Brevet FR2607057A1 — publié le 19880527

1. - "Procédé et dispositif pour la régulation du processus de soudage lors de la réalisation d'un assemblage par manchon pour des tubes de canalisations isolés thermiquement." L'invention concerne un procédé pour la régu- lation du processus de soudure lors de la réalisation d'un assemblage par manchon pour des tubes de canalisations isolés thermiquement, procédé dans lequel l'emplacement d'assemblage est recouvert par un manchon s'appliquant sur les extrémités des tubes externes, tandis que le manchon constitué d'une matière plastique est soudé aux extrémités des tubes externes, également constitués de matière plas- tique, cependant que dans l'intervalle considéré entre le manchon et le tube externe, est introduit un fil de résis- tance en forme de méandres ou bien s'étendant en forme d'hélice, ou bien sont introduits plusieurs fils de résis- tance qui amènent, lorsqu'ils sont traversés par le cou- rant, les surfaces soudées du manchon et des tubes exter- nes dans un état approprié pour le soudage, et le soudage des surfaces s'effectuant alors sous l'action de la pres- sion et de la température. Par le document DE-GM 82 04 372, on connait un assemblage par manchon pour des tubes de canalisations isolés thermiquement, dans lequel les extrémités du tube externe constitué de matière plastique, sont recouvertes 2.- par un manchon en matière plastique, les extrémités du tube externe avec le manchon ainsi que l'intervalle longi- tudinal du manchon, étant soudées ensemble. Le soudage est assuré par un fil résistant qui est disposé en forme de méandres entre les extrémités du tube externe et le manchon et que lorsqu'il est traversé par le courant, provoque la fusion des surfaces contiglies, de sorte qu'un soudage sous pression peut être effectué. Dans ce type de soudage, il existe le risque que par exemple, par sur- chauffe dans la zone de soudage, la matière plastique craque et qu'ainsi un cordon de soudure correct ne puisse pas s'établir. Par ailleurs, le soudage n'a pas lieu pour des températures trop basses. Des influences de l'environ- nement, telles que par exemple le vent, la température. ambiante, le soleil, etc..., agissent sur la température du cordon de soudage. La présente invention a pour but de créer un-procédé grâce auquel ces influences de l'environnement puissent 4tre éliminées et que l'on puisse obtenir un cor- don de soudage résistant de façon durable. Ce but est atteint, conformément à l'inven- tion, en ce que, pendant que le fil résistant ou que les fils résistants sont traversés par le courant, la tempéra- ture de ces fils est constamment mesurée, et qu'en même temps la température est mesurée au milieu entre deux spi- res de méandres voisines ou bien entre deux fils résistants s'étendant l'un à côté-de l'autre, la température des fils étant limitée de façon qu'une température maximale du fil se situant peu au-dessous de la température de craquage de la matière plastique, ne soit pas dépassée et la tempé- rature du bain de soudage dans la zone entre les spires de méandres ou bien les spires résistantes, étant utilisée comme grandeur de réglage pour la puissance de chauffe. Grâce à ces caractéristiques de l'invention, on est assuré d'évi- ter avec sécurité une surchauffe de la matière plastique, 3.- et que les surfaces à souder soient dans tous les cas, amenées à un état propice au soudage. La température de soudage est avantageusement maintenue à peu près constante sur un laps de temps d'au moins 10 secondes. On obtient une sécurité encore plus grande lorsqu'on maintient h peu près constante la tempé- rature de soudage entre 30 et 180 secondes. La températu- re du fil est avantageusement réglée par modification de la puissance de chauffe, l'intensité du courant étant ré- glée en continu vers le bas d'une valeur maximale jusqu'à une valeur correspondant à la température de soudage. En pratique, on réglera la puissance de chauffe très rapide- ment à la valeur maximale et par réglage vers le bas de l'intensité du courant, la température des fils sera main- tenue à peu près constante sur un laps de temps. Après que la température maximale du fil ait été atteinte, on utilise la température de la matière fondue comme grandeur de réglage pour l'intensité du courant, la température du fil étant limitée à une valeur maximale. La régulation s'effectuera alors avantageusement par l'intermédiaire d'un microprocesseur. Lors du soudage de pièces en poly- éthylène, la température maximale du fil est fixée à 280 C et la température de soudage entre 140 et 160 0C. L'invention concerne en outre, un disposi- tif pour la mise en oeuvre de ce procédé, dispositif qui est constitué d'un transformateur de soudage