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" PROCEDE ET APPAREIL POUR LA FABRICATION DE TUBES SANS
SOUDURE EN MATIERE PLASTIQUE THERMODURCISSABLE "
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La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la fabrication.de tubes sans soudure en matière plastique thermodurcissable. Les tubes peuvent être fabriqués aux longueurs, aux diamètres et aux épaisseurs de paroi désirés.
Un des caractères de ce type de matière plastique qui peut être par exemple un polyester ou un corps dit* "époxy" est qu'elle se polymérise par échauffement ou par addition d'un catalyseur et d'un accélérateur. Pendant la période où la matière passe de l'état solide à l'état liquide, il est extrêmement souhaitable que¯la matière soit laissée au repos, en ce qui est l'une des principales rai- sons de la difficulté ou de l'impossibilité de fabriquer ce.genre de tubes par extrusion.
Il est d'une pratique courante de renforcer ces objets en matière plastique avec de la fibre de verre ou analogue qui accroît la résistance de l'objet. On sait fabriquer des tubes à partir de matière plastique-renforcée par de la fibre de verre par des procédés manuels ou mécaniques. On a appliqué différents procédés industriels avec lesquels on a obtenu un certain degré de mécanisation et une continuité de production. Cependant, tous les procédés connus jusqu'à maintenant sont plus ou moins compli- qués et nécessitent une main d'oeuvre et une surveillance considérables, ce qui augmente sensiblement le prix de re- vient du produit.
L'un des buts de l'invention est de créer un procédé perfectionné de fabrication continue de tubes en matière plastique armée de fibre de verre, en marche tota- lement automatique et sans intervention manuelle.
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Un autre but de l'invention est de créer un pro- cédé de fabrication de tubes en matière plastique armée de fibres qui permette de modifier l'épaisseur du tube et le régime de renforcement pendant que la machine est en service.
Il est ainsi possible de fabriquer des tubes de résistance différente et conformes à des spécifications différentes sans arrêter la machine.
Selon la présente invention, la résine plastique et la matière fibreuse sont déposées de façon continue et sur l'épaisseur désirée sur un noyau métallique constitué d'un alliage facilement fusible et qui est fabriqué de fa- çon continue à partir d'un orifice de coulée sous pression, ce qui permet un mouvement axial continu au delà de la zone d'application de la matière plastique et des fibres.
Le noyau métallique, de préférence un tube, sur lequel la couche de matière plastique armée avec de la fi- bre de verre a été déposée, est ensuite introduit dans une zone ou tunnel chauffé dans lequel la matière plastique est durcie. Puis, il traverse un four à chauffage électri- que par induction de manière que le métal du noyau soit échauffé au-dessus de son point de fusion et soit liquéfié.
Puisque le procédé est de préférence mis en appli- cation de façon que le tube se déplace verticalement et vers le haute le métal liquide tombe par gravité par l'in- térieur de la partie inférieure du noyau ou mandrin tubu- laire et est collecté dans le réservoir de métal fondu qui alimente en métal l'orifice de coulée.
Le point de fusion de l'alliage métallique peut être choisi de façon à être situé entre la température de durcissement de la résine et la température limite de ré- sistance à la chaleur de la matière plastique durcie. Par exemple, si la température de durcissement de la résine est'de 120 C et si la température limite de résistance à
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eutectique ayant un point de fusion d'environ 140 C la chaleur de la résine cuite est de 180 C, un métal/con- stituera un alliage convenable pour le noyau ou mandrin de forme tubulaire. A l'état fondu, cet alliage a une vis- cosité très faible et le tube en matière plastique durcie sera libéré de son noyau métallique lorsqu'il quittera la zone de fusion constituée par l'appareil de chauffage par induction.
L'invention présente un autre avantage' en ce sens que le tube de matière plastique fini,, qui se déplace, de façon continue vers le haut, peut être découpé en longueurs convenables au moyen d'une scie à marche automatique de type déjà connu.
Plusieurs formes de réalisation de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, sur les dessins annexés dans lesquels : - la figure est une coupe, d'un dispositif en vue d'un mode de réalisation de l'invention;
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disposé de façon à tourner dans deux paliers 22 absorbant aussi bien les efforts radiaux que les efforts axiaux.
