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La présente invention se rapporte à un procédé et à des dispositifs pour. la fabrication d'articles extrudés creux (tuyaux flexibles et tubes) en matière thermoplatique, munis d'une armature incorporée.
Une caractéristique importante est que l'armature est amenée, dans le dispositif d'extrusion, ou boudineuse, en un point où la matière thermoplasti- que n'est pas encore conformée à l'état de produit extrudé creux. De cette manière, on arrive à noyer l'armature dans l'épaisseur de la paroi tubulaire et à obtenir, d'une part, une paroi parfaitement continue avec surfaces intérieure et extérieure lisses et, d'autre part, des longueurs de tube ou de tuyau flexible as- sez importantes, rigoureusement exemptes de défauts.
On a ainsi la possibilité d'incorporer, non seulement, des armatures en forme d'hélice ou de tresse, mais également des fils renforçateurs parallèles à l'axe et s'opposant à un allongement des articles extrudés creux.
Le procédé faisant l'objet de l'invention consiste essentiellement, d'une part, à amener, à la tête de filage ou tête d'extrusion à embouchure annulai- re, la matière plastifiée venant de l'appareil d'extrusion, en boudinage, en la faisant passer d'abord par un mandrin creux (qui est rendu solidaire de la bou- dineuse) à travers des fentes radiales situées entre les nervures de liaison, et, d'autre part, à amener l'armature, par exemple en métal ou en matière synthétique, à la matière thermoplastique, dans la zone de raccordement allant du mandrin creux à la tête de filage,
de telle manière que la masse thermoplastique ne soit pas entièrement recouverte et qu'il subsiste au contraire des espaces intermédiai- res à travers lesquels la matière thermoplastique peut s'écouler vers l'extérieur par-dessus l'armature et la recouvrir ainsi de l'intérieur et de l'extérieur,
Dans un mode de mise en oeuvre particulier du procédé, constituant un autre développement de l'invention, l'armature est d'abord préformée, par exemple en l'enroulant suivant une ou plusieurs hélices ou en la tressant, sur la surface extérieure du mandrin creux, puis est déplacée, dans le sens du mou- vement du flux de matière et noyée dans ladite matière, dans la zone de raccor- dement du mandrin creux à la tête defLlage pour être entraînée par la matière en question.
L'objet de l'invention va être décrit avec plus de détail dans la description ci-après que se réfère aux exemples de réalisation représentés au dessin annexé, sur lequel : la fig. I est une vue en coupe axiale d'un appareil d'extrusion ou boudineuse muni du dispositif conforme à un exemple de réalisation de l'invention; la fig. 2 est une vue schématique de face du dispositif guide-fils, certaines parties étant supprimées; la fig. 3 est une vue en coupe du mandrin au point où la matière syn- thétique plastique est amenée autour de l'armature préformée ; la fige 4 est une vue schématique en coupe axiale des parties les plus importantesd'une autre forme de réalisation du dispositif de filage et d' enroulement ; la fige 5 est une schématique de face du disque à fils utilisé dans ce cas; la fige 6 est une vue en coupe axiale de ce disque ;
la fig. 7 est une vue en coupe axiale partielle d'une troisième for- me de réalisation dun dispositif de filage et d'enroulement, dans laquelle la bobine d'alimentation du matériau d'armature est disposée coaxialement à la bou- dineuse; la fige 8 est une vue de face, avec coupe partielle, suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 7, du dispositif de commande pour la bobine à fils avec les bras guide-fil;
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la fig. 9 est une vue en coupe axiale avec arrachement partiel de la! filière avec le dispositif d'introduction du fil; ' la fig. 10 représente une forme de réalisation différant légèrement de celle de la fig. 7, le guidage du fil s'effectuant par l'intermédiaire de troie galets de renvoi; la fig. II est une vue de face, avec arrachement partiel analogue à la fig. 8.
