Brevet FR2705132A1 — publié le 19941118

CANALISATION EN MATIERE THERMOPLASTIQUE La présente invention concerne une méthode de production par extrusion de canalisations en matière thermoplastique à structure de renforcement en treillis métallique. Cette méthode convient particulièrement à la fabrication des canalisations en matière thermoplastique employées dans la construction des réseaux de canalisations utilisées pour la manutention de milieux corrosifs à assez haute pression dans l'industrie chimique, l'industrie du pétrole et dans l'industrie de la distribution électrique. Il existe une méthode répandue de fabrication par moulage par extrusion de canalisations en matière thermoplastique renforcées par une structure en fils métalliques (URSS 657997), selon laquelle une spirale de renforcement transversal est enroulée sur des fils de renforcement longitudinaux sous tension qui se déplacent par translation et qui sont répartis à intervalles équidistants tout autour de la circonférence d'une électrode fixe de soudage, le renforcement transversal étant soudé au fur et à mesure de son enroulement au fils de renforcement longitudinaux à l'aide d'un dispositif de soudage à rouleaux, ce dispositif de soudage à rouleaux 2 2705132 tournant autour de l'axe de la spirale de renforcement transversal, en synchronisation avec l'enroulement des spires de renforcement transversal. Ensuite cette structure de renforcement en fils soudés est introduite dans la chambre de moulage, à l'intérieur de laquelle la matière thermoplastique extrudée est alimentée simultanément. Selon cette méthode, on utilise une seule spirale de renforcement transversal qu'on enroule et qu'on soude à l'aide du seul et unique rouleau- électrode du dispositif de soudage à rouleau. Cette méthode n'est valable que pour des canalisations en matière thermoplastique de diamètre limité- etdès qu'on excède un diamètre donné,on enregistre une réduction de productivité du système ou une détérioration de la résistance des canalisations pour les raisons suivantes: A l'aide des paramètres géométriques préréglés, correspondant à la canalisation en matière thermoplastique, y compris la taille de la maille de la structure de renforcement en treillis, la productivité linéaire maximale du procédé en continu, correspondant à la vitesse de translation de la structure de treillis métallique, est déterminée en fin de compte par la vitesse maximale possible de soudage, correspondant à une résistance déterminée, exprimée en termes de nombre de points de soudure par unité de temps. Lorsqu'on augmente le diamètre de la canalisation pour une même taille de maille de structure de renforcement en treillis métallique et qu'on ne modifie pas la vitesse de translation, la vitesse de soudage exigée augmente proportionnellement et peutdevenir très excessive avec une détérioration de la qualité des soudures pour conséquence. Dans la méthode décrite ci- dessus, la vitesse de soudage ne peut, dans la pratique, être ramenée à une valeur tolérable qu'en réduisant la vitesse de translation de la structure en treillis métallique, ce qui entraîne la réduction de la productivité linéaire du procédé, ou qu'en augmentant la taille de la maille de la structure de renforcement en treillis 3 2705132 métallique, ce qui provoque la détérioration de la résistance de la canalisation. C'est pour cette raison que ce que propose l'art actuel ne permet pas de produire des canalisations en matière thermoplastique de la gamme des plus grand diamètres de même qualité ou de qualité supérieure, ou de caractéristiques techniques et de productivité équivalentes ou supérieures. Un des objets de la présente invention est de proposer une méthode de fabrication en continu de canalisations en matière thermoplastique renforcées par une structure en treillis métallique qui permet de produire des canalisations de plus grand diamètretout en maintenant ou tout en améliorant les caractéristiques de qualité et de productivité. La présente invention a résolu la question en ce sens que, dans la méthode décrite ci-dessus, les spirales transversales de renforcement sont au nombre de deux et sont enroulées simultanément dans une seule directionlavec répartition symétrique par rapport au centre d'enroulement dans la phase d'enroulement, et en ce que les soudures sont effectuées par une pluralité de rouleaux-électrodes, répartis tout autour de la circonférence du dispositif de soudage à rouleaux, le nombre des rouleaux-électrodes étant fonction du nombre de spirales de renforcement. Les caractéristiques de la méthode selon la présente invention décrites ci-dessus, offrent un avantage par rapport aux systèmes proposés par l'art antérieur, qui tient au fait que la fabrication des canalisations thermoplastiques de plus grands diamètres a cessé d'entraîner une réduction de productivité linéaire du procédé et/ou une détérioration de la résistance des canalisations, étant donné que la vitesse de soudage,pour obtenir des soudures d'une résistance déterminée n'est plus un facteur de limitation. Ces améliorations ont été obtenues avec comme contrepartie,une légère augmentation de la complexité de l'équipement utilisé par le procédé. Comment la présente invention peut-elle être mise 4 2705132 en oeuvre, c'est ce que nous allons décrire de manière beaucoup plus détaillée dans la