et d'un fil résistant s'étendant en forme de méandres entre les surfa- ces à souder ou bien de plusieurs fils résistants s'éten- dant les uns à côté des autres, dont les extrémités sont - reliées au transformateur de soudage. Dans ce dispositif est branché un microprocesseur qui est susceptible d'être réglé par l'intermédiaire de deux points de mesure, dont l'un est placé sur le fil résistant ou bien sur les fils résistants, tandis que l'autre est placé au voisinage du point de soudage entre deux spires voisines du fil résis- 4e- tant, les deux points de mesure étant raccordés par l'in- termédiaire de liaisons au microprocesseur. Pour la mesure de la température, on utilise avantageusement des thermo- éléments. Un des thermo-éléments est relié de façon thermi- quement conductrice au fil résistant, de préférence par soudure avec ou sans apport de métal. En variante, le thermo-élément peut être fixé sur le fil résistant au moyen d'agrafes. Entre le point de mesure sur le fil résis- tant et le micro-processeur, est branché avantageusement un amplificateur de valeur de mesure séparé en potentiel. Cela doit empêcher que le microprocesseur soit endommagé par une tension trop élevée. Notamment dans le cas de Lanchonsavec de très grands diamètres, par exemple pour des manchons d'assemblage destinés à des tubes de canalisa- tions de chauffage à distance avec un diamètre de passage de plus de 200 mm, il s'est avéré avantageux de disposer dans le bain de soudure plusieurs thermo-éléments, ces thermo-éléments devant être uniformément répartis sur la périphérie. Le thermo-élément mesurant la température du bain de soudage est fixé à l'extérieur de ce bain de soudage. On doit empêcher ainsi que, par suite de la pres- sion et du ramollissement de la masse de matière plasti- que, il se produise un déplacement du thermo-élément. Du fait d'un déplacement du thermo-élément, c'est-à-dire du fait d'une modification de la distance du point de mesure par rapport au fil résistant, une mesure précise de la température du bain de soudure ne serait pas pos- sible. Pour la même raison, le méandre entourant les points de mesure pour la température du bain de soudage, est fi- xé en au moins trois points, de préférence au voisinage des courbures du méandre, par des éléments placés à l'ex- térieur du bain de soudage. On évite ainsi de façon cer- taine, que le méandre puisse également se déplacer à l'in- térieur du bain de soudage par suite de la pression. Dans le cas oh on utilise un fil résistant 5.- s'étendant en forme d'hélice ou bien plusieurs fils résis- tants s'étendant les uns à côté des autres en direction périphérique, les thermo-éléments sont disposés au milieu entre deux spires s'étendant l'une à côté de l'autre, ou bien deux fils résistants s'étendant l'un à côté de l'au- tre. L'invention est exposée plus en détail à l'aide de l'exemple de réalisation représenté schématique- ment sur les figures 1 à 3. Sur la figure 1, les références 1 et 2 dési- gnent les extrémités d'une canalisation de chauffage à dis- tance qui sont constituées d'une façon non représentée, d'un tube en acier dans lequel passe le fluide chauffant, d'une isolation thermique en matière expansée et d'une enveloppe externe en matière plastique. De telles canalisa- tions de chauffage à distance sont désignées en pratique sous le nom de tubes enveloppesde matière plastique et sont livrées en longueur d'environ 6 mètres sur le chan- tier ou elles doivent 4tre reliées pour constituer la li- gne de canalisations tubulaires. Les différentes longueurs sont réalisées de façon que le tube interne fasse saillie hors de la couche de matière expansée aux deux extrémités de sorte qu'un soudage léger des deux tubes ensemble soit possible. Pour l'isolation à posteriori de cette liaison par soudage, on place sur l'emplacement de soudage, un manchon en matière plastique 3 revêtant, soit la forme d'un tube, soit celle d'une bande de matière plastique; Sur la figure 1 est représenté un manchon 3 qui est réa- lisé à partir d'une bande en matière plastique, dont les bords 4 se recouvrant sont placés autour de l'assemblage par soudage, ces bords s'appliquant sur les extrémités du tube enveloppe en matière plastique 1 ou 2. Le manchon 3 sert de moule pour les composants de la matière expansée à introduire dans l'espace annulaire entre le tube médian et le manchon 3, et il sert en même temps de joint d'étanchéité 6,- contre l'humidité susceptible de pénétrer. Le manchon 3 est soudé à la fois à l'enveloppe en matière plastique des tubes de chauffage à distance 1 et 2, et également dans la zone de leursbordde bandes4 se chevauchant. A cet effet, un fil résistant 14 mis sous forme de méandres, est placé entre les surfaces à