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"Dispositif pour la formation d'éléments tubulaires en ma- tières plastiques".
Cette invention est relative à la fabrication d'éléments tubulaires en matière fibreuse et en résine thermodurcissable et concerne plus particulièrement un mandrin dilatable tel que l'on peut, sans aucun danger, utiliser dans la fabrication des pressions relativement considérables, même supérieures à celles qui sont normalement individuellement supportables par les élé- ments fabriqués.
Conformément à l'invention décrite ci-après, il est fait usage de pressions radiales mutuellement opposées qui permettent l'utilisation de tubes métalliques relativement très minces dans lesquels une ébauche préalablement introduite est amenée
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en son état final.
Cette opération est réalisée en utilisant un appareil dans lequel l'élément tubulaire métallique à garnir ou l'ébau- che préalable constitue la paroi ou l'enveloppe interne d'un moule tubulaire à paroi double, l'espace compris entre ces parois délimitant une chambre de pression.
Un avantage de la présente invention consiste en ce que le même appareil et le même procédé peuvent être utilisés pour la fabrication d'éléments tubulaires présentant des dia- mètres extérieure différents, dans la mesure où la paroi in- terne est un élément amovible. Lorsque les tubes métalliques sont doublés ou revêtus, c'est-à-dire lorsque l'élément tubu- laire en matière plastique forme partie intégrante de ceux-ci, ces tubes métalliques peuvent présenter une flèche ou une ovalisation ce qui empêche leur adaptation à un moule aux di- mensions internes exactes ; toutefois, selon l'invention, de tels tubes peuvent être traités attendu que la flèche ou l'ova- lisation peut être ultérieurement éliminéepar tous moyens connus.
Ces particularités ainsi que d'autres avantages et appli- cations se dégagent de la description ci-après qui se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale d'un appareil selon l'invention; les figures 2 et 2a représentent une vue en coupe hori- zontale de la figure 1, dans laquelle l'appareil est sous pres- sion au cours d'une opération de durcissement; la figure 3 est une vue en coupe verticale montrant la position des différents organes de l'appareil pendant une opé- ration de durcissement; la figure 4 est une vue d'un joug pour l'assemblage de butée avant.
En se référant aux dessins, le moule comprend une envelop
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-pe tubulaire externe Ion un métal rigide approprié présentant une épaisseur de paroi suffisante pour résister à la pression maximum à établir dans l'appareil. Des organes de fermeture ¯2 sont montés à çhaque extrémité de l'enveloppe 1 et ils sont fixée par des goujons 3, tout scellement approprié étant utili- sable entre ces organes et cette enveloppe en vue de prévoir un joint résistant à la pression et empêchant les fuites.
Chaque organe de fermeture 2¯ présente la forme d'une bague présentant une ouverture centrale 4 dont la face circon- férentielle interne est munie d'une rainure destinée à rece- voir un anneau d'étanchéité 6- formant joint. Les fermetures servent de supports au positionnement concentrique d'une gaine interne, comme décrit ci-après.
L'enveloppe externe 1 présente à l'une de ses extrémités une admission supérieure de fluide 1 (figure 1) laquelle est dotée d'une soupape de contrôle appropriée 8. A son extrémité opposée, l'enveloppe est munie d'un échappement inférieur de fluide .2 comportant une soupape de contrôle à deux directions 10 pour l'écoulement ou le raccordement de cet échappement à une source productrice de vide.
Des organes de butée avant et arrière' 11 et 12 sont montés de façon à pouvoir pivoter sur l'enveloppe 1. L'organe ' de butée avant 11 prend appui sur des tourillons 13 diamétrale- ment opposés, soudés à l'enveloppe 1. Des bras 14 présentant une extrémité filetée sont montés d'une manière pivotante sur cha- cun desdits tourillons 13. Un joug 15 (figure 4) est porté par lesdits bras 1! et présente des ouvertures espacées 16 traver- sées par les bras 14 et une échancrure centrale 17 en forme de U enserrant l'extrém@té prolongée d'un mandrin 18 décrit ci-après Le joug 15 est disposa et fixé sur les bras 14 par des écrous de fixation cpposés 19.
