Brevet FR2727347A1 — publié le 19960531

La présente invention concerne un procédé pour souder des tubes ondulés et/ou des tubes composites formés de matière thermoplastique, dont la paroi possède une section transversale de forme ondulée, par soudage électro- thermique. En outre l'invention concerne l'application de ce procédé à des tubes possédant un profil ondulé de forme hélicoïdale, ainsi que des moyens pour la mise en oeuvre de ce procédé et un raccord soudé produit de cette manière. Dans certains domaines d'utilisation, des tubes ondulés ou des tubes composites sont chargés seulement par une faible pression, par exemple dans le cas de tubes de protection pour des lignes électriques ou bien de tubes d'évacuation des eaux usées. Dans ce cas, une liaison doit être simplement étanche aux fluides. Il serait très onéreux de réaliser une liaison de tubes ondulés et/ou de tubes composites avec des manchons électrosoudés connus, notam- ment dans le cas de grandes sections transversales de tubes. Dans la demande de brevet allemand 43 07 704, on décrit un procédé, selon lequel on insère les tubes par leur face frontale libre dans des gorges annulaires d'un manchon de soudage disposé entre eux et on les relie à ce manchon, de façon usuelle, par soudage thermique. La largeur du manchon de soudage est très faible par rapport au diamètre des tubes et le soudage s'effectue uniquement sur une longueur axiale relativement courte, qui, dans chacun des deux tubes, correspond à la profondeur de la gorge annulaire. Le soudage électrique par résistance est en outre compliqué par le fait que l'on ne dispose pas d'un espace suffisant. En outre, dans le cas de tubes parcourus par un fluide, un inconvénient tient au fait que la partie inté- rieure du manchon soudé conduit à une modification de la section transversale intérieure au niveau de la zone de soudure. En outre dans un cas particulier, un inconvénient peut consister en ce qu'en raison de la présence du manchon soudé intercalaire, la hauteur du filetage des ondulations augmente au niveau de la zone de liaison. Un inconvénient aggravant est le fait que l'on ne peut pas souder des tubes possédant un profil d'ondulation de forme hélicoïdale, ou bien qu'on ne peut le faire que dans le cas d'un agencement compliqué des gorges annulaires. Dans la demande de brevet allemand 41 29 855 on décrit un procédé, selon lequel on réunit entre eux des tubes composites ou des tubes nervurés. On insère une bague de soudage entre les extrémités des tubes et ensuite, on emmanche un manchon par-dessus les deux tubes. Le manchon sert à centrer les tubes. Un chauffage électrique à résistance est disposé sur l'anneau de soudage. Ici égale- ment, il n'existe qu'une faible largeur effective de soudage, et on ne peut pas souder des tubes avec un profil hélicoïdal. En outre, ces deux procédés connus ne peuvent être appliqués que pour des types de tubes tout à fait particuliers. Le problème à la base de l'invention consiste à indiquer un procédé pour réunir des tubes ondulés et/ou des tubes composites, qui conduisent à une liaison soudée sûre et puissent être appliqués pour toutes les formes de tubes et toutes les dimensions différentes des tubes. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'on insère, dans les creux des ondulations des tubes à relier, des deux côtés de la zone de liaison, des noyaux de remplissage formés d'une matière plastique et servant à former une surface d'appui sur le pourtour extérieur des tubes, et qu'on appose sur la surface d'appui de tous les noyaux de remplissage, un mat chauffant électrique qui entoure ces noyaux. L'avantage essentiel de l'invention réside dans le fait que pour relier les tubes, on peut utiliser un simple mat chauffant électrique comportant un enroulement formé d'un fil de chauffage, qui garantit une délivrance uniforme de chaleur sur toute la périphérie et dans lequel la température de soudage peut être aisément commandée. L'utilisation d'un tel mat chauffant est possible conformé- ment à l'invention par le fait que les irrégularités du contour du tube, terminé par le profil ondulé, sont compen- sées par les noyaux de remplissage, qui forment extérieure- ment une surface d'appui régulière pour le mat chauffant. Ceci garantit un transfert thermique, sur toute la surface, du mat chauffant aux noyaux de remplissage. Après le souda- ge, il apparaît une liaison des tubes qui est fixe radiale- ment et axialement. Le mat chauffant peut être, sans pro- blème, coupé à la longueur désirée à partir