souder, ce fil étant relié par l'intermédiaire de liaisons 5 et 6 à un transforma- teur de soudage 7, qui est alimenté par l'intermédiaire d'une source de tension, par exemple le réseau. Après la mise en circuit du transformateur de soudage 7, le cou- rant circule alors à travers le fil résistant, grâce à quoi celui-ci s'échauffe et chauffe également les surfaces de matière plastique contigUes et les amène à un état propice au soudage. Par des moyens auxiliaires, non dé- crits plus en détail, une pression est exercée sur le cordon de soudure, de sorte qu'on obtient une liaison par soudage durable. Pour la régulation du processus de soudage, il est prévu deux points de mesure 8 et 9, dont l'un par exemple le point de mesure 8, mesure la tempéra- ture du fil résistant 14, tandis que l'autre point de mesure 9 mesure la température du bain de soudage. Les points de mesure 8 et 9 sont raccordés par des liaisons et 11 à un micro-processeur 12 qui règle la puissance de chauffe. La température du fil résistant 14 est ré- glée à une valeur maximale de 280 C, tandis que la tempé- rature de soudage dans le cas du polyéthylène, est réglée entre 140 et 160 0. La figure 2 est une vue de dessus sur la sur- face interne du manchon 3. Sur les éléments de bordure, de- vant être soudés, du manchon 3, est fraisée une rainure 13 à l'intérieur de laquelle est placé un fil résistant 14 s'étendant en forme de méandres et est fixé par des films de polyéthylène. Les points de mesure 8 et 9 sont consti- tués par des thermo-éléments dont celui associé au point de mesure 8 est fixé au fil résistant 14 par exemple par 7.- agrafes 15. Le thermoélément pour le point de mesure 9, qui mesure la température du bain de soudage, se trouve entre deux spires de méandres, et en fait, dans une zone o l'on peut s'attendre à la température la plus basse. Ce thermo-élément est fixé à l'aide de pinces 16 au man- chon 3 et ces pinces 16 se situent en dehors de la rainure 13, c'est-à-dire en dehors du bain de soudage. Ainsi, le point de mesure 9 est fixé même à la température de souda- ge et lors de l'application de la pression. Le fil résis- tant 14 est également fixé par des pinces 17 placées sur le manchon 3 en dehors de la rainure 13, et de préférence au voisinage des courbures du méandre. Cette situation est avantageuse en ce que la distance entre le point de mesure 9 et le fil résistant 14, peut être maintenue constante à la température de soudage et lors de l'application de la pression. Sur la figure 3, l'évolution de soudage est représentée à l'aide de trois courbes, la courbe C montrant la puissance de chauffe, la courbe A la température du fil, à savoir la valeur du point de mesure 8, et la cour- be B la température du cordon de soudure, c'est-à-dire du point de mesure 9. Le temps est porté en abscisses. Si le transformateur 7 est mis en circuit, la puissance de chauffe augmente à l'intérieur d'un temps très court, jus- qu'à une valeur maximale et est ensuite réglée en fonction des besoins. La montée de la courbe A, c'est-à-dire de la température du fil, est en conséquence également raide au début. Après avoir atteint la température maximale du fil de l'ordre de grandeur de 2800C, la puissance de chauffe est limitée par l'intermédiaire de la valeur du point de mesure 8. La montée de la courbe B est bien en- tendu moins rapide que celle de la courbe A, car la distan- ce du point de mesure 9 aux spires voisines du fil résis- tant 4, est relativement grande. Après que la température de soudage d'environ 15000 ait été atteinte, la puissance 8.- de chauffe est réglée de façon que la température du point de mesure 9 soit maintenue constante sur un laps de temps d'environ 30 à 50 secondes. Après l'achèvement du proces- sus de soudage, le microprocesseur 12 déconnecte le trans- formateur de soudage 7 et les cordons de soudure sont len- tement refroidis. L'invention a été décrite en se référant à l'exemple d'un fil résistant mis sous forme de méandres mais l'invention peut également s'appliquer avantageusement lorsqu'un fil résistant mis sous forme d'hélice est placé en direction périphérique dans l'intervalle annulaire en- tre les tubes. On peut également mettre en place plusieurs fils résistants, s'étendant les uns à c8té des autres en direction périphérique. Les thermo-éléments mesurant la température du bain de fusion sont alors disposés au mi- lieu entre deux spires voisines. 9. - R E V E N D I C A T IO N S 1.