Brevet FR2816878A1 — publié le 20020524

La présente invention concerne un procédé et une installation pour la fabrication de tubes spiralés souples à partir de matériaux fluides, semi-fluides ou pâteux. On utilise, dans certains secteurs et plus particulièrement en oxygénothérapie dans des applications médicales, des tubes dits"spiralés"lesquels sont constitués d'une gaine tubulaire centrale sur la surface extérieure de laquelle est déposé au moins un cordon hélicoïdal plat ou creux. Le cordon hélicoïdal est produit par une filière solidaire d'une tête rotative d'extrusion et de spiralage tournant autour de l'orifice d'une autre filière d'où sort la gaine tubulaire centrale extrudée. Suivant la technique antérieure, on a généralement utilisé des matières plastiques thermo-plastiques mais les procédés connus jusqu'à ce jour n'ont pas permis d'obtenir toutes les garanties de régularité, de productivité et de qualité souhaitables ; la longueur maximale étant de quelques mètres (inférieur à 4 mètres). La présente invention a pour but de fournir un procédé et une installation de fabrication qui permettent d'obtenir, d'une façon relativement simple et économique, un tube spiralé fini plus fin et plus léger que les tubes connus actuellement et en grandes longueurs (supérieures à 4 mètres). A cet effet, ce procédé de fabrication d'un tube spiralé souple, en grandes longueurs, à partir de deux matériaux fluides, semi-fluides ou pâteux, mis en forme et ensuite durcis est remarquable en ce que l'on forme, à partir d'un premier matériau extrudé en continu, une gaine tubulaire crue, à l'état plastique, on forme simultanément à partir d'un deuxième matériau extrudé en continu, un cordon et on dépose ce cordon, à l'état plastique, sous la forme d'une hélice, autour de la surface externe de la gaine tubulaire encore à l'état plastique, et on durcit le tube spiralé obtenu constitué de la gaine et du cordon hélicoïdal. Par ailleurs, selon une caractéristique essentielle du procédé selon l'invention, on utilise, pour les deux matériaux extrudés en continu, deux matériaux thermodurcissables tels que des silicones, on refroidit les deux matériaux thermodurcissables pendant l'extrusion de la gaine tubulaire et du cordon hélicoïdal et on chauffe la gaine tubulaire crue et le cordon hélicoïdal cru déposé sur elle immédiatement après leur extrusion pour obtenir un tube spiralé cuit. L'invention a également pour objet une installation pour la fabrication d'un tube spiralé souple, en grandes longueurs, à partir de deux matériaux fluides, semi-fluides ou pâteux, mis en forme et ensuite durcis, comportant des première et seconde extrudeuses pour produire respectivement des premier et second matériaux pâteux, une tête d'extrusion et de spiralage d'axe vertical recevant les deux matériaux extrudés et produisant, à sa partie inférieure, une gaine tubulaire formée du premier matériau extrudé, s'étendant verticalement vers le bas, et un cordon hélicoïdal formé du second matériau extrudé, entourant la gaine tubulaire et adhérant à celle-ci, remarquable en ce que les premier et second matériaux extrudés sont des matériaux thermodurcissables tels que des silicones et en ce qu'elle comporte une source de fluide de refroidissement pour refroidir en permanence la tête d'extrusion et de spiralage et, en-dessous de la tête d'extrusion et de spiralage, un four de vulcanisation traversé par le tube spiralé. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma synoptique illustrant le procédé de fabrication de tubes spiralés suivant la présente invention, - la figure 2 est une vue en perspective et en coupe axiale schématique et partielle de la tête rotative d'extrusion et de spiralage du cordon hélicoïdal, - la figure 3 est une vue en coupe axiale de la tête rotative d'extrusion de la gaine tubulaire centrale et de spiralage du cordon hélicoïdal pour former un tube spiralé creux, - la figure 4 est une vue en coupe de coupe horizontale faite suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Le procédé et l'installation suivant l'invention qui sont représentés schématiquement sur la figure 1, sont destinés à la fabrication en continu d'un tube spiralé constitué d'une gaine tubulaire centrale 1 et d'au moins un cordon hélicoïdal 2 enroulé autour de la surface externe de la gaine 1, et adhérant à cette dernière. La gaine 1 et le cordon 2 sont constitués