Brevet FR2690036A1 — publié le 19931015

L'invention se rapporte d'une façon générale à la réalisation des résistances électriques utilisées pour le soudage, ou plus particulièrement pour l'électrosoudage, de pièces entre elles, et tout particulièrement de pièces en matière plastique ou thermoplastique. Dans la technique, et en particulier à partir du brevet FR-A 2 654 978, on sait déjà qu'il est possible d'utiliser, dans le domaine, des résistances se présentant sous la forme d'un réseau maillé constituant un filet électriquement conducteur s'étendant, avec une continuité électrique, d'une extrémité à une extrémité opposée de ce filet. Pour réaliser le soudage, le filet est placé à l'endroit de la zone de soudage des pièces, et est raccordé, via des bornes de raccordement, à une source électrique de puissance destinée à faire circuler dans la résistance un courant d'une intensité suffisante pour élever la température de la partie environnante de ces pièces jusqu'à une température déterminée correspondant à leur température de fusion, assurant ainsi leur cohésion sous pression puis leur soudage, après arrêt de l'alimentation en courant et refroidissement. Dans la publication susmentionnée FR-A 2 654 978, le filet résistif est tout particulièrement destiné à l'électrosoudage de tubes en matière thermoplastique utilisés dans l'industrie gazière et réunis par une pièce de raccordement en matière compatible, qu'il s'agisse d'un manchon pour la réunion de deux canalisations coaxiales, ou d'une selle de jonction (appelée aussi prise de branchement) pour des branchements ou des piquages transversaux, par exemple en l'T". Le raccordement soudé de deux canalisations coaxiales par un manchon à filet chauffant ne pose pratiquement pas de problème de principe, ledit filet pouvant en particulier se présenter comme un tronçon de cylindre noyé à proximité de la paroi intérieure de surface du manchon, avec son axe de cylindre sensiblement confondu avec celui du manchon (lequel est habituellement également sensiblement cylindrique). Il s'est par contre avéré que des améliorations pouvaient être encore apportées lorsque le filet chauffant équipe une prise de branchement pour le raccordement transversal d'une canalisation à une autre. Pour la bonne compréhension du problème posé, rappelons brièvement la possible constitution d'une telle "prise" dont on peut trouver deux exemples de réalisation: dans la publication susmentionnée et par exemple au brevet US-A-4 684 417. Habituellement, ces prises généralement en matière thermoplastique comprennent une partie ou corps en forme de selle venant chevaucher assez étroitement la canalisation sur laquelle doit être effectué le piquage transversal. Du côté de la surface extérieure convexe de la selle, se dresse un fût traversé, de même que le corps de la prise, par un passage pouvant luimême être raccordé à un canal de dérivation transversal. Une fois la prise de branchement soudée par dessus le tronçon de canalisation, la paroi de cette dernière est percée, au moyen d'un perforateur-obturateur se déplaçant dans le passage du fût, après quoi le perforateur est retiré ou relevé dans ledit passage, au-delà de sa communication avec le canal de dérivation sur lequel a pu être préalablement installée la conduite de raccordement, laquelle peut ainsi communiquer avec la canalisation, via le perçage transversal qui a été ménagé. En fait, un problème peut se poser lors du perçage ou après celui-ci dans le cas o l'on a utilisé un filet chauffant pour thermosouder la prise et la canalisation, comme on va le comprendre ci-après en référence aux figures 1 à 2 annexées qui illustrent l'art antérieur. Sur la figure 1 tout d'abord, on retrouve ainsi une prise de branchement 1 avec sa selle de raccordement 3 chevauchant une canalisation 5 dans laquelle on peut par exemple prévoir de faire circuler un fluide sous pression tel que du gaz. Extérieurement, au-dessus de la selle, se dresse le fût 6 de la prise avec son passage intérieur vertical 7 à un niveau intermédiaire duquel débouche le canal de dérivation transversal 9 qui communique ici avec le