spécification qui suit et en appuyant notre description sur les dessins suivants: la Figure 1 est une vue longitudinale en coupe, illustrant un exemple de l'équipementpermettant de mettre en oeuvre les modes de réalisation selon la présente invention; la Figure 2 est une vue de gauche de l'équipement selon la Figure 1; La canalisation en matière thermoplastique 1 renforcée par une structure en treillis métallique, comprend une paroi cylindrique en matière thermoplastique au sein de laquelle est noyée une structure en treillis métallique, constituée par des fils de renforcement longitudinal 2 et des spirales de renforcement transversal 3; soudés entre eux. Selon le mode de réalisation de la présente invention, la spirale de renforcement transversal 3 est constituée par deux spirales de renforcement unidirectionnelles 3a, 3b; avec répartition symétrique par rapport au centre d'enroulement du fil enroulé à partir de dévidoirs diamétralement opposés, c'est à dire décalé de 3600/2 = . Le nombre de spirales de la spirale de renforcement 3 peut être de trois, quatre, voire plus, en fonction du diamètre de la canalisation. De ce fait l'angle de décalage d'enroulement sera de 360 /x, la variable x étant le nombre d'éléments de spirale de renforcement. La méthode de production des canalisations en matière thermoplastique 1> renforcées par une structure en treillis métallique, est basée sur le principe du moulage par extrusion en continu de matières thermoplastiques,comme le polyethylène. Cette méthode consiste à enrouler la spirale de renforcement transversal 3 sur des fils de renforcement longitudinal, tendus, et à déplacer par translation ces fils de renforcement longitudinal 2 placés à intervalles égaux, tout autour de la circonférence de l'électrode fixe de soudage 4, chaque spire de renforcement étant soudée, au fur et à mesure de l'enroulement de la spirale de renforcement transversal, aux fils de renforcement longitudinal 2 en utilisant un dispositif de soudage à rouleaux 5 qui tourne autour de l'axe de la spirale de renforcement transversal 3, en synchronisation avec l'enroulement de la spirale de renforcement transversal. Ensuite, la structure soudée en treillis métallique 2, 3 est introduite dans la chambre de moulage 6 dans laquelle on alimente simultanément la matière thermoplastique extrudée. Selon la présente invention,comme on peut le voir sur la Figure 21 la spirale de renforcement transversal 3 est constituée par au moins deux spirales de renforcement 3a, 3b. Dans;e cas qui nous intéresse le nombre des spirales de renforcement de la spirale de renforcement transversal 3 peut être augmenté en fonction de l'augmentation du diamètre de la canalisation, à trois, quatre, voire plus. Toutes les spirales de renforcement de la spirale de renforcement transversal 3 sont enroulées simultanément dans une seule et même direction avec enroulement symétriquement réparti par rapport au centre d'enroulement dans 'la phase d'enroulement avec un décalage radial de 360 /x, la variable x représentant le nombre de spires de renforcement transversal. Comme on peut le voir sur la Figure 2, les souduressont effectuées en utilisant deux rouleaux-électrodes 8a, 8b, diamétralement opposés sur la circonférence du dispositif de soudage à rouleaux 5, le nombre de rouleaux-électrodes étant fonction du nombre de spirales de renforcement. On obtient une soudure de grande qualité par alimentation électrique en parallèle de chaque rouleau-électrode; toutefois il est possible d'alimenter ces électrodes en série. L'équipement permettant de mettre en oeuvre la présente invention et qu'on peut voir sur les figures comprend une tête d'extrusion 9 branchée sur un extrudeur standard (non représenté), cette tête supportant l'électrode de soudage 4 et le mandrin refroidi 10. Le carter 11 contient le dispositif de soudage à rouleaux, qui 6 2705132 est monté de façon à pouvoir être entraîné par un dispositif d'entraînement standard situé à l'extérieur (non représenté). Le dispositif de soudage à rouleaux 5 comporte des rouleaux-électrodes 8a, 8b, diamétralement opposés, chargés par ressort (les ressorts ne sont pas représentés), des rouleaux de déflexion 12a, 12b pour enrouler les spirales de renforcement 3a, 3b et les dévidoirs 13, qui peuvent tourner en roue libre et sur lesquels est enroulé le fil des spirales de renforcement 3a, 3b. Le dispositif de soudage à rouleaux 5 comporte aussi le collecteur de courant à balais 14 pour alimenter le courant aux rouleaux- électrodes 8a, 8b, le collecteur représenté sur la figure} pouvant être un collecteur double. Les paragraphes qui suivent décrivent de quelle manière la présente invention peut être réalisée en utilisant l'équipement décrit ci- dessus: Les fils de renforcement longitudinal 2 sont déroulés à partir de deux dévidoirs extérieurs (non représentés) et sont déplacés par translation en même temps que la canalisation en matière plastique thermoplastique, préparée 1 au travers de l'électrode de soudage fixe 4 en utilisant un dispositif de traction standard (non représenté). Au fur et à mesure que le dispositif de soudage à rouleaux 5 tourne, les rouleaux déflecteurs 12a, 12b tournant en même temps que ce dispositif de soudage à rouleaux enroulent les spirales de renforcement transversal 3a, 3b - de fil déroulé à partir des dévidoirs rotatifs 13 