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La présente invention concerne des éléments creux formés par bobinage de filaments et des procédés pour leur fabricationo Elle concerne notamment des tuyaux et des récipients formés par des filaments entrelacés bobinés en spires hélicoïdales, ainsi que des procédés pour la fabrication de ces tuyaux et réci- pients.
Quoique certains travaux aient été faits dans le domaine de la fabri- cation d'éléments creux par bobinage de filaments en combinaison avec un liant plastique, l'utilisation de filaments et de liant n'a pas été faite d'une manière permettant de retirer tous les avantages des caractéristiques des filamentso Dans les produits fabriqués jusqu'ici les filaments sont utilisés sous la forme d'une armature de renforcement d'un corps plastique relativement épais. L'épais- seur, le poids et, par conséquent, l'encombrement pendant le transport et l'usa- ge sont donc excessifs. L'économie obtenue est faible en raison de la grande quantité de matière nécessaire à la fabrication d'éléments présentant une résis- tance mécanique convenable.
Il y a donc un important besoin d'éléments creux, notamment de tuyaux, tubes et récipients pour fluides sous pression formés prin- cipalement par des filaments en matière résistante, tels que les fibres de verre combinées avec un minimum de liant.
Le produit et le procédé selon l'invention permettent de satisfaire ce besoin et de remédier aux inconvénients de la technique antérieure, ou même de les supprimer. Les éléments selon l'invention sont formés principalement par des filaments, ce qui réduit l'encombrement et le poids. En même temps, la matière plastique normalement moins résistante est simplement utilisée comme liant, et ré- duite au minimum.
Certaines conditions, telles que la résistance à la corrosion, sont entièrement remplieso Le procédé selon l'invention permet également le façon- nage de récipients de formes diverses, aussi bien dans le sens longitudinal que dans le sens transversal,tout en maintenant et même en amél iorant les caractéris- tiques de résistance mécaniqueo
L'invention envisage la fabrication d'objets de formes très diverses, qu'on désignera d'une façon générale par le terme "éléments creux". Sans être limitée à ce principe général, l'invention permet une meilleure fabrication d'un grand nombre de conduits tels que tuyaux, tubes et buses, ainsi que de cuves, ré- cipients, réservoirs sous pression, et d'objets à claire-voie.
Elle permet éga- lement de recouvrir des objets existants pour former des revêtements de renforce- ,ment et de protectiono
Un but principal de l'invention est donc de réaliser des éléments creux formés par des filaments entrelacés bobinés en spires hélicoïdales.
Un autre but est de créer des éléments de ce genre présentant des formes très diverses aussi bien dans le sens longitudinal que dans le sens trans- versal.
Un autre but est de créer des éléments de ce genre dont les parois sont formées par des couches multiples de filaments entrelacés et bobinés en spi- res hélicoïdales.
Un autre but est de créer des éléments de ce genre utilisant un liant plastique pour réunir des filaments bobinés.
Un autre but est de créer des éléments creux façonnés avec des fila- ments entrelacés bobinés en spires hélicoïdales avec un liant plastique, et pré- sentant de bonnes caractéristiques de résistance mécanique par rapport à l'épais- seur et au poids.
Un autre but est de créer des éléments de ce genre dans lesquels on peut régler les valeurs de l'expansion par rapport à la pression.
Un autre but est de créer des éléments de ce genre ayant une forte ré- sistance à la corrosiono
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Un but plus particulier est de réaliser des éléments de ce genre et de fournir des procédés pour leur fabrication permettant d'obtenir des variations de profil.
D'autres buts particuliers sont de permettre de réaliser, avec des filaments entrelacés bobinés en spires hélicoïdales, des tuyaux pouvant être ac- couplés avec des tuyaux analogues à l'aide d'éléments complémentaires faisant corps avec ces tuyaux.
D'autres buts particuliers sont de réaliser des éléments d'accouple- ment séparés fabriqués avec des filaments entrelacés bobinés en spires hélicoida- les, et de fournir des procédés pour la fixation efficace de ces éléments de rac- cordement aux tuyaux à raccorder.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif,fera bien comprendre comment l'invention peut être réali- sée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite inventiono
La figo 1 est un développement d'une moitié d'un mandrin cylindrique portant les premières spires hélicoïdales et entrelacées d'un élément formé par un filament bobiné sur ce mandrin, la figure montrant la disposition et l'entre- lacement des spires du filament.
La figo 2 est une vue en bout d'un mandrin pour le bobinage de l'élé- ment creux cylindrique, entouré de spires superposées, cette figure montre le mode de formation des éléments sur le mandrin.
La figo 3 est une vue partielle à grande échelle d'un point de croi- sement des spires que montre la figo 1.
La figo 4 est une vue en élévation d'une partie d'un tube terminé se- lon l'inventiono
Les figs. 5 et 6 sont des vues partielles en perspective de mandrins non circulaires, portant les premières spires du filament enroulé comme il est re- présenté à la fige 1.
La figa 7 est une vue analogue à celle de la figo 1 montrant les pre- mières spires d'une variante de mise en oeuvre de l'invention, ces spires étant espacées pour former un dessin à claire-voieo
La figo 8 est une vue analogue à celle de la figo 1 montrant l'addi- tion d'un doublage local ou surépaisseur pendant la fabrication du tuyau selon l'invention.
