Brevet FR2506661A1 — publié le 19821203

L'invention a pour objet un appareil pour la production en continu de tubes extrudés, renforcés par un fil métallique enroulé en hélice. On connait déjà des appareils destinés à fabriquer des tubes du type ci-dessus. Ainsi, par exemple, la demande de brevet allemand DAS 1 160 167 décrit un appareil dans lequel : le fil métallique d'armure est alimenté d'une manière continue, d'un mouvement rectiligne, à une tête d'extrusion ; le fil métallique est guidé de force moyennant accouplement géométrique, jusqu'au#point d'alimentation de la matière plastique, où il est incorporé à celle-ci ; le fil métallique est entraîné par la masse tubulaire poussée le long d'un parcours de calibrage, où la matière plastique est pressée et calibrée.Dans cet appareil, le fil métallique se meut le long d'un mandrin fixe, dont une certaine partie est creuse, ce mandrin étant relié par une extrêmité à l'extrudeuse et présentant à l'extremité de sa cavité une série de fentes par où s'échappe la matière plastique qui vient envelopper et noyer le fil métallique hélicoldal. L' inconvénient principal d'un tel appareil est l'existence du mandrin creux,dans lequel à chaque fois d'un arrêt ou d'une interruption de travail, une quantité importante de matière plastique se solidifie et est difficile à éliminer par la suite. Le brevet franchais 810 638 décrit un appareil qui ne souffre pas de l'inconvénient ci-dessus. Cet appareil comprend un mandrin rotatif, pourvu sur une certaine partie d'une gorge hélicoldale et entouré, mais à distance, d'un fourreau fixe, concentrique. Le fil enroulé en hélice vient s'engager dans la gorge hélicoldale du mandrin tournant et, en raison du frottement sur le fourreau fixe, le fil se déplace axialement jusqu'à parvenir au point d'alimentation de la matière plastique où il est noyé. Au niveau de la région où le fil est noyé et le tube se forme, le mandrin tournant porte, monté fou sur ce mandrin, un manchon de calibrage pourvu d'une partie en retrait ou décrochement.L'inconvénient dans cet appareil est que, pendant son déplacement, le fil métallique est assujetti à un frottement important qui use rapidement le manchon fixe, et qui peut conduire à la rupture du fil. On connaît aussi, d'après le brevet italien 987 983, un appareil destiné à la production du même type de tubes. Dans l'un de ses modes de mise en oeuvre, cet appareil correspond à l'appareil illustré dans le brevet fran çais précité, dont il diffère uniquement par le fait que, au lieu du manchon de formage fou, cet appareil comporte un axe fixe à l'extrêmité du mandrin rotatif. Le système de déplacement utilisé, qui est analogue au système selon le brevet français, présente les mêmes défauts et inconvénients que ce brevet. En vue d'éliminer en partie le frottement entre le fil métallique et le manchon fixe, ce dernier est remplacé, dans sa partie terminale, par un coussinet en bronze, ce qui pose des problèmes de montage, de prix et de substitution, puisque le coussinet en bronze est lui-même susceptible d'usure.De plus, pour réduire l'effet de serrage pouvant être exercé sur le mandrin par le ressort on a utilisé un mandrin d'une longueur axiale assez grande et, par suite, très encombrant. Dans l'autre mode de mise en oeuvre du brevet italien, les rôles sont inversés entre le mandrin (qui est fixe dans ce cas), et le manchon entourant celui-ci (manchon qui tourne par contre et qui est pourvu d'une gorge hélicoidale). Le principe, sur lequel cette seconde solution se fonde, correspond au principe du brevet allemand mentionné plus haut, et les mêmes inconvénients que ceux de la première solution subsistent. La présente invention a pour objet un appareil destiné à la production de tubes extrudés, armés d'un fil métallique enroulé en hélice, appareil qui permet, grâce à une réduction judicieuse des frottements, d'éliminer les inconvénients des solutions antérieures, décrites dans ce qui précède. Le but ci-dessus est atteint selon l'invention par un appareil du type comprenant un mandrin s'étendant jusqu'à une tête d'extrusion et un dispositif pour alimenter en continu, en ligne droite, un fil métallique enroulé en hélice, le long du mandrin vers