respectivement de deux matériaux thermodurcissables, de préférence de deux silicones A, B qui sont produits, à une température relativement basse, par exemple inférieure à 300C, par deux extrudeuses respectives 3 et 4. Les orifices de sortie des deux extrudeuses 3 et 4 sont reliés à une tête d'extrusion 5 d'axe vertical qui comporte une filière fixe, alimentée en silicone A par l'extrudeuse 3, pour former la gaine tubulaire centrale 1 et une filière rotative, alimentée en silicone B par l'extrudeuse 4, pour former le cordon hélicoïdal 2. La tête d'extrusion 5 est reliée à une source de fluide de refroidissement 6 de manière à maintenir sa température interne relativement basse, par exemple inférieure à 30OC, pour éviter le durcissement des silicones A et B dans la tête d'extrusion 5. Le tube spiralé cru sort de la tête d'extrusion 5 à sa partie inférieure et il se déplace, sous l'effet de la gravité, vers le bas pour passer ensuite à travers un four de vulcanisation 7 situé le plus près possible sous la tête d'extrusion et assurant la polymérisation des silicones A et B. On décrira maintenant, en se référant plus particulièrement à la figure 2, une forme d'exécution préférée de la tête d'extrusion 5. La tête d'extrusion 5, d'axe vertical, est composée essentiellement de trois éléments principaux coaxiaux, à savoir un corps cylindrique central fixe 9, une cage annulaire externe fixe 10 et, entre les deux, une douille rotative 11. Le corps cylindrique central 9 est percé d'un conduit axial 12 qui est relié à l'extrudeuse 3 et est alimenté en silicone A sous pression (de l'ordre de 200 bars) destinée à constituer la gaine tubulaire centrale 1 du tube spiralé. Le corps central 9 comporte, à son extrémité inférieure, une filière annulaire 13, délimitée par un poinçon interne 14, pour la production de la gaine tubulaire 1 en silicone A. La cage externe fixe 10, en acier inoxydable, comporte au moins un conduit radial 15 relié à l'extrudeuse 4 et alimenté en silicone B sous pression (de l'ordre de 200 bars) destinée à constituer le cordon hélicoïdal 2. La cage externe fixe 10 contient également au moins un conduit 16, formant par exemple un serpentin, relié à la source 6 du fluide de refroidissement qui est constitué de préférence par de l'eau. La douille rotative intermédiaire 11, également en acier inoxydable, a une forme cylindrique et elle présente, dans sa surface latérale, une gorge annulaire 17. Cette gorge 17 est située dans le plan transversal dans lequel se trouvent également le ou les conduits radiaux d'alimentation 15 et elle communique, par un conduit 18, avec une filière annulaire 19 comportant un poinçon central 20, pour la production du cordon 2 en silicone B. Pendant la fabrication du tube spiralé, la filière 13 prévue à l'extrémité inférieure du corps 9 produit en continu la gaine 1 qui descend progressivement et régulièrement sous l'effet de la gravité et pendant ce mouvement, la filière 20 tourne dans un plan horizontal et transversal en produisant le cordon 2 qui s'enroule d'une manière continue en hélice sur la surface externe de la gaine tubulaire 1, dans la zone d'un prolongement externe du poinçon 14. On décrira maintenant, en se référant plus particulièrement aux figures 3 et 4, une forme d'exécution particulière de la tête d'extrusion et de spiralage 5. Sur ces figures sont indiqués, avec les mêmes références numériques, les divers éléments qui ont déjà été décrits en référence à la figure 2. On voit sur la figure 3 que le conduit axial 12 du corps central fixe 9 communique, à son extrémité supérieure, avec un raccord radial 21 qui est relié à l'extrudeuse 3 pour recevoir la silicone A devant constituer la gaine 1. Par ailleurs, le corps 2 comporte, à son extrémité supérieure, un orifice axial 22 relié à l'extrudeuse 4 pour recevoir la silicone B destinée à former le cordon hélicoïdal 2. Cet orifice 22 communique par des conduits internes avec un raccord 23 qui est relié, par un tuyau flexible 24, au conduit 15 d'entrée de la silicone B dans la tête d'extrusion 5. On voit également sur la figure 3 que des moyens sont prévus pour mettre à la pression atmosphérique l'intérieur de la gaine tubulaire 1, pour éviter qu'elle ne s'écrase par suite d'une différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur de la gaine. Ces moyens sont constitués par une succession de conduits 25 établissant une