volume intérieur de la canalisation, via le perçage il qui a été ménagé dans la paroi de cette dernière par le perforateur-obturateur (non représenté). Pour réaliser le perçage transversal 11, le perforateur a dû percer, pour la traverser, la résistance de soudage 13, ici noyée dans le corps de la selle 3, à proximité immédiate de sa surface intérieure concave sensiblement en portion de cylindre repérée 3 a. Sur la figure 2, on a illustré, en trait plein, la forme sensiblement hémi-cylindrique de la résistance 13, avant intervention du perforateur. On remarque ainsi que cette résistance se présente comme un filet maillé à fil(s) 15 électriquement conducteur s'étendant continûment entre ses deux extrémités opposées 15 a, 15 b Pour le soudage de la selle et de la canalisation, ces extrémités 15 a, 15 b, sont habituellement raccordées chacune à une borne de connexion (telles que 17, 19), elles- mêmes connectées à une source de puissance, telle qu'un générateur de courant continu, schématisé en 21 (et équipé bien entendu de tous les dispositifs nécessaires pour alimenter de façon convenable et pendant la durée choisie cette résistance). Ainsi, au moment du soudage, et tant que le perforateur n'a pas agi, le filet résistif 13 est-il dépourvu d'orifice le traversant, avec pour avantage qu'au moment du soudage, il présente toujours sa continuité électrique entre ses extrémités de fil 15 a, 15 b. Par contre, une fois que le perforateur a réalisé le perçage 11, le filet présente alors nécessairement un trou ménagé dans l'axe du perforateur et du perçage, un tel trou ayant été schématisé en 23 et délimité par des traits mixtes sur la figure 2. Le filet ne présente plus alors sa continuité électrique. De surcroît, il a fallu exercer un effort supplémentaire sur le perforateur pour traverser le filet, au risque de tirer certains tronçons de fi XS)en induisant des passages potentiels pour des fuites. En outre, il s'est avéré que les opérations de vérification de l'étanchéité des jonctions entre les prises et les canalisations étaient rendues plus délicates de par la présence d'une portion de filet dans l'axe du passage 7 par lequel l'opérateur conduit certaines de ces opérations avant perçage du trou 11. L'invention vise à résoudre ces difficultés. C'est pourquoi, une première caractéristique importante de cette invention consiste à proposer de conformer le filet de manière qu'il présente une forme sensiblement en couronne ou en collerette, délimitant ainsi d'emblée un orifice transversal dont la section pourra être adaptée à celle du perforateur dans le cas d'une application de l'invention au thermosoudage d'une prise de branchement et d'une canalisation. De cette façon, le filet ainsi constitué avec son orifice prédéfini présentera une fois pour toute une continuité électrique sur toute sa surface De préférence, ce filet sera constitué d'un seul fil pouvant être à un ou plusieurs brins réunis, ledit fil étant avantageusement protégé par une gaine extérieure. De surcroît, une "zone froide", (c'est- à-dire non ou peu chauffée lors du passage du courant), sera naturellement créée à l'endroit de l'orifice ainsi ménagé dans le filet à qui l'on pourra aisément donner la forme voulue avec des diamètres externe et interne facilement ajustables, de par la souplesse du filet et le caractère assez aisément déformable de ses mailles, permettant notamment d'adapter un tel filet à d'autres applications qu'au thermosoudage d'une prise de branchement. Ainsi, on peut en particulier envisager d'appliquer l'invention au soudage bout à bout de deux tubes, en remplaçant les moyens de chauffage actuellement utilisés (en général un miroir chauffant) par la résistance de l'invention dont l'orifice "central" aura bien entendu été de préférence et préalablement adapté aux diamètres intérieur et extérieur des canalisations à raccorder. D'ailleurs l'invention, outre le filet résistif en lui-même, se rapporte également à l'utilisation d'un tel filet pour l'électrosoudage soit de deux tubes bout à bout, soit d'une canalisation et d'une prise de branchement, l'invention se rapportant encore tout