L'organe de butée arrière 12 comprend également des
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tourillons 13, sur lesquels sont montés d'une manière pivotante les bras 14 filetés à leurs extrémités et supportant une plaque-support 20 à vis de butée présentant des ouvertures es- pacées traversées par des bras 14 et sur lesquelles ceux-ci sont fixés par des écrous 21. Le support à vis 20 présente une ouverture filetée centrale 22 pour la réception d'une vis de butée 23. L'extrémité interne de la vis de butée 23 présente un décolletage fileté 24 et saillant à travers une ouverture centrale pratiquée dans la base d'un support terminal 25 en forme de cuvette, la face circonférentielle avant engageant l'extrémité d'un moule interne ou gaine, comme décrit ci-après.
L'enveloppe externe 1 est montée d'une manière pivotante sur un support présentant une base 26 (figure 1) munie d'au moins un bras 27 s'étendant simultanément vers le haut et vers l'arrière de cette base, ce bras 27 étant muni d'une ouverture 28 à son extrémité supérieure en vue de recevoir un pivot 29.
Ce dernier forme partie intégrante d'un bloc à pivot 30 et s'étend latéralement à partir de ce bloc lequel est soudé sur l'enveloppe 1. Un verrou 32 est monté sur un pivot 31 lui- même fixé sur le bord supérieur. du bloc 30 et engage une sure- té 33 solidaire du bras 27 en vue de maintenir l'enveloppe dans une position horizontale.
Le pivot 29 est placé au-delà du centre de gravité de l'enveloppe 1 et lorsque le verrou 32 est libéré, l'enveloppe pivote en engagement avec l'organe d'arrêt 34 s'étendant à l'arrière de la base 26 et occupe par conséquent une position inclinée angulaire d'approximativement 50 pour des raisons expliquées ci-après.
Tel que clairement visible sur les figures 2 et 2a, l'enveloppe interne du moule est un élément tubulaire métalli- que 35 flexible ou non rigide présentant une surépaisseur 36, un corps allongé mince 37 et une extrémité 38 présentant une
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ouverture centrale 39. Cette extrémité 38 présente également une épaisseur de paroi plus grande que celle du corps 37.
Cette extrémité est elle-même prolongée par un collier tubulai- re 40 s'étendant au-delà de la fermeture'finale. L'ouverture centrale de cette extrémité est obstruée par un organe d'arrêt 41 monté sur l'extrémité d'un boulon fileté 42 qui se prolonge; vers l'arrière, au travers de l'ouverture 39 en vue de recevoir' l'éorou 43 pour la fixation, en position correcte,de l'organe d'arrêt 41. Un support de scellement 44 en forme de champignon ; s'engage vers l'intérieur à partir de l'organe d'arrêt 41, forme partie intégrante de celui-ci et porte un joint de rac- cord 45 en Teflon ou en une autre matière appropriée, qui s'étend parallèlement à la partie finale 38 de l'enveloppe et qui recouvre cette partie.
L'enveloppe interne 35 présente une ? longueur telle qu'elle dépasse ou excède la longueur de l'en- veloppe extérieure. En outre, son diamètre est tel qu'elle est en contact avec les joints d'étanchéité , montés dans les rai- nures circulaires 5. Les enveloppes interne et externe déli- mitent ainsi entre ellee une chambre de pression. Par enveloppe: interne flexible ou non rigide, on entend généralement un tube à paroi mince, dans lequel le métal peut être légèrement défor- mé sans être endommagé.
