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TUBES, RECIPIENTS OU PIECES MOULEES EN MATIERE SYNTHETIQUE ARMEE, ET
PROCEDE POUR LEUR FABRICATION.
L'invention se rapporte aux tubes, récipients, pièces moulées, etc... en matière synthétique que l'on arme au moyen d'un revêtement én une matière ayant une résistance plus considérable; l'invention vise également un procédé pour la fabrication de tels objets.
Il est connu d'armer ou d'habiller des tubes métalliques au moyen de tubes en matière synthétique pour augmenter la résistance à la corrosion des tubes métalliques. Dans ce but, on fixe le tube en matière synthétique, appelé ci-après, pour plus de simplicité, "tube plastiquer', 'dans le tube métallique au moyen d'une colle, ou encore on applique sous une pression de gaz ou de liquide le tube plastique chauffé contre la paroi interne du tube métallique. Dans ces procédés connus, la tube métallique ne subit aucune modification, et seul le tube plastique est dilaté intérieu- rement de façon à s'adapter au diamètre interne du tube métallique.
Mais ce mode de fixation n'est pas suffisant quand les tubes compasés. sont soumis au fonctionnement à des grandes différences de température et de pres- sion.
Il est également connu de faire passer un tube métallique dans lequel est emboîté un tube plastique à travers une filière ou un calibre dont l'ouverture est assez étroite pour que le tube métallique soit étiré tout autour du tube plastique. Mais cette réalisation présente également des inconvénients, car en dimensionnant de façon appropriée la filière à travers laquelle se fait l'étirage, on peut?obtenir tout au plus des efforts tangentiels de pression, c'est-à-dire des efforts de pression dirigés dans la section.'du tube dans le sens de la tangente, c'est-à-dire perpendiculai-
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rement à l'axe.
En outre, cette façon d'agir présente l'inconvénient qu'au cours de l'étirage le tube métallique n'est pas seul étiré longi- tudinalement, mais le tube plastique lui aussi par suite du frottement produit. Il en résulte dans le tube plastique des efforts axiaux de traction, auxquels la matière synthétique est, on le sait, très sensible.
Pour éviter ces inconvénients, on propose d'après l'invention de mettre sous une pression préalable, à la fois tangentielle et axiale, la pièce moulée plastique dans les deux axes de sa surface, c'est-à-dire tangentiellement et axialement, par le moyen d'ure armature ou d'un blindage, de telle façon que, même pour les températures d'utilisation les plus basses (par exemple environ moins 20 pour les chlorures de polyvinyle durcis) et/ou dans le cas d'une surpression interne, il existe toujours une pression'préalable résiduelle suivant les deux axes précités de la pièce plastique, par exemple un.tube.
La pression préalable axiale d'un tel tube plastique peut, par exemple, être réalisée de façon connue en comprimant un tube plastique placé dans-un tube métallique et plus long que ce dernier, de façon à l'amener à la longueur du tube métallique par pression axiale sur ses faces frontales, ce qui soumet en définitive ce tube à une tensionpréalable élastique. Cette tension préalable est calculée de façon que le tube plastique puisse s'allonger pendant l'allongement consécutif à l'étirage, en conservant ainsi une compression préalable suffisante.
De cette manière, on est arrivé à obtenir des tubes et des pièces moulés en matière synthétique convenable armée, dans lesquels, même lors d'un refroidissement énergique, il ne se produit ni fissure entre l'armature et le tube intérieur, ni formation de bulles d'air, et ceci en toute sécurité.
De préférence, pour obtenir les compressions axiales et tan- gentielles du tube, on déforme aussi bien le tube métallique que le tube plastique, et cette déformation peut s'effectuer au moyen d'une filière à travers laquelle le tube composé est tiré ou poussé, ou encore par lami- nage du tube constituant l'armature en vue d'en réduire le diamètre.
D'après une autre caractéristique de l'invention, on dispose entre l'armature tubulaire et le tube plastique une matière à forte expan- sion, par exemple une manière moussante, qui, en moussant, produit la tension préalable désirée, en même temps que se réalise la solidification de la matière moussante. Des tubes de ce genre contiennent tout particu- lièrement à l'isolement thermique. Comme matières moussantes, on utilise avantageusement., suivant l'invention, des produits à base de résines poly- esters ou de di-isocyanates.
La mise sous tension préalable peut également.-être réalisée d'après l'invention.en noyant entre l'armature et un tube en matière plas- tique dure une masse molle et incompressible qui produit dans le tube une certaine compression préalable.
EXEMPLES :
1. ) Le noyau tubulaire plastique est en chlorure de polyvinyle, et l'armature est constituée par un tube d'acier du commerce.
2.) Le noyau tubulaire plastique est en chlorure dur de poly- vinyle, l'armature en acier, et la couche intermédiaire isolante en une mousse produite par des résines polyesters et des isocyanates. La couche moussante peut assurer alors l'isolement thermique.
3. ) Le noyau tubulaire plastique est en un chlorure dur de po- lyvinyle, l'armature en tube d'aluminium du commerce, et la couche inter- médiaire par exemple en chlorure de polyvinyle mou. Dans cette combinai- son, le noyau tubulaire reste également intact en raison de la présence de la couche intermédiaire molle, même si l'armature en aluminium subit des
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déformations sous des influences extérieures.
4. ) Le noyau tubulaire plastique est en un polyéthylène mou et l'armature en un métal léger.