La fige 9 est une vue en élévation d'une partie de tuyau terminé formé de la manière indiquée sur la figo 80 @ -par
La figo 10 est une vue en élévation d'une partie de tuyau fabriqué selon l'invention, et auquel ont été incorporées plusieurs surépaisseurs.
La figo 11 est une vue en élévation avec coupes partielles de deux tuyaux selon l'invention montrant l'utilisation de renflements incorporés pour le raccordement des tuyaux.
La figo 12 est une vue éclatée d'un tuyau et d'un collier de raccorde- ment rapporté, ces deux éléments étant façonnés selon l'invention, montrant le collier en position pour être engagé sur le tuyau.
La fig. 13 est une vue en élévation avec coupes du tuyau et du collier représentés sur la fig. 12, montrant ces deux éléments après leur assemblage.
La fig. 14 est une vue partielle en coupe à plus grande échelle de la combinaison d'un tuyau et d'un collier de raccordement montrant le mode d'assem- blage du collier rapporté et du tuyau représentés sur les figso 12 et 130
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La fige 15 est une vue similaire montrant une autre forme de joint.
La figo 16 est une vue partielle en élévation avec coupes montrant le mode de raccordement des deux tuyaux munis de colliers rapportés représentés sur les figso 12 à 15.
Ainsi qu'il a été indiquée l'invention concerne une grande diversité d'éléments creux, et des procédés pour leur fabrication. Cependant9 pour simpli- fier les explications, l'invention sera décrite et représentée dans son applica- tion aux tuyaux, conduits, éléments à claire-voie et raccords d'accouplement.
La figo 1 montre, par exemple,le début de la fabrication d'un tuyauo Elle représen- te une moitié d'un mandrin cylindrique 1 développée à plate et on supposera que ce mandrin tourne dans le sens sinistrorsum, quand on le regarde du côté droit, c'est-à-dire dans le sens de la flèche sur la fig. 20
Dans cet exemple, les extrémités 2 du mandrin sont couplées perpendi- culairement à l'axe, mais il est entendu que la forme géométrique de ces extrémi- tés doit être telle qu'elle permette d'enrouler les spires de droite à gauche et de gauche à droite. La boucle d'inversion peut être simplement convexe pour un élément cylindrique, les extrémités étant ultérieurement sectionnées de la manière indiquée sur la figo 1.
Cependant, lorsqu'on désire façonner des éléments creux ayant des formes spéciales, la forme géométrique des extrémités du mandrin doit être adaptée à la forme désirée.
Un faisceau de filaments formant un ruban de largeur désirée est bobi- né sur le mandrin au moyen d'un chariot animé d'un mouvemen t de va-et-vient d'un bout à l'autre du mandrin. Les filaments du ruban peuvent être enduits d'un liant plastique sur le chariot ou à proximité de celui-ci, mais le liant peut être éga- lement appliqué au point où les filaments touchent le mandrin. Au débuta le man- drin peut être lui-même enduit d'une couche de liant pour assurer un bon départ à l'opération.
L'essentiel est cependant de réduire la quantité de liant au mini- mum convenant à la réunion des filaments entre eux, au remplissage des interstices entre ces filaments, et à la fixation des rubans avec les rubans adjacents. Pen- dant le bobinage, l'excès de liant est refoulé vers l'extérieur entre les fila- ments, ce qui permet de réduire la quantité de liant appliquée au fur et à mesu- re que le bobinage progresseo
On appellera "circuit" d'un ruban de filaments:
le parcours complet com- prenant les spires partant de l'extrémité droite du mandrin, la bouce à l'autre extrémité du mandrin, les spires revenant de la gauche depuis cette boucle, et la deuxième boucle à la première extrémité, reliant la fin des spires venant de gauche à la série suivante de spires partant de droite. Le début d'un tel cir- cuit est indiqué par la flèche 3 sur la fig. la Les spires du ruban partant de droite sont indiquées en 49 tandis que les spires de retour venant de gauche sont indiquées en 50 On voit donc que ce circuit commence à l'extrémité de droite sur la fig. 1, passe sur le mandrin en spires ayant l'inclinaison désirée, s'inver- se à l'extrémité de gauche, et, revient sous forme de la bande 5 qui passe ' sur les spires 4 aux points 6 et 7.
La fig. 1 montre la disposition de deux circuits. En d'autres termes, à la fin du premier circuit formé de la manière qui vient d'être décrite, un. deu- xième circuit commence à l'extrémité -de droite du mandrin en un point décalé de 180 degrés par rapport au point de départ du premier circuit. Ainsi, lorsque le ruban de retour 5 venant de gauche termine le premier circuit, il contourne l'ex- trémité de droite en une boucle qui le ramène à droite sur le mandrin en un point (figo 1) décalé de 180 degrés par rapport au point de départ du ruban initial 4.
L'hélice partant de droite du deuxième circuit apparaît alors au point 11 de la figo 1. En partant de ce point, le brin 12 du ruban croise immédiatement le brin 5 au point 13, contourne- le côté opposé du mandrin sous l'angle appropriée et réapparaît en 14 pour croiser de nouveau le brin 5 en 15. Le pas du-ruban est inversé par la boucle de gauche, et ce ruban revient en 17 pour croiser le brin venant de droite 12 au, point 18. Il contourne le côté opposé du mandrin et revient
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sur la face antérieure en 19 où. il croise le brin 4 en 20 pour retourner sur le côté opposé vers l'extrémité de droite où s'achève le deuxième circuit.
