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Cette invention se rapporte aux machines pour la fabrica- tion de tuyaux sans soudure en asbeste-ciment. Ces machines sont habituellement dénommées dans le métier machines "Mazza". Elles comprennent un rouleau porteur, qui fonctionne comme poulie pour une courroie d'alimentation de matière, faite de feutre tissé, ou d'un autre matériau absorbant l'humidité, et une paire de rouleaux de pression qui sont parallèles au rouleau porteur et portés dans une poutre ou cadre mobile, sous une charge élasti- que, due à des ressorts ou à d'autres moyens.
Un tuyau formant mandrin est placé entre le rouleau porteur et les rouleaux de pression, et un tuyau est formé hors d'une pellicule de matière première imbibée d'eau, qui arrive sur la courroie d'alimenta- tion et est enroulée sur le mandrin, jusqu'à ce que l'épaisseur
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de paroi de tuyau requise soit atteinte. Pendant l'enroulement, ia fonction des rouleaux de pression est de consolider la matiè- re en voie d'enroulement sur le mandrin, et d'en exprimer l'ex- cès d'humidité.
La disposition habituelle Mazza est illustrée schématique- ment, (vue en bout) dans la fig. 1 des dessins annexés. Dans cette figure, 8 indique le rouleau porteur, 9 la courroie d'ali- mentation en matière (avec une pellicule de matière 10 dessus), 11 les rouleaux de pression, 12 le mandrin, et 13 un tuyau en voie de formation.
Jusqu'ici, les rouleaux de pression ont été revêtus de caoutchouc, ou d'un autre matériau élastique, possédant une sur- face de travail qui est unie et sans solution de continuité.
Les premiers rouleaux ont été en général satisfaisants mais ils présentent des limitations marquées en ce qui concerne la réali- sation d'une densité élevée dans les tuyaux finis. L'importance de ceci sera appréciée lorsqu'on songe que la résistance d'un article en asbeste-ciment est, dans la pratique, directement proportionnelle à la densité du matériau. Un autre avantage important associé avec une forte densité, est que plus forte est cette densité, moins l'objet est perméable à l'humidité, et, en conséquence, moindres sont la lixiviation et les autres effets destructeurs de l'humidité.
Il a été proposé d'accroître la charge totale sur les anciens rouleaux de pression, pour essayer d'obtenir de plus fortes densités de produit, nais, avec les rouleaux de pression existants cet expédient n'a pas réussi; ainsi, au lieu d'augmen- ter la densité du produit, des charges plus élevées des rouleaux ont eu simplement comme résultat une déformation par glissement du matériau, se manifestant par un déplacement circonférentiel,. et un allongement non désiré du tuyau.
Un autre inconvénient des rouleaux antérieurs était que
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dans la formation d'un tuyau, il était nécessaire de relâcher la pression du rouleau de temps en temps pendant le laminage, autrement, même sans charges excessives sur la poutre du rou- leau de pression, un allongement du genre indiqué ci-dessus se produisait invariablement.
Le but de cette invention est de surmonter les inconvé- nients indiqués, d'une manière très simple, par l'introduction d'un rouleau de pression qui, sans charge plus forte de la pou- tre, procure une densité de tuyau sensiblement plus élevée que celle pouvant être obtenue avec les rouleaux de pression exis- tants ; et ceci, sans glissement circonférentiel ou longitudinal, et sans devoir relâcher la charge pendant le laminage d'un tuyau, ce procédé permettant donc une construction, un fonction- nement et une commande plus simples de la machine à former les tuyaux .
L'invention consiste en un rouleau de pression, à utiliser dans une machine à fabriquer les tuyaux sans soudure en asbeste- ciment, caractérisé en ce que sa surface de travail élastique est composée des faces extérieures d'une multiplicité d'éléments de pression séparés, qui se projettent hors du corps du rouleau, la surface totale des faces extérieures étant de 18 à 60% de l'aire de la surface cylindrique (imaginaire) dans laquelle elles sont disposées.