Dans tous les cas, on donne au noyau tubulaire plastique un diamètre légèrement plus faible que le diamètre interne de l'armature tubulaire, pour rendre possible un léger emboîtement des tubes avant leur traitement. Ce noyau tubulaire peut avoir une paroi relativement mince, car après la déformation, il n'est soumis qu'à une pression tangentielle, ét les matières synthétiques de ce type sont beaucoup moins sensibles aux efforts de pression qu'aux efforts de traction. Evidemment, la fabrication d'un tube composé avec emploi d'une couche intermédiaire de matière moussante est réalisée en introduisant le tube plastique dans le tube métallique et en remplissant ensuite l'espace intermédiaire par un mélange de résines polyesters appropriées avec des isocyanates.
Les extrémités des tubes sant ensuite, bouchées, et le mélange est amené à la température de formation de la mousse, ce qui produit entre l'armature et le noyau une surpression qui soumet le noyau à la compression préalable voulue.
Les opérations réalisées suivant- l'invention ont pour conséquence que, même pour des températures de fonctionnement très au-dessous de la température de fabrication du tube blindé, le noyau tubulaire plastique reste sans modification soudé à son armature et que, pour toute pression interne dont la limite supérieure est donnée par l'effort maximum auquel peut être soumise l'armature, le noyau plastique n'est soumis à aucun effort de traction, tandis que les efforts de compression sont supportés par l'armature. On obtient de cette façon le résultat que, pour les pressions de fonctionnement les plus élevées possibles, le noyau plastique résistant à la corrosion n'est soumis à aucun effort.
En particulier pour la fabrication de tubes armés, on a constaté qu'il était particulièrement avantageux de faire appel, suivant l'invention, à un procédé qui consiste à mettre sous tension préalable, ou encore à refouler un corps creux plastique introduit dans l'armature, tel que par exemple un tube, ayant un diamètre extérieur plus faible que le diamètre intérieur'de l'armature tubulaire, en exerçant de,part et diantre une pression axiale.sur les¯ faces frontales du tube plastique, en en raccour- cissant en conséquence la longueur, jusqu'à ce que ce tube, par augmentation de diamètre, s'applique solidement contre la paroi interne du tube d'armature, après quoi on réduit le diamètre, par déformation mécanique, du tube composé,
de telle façon que le diamètre du tube plastique dans le tube composé terminé soit plus faible que son diamètre lorsqu'il n'était soumis à aucune tension.
Pour entrer dans de plus amples détails, le procédé suivant l'invention peut être par exemple mis en oeuvre en prévoyant un blocage rigide des extrémités de l'armature tubulaire, pour empêcher son allongement pendant la déformation. L'excès de matière résultant de la diminution de la section se traduit par une augmentation de l'épaisseur des parois du tube.
Un dispositif approprié pour la mise en oeuvre du procédé consiste, d'après l'invention, en une tige qui traverse le tube, dont les extrémités sont filetées, et en deux plaques fixes qui, au moyen d'écrous, peuvent être appliquées solidement contre les faces frontales du tube. Au moyen de ces plaques et de ces écrous, le tube plastique est soumis à une compression axiale jusqu'à ce qu'il s'applique contre l'armature tubulaire.
L'ensemble du tube composé, y compris la tige et les plaques de compres- sion, est ensuite étiré à travers une filière, et l'on obtient ainsi la compression tangentielle désirée. Le déplacement de matière qui se produit se traduit par un allongement du tube métallique. Le diamètre de ce dernier est suffisamment réduit pour que le diamètre du tube plastique soit plus faible que son diamètre avant compression.
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La dimension des plaques de blocage par rapport à leur diamètre extérieur doit, naturellement, être adaptéeà la dimension de la filière à travers laquelle elles devront passer. Dans ce cas, il est possible de disposer au départ le tube plastique de façon qu'il affleure le tube métallique, et, lors du rapprochement des plaques de pression, celles-ci pénè= trent dans la section du tube d'armature de sorte que le tube plastique soumis à la pression axiale est par suite plus court que l'armature. Dans un autre cas,le tube plastique peut dépasser les deux extrémités du tube d'armature, de telle façon qu'après compression préalable le tube plastique soit amené à la même longueur que l'armature, les plaques de pression prenant appui suivant l'invention contre les faces frontales du tube d'armature.
Le tube composé est donc fixé rigidement en ce qui concerne sa longueur, de sorte que lors de l'étirage consécutif, il se produit une augmen- tation de l'épaisseur de la paroi provenant de la matière rendu libre par la réduction de la section. Cette façon de réaliser une tension préalable dans le sens axial et tangentiel assure une liaison durable particulièrement intime et résistante entre les deux matières.
Tandis que, dans les installations décrites, le passage du-tube composé à travers-la filière peut s'effectuer aussi bien-par compression que par traction, l'installation que l'on va maintenant décrire est limitée à l'utilisation de forces de traction. Cette installation consiste dans le fait que l'extrémité du tube d'armature dirigée vers la filière et qui porte la mâchoire de traction se prolonge par une partie de diamètre approxi- mativement égal à la largeur libre de la filière, tandis que l'extrémité opposée à cette filière reçoit un tube plastique ayant un diamètre extérieur plus faible que le diamètre intérieur de l'armature et qui prend appui par une de ses faces frontales contre la saillie formée par le raccordement de l'armature tubulaire avec son rétrécissement,
tandis que sur la face fron- tale opposée de ce tube plastique agit une plaque de pression à laquelle est reliée une tige de traction qui traverse le tube sur toute sa longueur et possède une butée rapportée. Cette butée s'applique contre la paroi in- terne de la mâchoire de traction dès que, par action sur la tige de trac- tion, le tube plastique a été amené à l'état de tension préalable voulu sous l'action de la plaque de pression.