Quand les premier et deuxième circuits, qui forment ce qu'on peut considérer comme un dessin de base, sont terminés, une avance suffisante est ef- fectuée par le mécanisme de transmission qui fait tourner le mandrin par rapport au chariot de distribution du ruban de filaments afin de faire tourner le man- drin exactement de la largeur de ce ruban. Ce mécanisme de transmission engendre la progression représentée grâce à laquelle les brins du ruban sont enroulés les uns à côté des autres. Ainsi, la direction du brin 17 du ruban est inversée en formant une boucle d'extrémité et il revient de droite à gauche en 22 sur le man- drin pour former le circuit suivant. Ce brin 22 commence en un point décalé de 360 degrés plus la largeur du ruban par rapport au point de départ du brin 4.
Il s'étend le long du brin 4, croise le brin 17 en 23, est inversé à gauche, et re- vient pour former le brin allant de gauche à droite 25 qui croise le brin 12 et 26. Le brin 25 passe sur la face arrière du mandrin et revient sur la face anté- rieure pour croiser le brin 12 en 27. De là, il passe sur l'extrémité droite et revient sur la face antérieure du mandrin au point de départ du circuit suivant, en un point décalé de 180 degrés par rapport au point de départ du troisième cir- cuit.
Le décalage de 180 degrés amène le brin 28 du ruban sur la face anté- rieure du mandrin en un point situé à côté du brin 120 Le brin 28 croise les deux brins consécutifs 5 et 25, ensuite passe au-dessus du brin 17, passe sur la face arrière du mandrin, et réapparaît en 29 pour croiser de nouveau les brins 5 et 25. Ce brin 28 change ensuite de direction à gauche pour former le brin de pas à gauche 31, qui croise le brin 12 et le brin précédent de pas à droite 28. Le brin 31 passe ensuite sur le côté arrière du mandrin, réapparaît sur la face an- térieuré pour croiser les brins 4 et 22. Il croise ensuite les brins 12 et 28 et continue jusqu'à l'extrémité du mandrin.
Le brin 31 passe sur cette extrémité en formant une boucle telle que le brin du cycle suivant parte du point 32 décalé de 180 degrés plus la moitié de la largeur du ruban par rapport au point de départ du brin 28. Le brin 32 se dispose alors le long du brin 22, croise d'abord les brins 17 et 31, ensuite les brins 5 et 250 Il s'inverse à l'extrémité gauche et revient en formant le brin de pas à gauche 33 qui croise d'abord les brins 12 et 28, ensuite les brins 4, 22 et 32 et, de nouveau, les brins 12 et 28 lorsqu'il arrive à l'extrémité du côté droit. Après un nouveau décalage de 180 degrés, le ruban réapparait en 34 le long du brin 28, croise les trois brins 5, 25, 33, ensuite les brins 17 et 31, et pas- se sur le côté arrière du mandrin.
En.revenant sur la face antérieure, il croise les brins 5, 25, 33, contourne l'extrémité gauche, et revient sous forme du brin 35 de pas à gauche qui croise tous les brins de pas à droite précédemment enroulés en revenant vers l'extrémité de droite.
Il va de soi que le ruban en question est continu parce qu'il est des- tiné à couvrir complètement le mandrin. Ainsi, lorsque le brin 35 termine son circuit, le ruban continue d'arriver sur le mandrin pour être appliqué sur celui- ci par un,guide approprié porté par le chariot 36, qui peut également appliquer directement le liant plastique sur le mandrin ou sur le ruban lui-même par une tête d'application 37 ou par un autre moyen appropriés au fur et à mesure que le chariot se déplace et distribue le ruban sur le mandrin.
Grâce à la disposition des circuits qui vient d'être décrite, et grâce à l'agencement, de l'ensemble, on voit que les losanges formés entre les brins du ruban sont réduits et finalement recouverts par la matière fibreuse et le liant jusqu'à ce que le mandrin soit com- plètement recouvert. Pendant ce temps, les brins continuent de s'entrecroiser, et se superposent aux points de croisement pour former des dessins à chevrons dûs à l'entrelacement du ruban. Ces dessins à chevrons se suivent tout autour du man- drin.
Etant donné que le brin de retour de pas à gauche du premier circuit
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croise le brin de pas à droite, et que les brins des cycles suivants se croisent entre eux et passent également sur les brins des cycles précédents, on voit que les points de croisement sont toujours deux fois plus nombreux que les circuits.
On voit également que-, pour-un niveau quelconque, les différentes couches du ru- ban participent à tous les points de croisement. Il en résulte ainsi une conti- nuité de structure aux différents ni veauxtandis que le dessin à chevrons ou à entrelacement du ruban aux différents niveaux produit une continuité de structure d'un bout à l'autre de l'élément creux. Il est également évident que la formation d'un élément de cette manière crée une structure comprenant principalement des fibres ou filaments, tandis que la quantité de liant est maintenue au minimum.
Les points d'entrecroisement se disposent en spirale dans la section transversale du tuyau. Cette disposition est représentée schématiquement sur la fig. 2. Les premiers points d'entrecroisement au niveau de la surface périphé- rique du mandrin,, tels que 18, 6 et 7 à la fig. 1, sont indiqués à la position a. Des entrecroisements similaires se produisent sur une ligne à la partie supé- rieure du mandrin', c'est-à-dire en b, et en un point décalé de 180 degrés par rapport au point a c'est-à-dire en co Lés points d'entrecroisement telsdque 15, 20 et 13 sont indiqués en do Les différentes spirales s'écartant du mandrin en partant des points a, b, c, d, indiquent de telle manière les superpositions ou entrecroisements se forment autour du mandrin.