naturellement à la réalisation d'un ensemble comprenant soit deux canalisations soudées bout à bout, soit une conduite et une prise de branchement, l'invention s'appliquant aussi à la réalisation d'une telle prise, dans la mesure bien entendu o celle- ci comprendra la résistance en filet annulaire de l'invention. Une description plus détaillée de cette invention va maintenant être faite, en référence pour cela aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs de réalisation et dans lesquels: Les figures 1 et 2 susmentionnées présentent respectivement une application et une réalisation d'un filet résistif tel qu'utilisé dans l'art antérieur, la figure 3 montre un premier exemple de réalisation d'un filet résistif conforme à l'invention, la figure 4 illustre en vue locale agrandie une constitution possible de quelques mailles du filet de la figure 3, selon le détail repéré IV sur cette figure, la figure 5 illustre en coupe la réalisation du fil de la structure de cette même figure 3, selon le détail repéré V sur cette figure, la figure 6 illustre une variante de réalisation du fil de la figure 5, les figures 7 A, 7 B et 7 C d'une part, et les figures 8 A à 8 C d'autre part, montrent en quelques étapes deux principes possible de réalisation de la structure en filet de la figure 3, les figures 9 et 10 montrent deux variantes d'un tel filet, la figure il illustre schématiquement le principe d'application du filet de l'invention dans le cadre du soudage bout à bout de deux tubes, la figure 12 montre en perspective la conformation cintrée du filet lorsque l'on veut l'utiliser sur une prise de branchement, la figure 13 illustrant d'ailleurs un tel exemple d'application. Sur la figure 3 tout d'abord, on voit donc clairement illustré la forme en collerette du filet résistif de l'invention ici repéré dans son ensemble 30. En l'espèce, ce filet est constitué d'un fil électriquement conducteur unique 31 s'étendant continûment entre ses deux extrémités 33 a, 33 b, ce fil ayant été en quelque sorte "tricoté", comme on tricote par exemple une chaussette, de manière à réaliser cette forme en couronne ou collerette aplatie délimitant un orifice traversant 35. Sur la figure 4, on peut voir que le filet pourra notamment, pour sa tenue mécanique, être tel que les tronçons du fil se chevaucheront ou s'entrelaceront, par exemple dessus/dessous à chaque intersection, en délimitant ainsi au fur et à mesure une série de mailles, telles que 37, de dimensions adaptées. Mais on pourrait également imaginer qu'à chaque croisement, le fil présente des boucles ou des noeuds. Compte tenu de l'application privilégiée (mais non exclusive) du filet de l'invention au domaine de l'électrosoudage, le fil 31 pourra être réalisé à partir d'un unique brin électriquement conducteur, par exemple en cuivre, repéré 39 sur la figure 5 enrobé d'une gaine ou pellicule 41 en un matériau thermiquement conducteur mais électriquement isolant, pouvant par exemple permettre à la gaine de garder ses caractéristiques jusqu'à une température de l'ordre de 300 à 350 OC. La gaine fondra ou se ramollira ainsi lorsque la température optimale de chauffage de la résistance devant conduire à une bonne qualité de soudage entre les pièces sera atteinte On pourra notamment prévoir de réaliser cette gaine en une matière polymère de préférence thermoplastique ou thermodurcissable, et par exemple, en un mélange à base de polyesterimide. Mais au lieu d'un tel fil gainé à brin conducteur unique, on pourrait aussi utilisé un fil à brins multiples, repérés 43, 45 sur la figure 6, et par exemple enroulés sur eux-mêmes ou torsadés de manière que le filet ne soit toujours globalement réalisé que par un seul fil continu, le nombre des brins constituant ce fil dépendant finalement de l'application choisie. Il doit être clair que si le fil est constitué de plusieurs brins torsadés, on pourra soit prévoir une gaine isolante pour chaque brin, soit enrober l'ensemble des brins isolés dans une seule et même gaine On pourrait également envisager, en alternative, plusieurs brins isolés accolés en un ruban (variante non représentée), voire