Un exemple de l'invention est illustré dans les figures 2 à 5 des dessins.
La figure 2 est une élévation latérale d'un rouleau de pression, avec sa surface de travail laissée brute, excepté pour une petite partie indiquée en 14.
La figure 3 reproduit cette partie de la figure 2 à une échelle agrandie.
,Les figures 4 et 5 sont des vues partielles, en coupe en bout et latérale, respectivement, projetées de la figure 3.
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Le corps du rouleau comprend le noyau rigide habituel 15, et' la couche de revêtement 16, en caoutchouc, ou en matériau élastique similaire. La partie extérieure de la couche 16 est fragmentée en un grand nombre de parties, en vue de constituer de multiples éléments de pression séparés 17. Les faces extéri- eures 18 de ces éléments procurent des surfaces de pression séparées en forme de taches, au lieu d'une surface unie continue; comme celle utilisée jusqu'ici.
Il apparaîtra que les éléments de pression peuvent avoir des formes variées, et qu'elles peuvent être formées de diffé- rentes façons. Dans la réalisation indiquée (et préférée) les éléments sont formés par des rainures 19, circonférentielles et longitudinales, s'entrecroisant, moulées ou découpées.
L'expérience a montré que dans un rouleau de dimensions globales usuelles (disons 5 1/2 à 6 pouces en diamètre, et de la longueur requise) la profondeur des rainures, ou des découpures similaires, peut être d'environ un huitième de pouce, et la largeur sensiblement la même, aussi bien circonférentiellement que longitudinalement, de façon que la surface périphérique extérieure du rouleau, après rainurage, c'est-à-dire la surface totale des faces 18, soit d'environ 40% de la surface cylindri- que totale originelle. L'essai actuel indique que la surface de travail surélevée totale ne devrait pas être inférieure à 18% ni supérieure à 60% de cette surface cylindrique qui contien- drait cette surface travaillante.
On pourrait penser que l'usage de rouleaux de pression tels que ceux dont il est question ici laisserait l'extérieur du tuyau avec une surface quadrillée, ou autrement-modelée, non désirable, mais tel n'est pas le cas, car on ne peut observer sur le tuyau fini qu'un marquage très faible. Ceci parait être- dû au fait que la matière est accumulée sur le tuyau en forma- tion, sous forme d'une couche relativement mince, qui est conti-
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nuellement égalisée par le rouleau porteur (8) entre les ajoutes de-pellicules successives.
L'amélioration de la densité des tuyaux produits en utili- sant des rouleaux de pression suivant cette invention, .est illus,, trée par les graphiques indiqués dans les figures 6 et '/7. Les essais résumés dans ces graphiques furent tous effectués avec :une composition de matière, une dimension de tuyau, une dimen- sion de mandrin, un régime d'addition de matière, un type de caoutchouc pour le rouleau de pression, etc, exactement similai- res. La seule différence étant que .la courbe "A" (dans chaque graphique) se rapporte à des rouleaux de pression de surface unie, et non divisée, et les courbes "B", aux mêmes rouleaux après qu'ils ont été rainurés de,la manière indiquée dans les figures 2 à 5.
Dans l'exemple de la figure 6, le caoutchouc du rouleau était relativement mou, cotant 50 dans l'échelle de dureté Shore tandis que pour la figure 7, la dureté Shore du caoutchouc du rouleau se chiffrait entre 75 et 80.
En se reportant à la figure 6, on verra qu'à la pression de poutre très modérée de 65 livres, le rouleau rainuré donna une densité sensiblement plus élevée de la matière du tuyau, et que, jusqu'à 100 livres, la densité avec le rouleau uni appa- raissait devoir dépasser celle obtenue avec le rouleau rainuré, toutefois, à ce point, le rouleau uni atteignit ce qui peut être @ appelé le point singulier d'affaissement caractéristique du caoutchouc soumis à un effort sévère, de fagon que, à la charge de poutre de 270 livres, le rouleau rainuré avait sensiblement rétabli son-avantage initial. L'aspect surprenant de ces courbes (fig. 6) est que, malgré que le même caoutchouc fut employé, l'allure du graphique B est restée droite.