Bien entendu, les spirales sont plus serrées que sur la figo 2, qui montre, pour plus de clartés une disposition avec un écartement exagéré.
Pour augmenter l'épaisseur de la paroi du tuyau ou d'un autre élément, jusqu'à celle désirée pour obtenir la résistance mécanique nécessaire, on conti- nue le bobinage des filamentsg ainsi qu'il est décrit en regard de la fig. 1, di- rectement sur la couche que montre cette figure 1, et en opérant de la même manié- re. Plusieurs couches!) formées chacune par des brins entrecroisés du ruban à des niveaux différents, peuvent être ainsi superposées jusqu'à ce que l'épaisseur désirée soit atteinte.
Pendant cette opération, le liant, plastique- est refoulé vers l'extérieur au fur et à mesure que les brins du ruban sont superposés, et il est appliqué complémentairement le long du ruban, tout en étant réduit à la quan- tité strictement minimum, il maintient cependant les différentes couches ensemble On peut ainsi former un tuyau ou un autre élément ayant l'épaisseur de paroi dé- sirée, dont le corps est principalement constitué par des filaments résistants de verre,orientés angulairement pour résister à la fois aux contraintes longitudi- nales et transversales. Peu d'espace est perdu pour le liant, de sorte que l'aug- mentation d'épaisseur de la paroi est due à la superposition de filaments, qui assurent ainsi directement l'augmentation de la résistance mécanique.
Un élément ainsi constitué, même s'il présente une épaisseur modérée, peut recevoir unetrès forte résistance à l'éclatement.
Ainsi qu'il a été dit précédemment, la manière'plastique utilisée comme liant est réduite au minimums, et,.l'excès en est expulsé au fur et à mesure que la superposition des brins du ruban progresse. L'excès de liant peut être essuyé à la fin de cette superposition alors qu'il est encore fluide. On peut en- suite soumettre le tuyau ou autre élément à la cuisson par un chauffage approprié si le liant est du type thermodurcissant, ou le laisser refroidir afin qu'il fasse prise si le liant est thermoplastique.
Si on désire utiliser un liant thermodurcissant, on peut choisir une résine époxy quelconque. Lors de leur application, ces résines se présentent sous la forme d'un liquide contenant les agents réactifs à l'état latent. Elles se po- lymérisent à la température ambiante si on les abandonne pendant une durée suffi- sante, mais la polymérisation peut être effectuée plus rapidement à des tempéra- tures plus élevées. Si on utilise des résines thermoplastiqueson les laisse durcir de la manière usuelle Le choix de la matière plastique à utiliser dépend naturellement de facteurs tels que les caractéristiques désirées,, le prix de re- vient, et la facilité de mise en oeuvre. Si on désire colorer les éléments, on peut utiliser des résines non transparentes, chargées par exemple avec des pigments
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ou des colorants.
On peut également incorporer à la résine des charges de renfor- cement, par exemple des fibres destinées à être orientées au hasard dans et entre les brins du ruban pour augmenter la résistance mécanique.
Une fois que la résine est cuites le tuyau ou autre élément peut être facilement retiré du mandrin. Pour les tuyaux, il suffit ensuite de couper une extrémité ou les deux pour supprimer les boucles de retour formées pendant l'in- version du ruban. Des éléments présentant des extrémités de petit diamètre peu- vent être bobinés sur une garniture tubulaire qui sert alors de mandrin. D'autres peuvent être formés en deux pièces qu'on assemble ensuite, tandis que d'autres encore peuvent être bobinés sur des mandrins spécialement agencés à cet effet.
La fige 3 est une vue partielle à grande échelle montrant le croise- ment et l'entrelacement du ruban, tels qu'ils se présentent en 6 ou 18 sur la fig. 1. Il ressort de cette figure qu'on ne distingue pas les différents brins du ruban formant les parties 40 et 41, sauf aux points d'entrelacement 42, 43 et 44. En ces points d'entrelacement on voit nettement la formation du dessin à che- vrons, tel qu'il a été décrit précédemment.
La fig. 4 montre une partie d'un tuyau terminé 45 confectionné de la manière décrite en regard de la figo 1. On voit en 46 les dessins en losange ré- sultant de l'inclinaison opposée des brins du ruban fibreux. On. voit également le dessin à chevrons 47 formé par le chevauchement des brins du ruban, et qui s'é- tend entre les sommets opposés 48 et 49 des dessins en losangeo
La figo 5 montre un mandrin polygonal 50 sur lequel un tube est formé de la même manière que le tuyau circulaire de l'exemple de la figo 1.
Dans ce cas, des brins de ruban inclinés et coudés tels que 51 et 52, comparables aux brins 4 et 12 de la figo 1, s'étendent en spires de pas à droite le long du man- drin, et reviennent sous forme de brins de retour 53 et 54 vers le point de départ en spires de pas à gauche, comparables aux brins 5 et 17 de la.figo 1. De même, la fig. 6 montre la formation d'un tube de section carrée sur un mandrin carré 55. La confection de ce tube commence par les brins 56 et 57 comparables aux brins 4 et 12 de la fige 1, et par les brins de retour 58 et 59 disposés en spires de pas à gauche comparables aux brins 5 et 7 de la fige 1.