L'ensemble peut être entraîné à la vitesse de rotation désirée au moyen d'une unité d'entraînement de type connu, non représentée. Le moteur 20 et l'appareil de chauffage électrique 16 sont alimentés en courant d'une manière connue par l'intermédiaire de bagues de glissement
23. Les deux moteurs d'entrafnement électriques sont du type à vitesse variable et à commande à distance permettant la coulée continue à un régime de production désiré d'un tube métallique en alliage fusible, son déplacement vers le haut et sa rotation au nombre désiré de tours par minute.
Au-dessus de l'orifice de coulée 11 qui est pourvu d'un dispositif de refroidissement 13 dont l'ouverture est désignée par 12, le ruban ou la mèche de fibre de verre imprégnée.de résine est appliqué sur le noyau tubulaire.
Du fait du mouvement axial et de la rotation du tube mé- tallique 10, la mèche ou ruban est enroulé sur le tube sur,une épaisseur qui est fonction de la vitesse de rotation -et-.du mouvement axial du tube ainsi que.des.dimensions et du nombre de rubans ou mèches. Par conséquent, le tube 10 est revêti d'une couche de matière plastique renforcée avec de la fibre de verre 24 qui sera .durcie par la suite.
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Le dispositif réalisé selon la figure 2 et simi- laire à la figure 1 permet la fabrication continue d'un tube métallique 10 et comprend un orifice de coulée 11, une pompe de pression 17 reliée à un moteur 20 et logée à l'intérieur d'un creuset 14. Le creuset contient du métal liquide 15 dont la température est contr8lée par un ap- pareil de chauffage électrique 16 commandé par thermostat.
,
Par différence à la disposition représentée à la figure 1, les éléments 11, 14, 17 et 20 de ce mode de réalisation, ne tournent pas. Dans ce cas également, le tube de métal 10 est fabriqué verticalement et vers le haut.
Un-orifice complémentaire 26 est ménagé au-dessus de l'ori- fice 11 et alimenté avec un mélange 27 composé de fibres de verre et de resine, arrivant par un tube d'alimentation 28. L'orifice 26 permet le dépôt d'une couche 29 de fibre de.verre et de résine sur le tube métallique 10 à,l'épaisseur désirée à mesure qu'il se déplace vers le haut.
Le procédé consistant à utiliser un tube coulé de façon continue, qui sera ultérieurement éliminé par gravité après fusion, comme mandrin servant à l'enroulement d'un ruban ou d'une mèche en fibre de verre imprégnée de résine peut aussi être adapté de manière que l'appareil d'enroulement tourne alors que le tube coulé ne tourne pas lors de son déplacement vers lehaut. Cette disposition n'est pas représentée sur les figures.
Le dispositif selon la figure 3 qui peut être combiné avec les dispositifs des figures 1 et 2 doit être placé au-dessus de la zone o ù s'effectue l'application des fibres de verre imprégnées de résine. Un four ou tunnel de,cuisson de forme cylindrique 30 entoure le tube métal- lique 10, sur lequel est appliquée la fibre de verre impré- gnée de résine, lorsqu'il passe dans le four. Le four de cuisson peut avantageusement être chauffé électriquement et
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être équipé d'un appareil de régulation automatique per- mettant le maintien d'une température de cuisson favorable au durcissement de la couche plastique.
La longueur du four 30 doit être choisie en accord avec la rapidité de fabrica- tion du tube plastique de façon que le tube soit maintenu suffisamment longtemps à l'intérieur du four pour que le durcissement soit terminé.
Un appareil de chauffage électrique par induc- tion 31 est disposé au-dessus du four,de cuisson 30 dont la zone active entoure le.noyau métallique 10 recouvert du tube de matière plastique renforcée avec de la fibre de verre et qui est maintenant durcie.
Les courants d'induction engendrés dans le noyau métallique 10 lorsque ce dernier traverse l'appareil de chauffage par induction, échauffent le métal en provoquant sa.fusion, auquek cas le métal fondu tombe, en passant par la partie du tube 10 qui est encore rigide, puis passe par l'orifice de coulée 11 qui est creux et revient dans la réserve d'alimentation 15 de métal liquide.