communication entre un orifice inférieur 26 prévu à l'extrémité inférieure du poinçon 14 de la filière 13 et un orifice 27 de mise à l'air libre prévu dans la surface latérale de la partie supérieure du corps 9. La douille intermédiaire rotative 11 est solidaire, à son extrémité inférieure, d'une plaque transversale annulaire 28 sous laquelle est fixée la filière 19. Cette filière 19 est orientée de telle façon que son axe soit légèrement inclinée vers le bas et que cet axe soit sensiblement tangent au cylindre que constitue la gaine centrale 1. L'angle d'inclinaison de l'axe de la filière 19 par rapport à l'axe vertical de la tête d'extrusion 5, est tel qu'il permet d'obtenir l'angle d'inclinaison souhaité des spires du cordon 2 par rapport à cet axe. Si le cordon hélicoïdal 2 doit être creux, le poinçon central 20 de la filière 19 est traversé de part en part par un petit conduit axial de manière que la partie centrale creuse du cordon 2 formé par extrusion soit à la pression atmosphérique et que par conséquent le cordon 2 ne s'écrase pas et reste bien creux avant et après son durcissement. La silicone B qui est injectée sous une pression élevée, pouvant atteindre 200 bars, dans la tête d'extrusion 5 pénètre, à travers le conduit radial 15, dans la gorge annulaire 17. Du fait de la pression élevée de la silicone B, il risque de se produire une fuite de silicone entre la surface latérale externe de la douille rotative 11 et la surface cylindrique interne de la cage fixe 10, du fait que les deux surfaces établissent un contact du type métal sur métal. Pour éviter une telle fuite on peut avantageusement prévoir, dans la surface latérale cylindrique externe de la douille rotative 11, des gorges hélicoïdales situées au-dessus et au-dessous du plan transversal dans lequel est située la gorge annulaire 17 de la douille 11, ces gorges hélicoïdales ayant des pas inverses et des sens d'enroulement tels que la rotation de la douille 11 provoque un retour de la silicone B, ayant fuit éventuellement vers le haut ou vers le bas à partir de la gorge annulaire 17, vers cette dernière. La douille intermédiaire 11 peut être entraînée en rotation par divers moyens. Dans la forme d'exécution non limitative représentée sur la figure 3 la douille intermédiaire 11 est solidaire d'une roue dentée coaxiale 29 fixée à sa face frontale supérieure et accouplée à l'arbre d'entraînement d'un moteur non représenté. La tête d'extrusion et de spiralage 5, telle que décrite précédemment, présente en outre plusieurs caractéristiques avantageuses. En premier lieu, elle ne comporte, entre la douille rotative 11 et la cage externe fixe 10, aucun joint d'étanchéité et aucun lubrifiant autre que la silicone B. Par ailleurs, uniquement de l'acier inoxydable est présent sur le trajet des silicones A et B, de grades et de duretés différents, pour permettre la rotation sans grippage de la douille 11 dans la cage 10. Enfin, la tête 5 est du type monobloc, les axes de la gaine tubulaire centrale 1 et du cordon hélicoïdal 2 étant confondus. REVENDICATIONS 1-Procédé de fabrication d'un tube spiralé souple en grandes longueurs à partir de deux matériaux (A, B) fluides, semi-fluides ou pâteux, mis en forme et ensuite durcis, dans lequel on forme, à partir d'un premier matériau (A) extrudé en continu, une gaine tubulaire crue (1), à l'état plastique, on forme simultanément à partir d'un deuxième matériau (B) extrudé en continu, un cordon (2) et on dépose ce cordon (2), à l'état plastique, sous la forme d'une hélice, autour de la surface externe de la gaine tubulaire (1) encore à l'état plastique, et on durcit le tube spiralé obtenu constitué de la gaine (1) et du cordon hélicoïdal (2). 2-Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on utilise, pour les deux matériaux (A, B) extrudés en continu, deux matériaux thermodurcissables tels que des silicones, on refroidit les deux matériaux thermodurcissables (A, B) pendant l'extrusion de la gaine tubulaire (1) et du cordon hélicoïdal (2) et on chauffe la gaine tubulaire (1) crue et le cordon hélicoïdal cru (2) déposé sur elle immédiatement après leur extrusion pour obtenir un tube spiralé cuit. 3-Installation pour la fabrication d'un tube spiralé souple, en grandes longueurs, à partir de deux matériaux (A, B) fluides, semi-fluides ou pâteux, mis en forme et ensuite durcis, comportant des première et seconde