Un autre appareillage suivant l'invention, dans lequel on tra- vaille en exerçant des forces de pression, comprend encore une filière, dans la paroi de laquelle prend appui sur toute sa longueur d'extrémité du tube d'armature dirigée vers la filière, par le moyen d'un prolongement de dia- mètre réduit, tandis que le tube plastique de diamètre plus faible prend ap- pui par une de ses extrémités sur le rétrécissement et que sur son autre face frontale agit l'embout cylindrique de diamètre réduit au diamètre ex- térieur du tube plastique d'une plaque de pression dont le diamètre exté- rieur correspond à peu près à celui de l'armature. En agissant sur la pla- que de pression, le tube plastique est mis sous tension, et l'embout pénè- tre dans l'armature jusqu'à ce que la plaque d'appui vienne en contact avec la face extrême de ce tube.
Lorsque la pression continue à s'exercer, le tube composé est entraîné à travers la filière.
Un autre moyen particulièrement avantageux d'obtenir la pres- sion voulue consiste à entrelacer autour du tube plastique et de manière connue des rubans, fils, torons, etc... sous un angle par rapport à l'axe du tube et sous une tension tels que le sens de l'entrelacement coïncide avec la direction des forces produites par exemple par une pression interne de fluide, et que la somme des efforts produits par les torons ou analogues soit égale à la compression axiale. L'angle d'enroulement par rapport à l'axe longitudinal du tube résulte du rapport des tensions dans le sens axial et dans le sens tangentiel, qui est d'environ 0,5. Ce rapport cor- respond à un angle d'environ 76 . La tension préalable sous laquelle les différents rubans doivent être entrelacés peut être réalisée par des procédés connus.
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Toujours d'après l'invention, on peut obtenir la mise sous tension préalable du tube plastique blindé en déterminant le diamètre intérieur de l'armature et le diamètre extérieur du tube, du récipient ou de la pièce moulée plastique en considérant les coefficients de dilatation différents des deux matières, de telle façon que la partie plastique, de préférence très refroidie, se loge avec un faible jeu dans l'armature métallique éven- tuellement chauffée, et que, lorsque les températures sont égalisées, les différents coefficients de dilatation produisent dans la pièce moulée la pression voulue. Cette pression se produit donc par retrait.
Sur les dessins annexés, on a représenté, schématiquement et à titre d'exemples, divers modes de réalisation de l'invention, chacun d'eux dans deux ou trois étapes de la fabrication : au départ, lorsque le tube plastique est comprimé, et lorsque les deux tubes sont déformés par passage à travers une filière.
Les figures 1 à 3 montrent un tube composé par un tube métallique et un tube plastique ayant au départ la même longueur.
Les figures 4 à 6 montrent un tube composé d'un tube métallique et d'un tube plastique dont le second est plus long que le premier.
Les figures 7 à 9 montrent un tube composé d'un tube métallique et d'un tube plastique dont le premier possède un prolongement de diamètre réduit, la déformation des deux tubes s'effectuant par traction à travers la filière.
Les figures 10 à 12 montrent un tube composé d'un tube métallique et d'un tube plastique dans lequel la déformation est réalisée par compression des deux tubes à travers la filière au moyen d'une plaque de pression de diamètre réduit.
La figure 13 est une coupe d'un corps creux constitué de deux parties avec des éléments tronconiques pour l'armature de l'ensemble.
La figure 14 est une vue correspondante après l'assemblage.
La figure 15 est une-coupe d'un corps creux en deux parties avec des éléments cylindriques d'armature, avant assemblage.
La figure 16 montre la même pièce après assemblage.
La figure 17 montre une pièce plastique blindée constituée d'un tronc de cône et d'une demi-sphère.
La figure 18 est une coupe d'une pièce plastique blindée composée de trois troncs de c8ne dont le diamètre va en se rétrécissant vers les extrémités.
La figure 19 est une coupe verticale d'une pièce creuse en forme de pot.
La figure 20 est une perspective d'une pièce creuse en forme d'arc.
La figure 21 est une coupe de la pièce de la figure 20.
La figure 22 est une coupe d'une pièce creuse en forme de double T.
La figure 23 est une coupe d'un appareillage utilisant deux galets de guidage placés au-dessus du tube coudé et derrière la zone de déformation.
La figure 24 est une coupe analogue d'un appareillage dans lequel des galets sont en outre incorporés à la glissière.
La figure 25 est une vue de l'appareillage de la figure 23 prise dans le sens de la flèche et avec coupe partielle.
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La figure 26 montre une bande plastique garnie d'un entrelacs de torons d'acier ou d'analogues.
Dans l'armature tubulaire en métal 1 (figures 1 à 3) est placé un tube plastique 2 de même longueur mais de diamètre extérieur plus faible que le diamètre intérieur de l'armature, de façon à délimiter un espace annulaire 3. Contre les faces frontales du tube plastique prennent appui les plaques de pression 4 qtzi, par vissage des écrous 6 sur l'axe fileté 5, peuvent exercer une force suffisante pour provoquer un raccourcissement correspondant du tube plastique avec application simultanée de la paroi externe de celui-ci contre la paroi interne du tube 1.
Il en résulte des forces de compression axiales (figure 2) . Lors du passage des deux tubes à travers la filière 7, il se produit une diminutibn de l'ensemble du diamètre, grâce à quoi l'on obtient les tensions tangentielles voulues dans le tube plastique. Les figures 4 à 6 montrent dans l'ensem- ble les mêmes formes de réalisation que précédemment, avec la seule différence que le tube plastique 2 est plus long que le tube métallique 1 et dépasse de part et d'autre des extrémités de celui-ci, d'une quantité déterminée. Cet excès de longueur est calculé de telle façon que lorsque les plaques extrêmes 8 s'appliquent sur les faces frontales du tube 1 la compression provoque l'application de la chemise plastique contre la paroi métallique.