la tête d'extrusion où le fil est noyé dans la matière plastique ; l'appareil se caractérise essentiellement en ce que le dispositif, permettant de faire avancer le fil métallique, agit sur ce fil par l'intermédiaire d'une série de rouleaux disposés#au- tour du mandrin, et mus par des moyens qui entraînent les rouleaux en rotation autour de leur propre axe et de l'axe du mandrin. Selon un aspect avantageux de l'invention, le mandrin est monté de manière à permettre de le faire tourner autour de son propre axe à partir de moyens moteurs placés sous le contrôle d'au moins un organe sensible qui détecte le diamètre de l'hélice formée par le fil métallique. Selon une caractéristique de l'invention, le ou les canaux, établis dans la tête d'extrusion pour convoyer la matière plastique dans l'espace intermédiaire annulaire de formage recevant l'extrêmité du mandrin, sont dirigés dans une direction approximativement perpendiculaire à l'axe du mandrin. D'une manière avantageuse, le mandrin porte, monté fou sur la partie terminale du mandrin, d'une façon connue en soi, un manchon ou douille, préférablement en polytétrafluoroéthylène, qui délimite intérieurement l'espace intermédiaire de formage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée suivante, portant sur l'un de ses modes préféré de mise en oeuvre, représenté à titre d'exemple purement illustratif, nullement limitatif, sur les dessins annexés, dans lesquels Fig. 1 est une vue schématique en coupe axiale de l'appareil selon l'invention, et Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1. En se référant aux figures ci-dessus, on voit qu' on y a désigné d'une façon générale, par la référence 1, une tête d'extrusion reliée à une extrudeuse conventionnelle pour matières plastiques,à une ou plusieurs vis. La matière plastique, alimentée par l'extrudeuse, pénètre suivant la flèche A, dans un passage sensiblement cônique 2 de section décroissante, qui débouche dans une chambre sensiblement annulaire 31se situant dans un plan substantiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal d'un mandrin 4 décrit plus en détail par la suite. Le passage cônique 2 peut être divisé en plusieurs canaux au moyen de pièces intercalaires ou de ponts longitudinaux qui permettent de maintenir les deux parties 1A et 1B de la tête 1 à la distance d'écartement nécessaire. La chambre annulaire 3 débouche dans le passage 5 de formage du tube armé extrudé, désigné par 6. Le passage de formage est délimité extérieurement par la paroi du trou ménagé dans la pièce 1A de la tête d'extrusion et, intérieurement, par un manchon ou douille 7, en polytétrafluoroéthylène, montée de façon à pouvoir tourner sur l'extrémité libre 8 du mandrin 4, où la douille est retenue axialement par une bride 9 assurée à l'aide de vis (non visibles) sur la tête dudit mandrin. Approximativement au niveau du point où la chambre annulaire 3 débouche dans le passage de formage 5, un chanfrein 11 marque le commencement d'un collier 10 monté sur le mandrin et qui s'étend sur une partie de ce mandrin, pour se terminer par un chanfrein 12 sur l'autre côté. Le diamètre extérieur de ce collier est sensiblement égal au diamètre intérieur D de l'hélice 13 formée par le fil métallique d'armure 14, fil qui est enroulé en hélice autour du mandrin par une machine à enrouler connue en soi, qui retire le fil à partir d'une bobine. Cette machine à enrouler est bien connue dans l'art, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de la décrire ici. Le collier 10 délimite, sur une certaine partie de ce collier voisine du chanfrein 11, un passage cylindrique annulaire intérieur, délimité extérieurement par la paroi 14 d'un trou coaxial au mandrin, formé dans la partie 1B de la tête d'extrusion 1. Le diamètre de ce trou est sensiblement égal au diamètre extérieur D' de l'hélice 13, ce qui a évidemment pour but d'empêcher la matière plastique alimentée par l'extrudeuse de s'écouler vers la gauche - c'est-à- dire dans le sens inverse du mouvement d'avancement de l'hélice 13 - au lieu de s'écouler vers la droite comme cela se doit (avec référence à la figure 1). Pour provoquer le déplacement longitudinal de 1' hélice 13 vers la droite, il est prévu