De cette manière, le tube de matière plastique dur@ci et fini 24 sortira de façon continue du four à induc- tion 31 en étant complètement libéré de son noyau métalli- que 10 qui a servi de mandrin pendant la phase où la matière était plastique.
L'installation complète de fabrication automati- que de tubes en matière plastique armée de fibre de verre selon la figure 4, est montée sur un socle 33 supportant un bâti de marine vertical 34 comportant des longerons su- périeurs 35. Le socle 33- supporte un carter 36 dans lequel sont montés des paliers pour l'arbre principal creux 21 de la machine et du mécanisme.
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L'arbre est entraîné par un moteur 37 au moyen d'engrenages qui peuvent être d'un type approprié permet- tant le réglage de la vitesse de rotation de l'arbre prin- cipal. Un coffret 38 est fixé à la partie supérieure du carter 36 et contient les bagues de glissement et les balais destinés au passage du courant d'alimentation et des signaux de commande. Le coffret 38 est également pourvu d'une garni- ture destinée au liquide de refroidissement de la filière 11. Les conducteurs électriques et les tuyauteries d'eau de refroidissement traversent l'arbre principal creux 21 pouc pzrvenir jusqu'aux endroits où le courant électrique et l'eau ont à être utilisés. L'arbre principal est également fixé sur un carter 19 entourant un moteur 20 (figure 1)dont la vitesse peut être réglée.
Ce moteur entraîne une pompe à engrenage 17 (figure 1) disposé dans un creuset Il. conte- nant du métal liquide. Le creuset est, en outre, équipé d'un élément de chauffage contrôlé par thermostat et est rempli d'un alliage métallique facilement fusible à l'état liquide du type défini plus haut. La pompe 17 (figure 1) alimente la filière 11 en métal liquide sous pression= Dans cette filière, le métal est refroidi et sert de celle- ci par le haut sous la forme d'un tube 10.
Immédiatement au-dessus de la filière d'extrusion 11 sont disposés deux appareils d'imprégnation 3.9 dans lesquels les mèches de fibre de verre passent entre des rouleaux placés dans un bain de résine, de sorte que les mèches sont enduites de résine et que simultanément , l'air contenu dans les mèches et l'excédant de résine sont éliminés. Les mèches de fibre de verre sont dévidées à partir des bobines sans noyau 41 et passent dans des con- duits de chauffage 40 puis dans des trous ménagés dans les parois verticales de gauche des appareils d'imprégnation 39 placées à l'opposé du tube 10.
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Deux cuves de mélange 42'servent à l'alimentation en résine activée à laquelle sont ajoutés des colorants ou d'autres composants. L'un des récipients assure l'ali- mentation en mélange résineux tandis que l'autre est rempli de résine à partir du réservoir principal 43 et d'autres composants provenant du réservoir auxiliaire 44. La résine activée est distribuée aux deux bains de résine des appa- reils 39, comme l'indiquent les traits en pointillé. Le même mélange de résine est également acheminé jusqu'à une buse de chargement 46 qui sera décrite dans la suite.
Il faut également remarquer que la quantité de chaleur fournie à la mèche de fibre de verre dans les conduits chauffants 40 ne doit atteindre une valeur telle que la température de la résine dans les bains des appareils 39 dépasse la température critique de gélatinsation
Les appareils 39 sont reliés entre eux par une tige 48 et sont déplacés vers le haut et vers le-bas aux vi- tesses désirées au moyen d'un ensemble cylindre-piston 47 mû hydrauliquement et comportant un dispositif de réglage des vitesses, non représenté.
Les mèches imprégnées de résine sortant des appa- reils 39nseront enroulées.sur le tube,métallique 10 en con- cordance avec les mouvements axial et de rotation de ce
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dernier ct icô mouvQmsnts dê3 appareils 39 P0%t de déposer les couches en les croisant et avec recouvre- ment partiel, d'une couche par rapport à l'autre. De cette manière, le tube métallique 10 est revêtu d'une tresse de mèches en fibre de verre imprégnée de résine. Les mouve- ments des appareils 39, l'épaisseur et le nombre des spires de mèches, la vitesse de rotation du tube ainsi que la quantité de résine définissent d'une manière connue la qualité, la résistance, l'épaisseur de paroi, etc... du tube imprégné de résine à fabriquer.