d'un matériau sans fin et les raccordements électriques peuvent être réalisés sur place. Alors que des manchons soudés ou des bagues soudées, qui sont agencés en général sous la forme de pièces moulées par injection, doivent être préfabriqués en fonction de la section transversale des tubes à souder et doivent être conservés en stock, l'invention ne requiert, comme système auxiliaire de soudage, aucune par- tie adaptée de façon spéciale. Avec le procédé selon l'in- vention, on peut également relier entre eux sans problème des tubes ondulés, dans lesquels le profil ondulé s'étend avec une forme hélicoïdale. La solidité de la liaison soudée peut être adaptée de façon simple aux besoins respectifs au moyen de la longueur axiale du mat chauffant ou du nombre des noyaux de remplissage. Une variante du procédé se caractérise par le fait que sur le mat chauffant est disposé un manchon qui positionne ce dernier et les tubes, au moins pendant le soudage. Avec le manchon, qui peut être emmanché sous la forme d'un composant rigide sous la forme d'une douille emmanchable, sur les extrémités des tubes ou sur le mat chauffant ou bien peut être enroulé sous la forme d'une bande, on peut positionner les extrémités des tubes selon une liaison de force et/ou selon une liaison par formes complémentaires pour l'opération de soudage. En outre, on peut les utiliser moyennant l'application d'une précon- trainte correspondante, pour appliquer la pression de soudage nécessaire. De même, des différences de tolérance sont compensées. Enfin, des manchons peu maniables ou d'autres moyens auxiliaires pour le processus de soudage sont supprimés. Après le soudage, on peut retirer le manchon et le réutiliser. Mais au lieu de cela, il est également possible de réaliser le manchon en matière plastique et de le souder au mat chauffant de manière qu'il fasse partie intégrante de la liaison. Pour obtenir une liaison étanche aux gaz et/ou aux liquides, une autre variante du procédé se caractérise par le fait qu'on réalise des noyaux de remplissage et on les dispose dans les creux des ondulations des tubes à réunir de manière que les surfaces extérieures, tournées à l'opposé de l'axe des tubes, des noyaux de remplissage soient situées, ainsi que les sommets des parties supérieures des ondulations des tubes, dans une surface cylindrique commune. Par conséquent, selon ce procédé, non seulement les noyaux de remplissage sont reliés entre eux par l'intermédiaire du mat chauffant, ce qui conduit déjà à une liaison rigide du point de vue axial et radial, mais le tube ondulé est inséré, avec les parties supérieures de ses ondulations, dans la soudure. De ce fait, la liaison est également étanche aux liquides et aux gaz. De préférence, l'enroulement du fil de chauffage du mat chauffant est orienté de telle sorte que les diffé- rentes spires s'étendent essentiellement dans la direction longitudinale des tubes. Seulement ceci garantit une répartition uniforme de la chaleur, mais le mat chauffant est également particu- lièrement flexible dans la direction circonférentielle, et s'adapte par conséquent & de très faibles rayons de courbure dans le cas de faibles diamètres du tube. Comme cela a déjà été indiqué, le procédé selon l'invention peut être utilisé notamment également dans des tubes en matière plastique possédant un profil ondulé de forme hélicoïdale. Ceci s'effectue d'une manière particu- lièrement avantageuse grâce au fait que les noyaux de remplissage sont réalisés au moyen d'un seul filament hélicoïdal, qui est tout d'abord enroulé complètement sur l'extrémité d'un tube avant le soudage et qui, après positionnement du second tube, est partiellement réenroulé sur ce tube en franchissant la zone de liaison. Par conséquent les noyaux de remplissage sont formés par un seul composant, qui peut supporter des forces axiales et radiales. Par conséquent, après l'enroulement du filament hélicoïdal sur les filets de vis des tubes, les extrémités des tubes peuvent être automatiquement position- nées, centrées et bloquées de façon correcte, et notamment il est possible de repousser fermement l'un contre l'autre les tubes. L'invention propose en outre des moyens pour la mise en oeuvre du procédé. Ces moyens sont constitués par des noyaux de remplissage, qui sont insérés dans les creux des ondulations des tubes à réunir, des deux côtés de la zone de liaison et qui forment, sur le côté extérieur, une surface d'appui, et par un mat chauffant électrique, qui entoure les surfaces d'appui de tous les noyaux de