un dispositif d'alimentation, désigné par 15 dans son ensemble, qui est monté dans la partie 1B de la tête d'extrusion 1, selon l'exemple illustré. Le dispositif en question comprend quatre ou un plus grand nombre de rouleaux 16 placés à distances angulaires égales l'un de l'autre autour du mandrin 4, et établis pour agir sur le fil de l'hélice 13 au niveau du collier 10, ces rouleaux étant tout près de la surface du collier. Dans la position particulière de la figure 2, les régions de 1' hélice 13, assujetties à l'action des rouleaux 16, sont désignées par B. Les rouleaux agissent sur l'hélice 13 par leurs parties de plus grand diamètre appelées brides dans la suite et désignées par 50, 51, 52, 53.Comme on le voit sur la figure 1, ces brides sont décalées axialement l'une par rapport à l'autre à raison d'environ 1/4 du diamètre du fil métallique, qui correspond au pas de l'hélice 13, lorsque les spires de celle-ci sont accostées ou approchées jusqu'au contact, comme cela arrive dans la zone annulaire délimitée entre le collier 10 et la paroi 14. De plus, bien que non représenté sur les dessins, les axes longitudinaux Z des rouleaux sont préférablement non parallèles à l'axe longitudinal du mandrin 4 mais très faiblement obliques (ordre de la fraction d'un degré) par rapport icet axe, de sorte que lesdits rouleaux sont en substance tangents à la dernière des spires rapprochées, au niveau des points B. Cette inclinaison des axes des rouleaux est égale et de même sens pour tous les rouleaux. Les rouleaux 16 montés fous à l'intérieur d'une cage 17 qui est supportée à rotation, d' une manière connue quelconque, dans la partie 1B de la tête d'extrusion. La cage 17 porte à une extrémité une couronne dentée 18 qui est actionnée à partir d'un moto-réducteur 21 par l'entremise d'une roue dentée 20 et chaîne 19. A travers cette connexion mécanique, la cage 17 et, par conséquent, les rouleaux 16, sont entraînés en rotation autour du mandrin dans le sens de la flèche X de figure 2. Dans la cage 17 est monté à rotation un organe d'actionnement 22, qui est axialement creux, c'est-à-dire sensiblement tubulaire, cet organe étant porteur d'une couronne dentée intérieure 23 avec laquelle des pignons 24 solidaires en torsion des rouleaux 16 viennent en prise. La couronne dentée 23 est réalisée de façon à tenir compte de la faible inclinaison des axes des rouleaux 16, en prévoyant à cette fin, par exemple, des jeux, ou en conférant une forme en tonneau aux dents de la couronne. La rotation de l'organe 22 est telle que les rouleaux tournent autour de leur axe dans le sens des flèches J de figure 2. Cette rotation est imprimée à partir du moto-réducteur 21 mentionné plus haut, par l'intermédiaire d'une transmission qui comprend la roue dentée 25, la chaîne 26 et la couronne dentée externe 27 portée par l'organe 22.La vitesse angulaire de l'organe d'entraînement 22 est plus grande que la vitesse de la cage 17 ; elle est choisie de telle façon qu'à chaque tour de la cage, les rouleaux 16 accomplissent,par un point quelconque de leur partie ou zone agissant sur l'hélice 13, un trajet égal au développement d'une spire de l'hélice. De cette manière (c'est-à-dire, grâce à la double rotation obligée des rouleaux 16), lorsque l'hélice 13 rencontre la matière plastique arrivant dans le parcours de formage de la chambre 3, l'hélice s incorpore à la matière, sans être assujettie à des tensions dangereuses. Le mandrin 4 est monté de manière à pouvoir tourner et se déplacer axialement dans des supports 30 placés en amont du point où le fil métallique 14 est enroulé en l'hélice 13. Le déplacement axial du mandrin 4 peut être réalisé au moyen d'une vis 31 susceptible d'être bloquée, guidée à travers une bague filetée fixe 32 et portant un plateau 33 interposé entre deux colliers 34 intérieurs au mandrin 4. Cette disposition permet au mandrin d'être à même de tourner autour de son propre axe. Cette rotation du mandrin 4, qui n'est pas rigoureusement nécessaire, mais qui peut se rendre utile, lui est imprimée par l'entremise d'une roue dentée 35, calée sur le mandrin et reliée par une chaîne 36 à une roue dentée 37 montée sur l'arbre de sortie d'un moteur 38 à vitesse réglable, qui