Cette façon de se com- porter-n'est pas complètement élucidée, mais il semblerait qu' elle soit.due à ce que l'affaissement singulier soit limité, ou
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en grande partie limité, aux éléments de pression (17-fig.3 à 5) -sans affecter sensiblement le caoutchouc du corps (16).
Les courbes de la figure 7 montrent une supériorité plus ou moins uniforme dans la densité du tuyau due au rouleau de pression rainuré, la supériorité augmentant très légèrement avec la charge de la poutre. A ce sujet, il sera noté que les deux courbes deviennent divergentes à mesure que la charge de la pou- tre augmente. Apparemment, à cause du caoutchouc plus dur utili- sé,.le point singulier d'affaissement ne fut pas atteint dans l'un et l'autre cas.
Il apparaîtrait que, lorsque la pellicule de matière nou- vellement arrivée atteint les rouleaux de pression rainurés, l'intensité de la pression sous chaque élément (17) est néces- sairement plus grande que celle entre la matière du tuyau déjà sur le mandrin et le rouleau porteur (8) ; ainsi, une consolida- tion et une expulsion d'eau intensifiées se produisent au-dessus des nombreux endroits sous haute pression. Comme la matière entre les endroits de haute pression est déjà saturée, et le restant de la matière enroulée déjà hautement consolidée, la plus grande partie de l'eau exprimée est abandonnée, au lieu d'être intensivement réabsorbée, et son élimination est facili- tée par la présence des rainures (19).
Ces parties de la matière non atteintes par les éléments (17) arrivent au rouleau porteur comme des nervures légèrement surélevées, qui sont alors égali- sées par ce rouleau. Dans cette action l'eau est de nouveau exprimée, mais est facilement absorbée par le feutre (9) au lieu d'être réabsorbée par la matière de densité fortement accrue-qui se trouve sur le mandrin.
Comme indiqué précédemment ici, il se produit, avec les rouleaux de pression non rainurés antérieurs, un glissement axial-et circonférentiel marqué de la matière déposée. Le glis- sement axial est évident du fait que les tuyaux finis sont sen-
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siblement plus longs que la largeur de la pellicule de matière dont ils sont formés. Le glissement circonférentiel est moins apparent, mais peut être démontré en déposant une bande de pa- pier sur le bout avant de la pellicule de matière comme elle arrive sous le mandrin, et en marquant le mandrin au point où il saisit le papier.
Lorsque la formation du tuyau est terminée, on s'aperçoit que le papier s'est déplacé autour du mandrin, l'angle de ce mouvement relatif s'élevant dans certains cas jusqu'à 300 , et n'étant presque invariablement jamais inférieur à 40
La présente invention évite les effets de glissement indi- qués ci-avant. La raison de ce fait n'est pas tout-à-fait claire, mais il peut être dû à l'application localisée (par taches) de la pression, provoquant une interpénétration entre chaque couche de pellicule et celle immédiatement en dessous, de façon que les couches sont accrochées ensemble pour empêcher un glissement de cisaillement entr'elles.
Dans le cas'de la couche extérieure nouvellement arrivée de pellicule d matière, le glissement est, sans doute, évité en raison de l'accrochage direct avec les élé- ments 17, empêchant le glissement entre la pellicule et le rou- leau de pression lui-même.
REVENDICATIONS.
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1.- Rouleau de pression, à utiliser dans une machine pour fabriquer les tuyaux sans soudure en asbeste-ciment, caractérisé en ce que sa surface travaillante élastique est composée des faces extérieures d'un certain nombre d'éléments de pression séparés, qui se projettent hors du corps du rouleau, la surface totale de ces faces de pression étant de 18 à 60% de l'aire d'une, surface cylindrique qui les contiendrait.