réaliser un filet avec plusieurs fils (même si cette version paraît a priori moins intéressante compte tenu des problèmes qui pourraient se poser de raccordement des fils avec les bornes ou cordons d'alimentation extérieurs, pouvant nécessiter la présence de barettes de raccordement réunissant les fils à leurs extrémités, de telles barettes ayant été schématisées en traits fantômes 46, 48 sur la version de la figure 9). Sur les figures 7 A à 7 C, on a cherché à montrer une première possibilité de réalisation du filet en collerette de l'invention. En l'espèce, on est ici parti d'un filet tubulaire sensiblement cylindrique 47 (bien entendu à fil unique) comme on en trouve par exemple une illustration sur la première figure de la publication susmentionnée FR-A-2 654 978, un tel filet ayant par exemple pu être "tricoté" autour d'un mandrin cylindrique. Une fois un tel filet en main, on va venir le couper à longueur, de manière à obtenir un tronçon de cylindre tubulaire tel que repéré 47 a sur la figure 7 B. Il suffira alors d'aplatir ce tronçon en tirant ses bords vers l'extérieur, comme l'indique les flèches de la figure 7 B, jusqu'à obtenir la forme en collerette aplatie de la figure 7 C o l'on peut reconnaître le filet 30 de la figure 3. Il doit être clair qu'une collerette ainsi formée, si elle s'apparente à un anneau ou une couronne plus ou moins plate ne sera pas nécessairement limitée intérieurement et extérieurement par deux cercles concentriques. En fait, tout dépendera du caractère extensible des mailles du filet et de l'importance et des endroits o l'on sera venu déformer le filet pour l'aplatir. C'est d'ailleurs pour cela que sur la figure 7 C on a représenté le filet avec ses bords extérieurs sensiblement en carré, cette forme ayant d'ailleurs été reprise sur la figure 12, l'orifice central 35 ayant par contre dans cet exemple été maintenu sensiblement circulaire. Les figures 8 A et 8 B présentent un autre mode de réalisation. Dans ce cas, partant toujours d'un tronçon de cylindre 47 a, on vient, dans un mouvement de retournement, déformer vers l'extérieur les deux extrémités opposées du tronçon de cylindre que l'on écrase sur lui-même vers sa zone centrale à la manière d'un accordéon jusqu'à obtenir une collerette en double couronne repérée 49 sur la figure 8 C. Avec de tels modes de réalisation, on va nécessairement obtenir des formes à contour totalement fermé. Pour s'approcher de telles formes, on pourrait également partir d'un filet en bande d'une longueur et d'une largeur données puis enrouler sur elle-même cette bande en déformant plus ou moins l'une de ses bordures jusqu'à refermer partiellement (figure 9), ou totalement éventuellement avec chevauchement (figure 10), l'équivalent d'anneau aplati ainsi constitué, en réservant toujours à l'intérieur de cet anneau l'orifice 35 recherché. Sur la figure 11, on a représenté un exemple d'application du filet chauffant en collerette de l'invention au cas du soudage bout à bout de deux tubes 51, 53 coaxiaux et sensiblement de même diamètre. Notamment dans une application gazière, les tubes seront avantageusement réalisés en une matière thermofusible ou thermoplastique, telle que du polyéthylène. Habituellement, dans la technique connue, le soudage coaxial de deux tels tubes s'effectuent à l'aide d'un "miroir chauffant": Les deux extrémités de tubes en regard à assembler sont placées entre les mors d'une machine qui dressent leurs faces d'extrémités en regard, perpendiculairement à leur axe, aligne ces extrémités puis écarte lesdits tubes ou les rapproche. Une telle machine comporte un outil chauffant (souvent donc appelé miroir) qui apporte l'énergie calorifique nécessaire au soudage. Après avoir aligné les deux tubes et dressé leurs extrémités à l'aide d'un outil appelé "rabot", l'opérateur intercale entre eux le miroir en question dont les faces présentent une température régulée, par exemple de l'ordre de à 300 C. Les extrémités des tubes sont alors appliquées sur les faces du miroir avec une certaine pression et pendant un temps suffisant pour que la matière plastique de ces tubes chauffe et se fluidifie jusqu'à former deux bourrelets. L'opérateur écarte alors rapidement les deux tubes, retire le miroir, rapproche et presse les extrémités de tubes l'une contre l'autre en les maintenant ainsi jusqu'au refroidissement. Pendant ce temps, les deux bourrelets finissent de se former. Etant donné que de nombreux facteurs interviennent en pratique pour rendre délicate la réalisation d'une bonne soudure, l'invention propose de remplacer la machine à miroir par l'une des formes de réalisation de la résistance en collerette imaginée. Ainsi, sur la figure 11, a-t-on intercalé entre les deux tubes 51, 53 à souder la collerette résistive 30 de manière que son axe de couronne 30 a soit sensiblement confondu avec l'axe commun des deux tubes. En pratique, la largeur 1 de la couronne 30 sera au moins légèrement inférieure à l'épaisseur e des tubes, de manière à éviter que ladite collerette déborde vers l'extérieur ou vers l'intérieur de la surface de ces tubes une fois ceux-ci soudés l'un à l'autre. Pour réaliser le soudage, on peut conseiller, après avoir dressé les faces en regard 51 a, 53 a des tubes, de venir plaquer le filet 30 par exemple contre la face 51 a en faisant coïncider l'orifice 35 du filet avec celui du tube, les deux diamètres coïncidant sensiblement. Après quoi, on rapprochera coaxialement les tubes jusqu'à ce que le filet 30 se trouve étroitement serré entre eux et on viendra alimenter électriquement le filet, via ses extrémités de fil 33 a, 33 b alors correctement raccordées à la source de puissance adaptée, tel qu'un générateur de courant continu. Echauffées jusqu'à fusion, les deux extrémités proximales des tubes imbriqueront leur matière à travers les mailles du filet, assurant ainsi le soudage recherché après arrêt du chauffage puis refroidissement. Sur les figures 12 et 13, on a figuré une seconde application privilégiée de l'invention à l'électrosoudage d'une canalisation et d'une prise de branchement (du type général déjà décrit en référence à la figure 1). Ainsi, sur la figure 12, voit-on représenté en perspective le filet en collerette de l'invention qui peut par exemple correspondre à la collerette 30 sensiblement plane de la figure 7 C que l'on a courbée ou cintrée de manière qu'elle présente une forme sensiblement hémicylindrique, avec en il partie centrale supérieure son orifice transversal 35. Bien entendu, la représentation de la figure 13, o l'on voit un tel filet cintré en place dans la partie en forme de selle 32 de la prise de branchement 10, est très proche, dans son illustration, de la figure 1, d'autant plus que sur les deux figures, le perçage transversal (respectivement 11 et ) de la canalisation a été effectué On remarquera la disposition du filet 30 noyé à proximité immédiate de la surface intérieure concave 32 a de chevauchement de la selle, avec son axe de cylindre parallèle à celui de cette selle et son axe d'orifice 35 confondu avec celui du passage 70 du fût et du perçage 110. En fait, ce qui différencie essentiellement les deux figures est bien entendu que dans le cas de la figure 13, la résistance 30 présentait d'emblée (avant perçage) son orifice 35 en regard du passage 70 dudit fût 60, la section d de cet orifice ayant bien entendu été choisie de préférence au moins légèrement supérieure à la section de la tête de perçage du perforateur. De cette manière, le centre de l'anneau chauffant permettra le libre passage du perforateur, et une zone "froide" sera ainsi créée autour de la zone de communication des pièces. Et il sera plus aisé de s'assurer de l'étanchéité du soudage entre la prise de branchement et la canalisation 50. Bien entendu, on aurait pu utiliser la collerette à couronne doublée de la figure 8 C, qui pourrait encore augmenter l'homogénéité du chauffage. Il doit être clair que l'invention demeurerait applicable dans une application o le filet en collerette serait disposé non pas dans la prise de branchement mais entre celle-ci et la canalisation. REVENDICATIONS 1 Filet électriquement conducteur adapté pour former une résistance de chauffage pour le soudage entre eux d'éléments ( 10, 50; 51, 53) en matière -plastique, caractérisé en ce qu'il présente une forme sensiblement en collerette. 