est associé au besoin à un engrenage réducteur.La vitesse du moteur peut être réglée par un circuit électronique de contrôle 39 en fonction d'un signal parvenant à ce circuit à travers un potentiomètre 40 dont le curseur est relié à une palette 41 mobile à l'encontre de l'action exerc#ée par des ressorts, cette palette étant appliquée contre l'hélice 13. La disposition prévoit l'utilisation de deux ou trois palettes 41, placées à distances angulaires entre elles et coopérant chacune avec un potentiomètre, les potentiomètres pouvant être connectés en série ou en parallèle. En substance, les palettes détectent une variation dans le diamètre de l'hélice 13 et commandent le moteur 38 de manière à compenser cette variation, qui est due à une différence 5 la vitesse de 1' hélice 13 absorbée par la matière plastique et la vitesse d'alimentation de l'hélice. On a de toutes façons constaté qu'une vitesse de rotation lente du mandrin 4, même lorsque le circuit de réglage serait absent, va au bénéfice de la qualité du produit. Dans l'alternative, le circuit de contrôle qu'on vient de décrire pourrait agir sur la vitesse de production de la machine formant l'hélice, au lieu d'agir sur le mandrin 4. Le fonctionnement est le suivant. Une machine à enrouler usuelle forme l'hélice 13 sur le mandrin 4. L'hélice se déplace axialement sous l'effet du dispositif 15 qui la fait parvenir à l'espace annulaire, délimité entre le collier 10 et la paroi 14, où les spires de l'hélice sont tassées. Là où cet espace annulaire s'élargit, au niveau ou à proximité de la sortie de la chambre 3 par où s'échappe la matière plastique, les spires se déploient et sont enveloppées par la matière. Le tube armé est formé dans le parcours de formage 5 existant à l'intérieur de la tête d'extrusion 1, et le tube ainsi formé est mis en bobine après son refroidissement. Revendications 1. Appareil pour la production en continu de tubes extrudés, renforcés par un fil métallique enroulé en hélice, qui comprend un mandrin s'étendant jusqu'à une tête d'extrusion et un dispositif pour faire avancer en continu, en ligne droite, un fil métallique enroulé en hélice, le long du mandrin, vers la tête d'extrusion où le fil en hélice est noyé dans la matière plastique, caractérisé en ce que le dispositif, faisant avancer le fil, agit sur le fil métallique à travers une série de rouleaux disposés autour du mandrin, les rouleaux étant entraînés par des moyens d1 actionnement qui provoquent la rotation autour de leur propre axe et de l'axe du mandrin. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rouleaux sont montés à rotation dans une cage qui est opérativement reliée avec les moyens d'actionnement. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rouleaux sont reliés opérativement avec les moyens d'actionnement à travers des couples dentés. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les couples dentés comprennent un pignon solidaire en torsion de chaque rouleau et une couronne dentée, la couronne dentée étant mue par les moyens d'actionnement et les pignons engrenant avec la couronne dentée. 5. Appareil selon une des revendications précédentes, caractérisé e e que la couronne dentée est montée à rotation à l'intérieur de la cage et est coaxiale à celle-ci, la cage et la couronne dentée étant toutes deux traversées par le mandrin. 6. Appareil selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mandrin est monté de façon à pouvoir le faire tourner autour de son propre axe à partir d'organes moteurs. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les organes moteurs sont placés sous le contrôle d'au moins un organe sensible établi pour vérifier le diamètre du fil métallique enroulé en hélice. 8. Appareil selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le, ou les canaux amenant la matière plastique dans le canal de formage du tube où aboutit l'extrêmité du mandrin, sont sensiblement perpendiculaires au mandrin. 9. Appareil selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mandrin porte, monté fou sur la partie terminale du mandrin, un corps annulaire. 10.Appareil selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mandrin peut être déplacé axialement.