L'entrelacement des brins du ruban dans les exemples des figso 5 et 6 a lieu sensiblement de la même manière que dans l'exemple de la fige 1, de même que la-confection complète du tuyau ou tube, quelle que soit la section transversale, aussi longtemps que la forme est convexe d'un bout à l'autre et ne présente pas de parties rentranteso
La variante que montre la fig. 7 comprend la confection d'un tube à claire-voie en présentant des ouvertures qui peutg par exemple, servir à la fabri- cation d'un tonneau oscillant pour le lavage,la métallisation ou le traitement chimique d'objets.
La fabrication est similaire à celle qui a été décrite en re- gard de la fig. 1, sauf que les brins du ruban sont séparés les uns des autres par un intervalle désiré d'un circuit au suivant au fur et à mesure que ces brins sont disposés sur le mandrin. Ainsi, lorsque le ruban enroulé a formé le dessin de base par les brins en spires. de pas à droite et à gauche 60 et 61 du premier circuit, et par les brins 62 et 63 du deuxième circuit, le décalage angulaire en fin de course n'est plus simplement de 180 degrés plus la moitié de la largeur du ruban, mais de 180 degrés plus la moitié de la largeur du ruban plus la moitié de la largeur de l'intervalle à. prévoir entre les brins. Le. circuit suivant, for- mé par les brins 64 et 65, est donc séparé des brins 60 et 62 par les intervalles désirés indiqués en 66 et 67.
Il en est de même pour le circuit suivant du deu- xième dessin de base, et cet espacement est ensuite maintenu jusqu'à ce que le re- couvrement du mandrin soit complet.
L'entrelacement des brins du ruban est effectué de la même manière que dans l'exemple de la figo 1, avec la différence importante que des ouvertures en losage, telles que celles indiquées en 68, subsistent aux points de croisement, et se multiplient avec ces points. Lorsque le dessin est achevé sur le pourtour du mandrin,
il présente donc d'innombrables ouvertures en losangeo Ces ouvertures
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sont maintenues pendant l'augmentation d'épaisseur par la superposition des brins entrelacés du rubans parce que les brins successifs sont disposés directement sur les brins déjà enroulés et sont espacés de la même maniérée Des rainures appro- priées de bobinage et des bandes de losanges prévues sur le mandrin peuvent être utilisées en combinaison avec des mécanismes de synchronisa tiono On obtient en- - core un élément perforé solide, léger et résistant à la corrosion.
La figo 8 montre de quelle manière il est possible de réaliser des modifications locales de 1 épaisseur de la paroi du tube donc des modifications locales de la forme extérieure, ou d'un autre élément creux pendant la confection de cet élément. Cette particularité de l'invention est représentée du point de vue de l'utilisation de renflements ou de collets permettant le raccordement de tuyaux consécutifs,, Naturellement cette utilisation particulière n'est indiquée qu'à titre d'exemple? parce que l'application d'une surépaisseur locale telle que le montre la figurepeut servir à ajouter un complément de matière pour la fixa- tion d'accessoires quelconques, par exemple de supports, de brides à boulons$ etc. aux éléments creux.
En ce qui concerne les tuyaux et tubes, la surépaisseur per- met de percer des trous et de les tarauder pour la mise en place d'éléments de fi- xation, de prévoir un filetage extérieur pour le vissage de manchons filetés, ou d'effectuer de nombreuses autres opérations
Le dessin de base des cycles principaux de la figo 8 étant identique à celui qui a été décrit en regard de la figo 1, sauf au point où il doit laisser passer le-,-,dessin auxiliaire, les chiffres de référence de la figo 1 serviront à désigner le dessin de basemais seront complétés. par un accent (') pour indiquer la présence d'une similitude et d'une différence.
La seule description complé- mentaire nécessaire est celle de la mise en place du dessin auxiliaireet du des- sin principal aux points d'entrelacement avec ce dessin auxiliaireo
Le ruban auxiliaire de filament 70 distribué"sur le mandrin par le chariot 71, qui peut également appliquer le liant sur ce ruban ou sur le mandrin par un dispositif indiqué en 72, est de préférence plus étroit que le ruban uti- lisé pour le dessin principale afin d'empêcher le collet de se développer trop rapidement Le ruban 70 du collet est bobiné sur le mandrin-par- un mécanisme synchronisé indépendamment, et doit former un circuit complet à chaque tour de rotation du mandrin.
Un brin du rubandpartant du point 73 descend sur la face an- térieure du mandrin vers un point 74, remonte ensuite sur la face postérieure du mandrin (figo 8) pour former une spire hélicoïdale complète et repart du point 75 à côté du point 73.
La formation du dessin de base sur le mandrin, de la manière représen- tée dans cet exemple, exige que le mandrin tourne de onze tours avant le commen- cement d'une répétition de ce dessin. Dans ces conditions, onze circuits du ru- ban auxiliaire seront disposés entre le passage d'une spire de pas à droite telle que 12',et le passage de la spire suivante telle que 28'.