remplissage, et éventuellement par un manchon entourant le mat chauffant. Conformément à une forme de réalisation, les corps de remplissage peuvent être agencés sous la forme d'anneaux divisés, que l'on insère radialement dans les creux des ondulations et que l'on fixe au moyen du mat chauffant appliqué ultérieurement. Dans le cas de tubes possédant un profil d'ondu- lations de forme hélicoïdale, les éléments annulaires peuvent être agencés sous la forme d'éléments d'un filament hélicoïdal, mais sont formés, de préférence, par un seul filament hélicoïdal. La section transversale des noyaux de remplissage correspond avantageusement par exemple à la section trans- versale libre du creux d'ondulation entre deux sommets d'ondulations voisins. Les noyaux de remplissage peuvent par conséquent remplir complètement cette section transver- sale libre. De façon appropriée, le mat chauffant possède un enroulement formé d'un fil chauffant, dans lequel les différentes spires s'étendent essentiellement dans la direction longitudinale des tubes de sorte qu'on peut aisément monter cet enroulement, indépendamment du diamètre des tubes. Un raccord soudé réalisé selon ce procédé se caractérise par des noyaux de remplissage insérés dans les creux des ondulations des tubes à réunir, des deux côtés de la zone de liaison et qui forment, sur la périphérie, des surfaces d'appui situées, conjointement avec les sommets des ondulations des tubes, sur une surface cylindrique commune, et par un mat chauffant électrique entourant les sommets des ondulations et les surfaces d'appui et soudés à ces dernières, éventuellement par un manchon utilisé comme système auxiliaire de positionnement et enserrant le mat chauffant. - Dans la mesure o il est constitué par une matière plastique correspondante ce manchon peut, à l'état soudé avec le mat chauffant, faire partie intégrante de la liaison. Dans le cas de tubes possédant un profil d'ondu- lation de forme hélicoïdale, la liaison des tubes comporte, en tant que noyaux de remplissage, un seul filament héli- coïdal. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une liaison de deux tubes ondulés de forme hélicoïdale, sous la forme d'une coupe longitudinale; - la figure 2 représente une liaison de deux tubes ondulés parallèles, sous la forme d'une coupe longi- tudinale dans la partie supérieure de la figure et sous la forme d'une vue en plan dans la partie inférieure de la figure; - la figure 3 représente une liaison de tubes composites à deux couches (tube ondulé pourvu d'un tube intérieur), sous la forme d'une demi-coupe longitudinale; et - la figure 4 représente une liaison de tubes composites à trois couches (tube ondulé pourvu d'un tube intérieur et d'un tube extérieur) sous la forme d'une demi- coupe longitudinale. Sur la figure 1, on a représenté une liaison de deux tubes ondulés de forme hélicoïdale 1 et 2. Les tubes ondulés 1 et 2 sont constitués par une matière plastique soudable. Les tubes ondulés possèdent, sur leur périphérie, des parties supérieures 6 et des creux 7, qui sont disposés selon une disposition hélicoïdale par rapport à l'axe longitudinal 5 du tube. Les deux tubes 1 et 2 possèdent, perpendiculairement à leur axe longitudinal 5, des surfaces de séparation, qui forment des surfaces frontales respectives 3 et 4. Les anneaux sont insérés radialement, en tant que corps de remplissage 8, dans les creux 7 des ondulations et ce de telle sorte que respectivement un même nombre d'anneaux sont disposés sur chaque tube 1 et 2, des deux côtés des surfaces frontales. Ils remplissent le volume des creux 7 des ondulations, jusqu'aux sommets des parties supérieures des ondulations. On obtient de ce fait une surface d'appui fermée 9 pour un mat chauffant 10. Les noyaux de remplissage 8 sont fendus ou constituent une partie d'un seul filament hélicoïdal, de manière à pouvoir être insérés dans les renfoncements 7 ou de manière à pouvoir être appliqués sur le filet de vis des tubes. Ils sont réalisés en une matière plastique soudable. Sur la figure 2, on a représenté une liaison de deux tubes ondulés parallèles 1 et 2. Ici également des noyaux de remplissage 8 sont insérés, sur la périphérie, dans les creux 7 des ondulations de manière à former, conjointement avec les sommets des parties supérieures 6 des ondulations, une surface d'appui fermée 9. Ensuite, on met en place un mat chauffant 10 autour de la zone de liaison. Le mat chauffant 10 possède un fil de résistance électrique 11, au moyen duquel les noyaux de remplissage 8 et les