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This invention relates to machines for the manufacture of seamless asbestos cement pipes. These machines are usually referred to in the trade as "Mazza" machines. They include a carrier roll, which functions as a pulley for a material feed belt, made of woven felt, or other moisture-absorbing material, and a pair of pressure rollers that are parallel to the carrier roll and carried. in a movable beam or frame, under an elastic load, due to springs or other means.
A mandrel pipe is placed between the carrier roll and the pressure rollers, and a pipe is formed out of a film of water-soaked raw material, which arrives on the feed belt and is wound onto the mandrel. , until the thickness
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required pipe wall is achieved. During winding, the function of the pressure rollers is to consolidate the material being wound on the mandrel, and to release excess moisture therefrom.
The usual Mazza arrangement is schematically illustrated, (end view) in fig. 1 of the accompanying drawings. In this figure, 8 indicates the carrier roll, 9 the material feed belt (with a film of material 10 thereon), 11 the pressure rollers, 12 the mandrel, and 13 a forming pipe.
Heretofore, the pressure rollers have been coated with rubber, or other resilient material, having a working surface which is smooth and seamless.
The early rolls have been generally satisfactory but have marked limitations in achieving high density in the finished pipes. The importance of this will be appreciated when one considers that the strength of an asbestos cement article is, in practice, directly proportional to the density of the material. Another important advantage associated with high density is that the higher the density, the less moisture permeable the object is, and therefore the less leaching and other damaging effects of moisture.
It has been proposed to increase the total load on the old pressure rollers, in an attempt to obtain higher product densities, but with the existing pressure rollers this expedient has not been successful; thus, instead of increasing the density of the product, higher roller loads simply resulted in sliding deformation of the material, manifested in circumferential displacement. and unwanted elongation of the pipe.
Another disadvantage of earlier rolls was that
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In forming a pipe, it was necessary to release the pressure of the roll from time to time during rolling, otherwise, even without excessive loads on the beam of the pressure roll, an elongation of the kind indicated above would occur. invariably produced.
The object of this invention is to overcome the indicated drawbacks, in a very simple manner, by the introduction of a pressure roller which, without a greater load on the beam, provides a substantially higher density of pipe. higher than that obtainable with the existing pressure rollers; and this without circumferential or longitudinal slippage, and without having to release the load during the rolling of a pipe, this process thus allowing simpler construction, operation and control of the pipe forming machine.
The invention consists of a pressure roller, for use in a machine for making seamless asbestos-cement pipes, characterized in that its elastic working surface is composed of the outer faces of a multiplicity of separate pressure elements. , which project out of the body of the roller, the total area of the outer faces being 18 to 60% of the area of the cylindrical (imaginary) surface in which they are arranged.
An example of the invention is illustrated in Figures 2 to 5 of the drawings.
Figure 2 is a side elevation of a pressure roller, with its work surface left blank, except for a small portion indicated at 14.
Figure 3 reproduces this part of Figure 2 on an enlarged scale.
Figures 4 and 5 are partial end and side sectional views, respectively, projected from Figure 3.
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The body of the roller comprises the usual rigid core 15, and the coating layer 16, of rubber, or similar elastic material. The outer part of the layer 16 is fragmented into a large number of parts to form multiple separate pressure elements 17. The outer faces 18 of these elements provide separate patch-shaped pressure surfaces, instead. of a continuous smooth surface; like the one used so far.
It will be apparent that the pressure elements can have various shapes, and that they can be formed in different ways. In the indicated (and preferred) embodiment the elements are formed by grooves 19, circumferential and longitudinal, intersecting, molded or cut.
Experience has shown that in a roll of usual overall dimensions (say 5 1/2 to 6 inches in diameter, and of the required length) the depth of the grooves, or similar cutouts, can be about one-eighth of an inch. , and the width substantially the same, both circumferentially and longitudinally, so that the outer peripheral surface of the roller, after grooving, that is to say the total surface of the faces 18, is approximately 40% of the surface original total cylindrical. The current test indicates that the total elevated work area should not be less than 18% nor more than 60% of that cylindrical area that would contain that work area.