La fig. 8 montre en 76 de quelle manière les spires du ruban auxiliaire passent entre les spires de pas à droite 28' et 34' du ruban principale
Il n'est pas nécessaire de faire débuter le dessin indépendant du collet en même temps que le dessin principale Il est au contraire fréquemment sou- haitable de faire débuter le dessin du collet après le premier cycle ou 1 un des cycles entrelacés suivants du dessin principal sur le mandrin. On peut facile- ment voir que l'entrelacement des spires du dessin principal avec les spires du. collet offre des avantages en ce qui concerne la transmission de forces de 1 en- roulement principal à l'enroulement du collets, et inversemento On évite ainsi les ruptures résultant des concentrations de forces en certains points localiséso
La fig.
9 montre en 80 une partie d'un tuyau, sur lequel a été formé un collet de la manière qui vient d'être décrite. La formation dit corps principal du tuyau par des spires hélicoidales est indiquée par le dessin à chevrons 81, qui est le même que dans l'exemple de la figo 40 Le renflement du tuyau à l'endroit- du collet est indiqué en 82 tandis que le dessin à chevrons réapparaît en 83, ce
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qui indique que le dessin principal s'étend par dessus le collet, et que des spi- res hélicoïdales supplémentaires du dessin principal sont appliquées sur le collet lorsque la surépaisseur du corps principal est devenue suffisante.
Les arêtes relativement vives du collet, qu'on voit sur les figso 9 et 10, seraient en réa- lité arrondies. Des arêtes vives sont représentées sur ces figures pour plus de clarté.
On utilise de préférence le même liant pour le collet et pour le corps principal. La cuisson du tuyau a lieu de la même manière, qu'il y ait ou pas de collet, il faut simplement tenir compte du fait que la cuisson du collet plus épais exige plus de temps que la cuisson de la paroi plus mince du tuyau propre- ment dit.
La fig. 10 montre un tronçon de tuyau 85 muni de collets 869 87,88, 89 et 90 en plusieurs points de sa longueur. Ce tuyau est confectionné de la mê- me manière que les tuyaux représentés sur les fige. 8 et 9, et la fige 10 n'est destinée qu'à montrer qu'il est possible de former un certain nombre de collets différents le long d'un tronçon de tuyau ou d'un autre élément. Les épaisseurs et longueurs différentes des collets, tels que 8687 et 90, indiquent qu'on peut faire varier simultanément la forme des collets prévus sur le tuyau ou autre élé- ment à l'aide du procédé décrit en regard de la fig. 8. La formation de collets 88 et 89 très rapprochés l'un de l'autre montre que l'on peut former une gorge pé- riphérique 91 entre ces collets.
La fige 11 montre le raccordement bout à bout de deux tuyaux 92 et 93 à l'aide de collets 94 et 95 faisant corps avec ces tuyaux. Les collets 94 et 95 partent exactement de l'extrémité de chaque tuyau, et présentent un épaulement pour l'accrochage d'un raccord d'accouplement 96. Ce raccord d'accouplement peut être d'un type usuel quelconque, il peut comprendre par exemple deux coquilles boutonnées l'une sur l'autre aux extrémités de leurs diamètres. Il contient une manchette d'étanchéité appliquée par la pression, telle que 97, ayant par exemple une section transversale en "C" avec des lèvres rentrantes 98 venant s'appliquer sur des surfaces extérieures unies des tuyaux. Dans l'exemple représenté, cepen- dant, les lèvres 98 s'appliquent sur le pourtour extérieur des collets 94 et 95 faisant corps avec les tuyaux.
Les surfaces périphériques 99 et 100 des collets sont de préférence meulées et polies pour permettre aux lèvres de bien s'appli- quer. Le polissage à la meule peut être effectué après l'achèvement et la cuisson du tuyau, comme si celui-ci était en métal.
Les talons 101 et 102 duraccord d'accouplement 96, qui sont destinés à empêcher la séparation axiale des tuyaux, viennent s'accrocher derrière les épaulements 103 et 104, et prennent appui sur le pourtour extérieur du corps des tuyaux partant des collets. Les épaulements 103 et 104 sont façonnés à la meule sous un angle approprié pour coopérer avec les talons 101 et 102 qui doivent main- tenir les tuyaux bout à bout.
Quoique le dispositif d'accouplement des tuyaux représenté sur la fig. 11 comprenne simplement des collets coopérants avec les talons 101 et 102 d'un raccord d'accouplement, il est évident qu'on peut former sur chaque tuyau des collets plus longs, avec des rainures périphériques pratiquées à la meule pour l'encastrement des talons du raccord d'accouplement. Pour obtenir ces rainures, on peut également former sur chaque tuyau deux collets très rapprochés l'un de l'autre, tels que les collets 88 et 89 de la fig. 10.
Lorsqu'il s'agit de construire une canalisation, notamment d'une cer- taine longueur, on peut utiliser pour la majeure partie de cette canalisation des tuyaux ayant des longueurs normalisées faisant corps avec des collets formés par bobinage, et la longueur totale peut être telle que la fin de la canalisation coïncide avec l'extrémité d'un tuyau normal. Lorsque ce n'est pas le cas, l'in- vention comprend également des procédés pour la confection d'un tronçon de tuyau nécessaire pour compléter la canalisation aux extrémités.
Un procédé consiste à confectionner des tuyaux faisant corps avec des collets espacés longitudinalement,
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de la manière indiquée sur la figo 10, sauf que les collets présentent alors le même diamètre et la même largeurs et non pas des dimensions différentes comme dans l'exemple de la fig. 10. On peut ensuite couper ce tuyau en un ou des points tels que l'on obtienne un tronçon nécessaire au remplissage d'un intervalle dans une canalisation, et présentant des collets à proximité des deux extrémités.