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Le tube de fibre de verre 24 fabriqué de cette manière traverse la base de chargement 46 qui dépose une mince couche extérieure de résine sur le tube et lisse la surface du tube réalisé par enroulement.
On peut aussi noter, bien que cela ne soit pas représenté sur les croquis, qu'il est également possible de déposer un ruban thermoplastique par exemple entre les deux zones d'application 39 ou bien au-dessus eu en dessous de celle-ci, de manière à réaliser des tubes de matière plastique renforcée avec de la fibre de verre comportant une couche thermoplastique, soit au centre de la paroi du tube, soit à l'intérieur ou à l'extérieur de celle-ci.
Ainsi qu'on le sait, pour d'autres procédés de fabrication de tubes renforcés avec de la fibre, une'telle précaution peut être avantageuse dans certains¯cas.
Le tube en matière encore à l'état plastique et son noyau tubulaire en métal passent ensuite, au cours de leur montée, dans un appareil de chauffage-électrique par induction 31'. Les courants d'induction produits dans le tube métallique 10 échauffent le métal à une température juste inférieure au point de fusion du métal en transmet- tant de la chaleur à la résine à partir de la face inté- rieure du tube 24. Puis les tubes 10 et 24 traversent un tunnel 49 pourvu d'un dispositif de chauffage par rayonne- ment infra-rouge qui continue à échauffer la matière plas- tique renforcée avec de la fibre de verre:
La quantité de chaleur fournie à la matière plastique par les conduits chauffants 40, l'appareil de chauffe par induction et le tunnel à rayonnement infra-rouge 49 doit être choisie en accord avec le dégagement de chaleur exothermique de la matière plastique et est réglée de manière à obtenir la température de durcissement voulue.
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On remarquera que la température de durcissement est l'un des facteurs essentiels influençant la période de durcissement qui est de la plus grande importance dans un procédé continu tel que celui qui est décrit. Lorsque la quantité de chaleur fournie au tube de matière plastique renforcée avec de la fibre de verre est choisie correcte- ment, le tube sera complètement durci et restera dur après être sorti du tunnel 30 isolé calorifiquement et qui succède au tunnel 49 à chauffage par rayonnement infra- rouge.
Après être sortis du tunnel 30, les tubes 10 et 24 traversent un autre appareil de chauffage par induction 31 qui échauffe le tube métallique 10 du fait des courants de Foucault induits, de sorte qu'il fond. Bien que cela n'apparaisse pas sur les dessins, on peut remarquer que le métal liquide peut être collecté par un entonnoir disposé à l'intérieur du tube 10 et maintenu dedans par des barres fixées sur l'anneau intérieur de la filière 11 ou par des organes similaires. L'entonnoir est raccordé à un tuyau métallique chauffé aboutissant vers le bas, au creuset 14, de sorte que le métal fondu est-ramené en ar- rière et peut être à nouveau remis en circuit.
Après avoir été ainsi libéré du tube métallique 10, le tube en matière plastique renforcée avec de la fibre
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de .verre se soutiesdrs de 1 ,ûß-'. et continuera à monter en.passant par des galets de centrage.et de guidage dis- posés à l'intérieur de l'anneau 50. Au-dessus de cet an- neau est disposé un disque-de tronçonnage 58 à fonctionne- ment automatique qui est'entraîné avec le tube 324' lors de son déplacement axial. Le disque de tronçonnage décou- pera le tube à longueur. Avant son tronçonnage, le tube est saisi parécanisme d'accrochage 51 tournant libre- ment et qui est maintenu, par l'intermédiaire d'un bras 52,
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par un chariot 53 dont les roues se déplacent le long de rails verticaux 54.
Le chariot 53 est relié à un contre- poids 57 ay moyen d'une chaîne 55 qui passe sur une poulie
56 qui tourne librement entre les longerons 35 du bâti 34.
