Brevet FR2510944A1 — publié le 19830211

MACHINE POUR LA REALISATION DE STRUCTURES TUBULAIRES A BASE DE RESINE RENFORCER PAR UNE ARMATURE TEXTILE. La présente invention a trait à une machine perfectionnée permettant de réaliser des structures tubulaires à base de résine renforcée par une armature textile. Elle a trait plus particulièrement à une machine permettant la réalisation de structures tubulaires stratifiées, selon la technique qui consiste à recouvrir un mandrin support, de forme cylindrique ou conique, de gaine textile de renforcement (tresses par exemple), puis à imprégner la struc- ture textile ainsi réalisée avec une résine polymérisable à chaud ou à froid (par exemple du type polyester, vinylester ou époxy) et enfin, après polymérisation, à enlever le mandrin support. Pour obtenir une imprégnation correcte de l'ensemble des couches de matières textiles ainsi qu'un calibrage de l'épaisseur et un bon état des surfaces externes, après imprégnation de résine, on recouvre l'ensemble d'une pellicule (par exemple d'une bande de matière commercialisée sous la marque Cellophane) qui permet d'exprimer l'excédent de résine. Cette pellicule est maintenue en place pendant toute la durée de polymérisation et doit être enlevée lorsque le tube est termine. De tels matériaux tubulaires trouvent de nombreuses applications notamment pour la réalisation de mats, de perches, de tubes... Actuellement, les machines permettant de réaliser de telles structures tubulaires sont de conception artisanale, nécessitent une main-d'oeuvre très qualifiée et surtout ne permettent pas d'effectuer le dépôt de résine avec précision et de manière régulière. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, une machine perfectionnée qui permet de réaliser de manière économique, efficace, précise, l'ensemble des opérations permettant la réalisation de telles structures tubulaires à base de résine renforcée par une armature texti le. D'une manière générale, ltinventlon concerne donc u machine pour la réalisation de structrc-- bubuiailos - un bâti sur lequel est monté horizontalement, en porte-à-faux, au moins un mandrin destiné à servir de support et de moule à l'élément tubulaire lors de sa réalisation, - un moyen permettant d'entraider en rotation ledit mandrin support, - un dispositif distributeur de résine polymérisable, disposé au-dessus du mandrin et déplaçable longitudinalement à vitesse constante synchronisée avec la vitesse de rotation dudit mandrin, - un distributeur d'une pellicule de matière non adhérente à la résine, destinée à recouvrir le tube formé pour, d'une part, régulariser la répartition de-résine et assurer sa pénétration dans la matière textile de renforcement, et d'autre part, pour assurer ltétat de surface du tube final après polymérisation, f - un système d'éjection du tube après formation. Dans le mode préférentiel de réalisation - la machine conforme à l'invention comporte également un distributeur de fils permettant de réaliser un enroulement circonférentiel de matière textile autour du tube en formation, éventuellement en sychronisme avec le dispositif distributeur de résine, - le dispositif distributeur de résine est constitué essentiellement par un ensemble sous forme de bac, comportant une fente ou des orifices à sa base, déplaçable parallèlement à une génératrice du mandrin, ce bac étant associé à au moins un rouleau qui prend appui sur le tube en formation selon une génératrice. De-#préférence, le bac est associé à deux rouleaux, disposés de part et autre du mandrin, ces rouleaux présentant des cannelures parallèles, longitudinales.En outre, si le bac ne peut comporter qu'un seul compartiment pour le stockage de la résine, il présentera de préférence une pluralité de compartiments séparés, à déclenchement successif lors de la distribution de résine, permettant ainsi un débit pratiquement constant de ladite résine d'un bout à l'autre de la pièce, -- le mandrin est monté pivotant sur le bâti support, son extrémité reposant sur un jeu de galets fous. Par ailleurs, dans une variante perfectionnée conforme à l'invention, la machine comporte une pluralité de mandrins supports montés sur un ensemble (désigné par l'expression barillet dans la suite de la description) permettant. d'amener les uns après les autres lesdits mandrins#au-dessous du dispositif distributeur de résine. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif mais non limitatif et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 sont respectivement des vues en élévation et de côté d'une machine conforme à l'invention comportant un mandrin support unique, - les figures 3, 4 et 5 sont respectivement des vues en élévation, de droite et de gauche, d'une machine perfectionnée conforme à l'invention comportant une pluralité de mandrins supports, - les figures 6 et 7 sont des vues détaillées d'un bac d'imprégnation utilisable sur de telles machines. Les figures 1 et 2 illustrent en élévation et vue de gauche une machine de moulage de tube conforme à l'invention. Cette machine comporte un bâti désigné par la référence générale (1). Sur ce bâti, est monté horizontalement, en porte-à-faux, un mandrin (2) destiné à servir de support et de moule à l'élément tubulaire lors de sa réalisation. Ce mandrin (2) peut être soit cylindrique, soit conique. Il est fixé, par son extrémité (3), au moyen d'un système de fixation rapide conventionnel (4) (par exemple d'une conception similaire à un mandrin de tour) à des moyens (5) (moteur électrique ou hydraulique) permettant de l'entraîner en rotation. L'extrémité libre (6) du mandrin (2) repose sur deux galets fous (7).Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, afin de faciliter la mise en place des gaines textiles tubulaires de renforcement, par exemple une ou plusieurs tresses superposées, la fixation du mandrin (2) sur le bâti (1) est réalisé de telle sorte qu'il puisse pivoter afin de dégager l'extrémité (6) pour faciliter le passage des gaines textiles. Ce pivotement est obtenu, par exemple, au moyen d'un verin (8). Un dispositif distributeur de résine, désigné par la référence générale (9) est disposé au-dessus du mandrin (2). Ce dispositif distributeur de résine est déplaçable longitudinalement, parallèlement à ùne génératrice du mandrin (2), à vitesse constante synchronisée avec la vitesse de rotation dudit mandrin. Dans le mode de réalisation illustré, le distributeur de résine (9) est constitué essentiellement par un bac (10) supporté par un chariot (11) déplaçable sur une poutre (12) disposée dans la partie supérieure du bâti. Le mouvement de translation du chariot (11) est assuré par une channe, par exemple, commandée elle-même par un moto-réducteur dont la vitesse est réglable. Des contacts pneumatiques ou électriques de fin de course (non représentés sur les schémas annexés) assurent le mouvement alternatif du chariot, la résine pouvant être déposée en un ou plusieurs allerretours.Le bac d'imprégnation (10) est monté sur le'chariot (11) par l'intermédiaire de colonnes (42) qui permettent de le déplacer verticalement pour l'amener à proximité du mandrin lors de la distribution de résine et l'écarter lorsque le tube est fermé. Par ailleurs, le montage du bac (10) à l'extrémité des colonnes (42) est de préférence réalisé de manière articulée, afin que la fente (45) de sortie du bac (óul les orifices) soit bien toujours parallèle au mandrin et ce, même si ce dernier est de forme conique.Ainsi que cela ressort plus en détail des figures 6 et 7, du bac (10) distributeur de résine est associé à au moins un rouleau (29)'qui prend appui sur le tube en formation selon une génératrice et ce, à un niveau inférieur à celui des orifices de sortie de la résine. De préférence, le bac (10) est associé à deux rouleaux (24) disposés de part et d'autre- dudit bac. Ces rouleaux p#résentent avantageusement des cannelures longitudinales favorisant l'imprégnation de résine. Ils sont de préférence articulés dans plusieurs plans et sont associés à un dispositif à pression constante permettant leur contact aussi bien sur un cylindre que sur un conte. Par ailleurs, le chariot (11) i)supporte également un dis- tributeur d'une pellicule non adhérente à la résine (film polyester ou Cellophane par exemple) permettant de recouvrir le tube forme d'une part, pour régulariser la répartition de résine et assurer sa pénétration dans la matière textile et, d'autre part, assurer l'état de surface du tube final. Ce dispositif distributeur de pellicule est constitué de manière simple par une bobine (13) montée libre en rotation sur le chariot (11). Des éléments de renvoi (14) de la pellicule (15) sont bien entendu prévus pour assurer son amenée de manière correcte et sous tension constante autour du tube formé. Le chariot (11) peut éventuellement supporter également un dispositif (16) permettant d'effectuer un