Les plaques 8 ayant un diamètre supérieur au tube plastique peuvent prendre appui contre le tube métallique. Le diamètre est toutefois limité par l'ouverture de la filière 9, car l'ensemble du tube composé et des plaques extrêmes doit être tiré ou poussé à travers cette filière.
Dans le mode de réalisation des figures 7 à 9, le tube d'armature 10 possède un prolongement rétréci 11 qui pénètre dans la filière 12. Le tube plastique 13 prend appui contre l'épaulement 14 formé par le prolongement. Le prolongement porte en outre la mâchoire de traction 15.
Du côté opposé à la filière, le tube plastique est de niveau avec le tube métallique. Pour la compression, on utilise le piston 16 qui prend appui contre la face frontale du tube plastique et est tiré par la tige 17 dans la direction de la filière, jusqu'à ce que la bague de butée 18 prenne appui contre la mâchoire 15. La distance : bague de butée - piston est choisie de telle façon que dans la position de la figure 8 le tube plastique soit soumis à une tension axiale suffisante pour que les surfaces des deux tubes soient solidement en contact l'une avec l'autre. Lors de l'étirage suivant la figure 9, la diminution de la section du tube produit l'effort de traction tangentiel désiré.
Dans l'exemple décrit précédemment, le tube composé était tiré à travers la filière. Dans le mode des réalisations des figures 10 et 11, ce passage est réalisé par pression. Dans ce but,l'armature tubulaire 20 est rétrécie dans la région de la filière 21 de façon à prendre appui de tous côtés contre la paroi 22 de cette filière. L'introduction du tube plastique 23 est limitée par ce rétrécissement, de telle façon qu'à l'extrémité opposée le tube métallique et le tube plastique se trouvent de niveau. Pour exercer la pression, on a prévu une plaque 24 dont l'embout 25 de diamètre réduit correspond à peu près au diamètre extérieur du tube plastique. La largeur de l'embout est calculée de façon qu'après introduction dans le tube métallique, le tube plastique ait reçu la compression axiale voulue.
Comme la plaque 24 prend alors appui contre la face frontale du tube métallique, on peut, en continuant à exercer une pression, faire passer l'ensemble du tube composé à travers la filière 21. Pour le guidage, on a en outre prévu une bague 26 (figure 12).
-Les figures 13 à 18 montrent le blindage au moyen de pièces creuses en deux parties, que l'on applique sous pression de part et d'autre sur le tube plastique. Les deux éléments 28 en métal ou en autre matière solide (figure 13) amincis depuis les brides 27 vers les extrémités possèdent une masse interne plus faible que celle de la pièce plastique 30 ayant
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son plus grand diamètre en 29 et qui va s'amincissant vers ses extrémités.
Par rapprochement des brides 27, par exemple au moyen de vis, les éléments 28 sont appliqués sur la pièce 30, d'où il résulte une diminution, correspondante de la section de la pièce plastique ; Enconséquence, dans l'objet fini de la figure 14, il existe des forces de pression tangentielles et axiales qui ont pour conséquence que la pièce n'est pratiquement soumise à aucune tension sous l'influence des pressions de fonctionnement.
Dans la réalisation de la figure 15, on utilise des pièces cylindriques 31, dont la masse interne est plus faible que la masse externe des deux pièces plastiques 32 constituées par deux troncs de cône, ayant en 33, à leur milieu, leur plus grande section, et dont le revêtement extérieur va s'amincissant vers les extrémités. Ici aussi,lors de la réunion des pièces 31 par le moyen de vis agissant sur les brides 34, il se produit une déformation de la pièce plastique (figure 16), qui a pour conséquence des tensions correspondantes tangentielles et axiales.
La pièce de la figure 17 est également obtenue par ce procédé et se compose d'un tronc de cône 35 en métal, d'une demi-sphère 36, et d'une garniture plastique 37. Les masses intem es du tronc de cône et de la demi-sphère sont encore ici plus petites que la masse externe origina- le de la garniture 37, qui est en une pièce. Dans la réalisation de la figure 18, on utilise trois troncs de cône 38, 39 et 40 en matière assez résistante, par exemple du métal ou une matière plastique dure, que l'on réunit au moyen des rebords 41 et 42 et qui enferment un élément plastique 43 en une seule pièce de dimensions extérieures plus grandes à l'origine, de façon à obtenir les tensions voulues.
Dans la réalisation de la figure 19, l'élément plastique creux 45 en une pièce et mis sous tension axiale par exemple par une pression exercée sur la bride supérieure 44 est entouré par une pièce 46 en deux parties, en matière résistant à la pression, la différence de la masse exté- rieure de l'élément plastique et de la masse intérieure de l'élément extérieur servant d'armature étant choisie de telle façon qu'après rapprochement des pièces 46 par serrage des bagues coniques 47, 48, l'élément plastique soit soumis en outre à la tension tangentielle voulue. Le coude 49 des figures 20 et 21 en matière résistante est constitué par quatre segments 58, qui s'appliquent solidement sur le corps creux 50 en matière plastique mis sous tension axiale préalable.
