Brevet FR2892338A1 — publié le 20070427

PROCEDE ET INSTALLATION DE THERMOFORMAGE D'UNE EMBOITURE DE TUBE EN MATERIAU POLYMERE, ET TUBE MUNI D'UNE TELLE EMBOITURE. L'invention est relative à un procédé de thermoformage d'une emboîture à une extrémité d'un tube en matériau polymère, procédé du genre de ceux selon lesquels on chauffe l'extrémité du tube à conformer à une température supérieure à la température de mémoire du matériau, et on réalise sur une longueur d'emboîtement une partie élargie dont le diamètre interne est sensiblement égal au diamètre externe d'un tube adjacent à emboîter et, dans une zone de la partie élargie, on réalise une gorge pour un joint d'étanchéité, cette gorge ayant un fond dont le diamètre interne est supérieur au diamètre interne de la partie élargie, le fond se raccordant par une paroi avant et une paroi arrière aux sections avant et arrière de la partie élargie situées de part et d'autre de la gorge. Il existe de multiples façons de créer sur un tube une emboîture, également appelée tulipe, avec ou sans joint d'étanchéité. On peut utiliser, par exemple, un mandrin intérieur, à parties rétractables ou non, en fonction de la forme finale désirée, ou une forme extérieure en provoquant un gonflement de l'intérieur du tube jusqu'à le plaquer contre la forme extérieure. Un procédé appelé Rieber , connu et résumé à titre d'état de la technique dans la publication US 2005/0046189, permet en une seule opération de former la tulipe ou emboîture, avec la gorge recevant le joint d'étanchéité, directement sur ce dernier par sertissage à chaud. Le procédé selon US 2005/0046189 permet de former l'emboîture avec une gorge recevant le joint d'étanchéité et une gorge recevant une bague de retenue pour assurer une liaison mécanique entre les deux tubes emboîtés. Ces deux procédés génèrent des déformations non contrôlées sur des tubes en certains matériaux polymères, notamment des tubes en PVC bi-orienté ou en PVC rigide. WO 97/33739 décrit un procédé pour former une emboîture de tube en PVC bi-orienté, selon lequel on introduit un mandrin dans l'extrémité du tube, on chauffe le tube jusqu'à la température de transition vitreuse du PVC, puis on pousse le mandrin plus à fond dans le tube tout en augmentant le chauffage du tube jusqu'à une température légèrement supérieure à celle d'orientation moléculaire du PVC. Le tube est ensuite refroidi et le mandrin retiré du tube. Selon ce procédé si on souhaite installer un joint au moment du processus de réalisation de l'emboîture, on ne peut le faire qu'après obtention de la tulipe car les températures et les efforts mis en oeuvre lors du formage de l'emboîture risqueraient d'endommager le joint. La mise en place d'un joint après finition de l'emboîture nécessite de déformer le joint pour l'introduire dans la gorge, ce qui limite les choix de types de joints possibles. L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé du genre défini précédemment qui permet de réaliser rapidement une emboîture, en particulier avec joint d'étanchéité, sur un tube en matériau polymère, notamment du type PVC bi-orienté ou PVC rigide, sans entraîner de déformations non contrôlées. Selon l'invention, un procédé de formage du genre défini précédemment est caractérisé en ce qu'il comporte : - une première étape au cours de laquelle sont réalisées, en l'absence de joint, la section arrière de la partie élargie de l'emboîture, la paroi arrière de la gorge, et une ébauche de la section avant de l'emboîture de diamètre interne égal à celui du fond de la gorge, et - une seconde étape au cours de laquelle sont réalisées, par un rétreint de l'ébauche de la section avant de l'emboîture, la paroi avant de la gorge, et la section avant de l'emboîture avec un diamètre interne égal au diamètre externe du tube à emboîter. De préférence, lors de la seconde étape, un mandrin est introduit dans l'ébauche, et on chauffe à une température adéquate la seule partie d'extrémité du tube située en avant du fond de gorge pour provoquer le rétreint sur le mandrin. Avantageusement, un joint d'étanchéité est mis en place sur le mandrin pour la deuxième étape, ce joint d'étanchéité étant placé en butée axiale contre la paroi arrière de la gorge avant chauffage pour provoquer le rétreint. L'invention est également relative à une installation pour la réalisation d'une emboîture à une extrémité d'un tube en un matériau polymère, cette installation comportant un four pour le chauffage de l'extrémité du tube, et étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour limiter le chauffage à la section de l'emboîture qui se trouve en avant de la gorge. De préférence des moyens de refroidissement, notamment par aspersion d'eau ou par soufflage d'air, sont prévus pour refroidir la section avant de l'emboîture après rétreint. L'installation peut comporter des buses pour l'aspersion d'eau. L'invention est également relative à un tube en matériau polymère, notamment en PVC bi-orienté ou PVC rigide, comportant une emboîture obtenue par le procédé défini précédemment. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : Fig.1 est une coupe axiale schématique avec partie en extérieur et 10 partie arrachée, d'un emboîtement de tubes. Fig.2 est une coupe axiale d'un tube avant réalisation de l'emboîture. Fig.3 est une coupe schématique axiale illustrant la première étape du procédé selon l'invention. Fig.4 est une coupe axiale illustrant le début de la seconde étape du 15 procédé selon l'invention. Fig.5 montre semblablement à Fig.4 la fin de la deuxième étape du procédé, et Fig.6 montre schématiquement le retrait du mandrin après réalisation de l'emboîture. 20 En se reportant à Fig.1 des dessins on peut voir un tube T en matériau polymère présentant un effet de mémoire à l'égard de la température, de préférence un tube en PVC bi-orienté ou en PVC rigide. Pour raccorder le tube T à un tube adjacent Ta, situé à droite selon Fig.1, une emboîture E est prévue à l'extrémité concernée du tube T sur une longueur d'emboîtement I. 25 L'extrémité du tube présente ainsi une partie élargie 1 dont le diamètre interne D est sensiblement égal au diamètre extérieur De du tube adjacent Ta à emboîter. Le diamètre extérieur De du tube Ta peut être égal et notamment supérieur à celui du tube T comme dans le cas de Fig.1. L'emboîture E est prévue en conséquence. 30 Dans une zone de la partie élargie 1, une gorge 2 est réalisée pour un joint d'étanchéité 3. La gorge 2 comporte un fond 2a dont le diamètre interne Df est supérieur à celui D de la partie élargie 1. Le fond 2a se raccorde par une paroi inclinée avant 2b et une paroi inclinée arrière 2c aux sections avant et arrière 1 b, 1c de la partie élargie 1 situées de part et d'autre de la gorge. La 35 section avant est celle située entre la gorge 2 et l'extrémité ouverte de la partie élargie 1 ; la section arrière est celle située de l'autre côté de la gorge 2 par rapport à la section avant. La forme finale souhaitée pour l'emboîture E est illustrée sur Fig.1. Pour aboutir à cette forme, avec un matériau polymère tel que le PVC bi-orienté ou le PVC rigide, sans provoquer de déformations non contrôlées de l'extrémité du tube, avec possibilité de mise en place d'un joint lors du formage de l'emboîture, selon l'invention on procède comme exposé ci-après. Au cours d'une première étape illustrée sur Fig.3, on réalise, en l'absence du joint 3, une ébauche d'emboîture comportant la section arrière 1c de la partie élargie, la paroi arrière 2c de la gorge et une ébauche 4 de la section avant de l'emboîture. Le diamètre interne Dd de l'ébauche 4 de la section avant est égal à celui Df (Fig.1) du fond 2a de la gorge. Lors de cette première étape, l'extrémité du tube T est chauffée sur une longueur 11 supérieure de quelques centimètres environ à la longueur I, jusqu'à une température supérieure à la température de mémoire du matériau . La température de chauffage de la zone de l'emboîture est de l'ordre de 100 C pour le PVC. L'ébauche d'emboîture peut être créée par introduction d'un mandrin interne M1 dans l'extrémité chauffée du tube. Le mandrin M1 présente une surface extérieure correspondant à la forme souhaitée pour l'ébauche. Selon une autre possibilité, la forme de l'ébauche d'emboîture illustrée sur Fig.3 est obtenue par gonflement et plaquage sur une forme extérieure non représentée, reproduisant la surface extérieure de l'ébauche souhaitée à la fin de la première étape. Puis on refroidit par eau ou par air l'ébauche d'emboîture illustrée sur Fig.3 jusqu'à la température ambiante, et on retire le mandrin M1 du tube T. A la fin de cette première étape, la longueur axiale f1 de l'ébauche 4 de la section avant est supérieure, à la distance axiale f (Fig.1) entre le bord avant de la paroi 2c et l'extrémité avant de l'emboîture finie illustrée sur Fig.1. Au début d'une deuxième étape, le joint d'étanchéité 3 est mis en place sur un mandrin interne M2 cylindrique dont le diamètre externe Dj est égal au diamètre interne D de la section arrière 1c. Le mandrin M2 est engagé jusqu'à ce que le joint d'étanchéité 3 soit placé en butée axiale contre la paroi arrière 2c de l'ébauche. Le joint d'étanchéité 3 peut être éventuellement renforcé, par exemple par un jonc en acier. En variante, un élément rétractable pourrait être mis en place sur le mandrin M2, à la place du joint 3, pour la réalisation de la gorge 2. Cet élément rétractable serait ensuite enlevé, en fin de processus pour laisser la gorge 2 libre. Le joint 3 serait introduit ultérieurement. On assure ensuite un réchauffement local de l'ébauche 4 de la section avant, dans laquelle est engagée le mandrin M2. La section 4 est portée à une température adéquate pour profiter de l'effet mémoire du matériau du tube T. Cette température est supérieure à la température de transition vitreuse, et est notamment d'environ 100 C pour du PVC bi-orienté ou du PVC rigide. La partie réchauffée de l'ébauche 4 de la section avant est de préférence limitée à une zone 5 (Fig.4) comprise entre un plan orthogonal à l'axe du tube et tangent au bord