enroulement circonférentiel de fils de renforcement provenant par exemple de quatre bobines (17). Comme pour le dispositif distributeur de pellicule de recouvrement, des guides de renvoi (18) sont prévus pour amener les fils (17) de manière correcte autour du mandrin. Par ailleurs, lorsque la polymérisation est réalisée sur la machine, l'élimination de la pellicule de reboulJrement peut être obtenue en prévoyant à l'arrière du bâti (1) une deuxième poutre (19) supportant un chariot additionnel (20) déplaçable le long de la machine et servant de support à une bobine (21) permettant le renvidage automatique de la pellicule. L'enlèvement de l'élément tubulaire après formation est obtenu au moyen d'un ensemble d'éjection agissante par poussée sur le tube. Lorsque le tube est cylindrique, cet ensemble d'éjection est-- consti;Lué d'une part par un chariot (22) entrainant une butée (21) agissant à l'extrémité du tube forme, et d'autre part, au moyen d'un vérin (25) qui permet de réax liser le décollement du tube en le poussant de quelques centimètres. Lorsque le tube est de forme conique, il est possible d'envisager de n'utiliser que le vérin (25) pour provoquer le décollement, l'enlèvement pouvant être effectué facilement à la main par simple traction sur le tube. La mise en oeuvre d'une telle machine est la suivante. Le mandrin nu (6) étant maintenu écarté des rouleaux (7) par l'intermédiaire du vérin de relevage (8), on le recouvre de gaines textiles préalablement réalisées (superpo--sition de tresses par exemples Cela étant fait, le mandarin (6) est @@@@@@@ de manière à venir en contact avec les galets supports (7). Le dispositif distributeur de résine Dans un tel cas, les aompartiments (43-44) sont déclenchésfsuccessi- vement par exemple à la fin de chaque translation, ce qui permet d'avoir un débit pratiquement constant de la résine sur toute la longueur de la pièce. A la fin du cycle d'imprégnation, le bac (îo) est dégagé. L'extrémité libre de la pellicule de recouvrement est alors amenée sur l'élément tubulaire formé et le chariot (11) est déplacé à nouveau pour recouvrir le tube formé afin de régulariser la répartition de résine et assurer sa pénétration dans la-matière textile ainsi que l'état de surface final.Lors de tette opération, le mandrin (6) est-t égale- ment entraîné en rotation, ce qui as-sure l'entrain-ement de la pellicule (Y5).. En finde course, le chariot est stopé çen même temps que' la #otation#-du mandrin (6), la pellicule (15) est coupée et le chariot est ramené à son point de départ. Après polymérisation de la résine, l'élément tu-bulaire formé est éjecté, le vérin (25) provoquant le décollement du tube sur quelques centimètres, ledit tube étant ensuite entratné par le chariot (22). Comme dit précédemment dans le cas d'un tube conique, il peut etre envisagé d'enlever le tube à la main après décollement au moyen du vérin (25). De préférence, avant l'enlèvement du tube, la pellicule de recouvrement est récupérée au moyen de la bobine (21) entrainée transversalement par l'intermédiaire du chariot (20). Comme dit précédemment, il peut être également envisagé avec une telle installation de distribuer des fils de renfort (17) enroulés tangentiellement à la génératrice du tube. Cet enroulement est effectué après dépôt de la résine, les fils utilisés pouvant ne pas être préimprégnés, étant donné que cette opération peut se-faire automatiquement au contact de la résine préalablement distribuée. Les figures 3, 4 et 5 illustrent une variante d'une machine conforme à l'invention comportant une pluralité de mandrins supports pour la réalisation d'éléments tubulaires. Sur ces figures, les mêmes organes que pour la machine décrite précédemment sont désignés par les mêmes références. Par rapport à l'exemple décrit précédemment, la principale différence réside dans le fait que cinq mandons (2) sont montés en porte-à-faux sur un- barillet tournant (30), en forme d'étoile. Dans ce mode de réalisation, le barillet supporte cinq mandrins (2) mais il est évident que cela n'est pas limitatif. La rotation du barillet (30) est donnée par un moteur électrique ou hydraulique ou par tout autre moyen équivalent tel qu'un vérin pneumatique permettant de le faire tourner par 1/5 de tour à la fois. Bien entendu,# la valeur de la rotation du barillet sera fonction du nombre de mandrins que comporte la machine. Comme dans l'exemple de réalisation précédent illustré