Dans l'exemple de réalisation des figs. I à 3, le support rigide I est fixé par des vis 2 sur la pièce intermédiaire 3 et la bride pivotante 4 de la boudineuse .De même, le mandrin ou embout 5 d'extrusion est bloqué par une bride 6 entre la pièce intermédiaire 3 et le support I. De l'autre côté du sup- port I est monté le tube d'extrusion 7. Sur le tube d'extrusion 7 est vissée une bague filetée 8 qui maintient axialemente support I. En outre, la filière d'extrusion proprement dite 9 est fixée, par des vis 10, sur cette bague filetée 8. La filière d'extrusion 9 peut être déplacée légèrement grâce aux vis de régla- ge II, afin qu'on soit en mesure de compenser un défaut de centrage éventuel par rapport au mandrin d'extrusion 5. Pour permettre le passage de la matière then moplastique, le mandrin d'extrusion 5 présente un canal 12.
Vers l'extrémité de ce canal, le mandrin est percé de passages débouchant à l'extérieur de manière, que seules les ailettes de liaison 13 relient encore la partie avant pleine 14 du mandrin à la partie arrière évidée de ce mandrin . Au point où se trouvent les nervures de liaison 13, le tùbe d'extrusion 7 présente un plus grand alésage, pour favoriser l'arrivée de la matière thermoplastique, peu avant son entrée dans la filière d'extrusion 9 légèrement plus étroite.
Alors que le support en forme de cadre 1 avec le mandrin d'extrusion 5 et le tube d'extrusion 7 avec la filière d'extrusion 9 sont des parties fixées à demeure, le dispositif d'enroulement est monté de manière à pouvoir tourner dani le support I, autour du mandrin d'extrusion 5 et du tube d'extrusion 7. Le plateau 15 et la roue à chaîne 16 sont montés, avec des fourreaux de roulement soudés 16 et 18 respectivement, de manière à pouvoir tourner sur le tube d'extrusion 7 et le mandrin d'extrusion 5. Ces organes sont munis, en trois points de leur péri- phérie, d'axes de rotation amovibles 19, sur chacun desquels peut tourner une bobine de fil 20. Chacun des axes de rotation 19 présente, vers l'avant, une gorge dans laquelle pénètre un ressort 21 muni d'une clavette 23, pour maintenir les axes de rotation 19.
Les bobines de fil 20 peuvent, par conséquent, être changées.
Pour que les fils d'enroulement s'appliquent d'une manière serrée sur le mandrin d'extrusion 5, on a prévu, entre les trois bobines de fils, des mâchoires de frein 23, 24, 25 avec des ressorts de frein 26, montés sur des axes 27 disposés chacun entre le plateau 15 et la roue à chaîne 16. Comme on l'a repré. senté en traits mixtes sur la fig. 2, le fil d'enroulement 28 de chaque bobine de fil est amené autour du mandrin d'extrusion 5 en passant sur les disques de frein 23 et 24. Etant donné qu'il existe trois fils d'enroulement,on obtient une hélice à triple filet autour du mandrin d'extrusion 5. Cette hélice se déplace en spires serrées sur le mandrin. Afin que ces spires ne puissent pas se superpo- ser les unes des autres, on a prévu, autour de l'hélice en question, un manchon 29 qui est maintenu centré par les manchons 30 et 31 et les bras de liaison 32.
Entre le tube d'extrusion 7 et le manchon 29 est prévue, en trois points de la périphérie du mandrin d'extrusion 5, une lame 33 qui s'engage entre les spires. Chacune de ces lames 33 est montée pivotante autour de l'axe 27 et est repoussée dans les spires par un ressort de traction 34. Les spires sont écar tées, les unes des autres en direction de la filière d'extrusion par les lames 33, afin que la matière thermoplastique puisse s'écouler autour des spires. Après que l'hélice a été étirée en direction de la filière d'extrusion, au début des opérations d'extrusibn, elle conserve cet état par suite du déplacement continu, vers l'extérieur, du tube thermoplastique.
Etant donné que les lames 33 tournent
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à la même vitesse que l'enroulement autour du mandrin d'extrusion 5, les dites lames libèrent toujours, vers la filière d'extrusion, une quantité de spires éga- le à celle des spires enroulées. Le volume enroulé sur la longueur du manchon 29 demeure par conséquent constant .
La roue à chaîne 16 est actionnée, par l'intermédiaire d'une chaîne, par un moteur à roue à chaîne plus petite.