One would think that the use of pressure rollers such as those discussed here would leave the exterior of the pipe with an undesirable grid, or otherwise-patterned, surface, but this is not the case, as one would not can observe on the finished pipe only a very faint marking. This appears to be due to the fact that the material is accumulated on the forming pipe in the form of a relatively thin layer which is continuous.
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nually equalized by the carrier roller (8) between the successive additions of films.
The improvement in the density of pipes produced using pressure rollers according to this invention is illustrated by the graphs shown in Figures 6 and 7. The tests summarized in these graphs were all performed with: material composition, pipe size, mandrel size, material addition rate, type of rubber for the pressure roller, etc., exactly the same. - res. The only difference being that. Curve "A" (in each graph) refers to pressure rollers of plain, not divided, surface, and curves "B", to the same rollers after they have been grooved, as shown in Figures 2 to 5.
In the example of Figure 6, the rubber of the roller was relatively soft, rating 50 on the Shore hardness scale while for Figure 7 the Shore hardness of the rubber of the roller was between 75 and 80.
Referring to Figure 6, it will be seen that at the very moderate beam pressure of 65 pounds, the grooved roller gave a significantly higher density of the pipe material, and that, up to 100 pounds, the density with the plain roller appeared to exceed that obtained with the grooved roller, however, at this point the plain roller reached what may be called the singular point of sag characteristic of rubber subjected to severe stress, so that, at the beam load of 270 pounds, the grooved roller had substantially restored its original advantage. The surprising aspect of these curves (fig. 6) is that, although the same rubber was used, the shape of graph B remained straight.
This way of behaving is not completely elucidated, but it would seem that it is due to the singular sag being limited, or
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largely limited to the pressure elements (17-fig.3 to 5) - without significantly affecting the rubber of the body (16).
The curves in Figure 7 show a more or less uniform superiority in the density of the pipe due to the grooved pressure roller, the superiority increasing very slightly with the load of the beam. In this regard, it will be noted that the two curves become divergent as the load on the beam increases. Apparently, because of the harder rubber used, the singular point of sag was not reached in either case.
It would appear that when the newly arrived film of material reaches the grooved pressure rollers, the intensity of the pressure under each element (17) is necessarily greater than that between the material of the pipe already on the mandrel and the carrier roller (8); thus, intensified consolidation and expulsion of water occurs over many places under high pressure. As the material between the places of high pressure is already saturated, and the remainder of the coiled material already highly consolidated, most of the squeezed water is left behind, instead of being extensively reabsorbed, and its removal is facilitated. ted by the presence of the grooves (19).
These parts of the material not reached by the elements (17) arrive at the carrier roller as slightly raised ribs, which are then leveled by this roller. In this action the water is squeezed out again, but is easily absorbed by the felt (9) instead of being reabsorbed by the material of greatly increased density which is on the mandrel.
As previously indicated here, with the prior ungrooved pressure rollers, marked axial and circumferential sliding of the deposited material occurs. Axial slip is evident from the fact that the finished pipes feel
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significantly longer than the width of the film of material from which they are formed. Circumferential slippage is less apparent, but can be demonstrated by laying a strip of paper on the leading end of the film of material as it comes under the mandrel, and marking the mandrel at the point where it grips the paper.
When the pipe formation is complete, the paper will be seen to have moved around the mandrel, the angle of this relative movement in some cases as high as 300, and almost invariably never less than 40
The present invention avoids the sliding effects indicated above. The reason for this is not entirely clear, but it may be due to the localized (patchy) application of pressure, causing interpenetration between each film layer and the one immediately below, so that the layers are hooked together to prevent shear slippage between them.
In the case of the newly arrived outer layer of film of material, slippage is undoubtedly avoided due to the direct catching with the elements 17, preventing slippage between the film and the pressure roller. himself.
CLAIMS.
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1.- Pressure roller, to be used in a machine for making seamless asbestos-cement pipes, characterized in that its elastic working surface is composed of the outer faces of a number of separate pressure elements, which are project out of the body of the roll, the total area of these pressure faces being 18 to 60% of the area of a cylindrical surface which would contain them.