par les figures 1 et 2, les mandrins (2) sont montés en porte-à-faux, de manière à pouvoir pivoter sur le bâti (1) lors de la mise en place des gaines textiles de renforcement. Par ailleurs, afin d'assurer le maintien de manière horizontale pendant la rotation des galets supports (7), ceux-ci sont montés sur une étoile (31) correspondante au moyen d'un axe (32) associé. à un contre-poids non représenté. Avantageusemént; cette étoile 131f peutgdoulisser sur l'axe central (33) afin de s'adapter à la longueur des mandrins (2). Le fonetionnement # d'une telle installation est le sui- vant. Dans la position A du barillet (30), on'effectue l'ensemble des opérations permettant de réaliser un élément tubulaire de la même manière que dans la machine illustrée par les figures 1 et 2. Cela étant fait, on provoque la rotation du barillet d'1/5e de tour, le mandrin (6) passant de A à B. Un nouveau mandrin est alors mis en place en A et un nouveau tube est réalisé et ainsi de suite. Lorsque le premier mandrin a effectué une rotation totale et revient dans la position A, on élimine alors la pellicule de recouvrement et éjecte le tube formé. Pendant la durée de la rotation, il est donc possible d'obtenir la polymérisation de la résine et ce, sans pratiquement avoir d'arrêts de machine. Par rapport aux techniques antérieures, une telle machine permet non seulement d'automatiser l'ensemble des opérations de fabrication; à l'exception toutefois de la mise en place des gaines de renforcement autour du mandrin, mais également d'obtenir une meilleure distribution et répartition de résiner ce qui donne un produit ayant des caractéristiques parfaitement déterminées et reproductibles d'une pièce à une autre. Bien entendu, l'.inyention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits#précédemment mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. REVENDICATIONS 1/ Machine pour la réalisation de structures tubulaires à base de résine renforcée par une armature textile caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison : - un bâti (1) sur lequel est monté horizontalement, en porte-à-faux, au moins un mandrin (2) destiné à servir de support et de moule à l'élément tubulaire lors de sa réalisation, - des moyens (5) permettant d'entraîner en rotation ledit mandrin support (2), - un dispositif distributeur de résine (9), disposé au-dessus du mandrin (2) et déplaçable longitudinalement à vitesse constante synchronisée avec la vitesse de rotation dudit mandrin, - un distributeur #13) d'une pellicule (15)de matière destin née à recouvrir le tube formé pour, d'une part régulariser la répartition de résine et assurer sa pénétration dins la matière textile de renforcement et, d'autre part, donner l'état de surface du tube final, - un système d'éjection du tube formé. 2/ Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un distributeur de filaments (17) circonférentiellement au tube. 3/ Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte un ensemble (20), (21) permettant d'enlever la pellicule de recouvrement après polymérisation. 4/ Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le dispositif (9) distributeur de résine se présente sous la forme d'un bac (10) comportant une fente (ou des orifices) à sa partie inférieure, ce bac (10) étant associé à au moins un rouleau (24) qui prend appui sur le tube en formation. 5/ Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le bac (10) comporte des compartiments séparés (43-44j pouvant être déclenchés successivement, ce qui permet d'avoir un débit pratiquement constant de résine d'un bout à l'autre du tube. 6/ Machine sel n ltune des revendieatios3 à 5, caractérisée par le fait que le mandrin '2) est monté pivotant sur le bâti support (1), son extrémité libre (6) reposant sur un jeu de galets fous (7). 7/ Machine selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée par le fait que le système d'éjection du tube formé est constitué d'une part, par un vérin (25) provoquant le décollement du tube sur quelques centimètres et, d'autre part par un chariot (22) entraînant une butée (21) provoquant le coulissement du tube sur le mandrin support (2) 8/ Machine selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée par le fait qu'elle comporte une pluralité de mandrins supports (2) montés sur un ensemble permettant d'amener les uns après les autres lesdits mandrins au-dessous du dispositif distributeur de résine.