Grâce à ce contrepoids, le dispositif d'acrochage exercera une traction sur le tube 24' et le poussera latéralement pendant l'opération de tronçonnage. La lame de scie 58 est fixée sur ltarbre d'un moteur 59 qui est également porté par un chariot 60 se déplaçant sur les mêmes rails que le chariot 53. Dès que la lame de scie entre en contact avec le tube 24', elle sera déplacée avec le tube par le moteur 59 et le chariot 60, aussi longtemps que la lame, de scie est en contact avec le tube. Le mouvement latéral de la lame de scie par rapport au tube est contrêlé par un dispositif non représenté qui peut être actionné par un système automatique approprié.
Une fois tronçonné, le tube est-déplacé l'atérale- ment par le mécanisme d'accrochage 51, le bras 52 qui porte ce mécanisme se composant de deux éléments ,articulés dont l'un peut être tourné par un dispositif non:représenté. Le tube est placé par le mécanisme d'accrochage sur une gou- lotte 61 sur laquelle il peut.glisser et retomber sur une bande transporteuse 62. -Il- va de soi que le mécanisme dtac- crochage 51 et le dispositif de sciage 58,59,60 inter- viennent-en coopératiôn suivant une séquence prédéterminée et sont ramenés-dans leurs positions de départ respectives par un dispositif d'entraïnemetn automatique.
Toutes les vitesses, températures et autres fac- teurs de proéédé peuvent êtreindiqués'et réglés à,partir
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La machine est construite de telle manière que, lorsque l'on doit passer d'un diamètre de tube à un autre, il est seulement nécessaire de remplacer les bases 11 et 46, les inducteurs des appareils de chauffage par induction 31 et 31' et d'effectuer quelques modifications de réglage sur le panneau de contrôle 63. Lorsqu'on a à fabriquer dif- férentes qualités de tubes de même diamètre, il suffira alors d'effectuer seulement quelques modifications de réglage sur le panneau de contr8le.
Une machine de fabrication de tubes de 50 à 157 mm de diamètre et d'une longueur d'environ 1,80 mètre par minute aura une hauteur totale de 15 mètres envi-.-on et pourra être conduite par un ou deux opérateurs, en fonc- tion de l'installation. La production annuelle d'une machine de ce genre variera dans une certaine. mesure en fonction du diamètre de tube et de 1 t épaisseur de paroi mais elle peut être facilement de 1.000 tonnes par an ou plus.
REVENDICATIONS.-
La présente invention a essentiellement pour ob- jets : - I - Un procédé de fabrication continue de tu- bes en matière plastique renforcée avec-de la fibre, remar- quable, notamment, par les caractéristiques suivantes con- sidérées séparément ou en combinaison : a) il consiste:
déposer des fibres imprégnées de résine sur.un mandrin ou noyau en alliage fusible ayant un-bas point.de.fusion tout en déplaçant le:mandrin ou
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"PROCESS AND APPARATUS FOR THE MANUFACTURING OF TUBES WITHOUT
WELDING IN THERMOSETTING PLASTIC MATERIAL "
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The present invention relates to a method and apparatus for the manufacture of seamless tubes of thermosetting plastic material. Tubes can be manufactured to desired lengths, diameters and wall thicknesses.
One of the characteristics of this type of plastic material, which can be for example a polyester or a so-called "epoxy" body, is that it polymerizes by heating or by adding a catalyst and an accelerator. During the period when matter is changing from a solid state to a liquid state, it is extremely desirable that the material be left to stand, which is one of the main reasons for the difficulty or the difficulty. impossibility of manufacturing this kind of tubes by extrusion.
It is a common practice to reinforce these plastic articles with fiberglass or the like which increases the strength of the article. It is known to manufacture tubes from plastic-reinforced with fiberglass by manual or mechanical processes. Different industrial processes have been applied with which a certain degree of mechanization and continuity of production have been obtained. However, all the methods known until now are more or less complicated and require considerable manpower and supervision, which significantly increases the cost price of the product.
One of the objects of the invention is to create an improved process for the continuous manufacture of plastic tubes reinforced with fiberglass, in fully automatic operation and without manual intervention.
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Another object of the invention is to provide a method of manufacturing fiber-reinforced plastic tubes which makes it possible to modify the thickness of the tube and the reinforcement rate while the machine is in service.
It is thus possible to manufacture tubes of different resistance and conforming to different specifications without stopping the machine.