Un mandrin 18 est disposé dans l'enveloppe interne et présente une partie tubulaire filetée 46, un collet 47 et un corps creux 48 qui forment,tous, un élément unique. Le contour du corps 48 est similaire à un sac ou à un flacon allongé pré- ' sentant une paroi cylindrique et une partie terminale ou de fond. Un diaphragme 49 en matière expansible, comme par exemple' du caoutchouc, recouvre entièrement ledit corps et s'adapte étroitement à celui-ci, lorsqu'il n'est pas dans la position dilatée représentée.
Le diaphragme présente la même forme que ' le corps 48 en vue de recouvrir et d'enserrer celui-ci, l'extré.
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mité ouverte de ce diaphragme s'étendant, au-delà d'une bride
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c.rconfdrsnt.eï7.e .2Q, sur l'extrémité interne de la partie tubulaire 46 où le diaphragme est fixé par l'organe de ferme- ture 51, la cuvette de fermeture 52 et l'écrou 53, lesquels éléments sont connus en soi.
L'élément tubulairé 46 du mandrin est creux et un tube
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d'admission s'étend .s.tt.e .p.^o.onge axialement au travers de cet élément tubulaire : le collet , et débouche dans le corps creux ... Le t'&.'"et accordé à une conduite de fluide hydrauliqu6QUi'"'e"'-Me, par une soupape 22, à une source appropriée 3e.ldeBÈauÏTé et sous pression..
Comme indiqué par les flèches, dans les figures 2, 2a, lorsque le fluide sous pression est admis, il afflue dans le noyau du mandrin, passe ensuite dans les ouvertures 57 prévues dans l'extrémité de ce mandrin et se heurte contre le diaphragme de - telle sorte que le flux de ce fluide se trouve inversé et rame-. né vers l'avant où il pénètre, par les ouvertures 58 du. collet dans le passage creux 59 du tube 46. Le passage 59 est relié à une conduite d'évacuation 60 contrôlée par une soupape à deux directions 61 qui peut ramener directement le fluide à sa source ou l'acheminer vers une pompe à vide (non représen- tée). Il est évident que la pression régnant dans le mandrin peut être contrôlée par ladite soupape 61.
L'élément tubulaire plastique ou ébauche 62 est consti- tué par exemple par des feuilles d'amiante traitées à l'aide d'une résine thermodurcissable et durcie à l'état "B" de la polymérisation. Dans le présent exemple une résine phénolique est utilisée et la matière a été enroalée en spirale ou sous la forme d'une circonvolution en une --- ébauche préalable
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sur un mandrin d 'a;1rf).' ". un nombre de plis suffisant
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pour assurer une épaï*'s'dÏur'ilb paloi convenable à l'élément fini, - -' *??. '8*? 1a"';' ..r 'it:r.... lequel, dans Pexemp16 .. -, -- \t servir de doublure à un
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tube cylindrique.
Etant donné que le moule interne ou gaine présente, dans cette réalisation,une surépaisseur 36 dont le diamètre interne est inférieur à celui du corps 37, l'ébauche préalable doit présenter un diamètre extérieur légèrement plus petit que celui de ladite surépaisseur 36.
Lorsque l'ébauche est placée à l'intérieur du moule, un mandrin à air est disposé à l'intérieur de ladite ébauche.
Le mandrin à air présente une construction similaire à celle du mandrin susdécrit 18, mais est raccordé à une source d'air au lieu d'une source de fluide. L'air est ensuite injecté pour dilater le diaphragme 49 du mandrin jusqu'à ce que l'ébauche préalable s'adapte hermétiq.uement contre la paroi de l'envelop-, pe 35. L'admission d'air est ensuite interrompue et le mandrin à air éliminé.
Après l'enlèvement du mandrin à air, une ;bague d'espacer ment 63 en Teflon est disposée à l'extrémité avant de l'ébauche, t et le mandrin 18 est ensuite introduit. Un élément d'espace- ment 64 en forme de cuvette est ensuite monté de façon que son bord ou extrémité interne jauxte la bague en Teflon 63.