- Procédé pour la régulation du processus de soudure lors de la réalisation d'un assemblage par manchon pour des tubes de canalisations isolés thermique- ment, procédé dans lequel l'emplacement d'assemblage est recouvert par un manchon s'appliquant sur les extrémités des tubes externes, tandis que le manchon constitué d'une matière plastique est soudé aux extrémités des tubes exter- nes également constitués de matière plastique, cependant que dans l'intervalle considéré entre le manchon et le tube externe, est introduit un fil de résistance en forme de méandres ou bien s'étendant en forme d'hélice, ou bien sont introduits plusieurs fils de résistance, qui amè- nent, lorsqu'ils sont traversés par le courant, les surfa- ces soudées du manchon et des tubes externes dans un état approprié pour le soudage, et le soudage des surfaces s'effectuant alors sous l'action de la pression et de la température, procédé caractérisé en ce que pendant qume le fil résistant ou que les fils résistants sont traversés par le courant, la température de ces fils est constam- ment mesurée, et qu'en même temps la température est me- surée au milieu entre deux spires de méandres voisines ou bien entre deux fils résistants s' étendant l'un à côté de l'autre, la température des fils étant limitée de façon qu'une température maximale du fil se situant peu au-dessous de la température de craquage de la matière plastique ne soit pas dépassée et la température du bain de soudage dans la zone entre les spires de méandres ou bien les spires résistantes étant utilisée comme grandeur de réglage pour la puissance de chauffe. 2.- Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la température de soudage est maintenue au moins à peu près constante pendant 10 secondes. 3.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que la température de 10.- soudage est maintenue à peu près constante pendant 30 et secondes. 4.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que la température des fils est réglée par modification de la puissance de chauf- fe, en ce que l'intensité du courant est réglée vers le bas à partir d'une valeur maximale jusqu'à une valeur cor- respondant à la température de soudage. 5.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la température de fusion est utilisée pour la puissance de chauffe, la tempé- rature des fils étant limitée à une valeur maximale. 6.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que la régulation s'ef- fectue par l'intermédiaire d'un microprocesseur. 7.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, pour le soudage de pièces en polyéthylène, caractérisé en ce que la température maximale des fils est fixée à 2800C et la température de soudage entre 140 et 160 0. 8.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dispositif constitué d'un transformateur de soudage et d'un fil résistant s'étendant en forme de méandres entre les surfaces à souder ou bien de plusieurs fils résistants s'étendant les uns à c8té des autres entre les surfaces soudées, les extrémités de ces fils étant reliées au trans- formateur de soudage, dispositif caractérisé en ce que dans ce dispositif, est branché un microprocesseur (12) qui est susceptible d'être réglé par l'intermédiaire de deux points de mesure (8, 9), l'un de ces points étant si- tué sur le fil résistant (14) ou bien les fils résistants, tandis que l'autre est situé entre deux spires voisines du fil résistant (14) au voisinage de l'emplacement de soudu- re, et ces deux points de mesure (8, 9) sont reliés par 1 1. - des liaisons (11, 12) au microprocesseur (12). 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que des thermoéléments sont disposés aux points de mesure (8, 9). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un des thermo-éléments est relié de façon thermiquement conductrice au fil résistant (14) par exemple par soudage avec ou sans apport de métal. 11.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'un des thermo-éléments est relié au fil résistant (14) par des agrafes (15). 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que, ehtre le point de mesure (8) sur le fil résistant (14), et le micro- processeur (12), est branché un amplificateur de valeur de mesure séparé en potentiel. 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que plusieurs thermo-éléments sont disposés dans le bain de soudage, et dans le cas des tubes de canalisation de chauffage à dis- tance avec un diamètre de passage de plus de 200 ram, ces thermo-éléments sont uniformément répartis sur la périphé- rie. 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que le thermo- élément mesurant la température du bain de soudage, est fixé en dehors de ce bain de soudaÉe. 15.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le méandre entourant les points de mesure pour la température du bain de soudage, est fixé en au moins trois points, de préférence au voisinage des courbures du méandre, par des éléments de fixation (17) placés en dehors du bain de soudage.