2 filet selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un fil ( 31) unique comprenant un seul brin ( 39), lequel est recouvert d'une couche ( 41) en matière thermiquement conductrice, électriquement isolante jusqu'à une température de l'ordre de 300 à 350 C. 3 Filet selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un fil unique comprenant plusieurs brins ( 43, 45). 4 Filet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il est souple, les mailles ( 37) qui le constituent étant relativement aisément déformables. 5 Filet selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'un tronçon de cylindre ( 47 a) écrasé, replié sur lui-même pour présenter avec une double épaisseur la forme en collerette recherchée. 6 Filet selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'une bande maillée enroulée sur elle-même sensiblement à plat en délimitant un orifice ( 35), pour présenter la forme en collerette recherchée. 7 Utilisation du filet selon l'une quelconque des revendications précédentes pour le soudage bout à bout de deux tubes ( 51, 53) sensiblement coaxiaux, entre deux extrémités ( 51 a, 53 a) en regard desquels est interposé ledit filet ( 30) avec son axe de collerette ( 30 a) orienté sensiblement parallèlement à l'axe des tubes, ledit filet étant raccordé à une source de courant électrique de puissance ( 21) pour y faire circuler un courant d'une intensité suffisante pour élever, à proximité, la température des tubes jusqu'à une température déterminée propre à induire leur soudage. 8 Utilisation du filet selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour l'électrosoudage entre une canalisation ( 50) et une prise de branchement ( 10) venant chevaucher ou entourer localement ladite canalisation pour le raccordement de cette dernière à une autre conduite, via un passage ( 70) prévu dans ladite prise et prolongé par un perçage ( 110) ménagé transversalement dans la paroi de la canalisation, ledit filet ( 30) étant disposé avec son axe de collerette sensiblement parallèle à l'axe dudit perçage. 9 Ensemble comprenant deux canalisations ( 51, 53) soudées l'une à l'autre bout à bout par deux extrémités en regard, avec interposition entre elles de moyens de chauffage utilisés pour le soudage électrique entre elles desdites canalisations, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage comprennent une résistance agencée pour former un filet électriquement conducteur lequel présente une forme sensiblement en collerette avec un axe ( 30 a) de collerette sensiblement confondu avec celui desdites canalisations ( 51, 53). Ensemble comprenant une canalisation ( 50) autour d'une partie de laquelle est disposée une prise de branchement ( 10) comportant un passage intérieur ( 70) permettant de faire communiquer une autre conduite avec ladite canalisation, à travers un perçage ( 110) ménagé transversalement dans la paroi de cette dernière, la prise de branchement étant soudée sur la canalisation par l'intermédiaire d'une résistance ( 30) électriquement conductrice consistant en un filet électriquement conducteur, caractérisé en ce que ladite résistance en filet présente une forme sensiblement en collerette, avec un axe de collerette sensiblement confondu avec celui dudit perçage, ladite collerette ( 30) étant cintrée suivant la courbure de la canalisation et présentant une continuité électrique entre les deux extrémités opposées de fil(s) constituant ledit filet. 11 Prise de branchement électrosoudable présentant une partie en forme de selle ( 32) destinée à venir chevaucher une canalisation ( 50) pour être soudée à elle par l'intermédiaire d'une résistance électrique ( 30) noyée à proximité de la surface intérieure concave ( 32 a) de chevauchement de la selle et constituée d'au moins un filet électriquement conducteur pouvant être raccordé à des bornes de branchement électrique, ( 170, 190), caractérisée en ce que la résistance en filet présente une forme sensiblement en collerette cintrée suivant la courbure de ladite selle.