According to the present invention, the plastic resin and the fibrous material are deposited continuously and to the desired thickness on a metal core made of an easily fusible alloy and which is manufactured continuously from an orifice of. die casting, which allows continuous axial movement beyond the area of application of the plastic and fibers.
The metal core, preferably a tube, on which the layer of plastic material reinforced with fiberglass has been deposited, is then introduced into a heated zone or tunnel in which the plastic material is hardened. Then, it passes through an electrically heated induction furnace so that the core metal is heated above its melting point and is liquefied.
Since the method is preferably carried out so that the tube moves vertically and upwards the liquid metal falls by gravity through the interior of the lower part of the tubular core or mandrel and is collected in the tube. the molten metal reservoir which supplies metal to the pouring orifice.
The melting point of the metal alloy can be chosen so as to be between the hardening temperature of the resin and the limit heat resistance temperature of the hardened plastic. For example, if the curing temperature of the resin is 120 C and the limit temperature of resistance to
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eutectic having a melting point of about 140 ° C. the heat of the cured resin is 180 ° C., a metal / will provide a suitable alloy for the tubular shaped core or mandrel. In the molten state this alloy has a very low viscosity and the hardened plastic tube will be released from its metallic core when it leaves the melting zone formed by the induction heater.
The invention has a further advantage in that the finished plastic tube, which moves continuously upward, can be cut into suitable lengths by means of an automatic walking saw of the type already known. .
Several embodiments of the invention are shown, by way of non-limiting examples, in the appended drawings in which: the figure is a sectional view of a device with a view to an embodiment of the invention;
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arranged so as to rotate in two bearings 22 absorbing both the radial forces and the axial forces.
The assembly can be driven at the desired speed of rotation by means of a drive unit of known type, not shown. The motor 20 and the electric heater 16 are supplied with current in a known manner by means of slip rings
23. The two electric drive motors are of the variable speed and remote control type allowing the continuous casting at a desired production rate of a fusible alloy metal tube, its upward movement and rotation at the desired number. revolutions per minute.
Above the pouring orifice 11 which is provided with a cooling device 13, the opening of which is designated 12, the ribbon or the resin-impregnated fiberglass wick is applied to the tubular core.
Due to the axial movement and rotation of the metal tube 10, the wick or tape is wound onto the tube over a thickness which is a function of the speed of rotation and axial movement of the tube as well as. .dimensions and the number of ribbons or wicks. Therefore, the tube 10 is coated with a layer of plastic reinforced with fiberglass 24 which will be cured thereafter.
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The device made according to Figure 2 and similar to Figure 1 allows the continuous manufacture of a metal tube 10 and comprises a pouring orifice 11, a pressure pump 17 connected to a motor 20 and housed inside it. A crucible 14. The crucible contains liquid metal 15, the temperature of which is controlled by an electric heater 16 controlled by thermostat.
,
Unlike the arrangement shown in Figure 1, the elements 11, 14, 17 and 20 of this embodiment do not rotate. Also in this case, the metal tube 10 is made vertically and upward.
A complementary orifice 26 is formed above the orifice 11 and supplied with a mixture 27 composed of glass fibers and resin, arriving through a supply tube 28. The orifice 26 allows the deposition of. a layer 29 of glass fiber and resin on metal tube 10 at the desired thickness as it moves upward.
The method of using a continuously cast tube, which will subsequently be removed by gravity after melting, as a mandrel for winding a ribbon or resin-impregnated fiberglass wick can also be adapted in a manner. that the winding apparatus rotates while the cast tube does not rotate when moving upwards. This arrangement is not shown in the figures.
The device according to Figure 3 which can be combined with the devices of Figures 1 and 2 must be placed above the area where the application of the resin-impregnated glass fibers takes place. A cylindrical-shaped oven or baking tunnel 30 surrounds the metal tube 10, to which the resin-impregnated glass fiber is applied, as it passes through the oven. The baking oven can advantageously be heated electrically and
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be equipped with an automatic control device allowing the maintenance of a cooking temperature favorable to the hardening of the plastic layer.
The length of the oven 30 should be chosen in accordance with the speed of manufacture of the plastic tube so that the tube is held long enough inside the oven for curing to be complete.
An electric induction heater 31 is disposed above the baking oven 30, the active area of which surrounds the metal core 10 covered with the plastic tube reinforced with fiberglass and which is now hardened.