parties supérieures 6 des ondulations sont soudés au mat chauffant 10. Le fil de résistance est enroulé d'une manière sinueuse pour former une bande d'une longueur quel- conque. Il est enveloppé par une matière thermoplastique. Pour établir une liaison, on détermine tout d'abord le diamètre extérieur des tubes 1 et 2. Ensuite, on sépare un morceau d'une longueur correspondante d'une bande sans fin d'un mat chauffant. On applique alors, sur la périphérie, la bande ou le mat chauffant sur la surface d'appui fermée 9. La largeur du mat chauffant peut être variable. Pour appliquer une pression de soudage suffisante à la zone de soudage et fixer les deux tubes ondulés 1 et 2 pendant le processus de soudage, on applique un manchon en forme de douille ou de bande 12 sur le mat chauffant 10. Le manchon 12 est réalisé en une matière plastique soudable. On le soude au mat chauffant 10, au moyen de ce dernier. Le manchon 12 peut être également réalisé en un matériau métallique. Dans ce cas, il n'est pas soudé simultanément. Il peut être alors agencé de manière à être amovible, par exemple en étant constitué de deux demi-coques axiales. Il est également possible de fixer le manchon à une autre borne de sécurité amovible, pendant le processus de soudage. En raison de la configuration sinueuse de l'enroulement du fil de chauffage 11, le mat chauffant 10 est flexible radialement. C'est pourquoi il est repoussé par la pression du manchon 12 contre la surface d'applica- tion fermée 9. Après raccordement du mat chauffant 10 à une source de courant, on le soude par voie électrothermique aux sommets des parties supérieures 6 des ondulations, à la surface d'appui 9 des noyaux de remplissage 8 et éventuel- lement au manchon 12 formé d'une matière thermoplastique. La liaison soudée possède une grande résistance à la traction, étant donné que les différents fils du dispositif de chauffage à résistance s'étendent dans la direction longitudinale. Le fil de résistance est réalisé en cuivre, mais peut être réalisé en un autre matériau, par exemple un alliage résistif. Ceci permet d'accroître plus encore la résistance à la traction. Sur les figures 3 et 4, on a représenté d'autres liaisons entre tubes dans le cas d'une autre forme de réalisation des tubes. La figure 2 représente les extrémités de deux tubes composites 1 et 2 à deux couches. Les tubes composites 1 et 2 sont constitués par un tube intérieur lisse 13 et par un tube ondulé 14 relié rigide- ment aux tubes intérieurs. Ici également, on insère des noyaux de remplissage 8, de manière à obtenir, conjointe- ment avec les sommets des parties supérieures 6 des ondu- lations, une surface d'appui fermée 9 pour un mat chauffant 10. La figure 4 représente une liaison de deux tubes composites 1 et 2 à trois couches. Le tube ondulé 14 est relié rigidement respectivement à un tube intérieur lisse 13 et à un tube extérieur lisse 15. Déjà les tubes extérieurs 15 définissent une surface d'appui fermée 9 pour un mat chauffant 10. Dans ce type de tubes composites, des éléments de remplissage ne sont pas nécessaires pour souder les deux tubes. 1l REVENDICATIONS 1. Procédé pour réunir des tubes en matière plastique, dont la paroi possède une section transversale de forme ondulée, par soudage électrothermique, caractérisé en ce qu'on insère, dans les creux (7) des ondulations des tubes (1,2) à réunir, des deux côtés de la zone de liaison (3,4), des noyaux de remplissage (8) formés d'une matière plastique et servant à former une surface d'appui (9) sur le pourtour extérieur des tubes, et qu'on appose sur la surface d'appui (9) de tous les noyaux de remplissage, un mat chauffant électrique (10) qui entoure ces noyaux. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur le mat chauffant (10) on dispose un manchon (12) qui positionne ce mat et les tubes (1,2) au moins pendant le soudage. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on élimine le manchon (12) après le soudage. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon (12) est réalisé en matière plastique et qu'on soude le manchon au mat chauffant (10) de manière qu'il fasse partie intégrante de la liaison. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les noyaux de remplissage (8) sont agencés et sont disposés dans les creux (7) d'ondulations des tubes à réunir (1,2) de telle sorte que les surfaces extérieures, tournées à l'opposé de l'axe (5) des tubes, des noyaux de remplissage sont situées, conjointement avec les sommets des parties supé- rieures (6) des ondulations des tubes, dans une surface cylindrique commune. 