L'extrémité avant de 1'.élément 64 présente un décolletage, en vue de s'adapter intérieurement à l'enveloppe interne 35 de façon que l'épaulement 65 jauxte l'extrémité de ladite envelop- pe. Un écrou fileté 66 monté sur l'élémènt tubulaire 46 du mandrin;peut,ensuite, être utilisé afin de mettre en place l'élément 64. Ensuite, les organes de butée avant et arrière 11-12 sont amenés en place par rotation autour de leurs pivote respectifs 13 et sont fixés comme représenté, le joug 15 étant disposé à l'extrémité avant de façon à jauxter l'écrou 66 et l'élément en cuvette 25 étant monté à l'extrémité arrière en vue de jauxter la partie extrême 38 du tube cylindrique.
Si l'enveloppe interne est ouverte à son extrémité arrière, il est évident que l'élément en cuvette 25 sera similaire à
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l'élément avant en cuvette 64 en vue d'engager l'extrémité de l'enveloppe 35. Lorsque les organes de butée 11-12 sont en place, l'enveloppe interne 35 est fixée par rapport à l'en- veloppe externe 1 et, dès lors,'le moule présente une paroi externe rigide 1 et une paroi interne flexible 35. Les organes de butée servent, en outre, à maintenir le mandrin dans sa position correcte. Grâce au type de mandrin utilisé on évite que, par exemple, une onde soudaine de pression agissant contre le fond (extrémité droite) puisse contraindre le mandrin à se détacher.
En effet, les organes de butée, simultanément, posi- tionnent et maintiennent l'enveloppe externe, l'enveloppe in- terne et le mandrin durant toute la durée du moulage.
La soupape de contrôle de fluide 56 est ensuite ouverte et le fluide hydraulique, chauffé à une température inférieure à la température de durcissement de la résine, est admis dans le mandrin, la soupape d'échappement 61 étant maintenue ouver- te jusqu'à ce que la totalité de l'air ait été éliminée du mandrin. La soupape 61 est ensuite partiellement fermée en vue de contraindre la pression à se développer à l'intérieur du mandrin et à dilater le diaphragme. La température du fluide est maintenue en dessous de la température de durcissement de la résine, jusqu'à ce que cette résine se ramolisse et que l'ébauche devienne extrêmement déformable en toutesses parties.
En vue d'obtenir l'adhérence désirée, on a constaté que des pressions élevées sont nécessaires, c'est-à-dire des pres- sions approximativement de l'ordre de 1000 psi (70,3 kg/cm2).
Toutefois, bien que l'enveloppe interne soit flexible, elle présente, néanmoins, une épaisseur de paroi de 0,019 pouce (0,5 mm) et la pression élevée utilisée contraint le métal à . , se déplacer cependant que des ondes de pression pourraient rompre le tube 62.
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En vue d'éliminer ces inconvénients, une contre-pression, est établie entre les enveloppes de moulage interne et externe 1 et 35. Par suite de cette contre-pression lorsque la soupape d'échappement 61 est graduellement fermée afin d'assurer la pression interne agissant extérieurement dans le diaphragme, la soupape d'admission 8 de l'enveloppe est ouverte et la sou- pape d'échappement 10 est fermée en vue d'assurer une pression externe agissant intérieurement dans le moule.
La pression dans le moule qui agit intérieurement sur l'enveloppe peut être relativement basse, en ce sens qu'elle doit uniquement être suffisante pour empêcher l'enveloppe in- terne de fluer ou d'être détériorée d'une autre façon. En supposant que la pression à laquelle le métal cède ou flue est de 900 psi (63,21 kg/cm2), une pression externe de 125 psi (8,8 kg/cm2) est établie, de façon que la pression interne agisse extérieurement contre une pression de 1025 lbs (464,9 kg) laquelle empêche' le fluage et agit comme facteur de sûreté contre les ondes soudaines de pression.