La pression est maintenue par la ba- gue de serrage 51, et en donnant des dimensions voulues à la pièce intérieure et aux segments tubulaires extérieures, de telle façon que les tensions tangentielles voulues se produisent dans l'élément plastique. Le corps creux (figure 22) se compose en principe de deux espaces cylindri- ques qui se croisent et qui sont limités par deux demi-coquilles 52 en .t'or- me de croix. Ces demi-coquilles entourent de toutes part et .sous pression la pièce interne 53 en forme de croix et en une pièce, soumisse à une tension axiale.
La pression est réalisée comme dans les exemples précédents en donnant au diamètre interne des demi-coquilles une plus faible valeur qu'au diamètre externe de l'élément plastique, de sorte que les demi-coquilles, dès que leurs faces frontales sont en contact, exercent une pression énergique sur la pièce plastique. Pour amener les demi- en contact énergique, une branche de la pièce en croix est comprimée par exemple au moyen d'un manchon fileté 54 et la branche opposée per exemple au moyen d'un manchon cylindrique 55. Les deux autres branches sont maintenues par une bague 57 pourvues de brides 56, ces bagues -étant collées par leur alésage cylindrique interne sur la branche correspondante.
Pour obtenir des tubes armés coudés ou des pièces moulées analogues, on utilise une base fixe 59 servant de glissière (figures 23 à 25), dans laquelle est disposé un logement 60 pour le tube, ayant la forme du tube coudé 61, avec un tube coudé plastique 61', le rayon de courbure et le diamètre externe du logement étant adaptés aux dimensions du tube à obtenir. Le logement est en forme de demi-cercle et ouvert, de sorte que le
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tube peut être mis en place sans difficulté. Au commencement de l'opération, le tube coudé 61 a une face frontale devant la filière 62, tandis que sur l'autre face frontale agit un levier 64 tournant autour d'un axe 63. Par rotation de ce levier autour de l'axe 63, qui se trouve au centre de courbure du tube considéré, le tube est entraîné à travers la filière et ainsi rétréci de la façon voulue.
Dans ces conditions, la pression exercée par la levier sur le tube est absorbée dans le sens radial par la glis- sière 60, tandis que le tube 65 de diamètre réduit sortant de la filière est guidé par les galets 66. Dans le mode de réalisation de la figure 24, qui corresp.ond dans son ensemble à celui de la figure 23, on a prévu en outre dans la glissière des galets de guidage. 67, dont le rôle est de diminuer le frottement du tube sur la glissière sous l'action de la pression exercée par le levier 64. Le tube de diamètre réduit sortant de la filière est ensuite guidé entre les galets 68..
Dans la représentation du tube plastique entouré d'un entrelacs de rubans en acier ou en une autre matière très résistante à la rupture et que montre la figure 26, on voit en P1 les forces de traction dans le sens des torons 69, et en P2 la tension préalable dans le sens axial. L'an- gle entre P1 et P2 est d'environ 76 . Si l'on admet une tension préalable axiale qui résulte du produit de la section du tube par la pression inter- ne du fluide et qui est représentée par P2, la somme de toutes les forces
Pl ou de leurs composantes axiales doit correspondre à la force P2.
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TUBES, CONTAINERS OR MOLDED PARTS OF REINFORCED SYNTHETIC MATERIAL, AND
PROCESS FOR THEIR MANUFACTURING.
The invention relates to tubes, containers, molded parts, etc ... made of synthetic material which is armed by means of a coating in a material having a greater resistance; the invention also relates to a process for the manufacture of such objects.
It is known practice to arm or dress metal tubes by means of synthetic material tubes to increase the corrosion resistance of the metal tubes. For this purpose, the synthetic material tube, called hereinafter, for simplicity, "plastic tube", is fixed in the metal tube by means of an adhesive, or else it is applied under a gas pressure or liquid the heated plastic tube against the inner wall of the metal tube In these known methods, the metal tube does not undergo any modification, and only the plastic tube is internally expanded to fit the internal diameter of the metal tube.
But this method of fixing is not sufficient when the compass tubes. are subjected in operation to large differences in temperature and pressure.
It is also known to pass a metal tube in which is fitted a plastic tube through a die or a gauge whose opening is narrow enough for the metal tube to be stretched all around the plastic tube. But this embodiment also has drawbacks, because by appropriately dimensioning the die through which the stretching takes place, it is possible to obtain at most tangential pressure forces, that is to say directed pressure forces. in the section of the tube in the direction of the tangent, that is to say perpendicular
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clearly to the axis.
In addition, this way of acting has the disadvantage that during the drawing the metal tube is not only stretched longitudinally, but the plastic tube too as a result of the friction produced. This results in axial tensile forces in the plastic tube, to which the synthetic material is, as we know, very sensitive.
To avoid these drawbacks, it is proposed according to the invention to put under a prior pressure, both tangential and axial, the plastic molded part in the two axes of its surface, that is to say tangentially and axially, by means of armor or shielding, such that even for the lowest operating temperatures (eg about minus 20 for cured polyvinyl chlorides) and / or in the case of a internal overpressure, there is always a residual pressure prior to the two aforementioned axes of the plastic part, for example un.tube.
The axial preliminary pressure of such a plastic tube can, for example, be achieved in a known manner by compressing a plastic tube placed in a metal tube and longer than the latter, so as to bring it to the length of the metal tube. by axial pressure on its end faces, which ultimately subjects this tube to a prior elastic tension. This pretension is calculated so that the plastic tube can stretch during the stretching following stretching, thus maintaining sufficient prior compression.
In this way, it has been possible to obtain tubes and molded parts of suitable reinforced synthetic material, in which, even during vigorous cooling, neither cracks occur between the reinforcement and the inner tube, nor formation of air bubbles, and this in complete safety.