6. Procédé selon les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'on insère des noyaux de remplissage (8) dans au moins deux creux voisins (7) des ondulations, des deux côtés de la zone de liaison (3,4). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on aligne le mat chauffant (10) avec son enroulement formé d'un fil chauffant (11) de telle sorte que les différentes spires s'étendent essentiellement dans la direction longitudinale des tubes (1,2). 8. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans le cas de tubes en matière plastique (1,2) comportant un profil ondulé de forme héli- coïdale. 9. Application selon la revendication 8, caractérisée en ce que les noyaux de remplissage (8) sont réalisés au moyen d'un seul filament hélicoïdal, qui est tout d'abord enroulé complètement sur l'extrémité d'un tube (1) avant le soudage et qui, après positionnement du second tube (2), est partiellement réenroulé sur ce tube en fran- chissant la zone de liaison (3,4). 10. Moyens pour relier des tubes en matière plastique, dont la paroi possède une section transversale de forme ondulée, par soudage électrothermique, caractérisés en ce que ces moyens sont constitués par des noyaux de remplissage (8), qui peuvent être insérés dans les creux (7) des ondulations des tubes à réunir (1,2), des deux côtés de la zone de liaison (3,4) et qui forment, sur le côté extérieur, une surface d'appui, et par un mat chauffant électrique (10) entourant les surfaces d'appui de tous les noyaux de remplissage (8). 11. Moyens selon la revendication 10, caractérisés en ce qu'il est prévu un manchon (12) qui entoure le mat chauffant (10) et positionne ce dernier ainsi que les tubes à relier (1,2), au moins pendant l'opération de soudage. 12. Moyens selon la revendication 11, caractérisés en ce que le manchon (12) est monté de façon amovible. 13. Moyens selon la revendication 11, caractérisés en ce que le manchon (12) est réalisé en matière plastique et est soudé au mat chauffant (10). 14. Moyens selon l'une quelconque des revendica- tions 11 à 13, caractérisés en ce que la surface d'appui formée par les noyaux de remplissage (8) et les sommets des parties supérieures (6) des ondulations des tubes à réunir (1,2) sont situés sur une surface cylindrique commune. 15. Moyens selon l'une quelconque des revendica- tions 11 à 14, caractérisés en ce que les corps de remplis- sage (8) sont agencés sous la forme d'anneaux divisés. 16. Moyens selon la revendication 15, caracté- risés en ce que dans le cas de tubes (1,2) comportant un profil ondulé de forme hélicoïdale, les parties annulaires sont agencées en tant que parties d'un filament hélicoïdal. 17. Moyens selon l'une quelconque des revendica- tions 11 à 14, caractérisés en ce que dans le cas des tubes (1,2) possédant un profil ondulé de forme hélicoïdale, les noyaux de remplissage (8) sont formés par un seul filament hélicoïdal. 18. Moyens selon l'une quelconque des revendica- tions 11 à 17, caractérisés en ce que les moyens de remplissage (8) possèdent une section transversale, qui correspond approximativement à la section transversale libre du creux (7) des ondulations entre des sommets d'ondulations voisins. 19. Moyens selon l'une quelconque des revendica- tions 11 à 18, caractérisés en ce que le mat chauffant (10) possède un enroulement d'un fil chauffant (11), dans lequel les différentes spires s'étendent essentiellement dans la direction longitudinale des tubes. 20. Raccord soudé réunissant des tubes en matière plastique, dont la paroi possède une section transversale de forme ondulée, caractérisé par des noyaux de remplissage (8) insérés dans les creux (7) des ondulations des tubes à réunir (1,2), des deux côtés de la zone de liaison (3,4) et qui forment, sur la périphérie, des surfaces d'appui situées, conjointement avec les sommets des ondulations des tubes (1,2), sur une surface cylindrique commune, et par un mat chauffant électrique (10) entourant les sommets des ondulations et les surfaces d'appui et soudé à ces dernières. 21. Raccord de tubes selon la revendication 20, caractérisé en ce que le mat chauffant (10) est entouré par un manchon en matière plastique (12), qui sert de système auxiliaire de positionnement et est soudé au mat chauffant. 22. Raccord de tubes selon la revendication 21, caractérisé en ce que dans le cas des tubes (1,2) possédant un profil ondulé de forme hélicoïdale, les noyaux de remplissage (10) sont constitués par un seul filament héli- coïdal.