Lorsque les pressions sont établies, les fluides sont portées à la température de durcissement de la résine et maintenues pendant le temps de durcissement requis, par exemple, ar.proximativement deux minutes par pli. Au cours de la période , de durcissement, le dispositif est déplacé angulairement en libérant le verrou 2, ce qui permet aux gaz de s'élever et de s'échapper à partir de l'extrémité supérieure.
Lors de l'achèvement du cycle de durcissement, les températures sont réduites à 100 , âpres quoi les pressions sont interrompues et les soupapes d'admission fermées. En vue d'assurer le vide dans le mandrin et de retirer le diphragme du doublage tubulaire, la soupape 61 peut être réglée de façon à relier le passage d'échappement 59 à une source de vide assu- rant l'élimination de tout fluide, Les organes de butée sont ensuite libérés, le mandrin est retiré du tube cylindrique et
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ce dernier est également enlevé,
Comme indiqué dans la description chaleur et pression sont simultanément appliquées intérieurement et extérieurement.
Par application de la pression externe, il est possible de doubler des tubes métalliques qui, par ailleurs, flueraient ou éclateraient sous les hautes pressions internes. Par applica- tion simultanée de chaleur dans les deux chambres, un transfert rapide est réalisé, ce qui a pour résultat une excellente adhérence du tube en matière plastique au métal.
Un autre résultat, obtenu. par l'application simultanée d'une pression et d'une chaleur externe et interne, consiste en ce que l'enveloppe revient presque à sa forme cylindrique réelle et à son alignement axial. Comme précédemment exposé, les enveloppes métalliques présentent souvent une épaisseur de paroi de 0,019 pouce (0,5 mm) et au cours du traitement initial à chaud, lors de la fabrication des tubes métalliques, ceux-ci s'ovalisent et prennent la forme d'un arc, c'est-à-dire un alignement axial imprécis. La distorsion est telle que les tubes ne s'adaptent pas aux moules présentant un diamètre in- térieur fixe.
Lorsque ces tubes sont soumis à la haute pres- sion, cas dans lequel le tube est le moule, et qu'ils sont maintenus pendant le cycle entier de durcissement, l'ovalisa- tion et l'arc sont amenés, pour tous buta pratiques, dans des limites acceptables.
Bien que l'enveloppe interne ait été représentée dans le présent mémoire sous la forme d'un tube cylindrique et que le procédé ait été décrit comme un doublage de tube, l'amovi- bilité de l'enveloppe interne indique la souplesse de'l'appa- reil.
Le présent ' appareil peut être utilisé pour de nom- breuses dimensions de tubes. L'enveloppe externe doit résis- ter à la pression externe, requise la plus élevée et, à
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titre d'explication, peut présenter un diamètre interne de 4 pouces (10,16 cm) tandis que le diamètre externe de l'en- veloppe peut s'élever à 2,5 pouces (6,35 cm). En modifiant les fermetures finales 2, l'enveloppe interne peut présenter des dimensions variées et, ce, avec une limite supérieure d'un , diamètre externe inférieur à 4 pouces (10,16 cm) en vue d'assurer un espace pour la chambre de pression externe. En raison de ce qui précède, des dimensions différentes de tubes peuvent être adoptées en interchangeant les fermetures finales,. dans le but de recevoir des enveloppes internes présentant des diamètres externes différents..
En outre, lorsque l'enveloppe interne supporte la pres sion, des enveloppes relativement légères peuvent être utili- sées, ce qui permet l'emploi d'un moule en aluminium, lequel ne nécessite pas un fini interne spécial.
Cette interchangeabilité est hautement désirable au point de vue de la production. Actuellement, un moule spéci- fique est nécessaire pour chaque dimension de tube. Grâce à ! cet appareil, un moule unique doté de fermetures finales inter-, changeables et d'enveloppes internes peut être utilisé pour de nombreuses dimensions, ce qui réduit ainsi le nombre des installations nécessaires, y compris la totalité de l'équipe- ment auxiliaire indispensable à chaque installation.