Les fils servant à la réalisation de l'hélice d'armature peuvent être en métal ou en matière plastique. La section transversal des fils peut être quel- conque. A la place de fils, on peut également envisager des bandes ou des cor- dons pour réaliser l'hélice d'armature. Ces bandes peuvent, en outre, être per- forées. Lorsqu'on utilise des bandes perforées, les spires individuelles de 1' hélice disposée dans le tuyau ou tube peuvent être jointives, étant donné qu'alors la matière thermoplastique qui se trouve à l'intérieur et à l'extérieur est liée à travers les trous transversaux des bandes.
L'exemple de réalisation des figs. 4 à 6 se différencie de l'exemple précédent par le fait que l'enroulement préalable de l'hélice est supprimé et que l'enroulement s'effectue directement dans la matière thermoplastique. Confor- mément à ce .'qui est représenté sur la fig. 4, à la place des lames 33 de la fige I se trouve monté un disque guide-fil rotatif 35 fixé sur le moyeu 17. Le disque guide-fil 35 présente sur son pourtour, trois orifices 36 percés tangentiellement et à travers lesquels sont guidés les fils servant à la confection des hélices et provenant des bobines en passant par les freins Ledisque guide-fil 35 tourillonne sans jeu sur le mandrin 37. Il repose, par une nervure d'étanchéité 38 pénétrant dans une rainure correspondante 39 de la filière d'extrusion 40, la nervure et la rai- nure précitées servant de joints d'étanchéité.
Au point où les trois passages à fil 36 débouchent sur le mandrin 37, celui-ci est rétréci en o8ne vers l'avant, pour se terminer cylindriquement dans la filière d'extrusion 40. Dans la partie conique 41 du mandrin 37 sont percés des trous obliques 42 par lesquels la matiè- re thermoplastique sort du mandrin perforé pour pénétrer dans l'espace se trou- vant entre la filière d'extrusion 40 et la partie avant du mandrin. Le mandrin est fermé, vers l'avant, par un boulon 43 dont l'extrémité intérieure est de for- me conique afin de ne pas perturber l'écoulement de la matière thermoplatique.
Sur la partie conique du mandrin sont usinées des rainures longitudinales 44. Le but de ces rainures est de permettre à la matière thermoplastique, venant de tra- verser les trous 42, de mieux s'écouler au-dessous de l'hélice passant sur le mandrin 37. Les nervures 45 sont légèrement en saillie par rapport au diamètre avant du mandrin. Il s'en suit que l'hélice est amenée au diamètre moyen de la filière, c'est-à-dire au milieu de la cavité annulaire se trouvant entre la filiè- re 40 et le :-mandrin 37, A la place des fentes du mandrin de la fig. I, on a choisi des trous obliques 42. La matière thermoplastique divisée sortant de ces trous peut mieux être traversée par l'hélice en cours de déplacement devant les trous en question. De même les trous sont plus faciles à usiner dans le mandrin que des fentes et le mandrin résiste mieux à la flexion.
Alors que le mandrin 37 et la filière d'extrusion 40 sont des parties fixées à demeure, le manchon de roulement 46, le moyeu 17 et le disque guide-fil 35 tournent autour des parties précitées. Les cavités cylindriques annulaires 47 et 48 servent à loger des bandes chauffantes électriques, pour que la matière thermoplastique ne puisse pas refroidir et durcir.
Les figs. 7 à 9 représentent un autre exemple de réalisation. Dans cet exemple, l'enroulement s'effectue également directement dans la matière plas- tique. Le point important est toutefois ici qu'à la place d'une ou de plusieurs bobines (20 sur la fig. I) pouvant se déplacer circulairement autour du mandrin d'extrusion, on a prévu une bobine unique 70 tournant coaxialement au mandrin d'extrusion et sur laquelle est enroulé le matériau d'armature pouvant également se présenter sous forme de plusieurs fils distincts susceptibles d'être dévidés séparément. De cette manière, non seulement l'espace dont on dispose est mieux
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utilisé en même temps que l'on a la possibilité de loger de plus grandes longueurs de matériau d'armature, mais encore, on évite un balourd du dispositif d'enroule- ment.