The induction currents generated in the metal core 10 when the latter passes through the induction heater, heat the metal causing it to melt, in which case the molten metal falls, passing through the part of the tube 10 which is still rigid, then passes through the pouring orifice 11 which is hollow and returns to the supply reserve 15 of liquid metal.
In this manner, the hard and finished plastic tube 24 will continuously exit the induction furnace 31 completely free from its metal core 10 which served as a mandrel during the phase when the material was plastic. .
The complete installation for the automatic manufacture of plastic tubes reinforced with fiberglass according to FIG. 4, is mounted on a base 33 supporting a vertical marine frame 34 comprising upper spars 35. The base 33 supports a casing 36 in which are mounted bearings for the hollow main shaft 21 of the machine and of the mechanism.
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The shaft is driven by a motor 37 by means of gears which may be of a suitable type allowing adjustment of the speed of rotation of the main shaft. A box 38 is fixed to the upper part of the housing 36 and contains the sliding rings and the brushes intended for the passage of the supply current and the control signals. The cabinet 38 is also provided with a packing for the coolant of the die 11. The electrical conductors and the cooling water pipes pass through the hollow main shaft 21 in. To reach the places where the electric current. and water have to be used. The main shaft is also fixed to a housing 19 surrounding a motor 20 (FIG. 1), the speed of which can be adjusted.
This motor drives a gear pump 17 (Figure 1) arranged in a crucible II. containing liquid metal. The crucible is furthermore equipped with a thermostatically controlled heating element and is filled with an easily fusible metal alloy in the liquid state of the type defined above. The pump 17 (figure 1) supplies the die 11 with pressurized liquid metal = In this die, the metal is cooled and serves from it from above in the form of a tube 10.
Immediately above the extrusion die 11 are arranged two impregnation apparatus 3.9 in which the fiberglass strands pass between rollers placed in a resin bath, so that the strands are coated with resin and that simultaneously , the air contained in the wicks and the excess resin are eliminated. The fiberglass strands are unwound from the coreless coils 41 and pass through heating ducts 40 then through holes made in the left vertical walls of the impregnation devices 39 placed opposite the tube 10. .
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Two mixing tanks 42 are used to feed activated resin to which colorants or other components are added. One of the vessels supplies the resinous mixture while the other is filled with resin from the main tank 43 and other components from the auxiliary tank 44. The activated resin is distributed to the two resin baths. devices 39, as indicated by the dotted lines. The same resin mixture is also supplied to a loading nozzle 46 which will be described below.
It should also be noted that the amount of heat supplied to the fiberglass wick in the heating ducts 40 must not reach a value such that the temperature of the resin in the baths of the apparatus 39 exceeds the critical gelatinization temperature.
The devices 39 are interconnected by a rod 48 and are moved up and down at the desired speeds by means of a cylinder-piston assembly 47 hydraulically driven and comprising a speed adjustment device, not shown. .
The resin-impregnated wicks exiting the apparatus 39 will be wound onto the metal tube 10 in accordance with the axial and rotational movements of this tube.
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last side of movement of 3 devices 39 P0% t to deposit the layers crossing them and with partial coverage, from one layer to the other. In this way, the metal tube 10 is covered with a braid of fiberglass wicks impregnated with resin. The movements of the apparatus 39, the thickness and the number of the turns of the wicks, the speed of rotation of the tube as well as the quantity of resin define in a known manner the quality, the resistance, the wall thickness, etc. ... of the resin-impregnated tube to be manufactured.
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The fiberglass tube 24 made in this way passes through the charging base 46 which deposits a thin outer layer of resin on the tube and smooths the surface of the wound tube.
It may also be noted, although this is not shown in the sketches, that it is also possible to deposit a thermoplastic tape, for example between the two application zones 39 or else above or below it, so as to produce tubes of plastic material reinforced with glass fiber comprising a thermoplastic layer, either in the center of the wall of the tube, or on the inside or outside thereof.
As is known, for other methods of manufacturing fiber reinforced tubing, such a precaution may be advantageous in some cases.