Pour les cas où ce procédé n'est pas applicablel'invention propose une autre solu- tion que montrent les figso 12 à 160
La figo 12 montre un tuyau 110 similaire à celui que représente la figo 4, on lui a donné cependant un aspect extérieur, indiqué en 111, un peu dif- férent pour montrer qu'il est encore brut, c'est-à-dire qu'il n'a pas encore été soumis à la cuisson et présente une couche de liant sur la surface périphérique extérieure En 112 est représenté un collier d'accouplement destiné à être emman- ché et fixé sur le tuyau,, Le diamètre intérieur de ce collier est sensiblement égal au diamètre extérieur du tuyau 110, et il est choisi tel qu'on puisse faire glisser le collier 112 sur le tuyau 110 avant la cuisson,
sans éliminer l'excès de liant de la surface périphérique du tuyauo On choisit la longueur du collier de façon que sa surface de contact avec le tuyau empêche les fuites à travers le jointe et que la liaison sont assez résistante pour empêcher l'arrachement du collier lorsque le tuyau est soumis à l'action d'une pression intérieure dans une canalisation. A cet effets le collier 112 présente un collet d'accouplement 113 prolongé par un embout tubulaire 114 d'un diamètre plus réduit.
Cet embout 114 peut être prévu conique à son extré- mité, de la manière indiquée en 1150 Le collier 112 este de préférence,, fait avec la même matière que le tuyau, et confectionné de la même manière o
Un mode de confection du collier 112 consiste à fabriquer un tronçon de tube ayant une épaisseur de paroi suffisante pour former le collet d'accouple- ment 113, le procédé utilisé étant celui que montrent les figso 1 et 2. On soumet ce tube à la cuisson, et on meule son pourtour extérieur pour lui donner la for- me géométrique représentée à la fig. 12. On enlève ainsi de la matière pour for- mer les surfaces 114 et 115, ce qui donne un épaulement 116 perpendiculaire à l'axe à l'extrémité intérieure du collet 113.
La hauteur de 1 épaulement doit être suffisante pour empêcher le talon du raccord d'accouplement, indiqué en 117 à la figo 16, de passer par dessus cet épaulement 116 lorsque la pression est établie dans le tuyauo La résistance au cisaillement de la matière formant le collet 113 doit être également suffisante pour empêcher l'arrachement de ce col- let le long de la ligne de raccordement avec la partie 114 sous l'action de la pression régnant dans le tuyau.
Le collet 113 doit aussi présenter une surface périphérique extérieure 118 bien lisse pour permettre 1'application correcte des lèvres 119 de la manchette d'étanchéité de section en "C", de la manière indiquée sur la figo 16. Ce finissage est effectué à la meule après la cuisson de la ma- tière; avant ou après la fixation du collier sur le tuyau.
Lorsqu'on a fait glisser le collier 112 sur l'extrémité du tuyau 110 de la manière indiquée sur la fig. 13 on chauffe le tuyau de la manière néces- saire pour assurer la prise du liant utilisée de sorte que le collier est alors solidement fixé sur le tuyau. Le joint qui en résulte est représenté en coupe à grande échelle sur la fig. 14.
On voit que la couche intermédiaire de liant 120 remplit tous les creux de la surface intérieure du collier 113 et ceux de- la-sur- face extérieure du tuyau 112. Finalement, si les extrémités alignées du tuyau et du collier sont rugueuses, on peut les rectifier par un simple meulage de la ma- nière indiquée en 1210
Dans un autre agencement que montre la figo 15, le collier 113 est tel qu'il vient d'être décrite il est cuit et terminé de façon à présenter les surfaces désirées. Le tuyau 125 a lui-même été cuit avant son assemblage avec le collier d'accouplement.
Ainsi, la surface extérieure 126 du tuyau, sur laquelle est engagé le collier d'accouplement, a été meulée. On peut au besoin meuler éga- lement la surface intérieure 127 du collier mais, normalement, la surface inté-
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rieure d'un élément formé sur un mandrin de la manière précédemment décrite est suffisamment lisse pour qu'il ne soit pas nécessaire de meuler cette surface.
La fixation, sur le tuyau 125, du collier se présentant sous la forme que montre la figo 15, est effectuée au moyen d'une couche de liant 128 entre la surface intérieure du collier cuit et la surface extérieure meulée du tuyau cuit.
L'espace destiné à recevoir cette couche doit être tel qu'il permette un collage efficace, quoique cette couche de liant soit de préférence maintenue aussi mince que possiblea L'utilisation d'une couche mince empêche l'inclusion de bulles d'air. Elle donner par conséquent un joint plus résistante qui empêche également toute fuite. De préférence, la matière utilisée pour le collage est la même que celle qui sert de liant pendant la confection du tuyau et du collier
Une variante de confection des colliers 112 consiste à former un tron- çon de tube ayant l'épaisseur de paroi désiréeet à former une surépaisseur sur ce tube à l'endroit où le collier d'accouplement 118 est nécessaire.
En fait, on peut confectionner à cet effet et à l'avance un tube d'une certaine longueur avec des surépaisseurs séparées par des intervalles désirés. Il suffit alors de couper dans ce tube un tronçon ayant la longueur nécessaire et présentant un collet à une extrémité, et de meuler les surfaces extérieures de façon à obtenir la forme géo- métrique désirée.