Sur les figs. 7 à 9, on a désigné par 51 des bras-supports de la tê- te d'extrusion 57. On a désigné par 52 des prisonniers à l'aide desquels l'ensem- ble-support 51 et la tête d'extrusion 57 sont montés amoviblement et réglables avec précision. On a désigné par 54 une bride pivotante correspondante à la par- tie 4 de la fig. I; 55 représenter mandrin creux et 56 désigne une bride qui, avec une bague de centrage, sert à la fixation du mandrin creux. On a désigné par 58, (fig. 9) une bague filetée qui est analogue à la bague filetée 8 de la fig.
I, qui entoure la filière d'extrusion et qui est fixée au moyen de vis 64. En plus, on a prévu des vis de réglage 61, grâce auxquelles on peut effectuer un centrage précis, en particulier de la bague de calibrage 59. De l'intérieur du mandrin creux 62, la masse plastifiée s'écoule, par les fentes ou troua obliques 63, dans la filière annulaire, de la même manière, que celle décrite pour l'exem- ple de réalisation précédent et, ce faisant, entraîne-le matériau constituant 1' armature. Dans le dispositif rotatif d'enroulement 71, sont prévus des trous radiaux 72 par l'intermédiaire desquels le matériau d'armature 73 est incorporé directement dans la matière plastifiée.
On a désigné par 60 un mandrin amovible dont l'extrémité intérieure est conique, ce mandrin pouvant être dévissé (en vue du nettoyage aisé du mandrin creux) tandis que son extrémité, en forme de tronc de cône, procure une répartition judicieuse de la matière plastifiée. Sur ces points la réalisation correspond également à l'exemple de la fig. 4. On a désigné par 65 un disque-support pour les bras guide-fil 69. Ce disque est en- traîné , avec le corps de bobine 70, par une chaîne et par l'intermédiaire d'une roue dentée 66. On a désigné par 67 le porte-bobine proprement dit, dont l'extré- mite avant peut comporter une groge destinée à recevoir un anneau extensible pour maintenir la bobine 70. Il est évident que d'autres moyens de fixation éga- lement faciles à enlever peuvent être utilisés dans ce but.
On a désigné par 74 et 75 des cavités cylindriques destinées à recevoir des moyens de chauffage pour empêcher un refroidissementprématuré et le durcissement de la matière thermoplas- tique.
L'exemple de réalisation:des figs. 10 et II ne se différencie de celui que l'on vient de décrire que par un point, à savoir l'agencement du gui- de-fil. Les chiffres de référence de ces figures ont la même signification que ceux des figs. 7 à 9. Alors que, dans cette réalisation, le fil devait subir deux changements de direction sur le bras guide-fil 69, dans la dernière réali- sation le¯fil est guidé sur trois galets 78, 79 et 79'. Le galet médian 78 est ici monté sur une barre 76 tandis que les galets extérieurs 79 et 79' sont mon- tés élastiquement sur des étriers élastiques 77.
De cette manière, le fil d'arma- ture 73 n'est pas exposé à une rupture lorsque la matière d'armature est dévidée avec force à de courts intervalles régulièrement répétés, Deplus on a prévu, dans cette ré alisation , un cliquet d'arrêt 80 qui coopère avec des dents de verrouillage pré- vues à la périphérie de la bobine 70. De cette manière, la bobine de fil 70 est entrainée positivement par la roue de commande du dispositif d'enroulement, de sorte que la bobine 70, le disque d'enroulement (tête d'enroulement ) 71 et la roue de commande 66 tournent dans le même sens et à la même vitesse de rotation.
Le cliquet 80 est agencé ici de telle manière que la bobine placée en-dessous puisse exécuter une rotation supplémentaire lorsque le fil est dévidé. Cet agencement d'une couronne avec dents de verrouillage sur la bobine de fil et du cliquet correspondant sur la roue de commande s'est révélé avantageux pour éli- miner, au début de l'opération d'enroulement, les forces d'inertie de la bobine de fil qui, sans cela, donnent lieu à une fatigue exagérée du fil et pourraient l'amener à se rompre. Cet agencement est également utilisable d'une manière avan- tageuse dans l'exemple de réalisation des figs. 7 à 9.
L'agencement d'une bobine coaxiale procure, par rapport à l'état ac- tuel de la technique de fabrication, une économie considérablement augmentée
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pour l'ensemble du dispositif pour la fabrication de tuyaux souples et de tubes armés, car on peut ainsi fabriquer des tronçons relativement longs avec une assez grande vitesse de sortie.