Preferably, to obtain the axial and tangential compressions of the tube, both the metal tube and the plastic tube are deformed, and this deformation can be carried out by means of a die through which the compound tube is pulled or pushed. , or else by rolling the tube constituting the reinforcement in order to reduce its diameter.
According to another characteristic of the invention, between the tubular reinforcement and the plastic tube, there is placed a material with high expansion, for example a foaming manner, which, by foaming, produces the desired preliminary tension, at the same time. that the solidification of the foaming material takes place. Tubes of this kind contain particularly thermal insulation. As foaming materials, there are advantageously used according to the invention products based on polyester resins or on di-isocyanates.
The pretensioning can also be carried out according to the invention by embedding between the reinforcement and a tube of hard plastic a soft incompressible mass which produces in the tube a certain preliminary compression.
EXAMPLES:
1.) The plastic tubular core is made of polyvinyl chloride, and the frame is made of a commercial steel tube.
2.) The plastic tubular core is made of hard polyvinyl chloride, the frame is steel, and the insulating interlayer is a foam produced by polyester resins and isocyanates. The foaming layer can then provide thermal insulation.
3.) The plastic tubular core is made of hard polyvinyl chloride, the frame of commercial aluminum tubing, and the middle layer, for example, of soft polyvinyl chloride. In this combination, the tubular core also remains intact due to the presence of the soft intermediate layer, even though the aluminum frame is subjected to stress.
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deformations under external influences.
4.) The plastic tubular core is soft polyethylene and the frame is light metal.
In all cases, the plastic tubular core is given a diameter slightly smaller than the internal diameter of the tubular frame, in order to make possible a slight interlocking of the tubes before their treatment. This tubular core may have a relatively thin wall, because after deformation it is only subjected to tangential pressure, and plastics of this type are much less sensitive to compressive forces than to tensile forces. Obviously, the manufacture of a composite tube with the use of an intermediate layer of foaming material is carried out by introducing the plastic tube into the metal tube and then filling the intermediate space with a mixture of suitable polyester resins with isocyanates.
The ends of the tubes are then plugged, and the mixture is brought to the temperature for forming the foam, which produces an overpressure between the reinforcement and the core which subjects the core to the desired prior compression.
The operations carried out according to the invention have the consequence that, even for operating temperatures much below the manufacturing temperature of the armored tube, the plastic tubular core remains unmodified welded to its reinforcement and that, for any internal pressure the upper limit of which is given by the maximum force to which the reinforcement may be subjected, the plastic core is not subjected to any tensile force, while the compressive forces are supported by the reinforcement. In this way, the result is obtained that, for the highest possible operating pressures, the corrosion-resistant plastic core is not subjected to any stress.
In particular for the manufacture of reinforced tubes, it has been found that it was particularly advantageous to use, according to the invention, a method which consists in putting under prior tension, or else in pushing back a plastic hollow body introduced into the tube. reinforcement, such as for example a tube, having an external diameter smaller than the internal diameter 'of the tubular reinforcement, by exerting from, part and diantre an axial pressure. on the front faces of the plastic tube, in short- ceasing the length accordingly, until this tube, by increasing its diameter, rests firmly against the internal wall of the reinforcing tube, after which the diameter is reduced, by mechanical deformation, of the compound tube,
such that the diameter of the plastic tube in the finished compound tube is smaller than its diameter when it was not subjected to any tension.
To go into more detail, the method according to the invention can for example be implemented by providing a rigid locking of the ends of the tubular reinforcement, to prevent its elongation during deformation. The excess material resulting from the reduction in the section results in an increase in the thickness of the walls of the tube.
A suitable device for carrying out the method consists, according to the invention, of a rod which passes through the tube, the ends of which are threaded, and of two fixed plates which, by means of nuts, can be firmly applied. against the front faces of the tube. By means of these plates and nuts, the plastic tube is subjected to axial compression until it rests against the tubular frame.
The entire compound tube, including the compression rod and plates, is then stretched through a die, thereby obtaining the desired tangential compression. The displacement of material which occurs results in an elongation of the metal tube. The diameter of the latter is sufficiently small so that the diameter of the plastic tube is smaller than its diameter before compression.
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The dimension of the blocking plates in relation to their outside diameter must, of course, be adapted to the dimension of the die through which they will have to pass. In this case, it is possible to initially arrange the plastic tube so that it is flush with the metal tube, and, when the pressure plates are brought together, they penetrate into the section of the reinforcing tube so that the plastic tube subjected to the axial pressure is consequently shorter than the reinforcement. In another case, the plastic tube can protrude from the two ends of the reinforcement tube, so that after prior compression the plastic tube is brought to the same length as the reinforcement, the pressure plates being supported according to the invention against the end faces of the reinforcing tube.
The compound tube is therefore rigidly fixed with respect to its length, so that in the subsequent stretching there is an increase in the wall thickness due to the material made free by the reduction in the section. . This way of carrying out a preliminary tension in the axial and tangential direction ensures a durable, particularly intimate and resistant connection between the two materials.
While, in the installations described, the passage of the compound tube through the die can be effected either by compression or by traction, the installation which will now be described is limited to the use of forces. traction. This installation consists in the fact that the end of the reinforcing tube directed towards the die and which carries the traction jaw is extended by a part of diameter approximately equal to the free width of the die, while the end opposite to this die receives a plastic tube having an outside diameter smaller than the inside diameter of the frame and which bears by one of its end faces against the projection formed by the connection of the tubular frame with its narrowing,
while on the opposite front face of this plastic tube acts a pressure plate to which is connected a traction rod which passes through the tube over its entire length and has an attached stop. This stop is applied against the internal wall of the traction jaw as soon as, by action on the traction rod, the plastic tube has been brought to the desired state of prior tension under the action of the plate. pressure.
Another apparatus according to the invention, in which the work is carried out by exerting pressure forces, also comprises a die, in the wall of which bears over its entire end length of the reinforcing tube directed towards the die, by means of an extension of reduced diameter, while the plastic tube of smaller diameter is supported by one of its ends on the constriction and that on its other front face acts the cylindrical end piece of reduced diameter at outer diameter of the plastic tube of a pressure plate, the outer diameter of which roughly corresponds to that of the reinforcement. By acting on the pressure plate, the plastic tube is put under tension, and the end piece penetrates into the frame until the support plate comes into contact with the end face of this tube.
As the pressure continues to be exerted, the compound tube is drawn through the die.
Another particularly advantageous means of obtaining the desired pressure consists in interweaving around the plastic tube and in known manner tapes, wires, strands, etc. at an angle with respect to the axis of the tube and under a tension such that the direction of the interlacing coincides with the direction of the forces produced for example by an internal fluid pressure, and that the sum of the forces produced by the strands or the like is equal to the axial compression. The winding angle with respect to the longitudinal axis of the tube results from the ratio of the tensions in the axial direction and in the tangential direction, which is approximately 0.5. This ratio corresponds to an angle of approximately 76. The preliminary tension under which the different ribbons are to be interlaced can be achieved by known methods.
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Still according to the invention, it is possible to obtain the prior tensioning of the shielded plastic tube by determining the internal diameter of the reinforcement and the external diameter of the tube, of the receptacle or of the plastic molded part by considering the expansion coefficients different from the two materials, in such a way that the plastic part, preferably very cooled, is lodged with little play in the possibly heated metal frame, and that, when the temperatures are equalized, the different expansion coefficients produce in the molded part to the desired pressure. This pressure therefore occurs by withdrawal.
In the accompanying drawings, there is shown, schematically and by way of example, various embodiments of the invention, each of them in two or three stages of manufacture: initially, when the plastic tube is compressed, and when the two tubes are deformed by passing through a die.
Figures 1 to 3 show a tube made up of a metal tube and a plastic tube initially having the same length.
Figures 4 to 6 show a tube made up of a metal tube and a plastic tube, the second of which is longer than the first.
FIGS. 7 to 9 show a tube made up of a metal tube and a plastic tube, the first of which has an extension of reduced diameter, the deformation of the two tubes being effected by traction through the die.
Figures 10 to 12 show a tube composed of a metal tube and a plastic tube in which the deformation is achieved by compressing the two tubes through the die by means of a pressure plate of reduced diameter.
FIG. 13 is a section of a hollow body made up of two parts with frustoconical elements for the reinforcement of the assembly.
Figure 14 is a corresponding view after assembly.
FIG. 15 is a sectional view of a two-part hollow body with cylindrical reinforcing elements, before assembly.
Figure 16 shows the same part after assembly.
Figure 17 shows an armored plastic part consisting of a truncated cone and a hemisphere.
FIG. 18 is a section through a shielded plastic part composed of three trunks of cone, the diameter of which tapers towards the ends.
Figure 19 is a vertical section of a hollow pot-shaped piece.
Figure 20 is a perspective of an arcuate hollow part.
Figure 21 is a section through the part of Figure 20.
Figure 22 is a sectional view of a double T-shaped hollow part.
Figure 23 is a sectional view of an apparatus using two guide rollers placed above the bent tube and behind the deformation zone.
Figure 24 is a similar sectional view of an apparatus in which rollers are further incorporated into the slide.
Figure 25 is a view of the apparatus of Figure 23 taken in the direction of the arrow and partially in section.
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Figure 26 shows a plastic strip lined with an interlacing of steel strands or the like.
In the tubular metal frame 1 (figures 1 to 3) is placed a plastic tube 2 of the same length but with an outside diameter smaller than the inside diameter of the reinforcement, so as to define an annular space 3. Against the faces the front of the plastic tube are supported by the pressure plates 4 qtzi, by screwing the nuts 6 on the threaded axis 5, can exert a force sufficient to cause a corresponding shortening of the plastic tube with simultaneous application of the outer wall of the latter against the inner wall of the tube 1.
This results in axial compressive forces (Figure 2). When the two tubes pass through the die 7, there is a decrease in the whole diameter, whereby the desired tangential tensions in the plastic tube are obtained. Figures 4 to 6 show in general the same embodiments as before, with the only difference that the plastic tube 2 is longer than the metal tube 1 and protrudes on either side of the ends of the latter. ci, of a determined quantity. This excess length is calculated in such a way that when the end plates 8 are applied to the front faces of the tube 1, the compression causes the application of the plastic jacket against the metal wall.
The plates 8 having a diameter greater than the plastic tube can bear against the metal tube. The diameter is however limited by the opening of the die 9, because the whole of the compound tube and the end plates must be pulled or pushed through this die.
In the embodiment of Figures 7 to 9, the frame tube 10 has a narrowed extension 11 which penetrates the die 12. The plastic tube 13 bears against the shoulder 14 formed by the extension. The extension also carries the traction jaw 15.
On the side opposite the die, the plastic tube is flush with the metal tube. For compression, the piston 16 is used which bears against the front face of the plastic tube and is pulled by the rod 17 in the direction of the die, until the stop ring 18 bears against the jaw 15. The distance: stop ring - piston is chosen such that in the position of FIG. 8 the plastic tube is subjected to sufficient axial tension so that the surfaces of the two tubes are in solid contact with one another. During the drawing according to FIG. 9, the reduction in the section of the tube produces the desired tangential tensile force.