The material tube still in the plastic state and its tubular metal core then pass, during their rise, into an induction electric heater 31 '. Induction currents produced in metal tube 10 heat the metal to a temperature just below the melting point of the metal by transmitting heat to the resin from the inside of tube 24. Then the tubes. 10 and 24 pass through a tunnel 49 provided with an infrared radiant heater which continues to heat the plastic material reinforced with fiberglass:
The quantity of heat supplied to the plastic material by the heating ducts 40, the induction heater and the infrared radiation tunnel 49 must be chosen in accordance with the release of exothermic heat of the plastic material and is adjusted to so as to obtain the desired curing temperature.
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It will be appreciated that the curing temperature is one of the essential factors influencing the curing period which is of the greatest importance in a continuous process such as that described. When the amount of heat supplied to the plastic tube reinforced with fiberglass is correctly chosen, the tube will be completely cured and will remain hard after exiting the heat insulated tunnel 30 which succeeds the radiant heating tunnel 49. infra-red.
After exiting the tunnel 30, the tubes 10 and 24 pass through another induction heater 31 which heats the metal tube 10 due to the induced eddy currents, so that it melts. Although this does not appear in the drawings, it can be seen that the liquid metal can be collected by a funnel disposed inside the tube 10 and held therein by bars fixed to the inner ring of the die 11 or by similar organs. The funnel is connected to a heated metal pipe terminating downwardly at crucible 14, so that the molten metal is drawn back and can be switched on again.
After having been thus released from the metal tube 10, the plastic tube reinforced with fiber
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of .glass is supported by 1, ûß- '. and will continue to rise by.passing through centering and guide rollers arranged inside the ring 50. Above this ring is disposed a cutting disc 58 with automatic operation. which is entrained with the tube 324 'during its axial displacement. The cutting disc will cut the tube to length. Before its cutting, the tube is grasped by a hooking mechanism 51 which rotates freely and which is held, by means of an arm 52,
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by a carriage 53 whose wheels move along vertical rails 54.
The carriage 53 is connected to a counterweight 57 by means of a chain 55 which passes over a pulley
56 which rotates freely between the side members 35 of the frame 34.
Thanks to this counterweight, the hooking device will exert a traction on the tube 24 'and will push it laterally during the cutting operation. The saw blade 58 is fixed to the shaft of a motor 59 which is also carried by a carriage 60 moving on the same rails as the carriage 53. As soon as the saw blade comes into contact with the tube 24 ', it will be. moved with the tube by the motor 59 and the carriage 60, as long as the saw blade is in contact with the tube. The lateral movement of the saw blade relative to the tube is controlled by a device, not shown, which can be actuated by a suitable automatic system.
Once cut, the tube is moved laterally by the hooking mechanism 51, the arm 52 which carries this mechanism consisting of two articulated elements, one of which can be rotated by a device not shown. The tube is placed by the hooking mechanism on a chute 61 on which it can slide and fall on a conveyor belt 62. It goes without saying that the hooking mechanism 51 and the sawing device 58, 59,60 intervene in cooperation in a predetermined sequence and are brought back to their respective starting positions by an automatic training device.
All speeds, temperatures and other process factors can be indicated and set from
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The machine is constructed in such a way that, when it is necessary to change from one tube diameter to another, it is only necessary to replace the bases 11 and 46, the inductors of the induction heaters 31 and 31 'and to make some adjustment changes on the control panel 63. When different grades of tubes of the same diameter have to be manufactured, it will then be sufficient to make only a few adjustment changes on the control panel.
A machine for making tubes 50 to 157 mm in diameter and approximately 1.80 meters per minute in length will have a total height of approximately 15 meters and may be operated by one or two operators, in depending on the installation. The annual output of such a machine will vary to some extent. measures depending on tube diameter and 1 t wall thickness but it can easily be 1,000 tonnes per year or more.
CLAIMS.-
The objects of the present invention are essentially: - I - A process for the continuous manufacture of plastic tubes reinforced with fiber, remarkable, in particular, by the following characteristics considered separately or in combination: a) it consists of:
depositing resin impregnated fibers on a mandrel or fusible alloy core having a low melting point while moving the mandrel or
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nucleus- daris.-n meaning. axial. compared . the apparatus impregnating the fibers with resin, for continuously producing the fusible alloy mandrel-or core by a continued manufacturing process such as casting, extrusion or
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