extrudeuses (3,4) pour produire respectivement des premier et second matériaux pâteux (A, B), une tête d'extrusion et de spiralage (5) d'axe vertical recevant les deux matériaux extrudés (A, B) et produisant, à sa partie inférieure, une gaine tubulaire (1) formée du premier matériau extrudé (A), s'étendant verticalement vers le bas, et un cordon hélicoïdal (2) formé du second matériau extrudé (B), entourant la gaine tubulaire (1) et adhérant à celle-ci, caractérisée en ce que les premier et second matériaux extrudés (A, B) sont des matériaux thermodurcissables tels que des silicones et en ce qu'elle comporte une source (6) de fluide de refroidissement pour refroidir en permanence la tête d'extrusion (5) et de spiralage et, en-dessous de la tête d'extrusion et de spiralage (5), un four de vulcanisation (7) traversé par le tube spiralé. 4-Installation suivant la revendication 3 caractérisée en ce que la tête d'extrusion et de spiralage (5) comprend trois éléments principaux coaxiaux à savoir un corps cylindrique central fixe (9), une cage annulaire externe fixe (10) et, entre les deux, une douille rotative (11), le corps central fixe (9), s'étendant verticalement, comporte à son extrémité inférieure, une première filière annulaire (13) délimitée par un poinçon central (14), cette première filière (13) étant reliée à un conduit (12) du corps (9) alimenté en premier matériau thermodurcissable (A), la cage annulaire externe (10), horizontale, entourant le corps central (9) et comportant au moins un conduit (15) d'arrivée du second matériau thermodurcissable (B), et la douille rotative intermédiaire porte, sur sa face inférieure, une seconde filière annulaire (19) à poinçon central (20) communiquant, par un conduit (18) de la douille (11), avec une gorge circulaire transversale (17) formée dans la surface latérale de la douille (11) et dans laquelle débouchent le ou les conduits (15) de la cage externe fixe (10), la seconde filière (19) produisant le cordon hélicoïdal (2) destiné à entourer la gaine tubulaire centrale. 5-Installation suivant la revendication 4 caractérisée en ce que la douille intermédiaire (11) est solidaire d'une roue dentée coaxiale (29) fixée à sa face frontale supérieure et accouplée à l'arbre d'entraînement d'un moteur. 6-Installation suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisée en ce que la cage externe fixe (10) contient au moins un conduit (16), formant par exemple un serpentin, relié à la source (6) du fluide de refroidissement qui est constitué de préférence par de l'eau. 7-Installation suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisée en ce que la seconde filière annulaire (19) de la douille rotative (11) est orientée de telle façon que son axe soit légèrement inclinée vers le bas et que cet axe soit sensiblement tangent au cylindre que constitue la gaine centrale (1), l'angle d'inclinaison de l'axe de la seconde filière (19) par rapport à l'axe vertical de la tête d'extrusion (5) déterminant l'angle d'inclinaison des spires du cordon (2) par rapport à cet axe. 8-Installation suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisée en ce que le poinçon central (20) de la seconde filière (19) est traversé de part en part par un petit conduit axial de manière que la partie centrale creuse du cordon (2) formé par extrusion soit à la pression atmosphérique et que par conséquent le cordon (2) ne s'écrase pas et reste bien creux avant et après son durcissement. 9-Installation suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8 caractérisée en ce qu'une succession de conduits (25) établissent une communication entre un orifice inférieur (26) prévu à l'extrémité inférieure du poinçon (14) de la première filière (13) et un orifice (27) de mise à l'air libre prévu dans la partie supérieure du corps (9). 10-Installation suivant l'une quelconque des revendications 4 à 9 caractérisée en ce que dans la surface latérale cylindrique externe de la douille rotative (11), sont prévues des gorges hélicoïdales situées au-dessus et au-dessous du plan transversal dans lequel est située la gorge annulaire (17) de la douille (11), ces gorges hélicoïdales ayant des pas inverses et des sens d'enroulement tels que la rotation de la douille (11) provoque un retour de la silicone (B), ayant fuit éventuellement vers le haut ou vers le bas à partir de la gorge annulaire (17), vers cette dernière.