In the example described above, the compound tube was pulled through the die. In the embodiment of Figures 10 and 11, this passage is produced by pressure. For this purpose, the tubular frame 20 is narrowed in the region of the die 21 so as to bear on all sides against the wall 22 of this die. The introduction of the plastic tube 23 is limited by this narrowing, so that at the opposite end the metal tube and the plastic tube are level. To exert the pressure, a plate 24 is provided, the tip 25 of which has a reduced diameter approximately corresponds to the outside diameter of the plastic tube. The width of the nozzle is calculated so that after introduction into the metal tube, the plastic tube has received the desired axial compression.
As the plate 24 then bears against the front face of the metal tube, it is possible, by continuing to exert pressure, to pass the whole of the compound tube through the die 21. For guiding, a ring has also been provided. 26 (figure 12).
FIGS. 13 to 18 show the shielding by means of hollow parts in two parts, which are applied under pressure on either side of the plastic tube. The two elements 28 of metal or other solid material (Figure 13) thinned from the flanges 27 towards the ends have a lower internal mass than that of the plastic part 30 having
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its largest diameter at 29 and which tapers towards its ends.
By bringing the flanges 27 together, for example by means of screws, the elements 28 are applied to the part 30, resulting in a corresponding reduction in the section of the plastic part; As a result, in the finished article of Fig. 14, there are tangential and axial pressure forces which result in the part being subjected to practically no tension under the influence of the operating pressures.
In the embodiment of FIG. 15, cylindrical parts 31 are used, the internal mass of which is lower than the external mass of the two plastic parts 32 formed by two truncated cones, having at 33, in their middle, their largest section. , and whose outer covering tapers towards the ends. Here too, when the parts 31 are joined by means of screws acting on the flanges 34, a deformation of the plastic part occurs (FIG. 16), which results in corresponding tangential and axial tensions.
The part of figure 17 is also obtained by this process and consists of a truncated cone 35 made of metal, a hemisphere 36, and a plastic insert 37. The internal masses of the truncated cone and of the hemisphere are here again smaller than the original outer mass of the liner 37, which is in one piece. In the embodiment of FIG. 18, three truncated cones 38, 39 and 40 are used made of fairly strong material, for example metal or a hard plastic material, which are joined by means of the flanges 41 and 42 and which enclose a plastic element 43 in a single piece of originally larger external dimensions, so as to obtain the desired tensions.
In the embodiment of FIG. 19, the hollow plastic element 45 in one piece and placed under axial tension for example by a pressure exerted on the upper flange 44 is surrounded by a part 46 in two parts, made of a material resistant to pressure, the difference between the external mass of the plastic element and the internal mass of the external element serving as reinforcement being chosen such that after bringing the parts 46 together by tightening the conical rings 47, 48, the plastic element is also subjected to the desired tangential tension. The elbow 49 of FIGS. 20 and 21 made of resistant material consists of four segments 58, which apply firmly to the hollow body 50 of plastic material placed under prior axial tension.
The pressure is maintained by the clamping ring 51, and by giving desired dimensions to the inner part and the outer tubular segments, so that the desired tangential stresses occur in the plastic member. The hollow body (FIG. 22) consists in principle of two cylindrical spaces which intersect and which are limited by two half-shells 52 in the form of a cross. These half-shells surround on all sides and under pressure the internal part 53 in the form of a cross and in one piece, subjected to an axial tension.
The pressure is carried out as in the previous examples by giving the internal diameter of the half-shells a lower value than the external diameter of the plastic element, so that the half-shells, as soon as their end faces are in contact, exert forceful pressure on the plastic part. To bring the halves into energetic contact, one branch of the cross piece is compressed for example by means of a threaded sleeve 54 and the opposite branch per example by means of a cylindrical sleeve 55. The other two branches are held by a ring 57 provided with flanges 56, these rings being glued by their internal cylindrical bore on the corresponding branch.
To obtain bent reinforced tubes or similar molded parts, a fixed base 59 is used serving as a slide (Figures 23 to 25), in which is arranged a housing 60 for the tube, having the shape of the bent tube 61, with a tube plastic elbow 61 ', the radius of curvature and the external diameter of the housing being adapted to the dimensions of the tube to be obtained. The housing is semi-circular and open, so that the
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tube can be placed without difficulty. At the start of the operation, the bent tube 61 has a front face in front of the die 62, while on the other front face acts a lever 64 rotating around an axis 63. By rotating this lever around the axis 63, which is at the center of curvature of the tube in question, the tube is driven through the die and thus narrowed as desired.
Under these conditions, the pressure exerted by the lever on the tube is absorbed in the radial direction by the slide 60, while the tube 65 of reduced diameter emerging from the die is guided by the rollers 66. In the embodiment of Figure 24, which corresp.ond as a whole to that of Figure 23, there is also provided in the slide guide rollers. 67, the role of which is to reduce the friction of the tube on the slide under the action of the pressure exerted by the lever 64. The tube of reduced diameter emerging from the die is then guided between the rollers 68 ..
In the representation of the plastic tube surrounded by an interlacing of steel ribbons or another material very resistant to breaking and shown in figure 26, we see in P1 the tensile forces in the direction of the strands 69, and in P2 the pre-tension in the axial direction. The angle between P1 and P2 is approximately 76. If we admit an axial preliminary tension which results from the product of the section of the tube by the internal pressure of the fluid and which is represented by P2, the sum of all the forces
Pl or their axial components must correspond to the force P2.