Bans tous les cas où. le collier d'accouplement est façonné à la meule dans un tuyau à forte épaisseur de paroi, ou est formé à partir d'un tronçon de tube présentant une surépaisseur, la superposition en spirale des ru- bans de filaments et leur entrelacement assurent la transmission des forces d'une partie à l'autre du collier d'accouplement d'une manière fournissant la résistan- ce mécanique nécessaire, bien que le meulage soit effectué jusqu'à une profondeur suffisante pour former l'épaulement 116.
En ce qui concerne le montage de colliers selon l'invention sur un tuyau correspondant, et en supposant que le tuyau et le collier sont faits avec la même matière, et que ce collier est fixé au tuyau à l'état brut, c'est-à-dire avant la cuisson, le tableau ci-après indique à titre d'exemples quelques dimen- sions relatives qui se sont montrées avantageuses.
EMI10.1
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Diamètre <SEP> Epaisseur <SEP> Plus <SEP> grand <SEP> Longueur <SEP> du <SEP> Hauteur <SEP> de
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<tb> du <SEP> tuyau <SEP> de <SEP> paroi <SEP> diam. <SEP> du <SEP> collier <SEP> 112 <SEP> l'épaulement <SEP> 116
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<tb> en <SEP> mm <SEP> du <SEP> tuyau <SEP> 110 <SEP> collier <SEP> 112 <SEP> mm <SEP> mm
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<tb> ¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> mm <SEP> mm
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<tb> 25,4 <SEP> 1,27 <SEP> 35,28 <SEP> 36,52 <SEP> 2,03
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<tb>
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<tb> 76,2 <SEP> 1,7 <SEP> 89,96 <SEP> 39,06 <SEP> 0,110
<tb>
<tb>
<tb> 152,4 <SEP> 3,35 <SEP> 174,47 <SEP> 72,13 <SEP> 4,57
<tb>
Ces dimensions relatives s'appliquent à l'accouplement de tuyaux dont l'épaisseur de paroi est calculée sur une contrainte de porosité de 2460 kg/om2 et pour une pression intérieure de 105 kg/cm2.
Pour des tuyaux ayant des épais- seurs de paroi différentes, et soumis à des pressions également différentes, il est évident qu'on peut modifier les dimensions du collier et son mode de fixation sur le tuyau. Les dimensions relatives indiquées dans le tableau peuvent cepen- dant servir de base pour déterminer quelles doivent être les dimensions relatives différentes.
En ce qui concerne l'accouplement de tuyaux bout à bout de la manière représentée sur la fig. 16; il y a peu de choses à ajouter. Les tuyaux 110 por- tent des colliers tels que'112 montés de l'une des manières précédemment décrites.
Le raccord d'accouplement 130, 131 peut être formé par deux coquilles assemblées par des boulons de la manière usuelle dans cette technique, ou il peut également être formé d'une autre manière appropriée. Il peut être spécialement façonné à cet effet avec la même matière que les tuyaux et colliers, et de la même manière, on obtient alors un raccord résistant complètement à la corrosion.
La manchette d'étanchéité 132 de section en "C" est logée dans le raccord d'accouplement et
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coopère avec les collets d'accouplement des tuyaux d'une manière comme. Bien en- tendue les extrémités lisses des tuyaux et des colliers d'accouplement sont ser- rées les unes contre les autreso
Dans les procédés décrits en regard des fige. 1 et 2, on utilise une disposition à deux circuits pour le recouvrement initial du mandrin et pour la formation ultérieure de 1 épaisseur du tuyauo Il est cependant évident qu'on peut également utiliser une opposition à quatre circuits, avec le même ruban s'étendant d'un bout à l'autre.Il-est alors simplement nécessaire de décaler les points de départ sur le mandrin de 90 degrés,
et non pas de 180 degrés comme dans les modes de réalisation décritso Le décalage assuré par le mécanisme ne doit, dans ce cas, se produire qu'à la fin du quatrième cycle, et non pas à la fin du deuxième cycle comme dans les exemples décrits.
Dans la description qui précède, le verre a été indiqué comme la ma- tière filamenteuse préférée à cause de la résistance mécanique;, de la. résistance à la corrosion et de la disponibilité économique de cette matière. Il est cepen- dant évident que le procédé selon l'invention n'est pas limité à 1 utilisation de ces filaments, et qu'on peut éventuellement utiliser des filaments appropriés quelconques, disponibles maintenant ou qui pourront le devenir ultérieuremento Les fibres de verre forment, pour le moment, la matière préférée pour la confection des éléments selon l'invention mais, encore une fois,
l'invention envisage la fa- brication d'éléments avec des filaments autres que les fibres de verre suivant la forme particulière des éléments à réalisero
Quoique.l'invention ait été décrite en détail dans son application aux tuyaux, conduits et combinaisons, et comme se rapportant aux procédés pour leur fabricationJ il va de soi que cette application n'a été indiquée qu'à titre d'exemple non limitatif, et il est évident que les procédés selon l'invention peu- vent être utilisés pour la confection d'une grande diversité d'éléments creux.
Les éléments eux-mêmes ainsi que leur mode de formation rentrent dans le cadre de l'invention. Il va donc de soi que l'on peut apporter des modifications aux objets qui ont été décrits ainsi qu'à leurs modes d'obtention, notamment par sub- stitution de moyens techniques équivalents, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention.