mais de même classe de pression nominale, la même valeur de temps, par exemple 60 secondes. Dans le cas de conditions de mise en oeuvre extrêmes pour les manchons soudés, par exemple sur des chantiers, il peut êtri nécessaire d'effectuer la constatation d'une soudure parfaite avec d'autres moyens, par exemple grâce à un indicateur, qui ch ge de couleur lors de l'atteinte de la température convenable, grâce à un témoin se déformant, voir figurEs3 et 4. En admettant un temps de soudage demeurant identique pour les manchons d'une classe de pression nominale et une puissance de chauffage spécifique approximativement constante, les donnée caractéristiques des manchons soudés d'une classe de pression n minale sont à tirer du Tableau suivant, qui représente une séri de manchons éprouvés pratiquement. On utilise de préférence en tant que fil chauffant résis- tant un conducteur froid, quiprésente à basse température une conductibilité plus grande qu'à des températures plus élevées. des manchons soudés munis de tels fils sont utilisés à basse tem- pérature, il en résulte un apport de chaleur plus grand au corps du manchon, de sorte que rnmme dans le cas de ces conditions défa- vorables, on obtienne une liaison par soudage irréprochable. Largeur nominale Résistance du fil du manchon chauffant mm Ohm 264,1 216, 3 171,2 ,8 ,85 ,48 68,88 53,19 Puissance de chauffage Watt 183,2 223,7 282,7 332,0 417,80 534,93 702,65 909,84 Diamètre "Isazin" mm 0,05 0,06 0,07 0,09 0,12 0,15 0,18 0,25 du fil chauffant "Nikrothal 20" mm 0,09 0,11 0,14 0,16 0,20 0,27 0,35 0,45 in %O -.a Dans le cas des deux marques de fil chauffant mentionnées, la composition est la suivante: "Isazin" 77% Cu, 21% Ni, 2;)Mn "Nikrothal 20" 20% Ni, 25% Cr, le reste Fe D'autres matériaux peuvent également être utilisés pour le fil chauffant résistant, dont un grand nombre est commerciale- ment disponible et dont la résistivité varie entre de grandes limi- tes, par exemple entre 0,3 Ohm mm2/m et environ Ohm Ohm mm2/m. Il est cependant essentiel que le diamètre du fil chauffant soit choi- si plus petit que dans le cas des manchons soudés connus. Du ta- bleau précédent, on déduit que le diamètre du fil chauffant résis- tant croit avec un diamètre croissant du manchon soudé, tandis que la résistance globale du fil chauffant diminue avec un diamètre croissant du manchon soudé. La variation de la résistance globale du fil chauffant en fonction du diamètre du manchon soudé peut également etre obtenue en laissant pratiquement inchangé le dia- mètre du fil chauffant résistant, mais en utilisant différents ma- tériaux pour les différents fils chauffants. Ainsi, le Tableau qui précède montre que pour les manchons soudés de largeur de 40 ou de 75, respectivement, un fil chauffant en "Nikrothal 20" ou "Isazin", les deux avec un diamètre de fil de 0,09 mm, peut être utilisé pour obtenir les résistances désirées. De la même manière, pour les autres largeurs, on peut obtenir le même diamètre de fil en choississant d'autres matériaux. Aux figures 1 et 2 est repré- senté un manchon soudé, tel que décrit précédemment. Il présente un corps de manchon 1, dans lequel est disposé sur la surface périphérique irierne 2 ou à proximité de celle-ci un enroulement 3 d'un fil chauffant résistant électrique. Sur la surface péri- phérique extérieure 4 du corps de manchon 1 sont disposées deux cavités 5, dans chacune desquelles se trouve une extrémité de l'enroulement de fil chauffant 3 sous la forme d'une broche de contact 6. Ainsi qu'on le voit en particulier à la figure 2, les différentes spires de l'enroulement de fil chauffant 3 sont dis- posées avec un écartement a entre elles. Cet écartement est, de façon appropriée, maintenu à peu près constant, indépendamment de la grandeur du manchon soudé, car le flux de chaleur dans le corps de manchon 1 se forme indépendamment de la grandeur du man- chion soudé. Ainsi qu'on l'a déjà mentionné, le diamètre d du fil chauffant résistant est dans un rapport déterminé avec le dia- mètre de manchon D, laquelle dernière valeur correspond à peu près à la largeur nominale plus la double épaisseur de paroi de la tubulure des tronçons de tube à souder. Afin de contrôler si une soudure parfaite d'une liaison existe, l'énergie de soudage nécessaire est déterminée et celle- ci est appliquée à l'endroit de la liaison pendant un temps dé- terminé. Grâce au contrôle de l'énergie de soudage et du temps de soudage, on peut obtenir un dosage précis. Malgré tout, un ir tervalle subsistant éventuel ne peut pas être déterminé. L'éner- gie de soudage doit en outre être adaptée à des facteurs supplé. mentaires, par exemple à la température extérieure. Grâce à l'indicateur déjà mentionné, l'application d'une énergie de soudage déterminée peut sans doute être simplifiée, cependant même dans ce cas la présence d'un intervalle ne peut pas être constatée. Lorsque par conséquent une soudure doit êtrE contrôlée en totalité, c'est-à-dire pour savoir si aucun inter- valle n'existe dans la zone de soudage, d'autres moyens doivent être mis en oeuvre. La liaison représentée partiellement aux figures 3 et 4 entoure deux tubulures 23, dont seulement une est représentée p; tiellement, et le manchon soudé glissé au-dessus, muni d'un cor: de manchon 1 en forme de douille. A cause des tolérances des pi, ces à assembler, la formation d'un intervalle 22 est inévitable Afin d'obtenir une soudure parfaite, l'intervalle 22 doit être comblé sur toute la périphérie. Ceci est obtenu par la fusion p tielle du matériau des tubulures 23 et du corps de manchon 1; non seulement la matière thermoplastique, mais également le mat riau d'enroulement subit un accroissement de volume fonction de la température, qui crée une faible pression dans le cas d'un i tervalle 22 pas trop grand. Ainsi la tige témoin 20, disposée i médiatement au-dessus de l'enroulement, et dont la racine se tr ve à proximité de la zone de fusion se ramollissant, c'est-à-di re à proximité de l'enroulement 3 se trouve déplacée. Ce mode de surveillance du processus de soudage est parti culièrement fiable, si au corps de manchon 1 est attribué un su plément de retrait, par exemple par élargissement de celui-ci. Grâce au ramollissement du corps de manchon 1, le supplément de retrait est absorbé, et le corps de manchon se rétracte et s'ap 8 2497916 puie contre les tubulures 23, de telle sorte qu'une pression sup- plémentaire soit créée dans l'intervalle 22, qui se manifeste par une déformation correspondante de la tige témoin 20. Lorsque pour des raisons quelconques, par exemple à cause de trop grandes tolérances, l'intervalle 22 n'est pas complètement comblé, il en résulte aucune pression dans l'intervalle 22, et la tige témoin conserve sa position comme avant le début de la soudure. Du fait que la tige témoin 20 n'est pas déplacée, on peut en déduire une soudure défectueuse. Le contr8le de la soudure est par consé- quent ramené, non à un contrÈle de température, mais à une mesure de pression. Il est dans ce-cas avantageux, en particulier pour la mioe enr oeuvre pratique sur le chantier, qu'aucune mesure de temps ne soit nécessaire. Comme grâce à ce contrôle, la sécurité de la soudure est accrue, de telles soudures peuvent également être appliquées dans la plage de classes de pressions plus élevées. Aux figures 3 et 4, des parties analogues à celles de la figure 1 portent les mêmes chiffres de référence. Comme déjà in- diqué, la tige témoin 20 se trouve immédiatement au-dessus d'une zone de soudure 31 de l'enroulement 3. Si une pression s'établit lors du déroulement de la soudure dans l'intervalle 22, alors la tige 20 est soulevée et fait saillie au delà de la périphérie extérieure du corps de manchon 1, voir la position en pointillés ' à la figure 3. A la figure 4 est représentée la tige témoin 20 en liaison avec un corps de manchon 1, qui se compose d'une partie interne25 et d'une partie externe 26, qui sont injectées successivement. La partie interne 25 présente dans les zones 30, 31 des nervures 32, dans lesquelles est inséré le fil de l'enroulement 3. La tige 20 est réalisée conjointement avec la partie exté- rieure 26, par exemple par une pièce moulée déplaçable, qui est placée dans le moule extérieur non représenté. Lors de la fabri- cation de la partie interne 25, la cavité 21 est évidée pour la réception de la pièce moulée déplaçable. Le r8le de la tige 20 est le même que dans le cas de la figure 3. Si, lors de la fusion du matériau dans la zone de sou- dage, après remplissage complet de l'intervalle 22, existe une lé- gère surpression, la tige 20 est déplacée dans la position 20' représentée en pointillés et ainsi la liaison parfaite des pièces est indiquée. A la figure 4, la broche de contact 6 est entourée par un collet de protection 28, de façon à obtenir une meilleure protec- tion contre un contact accidentel. A la figure 5, est réalisé le raccordement d'un manchon sou dé 7 par l'intermédiaire d'un fil de raccordement 8 par exemple au secteur d'alimentation public 9. Le fil de raccordement 8 pré- sente un commutateur 10 actionnable manuellement. Le commutateur peut également être réalisé sous la forme d'un commutateur à poussoir, qui interrompt le fil de raccordement 8 lors du relâche ment. Le fil de raccordement 8 est relié par l'intermédiaire de liaisons électriques 11, qui peuvent être constituées par exemple par la broche de contact 6 représentée à la figure 2 et une prise 12 représentée schématiquement à la figure 5, à l'enroulement de fil chauffant 3 selon les figures 1 et 2. A la figure 6, le manchon soudé 7 est relié de la même ma- nière qu'à "La figure 5, au fil de raccordement 8. La différence par rapport à la réalisation simple selon la figure 5 consiste en ce que le temps de soudure n'est pas déterminé par actionnemer manuel du commutateur 10, mais par une minuterie réglable 12, qui est alimentée par l'intermédiaire d'un fil 13 qui est rattaché au fil de raccordement 8, et met en ou hors service un relais 14 en vue de la manoeuvre du commutateur 10 selon le temps de soudage réglé. Si le secteur d'alimentation présente des fluctuations de tension plus grandes, il est alors possible de compenser celles- ci, du fait qu'un circuit estprévu qui modifie le temps de souda- ge selon les fluctuations apparaissant. Le manchon soudé décrit et son dimensionnement présente, en plus des avantages déjà mentionnés à cause du diamètre de fil sensiblement plus petit, l'avantage d'un coût plus faible et peul grtce à un fil de raccordement simple 8 avec un commutateur 10, comme cela est représenté à la figure 5, être utilisé en vue du soudage de raccords de canalisation. L'utilisation de diamètres de fil très petits ne se tradui malgré une surcharge superficielle spécifique accrue, de manière surprenante, par aucun inconvénient; au contraire, par exemple à cause des variations de longueur apparaissant, le mouvement du fil chauffant dans la zone de fusion, c'es-à-dire à proximité de l'intervalle 22, peut s'effectuerplus facilement. Par consé- quent, pratiquement aucune soudure défectueuse n'est plus à craindre. REVENDICATIONS 1/ Manchon soudable réalisé en un matériau thermo- plastique, muni d'un fil électrique résistant chauffant disposé à proximité de la paroi interne du corps de manchon en forme de douille, en vue de la réalisation de liaisons soudées à des éléments de canalisation, caractérisé en ce que sur le corps de manchon (1) est agencé un dispositif indicateur (19) qui est constitué par une tige témoin (20) faisant saillie à l'intérieur d'une cavité (21), et en ce que ladite tige témoin s'appuie au voisinage de l'enroulement de fil électrique résistant chauffant (3) et indique la présence d'une liaison parfaitement et complètement soudée grâce à l'apparition d'une déformation (20') de la tige témoin (20) dont le pied est disposé au fond de la cavité (21). 2/ Manchon soudable selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige témoin (20) est agencée au-dessus d'une zone de soudage (31). 3/ Manchon soudable selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige témoin (20) présente, avant sa déformation, une pointe de niveau avec la surface périphérique extérieure du corps de manchon (1).