qui tournent en roue libre - sur les fils de renforcement longitudinal 2 maintenus par l'électrode fixe de soudage 4. Les spirales de renforcement 3a, 3b sont soudées pendant l'enroulement aux fils de renforcement longitudinal 2, en utilisant les rouleaux- électrodes 8a, 8b qui tournent en même temps que le dispositif de soudage à rouleaux 5. La structure soudée en treillis métallique, est alimentée automatiquement à l'intérieur de la chambre de moulage 6, dans laquelle la matière thermoplastique extrudée est alimentée simultanément le long du canal circulaire de la tête d'extrusion 9, cette matière étant alimentée sous pression à l'intérieur de la chambre de moulage 6 et recouvrant la structure en treillis métallique 2, 3 sur ses deux faces. La canalisation thermoplastique 1 quittant la chambre de moulage 6 de manière ininterrompue dans la direction de la flèche As est refroidie et découpée en longueurs. Le tableau ci-dessous présente les caractéristiques chiffrées de la présente invention par rapport aux applications proposés par l'art antérieur. TABLEAU Description Canalisations de Canalisation l'art antérieur selon la pré- diamètre:150mm sente invention dia: 240mm dia: 320mm Matière thermopolyethylene basse pression et plastique densité élevée. Dia. extér. de canalisation 150 240 320 Epaisseur paroi de canalisation(mm) 12 13 14 Matériau du fil acier à faible teneur en carbone dia. du fil (mm) 2.5 2.5 3.0 Nbre de fils de renforcement longitudinal, pcs 42 70 90 Nbre de spirales de renforcement, pcs 1 2 3 Pas d'enroulement d'une spire (mm) 10 20 33 Taille de la maille de la structure en treillis métallique non noyée (mm x mm) 7,6x7,5 7,6x7,5 7,6x8,0 Intensité de soudage, kA 6 6 7 Durée de l'impul- sion de soudage (ms) 100 100 120 cadence des impul- sions de soudage (Hz) 7 7 5,5 Productivité linéaire en m/min 0,10 0,12 0,12 9 2705132 REVENDICATIONS 1. Canalisation en matière thermoplastique renforcée avec un structure en treillis constituée par un renforcement longitudinal sous la forme de fils équidistants placés circonférentiellement sur lesquelles des spirales de renforcement transversal sont enroulées et soudées, caractérise en ce qu'on réalise le renforcemnt transversal, en faisant intervenir au moins deux spirales de renforcement, ayant un même sens d'enroulement réparties symétriquement, avec un décalage d'enroulement de 3600/ x, la variable x représentant le nombre de spirales de renforcement. 2. Méthode pour fabriquer par moulage extrusion de canalisations en matière thermoplastique) renforcées par une structure en treillis métallique, selon laquelle des spirales de renforcement transversal sont enroulées par translation sur les fils de renforcement longitudinal, tendus et placés à intervalles égaux tout autour de la circonférence de l'électrode fixe de soudage, les spirales de renforcement étant soudées aux fils de renforcement longitudinal au fur et à mesure de l'enroulement, en utilisant un dispositif de soudage à rouleaux entrainés en rotation autour de l'axe des spirales de renforcement transversal, en synchronisation avec l'enroulement des spirales de renforcement, et ensuite la structure soudée en treillis est introduite dans la chambre de moulage o la matière thermoplastique, en cours d'extrusionlest alimentée, cette méthode étant caractérisée par le fait que les spirales de renforcement transversal enroulées simultanément dans une seule et même direction, sont au moins au nombre de deux, la phase d'enroulement étant répartie de manière équidistante par rapport au centre d'enroulement, le soudage étant effectué à l'aide d'une pluralité de rouleaux-électrodes, répartis autour de la circonférence du dispositif de soudage à rouleaux, le nombre de ces électrodes à rouleaux étant fonction du nombre de spirales de renforcement. 2705132 3. Méthode selon la revendication 2, pour la fabrication par moulage par extrusion de canalisations en matière thermoplastique, renforcées par une structure en treillis, selon laquelle les spirales de renforcement transversal sont enroulées sur les fils de renforcement longitudinal tendus qui se déplacent graduellement par translation et sont également répartis autour de l'électrode fixe de soudage et les spirales de renforcement transversal sont soudées sur les fils de renforcement longitudinal au fur et à mesure que les spirales de renforcement transversal s'enroulent, en utilisant un mécanisme de soudage -en ligne qui tourne autour de l'axe de la spirale de renforcement transversal de manière synchronisée avec l'enroulement et la structure soudée en treillis, la structure étant alimntée dansla chambre de moulage ou la matière thermoplastique est amenée de manière simultanée, L.e perfectionnement consistant en ce que les spirales de renforcement transversal s'enroulent au nombre de deux au moins, la phase d'enroulement étant symétriquement opposée par rapport au centre d'enroulement et le soudage étant effectué à l'aide de plusieurs rouleaux-électrodes, placés circonférentiellement à intervalles équidistants1 dont le nombre correspond au nombre de spirales de renforcement. 4. Méthode selon la revendication 2 ou la revendication 3 ci- dessus, apportant une amélioration par le fait que l'intensité d'alimentation électrique est fournie à chacun des rouleaux-électrodes par un circuit d'alimentation indépendant.