En résumé, il est évident que l'utilisation de forces de compensation ou de limites de pression a pour résultat la mise en service de l'appareil sus-décrit pour la fabrication de différents types d'éléments tubulaires. Lorsque la pression atteint un degré tel qu'une détérioration de l'enveloppe peut en résulter, elle est aisément compensée par la pression oppo- sée et une rupture circonférentielle ou longitudinale provo- quée par des ondes soudaines est empêchée.
Il est évident que si 1'on désire recouvrir l'enveloppe
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interne, une ébauche préalable peut être formée directement sur celle-ci ou encore cette enveloppe peut être introduite dans une ébauche préalable. En raison du diamètre augmenté, , les fermetures finales 2 peuvent être glissées sur les extré- mités de l'enveloppe et fixées ensuite en place. Les pres- sions du procédé sont inversées lorsque le mandrin agit comme pression de compensation. Il est évident que le doublage et le revêtement peuvent être réalisés simultanément.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif sous la forme d'un mandrin pour appa- reil,pour la formation d'éléments tubulaires en matières plastiques, du type comprenant un moule tubulaire et un mandrin dilatable insérable dans le moule, caraotérisé en ce qu'il comprend une partie tubulaire et un corps, un manchon en matière dila- table ouvert à une extrémité et fermé à l'autre extrémité, ledit manchon s'adaptant à l'extérieur du corps par son extré- mité ouverte et s'étendant au-delà du corps en vue de re- couvrir ladite partie tubulaire des organes fixant l'extrémité , ouverte du manchon à cette partie tubulaire, cette dernière et le corps présentant un passage d'entrée de fluide vers l'intérieur du corps, et ce corps présentant une ouverture sous-jacente au manchon dilatable.
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"Device for forming tubular elements in plastics".
This invention relates to the manufacture of tubular elements of fibrous material and thermosetting resin and relates more particularly to an expandable mandrel such that it is possible, without any danger, to use in the manufacture relatively considerable pressures, even higher than those which are normally individually endurable by the manufactured items.
In accordance with the invention described below, use is made of mutually opposed radial pressures which allow the use of relatively very thin metal tubes into which a pre-introduced blank is fed.
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in its final state.
This operation is carried out using an apparatus in which the metallic tubular element to be lined or the preliminary blank constitutes the wall or the internal casing of a double-walled tubular mold, the space between these walls delimiting a pressure chamber.
An advantage of the present invention is that the same apparatus and the same method can be used for the manufacture of tubular members having different outer diameters, as long as the inner wall is a removable member. When the metal tubes are lined or coated, that is to say when the tubular plastic element forms an integral part thereof, these metal tubes may have an arrow or an ovalization which prevents their adaptation to a mold with exact internal dimensions; however, according to the invention, such tubes can be treated as the sag or ovalization can subsequently be eliminated by any known means.
These features as well as other advantages and applications emerge from the following description which refers to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a side view of an apparatus according to the invention; Figures 2 and 2a show a horizontal sectional view of Figure 1, in which the apparatus is under pressure during a curing operation; FIG. 3 is a vertical sectional view showing the position of the various members of the apparatus during a curing operation; Figure 4 is a view of a yoke for the front stop assembly.
Referring to the drawings, the mold includes an envelop
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-pe tubular external Ion an appropriate rigid metal having a sufficient wall thickness to withstand the maximum pressure to be established in the device. Closure members ¯2 are mounted at each end of the casing 1 and they are fixed by studs 3, any suitable seal being used between these members and this casing in order to provide a pressure-resistant seal preventing the leaks.
Each closure member 2¯ has the form of a ring having a central opening 4, the internal circumferential face of which is provided with a groove intended to receive a sealing ring 6- forming a seal. The closures serve as supports for the concentric positioning of an internal sheath, as described below.