avant du joint 3 et le plan du bord avant de l'ébauche. La partie réchauffée de l'ébauche 4, par suite de l'effet mémoire, se rétracte sur le joint 3 et sur le mandrin interne M2 comme illustré sur Fig.5. Le chauffage de la zone 5 est avantageusement assuré à l'aide d'un four régulé 6, cylindrique, dans lequel est engagé l'ensemble du mandrin M2 et de la zone concernée de l'ébauche 4. L'extrémité du four 6 tournée vers le tube T comporte avantageusement une jupe flexible A qui vient en contact avec la surface extérieure de l'ébauche 4 et protège la zone située à l'extérieur du four, notamment le fond 2a de gorge et le joint 3, contre le chauffage. Après rétreint, comme visible sur Fig.5, la distance entre le plan de l'extrémité du tube T et le bord avant de la paroi inclinée 2c a diminué jusqu'à la valeur f de Fig.l. Le four étant retiré, la partie réchauffée de l'emboîture est ensuite refroidie par exemple par aspersion d'eau froide (à température du réseau) à l'aide de buses 7 (Fig.5) prévues en particulier dans deux demi-coquilles B1,B2 pour le refroidissement. Le mandrin M2 est ensuite retiré après refroidissement de l'emboîture E comme illustré sur Fig.6. Le procédé de l'invention permet de former une emboîture et d'introduire un joint renforcé sans le déformer. Lorsque le joint est soumis à une déformation des problèmes peuvent surgir concernant la tenue du joint et la qualité de l'étanchéité du raccord entre deux tubes, si la déformation est permanente. Le procédé permet de fabriquer une emboîture avec un joint, renforcé ou non, sur un tube ou sur un accessoire de forme tubulaire, à partir d'un tube T, ou d'un accessoire, dont les forces de formage sont très supérieures à ce que peut supporter le joint selon les autres procédés connus. Le procédé permet également d'introduire dans un tube une forme 35 d'un diamètre supérieur en matériau non déformable, pour quelque raison que ce soit, par exemple une forme métallique. REVENDICATIONS 1. Procédé de thermoformage d'une emboîture (E) à une extrémité d'un tube (T) en matériau polymère, selon lequel on chauffe l'extrémité du tube à conformer à une température supérieure à la température de mémoire du matériau, et on réalise sur une longueur d'emboîtement (I) une partie élargie (1) dont le diamètre interne (D) est sensiblement égal au diamètre externe d'un tube adjacent à emboîter et, dans une zone de la partie élargie, on réalise une gorge (2) pour un joint d'étanchéité (3), cette gorge ayant un fond (2a) dont le diamètre interne est supérieur au diamètre interne de la partie élargie, le fond (2a) se raccordant par une paroi avant (2b) et une paroi arrière (2c) aux sections avant (lb) et arrière (1c) de la partie élargie situées de part et d'autre de la gorge , caractérisé en ce qu'il comporte : - une première étape au cours de laquelle sont réalisées, en l'absence de joint, la section arrière (1c) de la partie élargie de l'emboîture, la paroi arrière (2c) de la gorge, et une ébauche (4) de la section avant de l'emboîture de diamètre interne (Dd) égal à celui du fond (2a) de la gorge, et - une seconde étape au cours de laquelle sont réalisées, par un rétreint de l'ébauche (4) de la section avant de l'emboîture, la paroi avant (2b) de la gorge, et la section avant (lb) de l'emboîture avec un diamètre interne (D) égal au diamètre externe du tube à emboîter. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de la seconde étape, un mandrin (M2) est introduit dans l'ébauche, et on chauffe à une température adéquate la seule partie d'extrémité (5) du tube située en avant du fond de gorge (2a) pour provoquer le rétreint sur le mandrin. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité (3) est mis en place sur le mandrin (M2) pour la deuxième étape, ce joint d'étanchéité étant placé en butée axiale contre la partie arrière (2c) de la gorge avant chauffage pour provoquer le rétreint. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de la première étape, un mandrin (Ml) dont la forme extérieure correspond à celle souhaitée pour l'ébauche d'emboîture, est introduit dans l'extrémité chauffée du tube. 5. Installation pour la réalisation d'une emboîture à une extrémité d'un tube en un matériau polymère selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant un four pour le chauffage de l'extrémité du tube, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (A) pour limiter le chauffage, lors de la deuxième étape, à la section (5) de l'emboîture qui se trouve en avant de la gorge. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des 10 moyens de refroidissement pour refroidir la section avant de l'emboîture après rétreint. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de refroidissement comprennent une aspersion d'eau (7). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'elle comporte des buses (7) pour l'aspersion d'eau. 9. Tube en matériau polymère, notamment en PVC bi-orienté ou PVC rigide, 20 comportant une emboîture (E) obtenue par un procédé selon l'une des revendications 1 à 4. 15