The outer casing 1 has at one of its ends an upper fluid inlet 1 (Figure 1) which is provided with a suitable control valve 8. At its opposite end, the casing is provided with a lower exhaust of fluid .2 comprising a two-way control valve 10 for the flow or connection of this exhaust to a vacuum producing source.
Front and rear stop members 11 and 12 are mounted so as to be able to pivot on the casing 1. The front stop member 11 is supported on diametrically opposed journals 13 welded to the casing 1. Arms 14 having a threaded end are mounted in a pivotal manner on each of said journals 13. A yoke 15 (FIG. 4) is carried by said arms 1! and has spaced openings 16 traversed by the arms 14 and a central U-shaped indentation 17 encircling the extended end of a mandrel 18 described below. The yoke 15 is arranged and secured to the arms 14 by cpposed fixing nuts 19.
The rear stopper member 12 also includes
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journals 13, on which are mounted in a pivotal manner the arms 14 threaded at their ends and supporting a support plate 20 with stop screws having spaced openings crossed by arms 14 and on which the latter are fixed by nuts 21. The screw support 20 has a central threaded opening 22 for receiving a stop screw 23. The inner end of the stop screw 23 has a threaded neck 24 and projecting through a central opening made in the base of a cup-shaped end support 25, the front circumferential face engaging the end of an internal mold or sheath, as described below.
The outer casing 1 is mounted in a pivoting manner on a support having a base 26 (FIG. 1) provided with at least one arm 27 extending simultaneously upwards and towards the rear of this base, this arm 27 being provided with an opening 28 at its upper end in order to receive a pivot 29.
The latter forms an integral part of a pivot block 30 and extends laterally from this block which is welded to the casing 1. A lock 32 is mounted on a pivot 31 which is itself fixed on the upper edge. of the block 30 and engages a safety 33 integral with the arm 27 in order to maintain the envelope in a horizontal position.
The pivot 29 is placed beyond the center of gravity of the casing 1 and when the latch 32 is released the casing pivots into engagement with the stopper 34 extending behind the base 26 and therefore occupies an angular inclined position of approximately 50 for reasons explained below.
As clearly visible in Figures 2 and 2a, the inner mold shell is a flexible or non-rigid metallic tubular member 35 having an allowance 36, a thin elongate body 37, and an end 38 having an end.
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central opening 39. This end 38 also has a wall thickness greater than that of the body 37.
This end is itself extended by a tubular collar 40 extending beyond the final closure. The central opening of this end is blocked by a stopper 41 mounted on the end of a threaded bolt 42 which extends; towards the rear, through the opening 39 in order to receive 'the oror 43 for fixing, in the correct position, the stop member 41. A sealing support 44 in the form of a mushroom; engages inwardly from, forms an integral part of the stopper 41 and carries a fitting 45 of Teflon or other suitable material, which extends parallel to the final part 38 of the envelope and which covers this part.
The inner envelope 35 has a? length such that it exceeds or exceeds the length of the outer envelope. In addition, its diameter is such that it is in contact with the seals, mounted in the circular grooves 5. The internal and external envelopes thus delimit a pressure chamber between them. By envelope: flexible or non-rigid internal, is generally meant a thin-walled tube, in which the metal can be slightly deformed without being damaged.
A mandrel 18 is disposed in the internal casing and has a threaded tubular portion 46, a collar 47 and a hollow body 48 which all form a single element. The outline of the body 48 is similar to an elongated bag or vial having a cylindrical wall and an end or bottom portion. A diaphragm 49 of expandable material, such as, for example, rubber, completely covers said body and fits closely thereto, when not in the expanded position shown.
The diaphragm has the same shape as the body 48 in order to cover and enclose the latter, the end.
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open mouth of this diaphragm extending beyond a flange
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c.rconfdrsnt.eï7.e .2Q, on the inner end of the tubular part 46 where the diaphragm is fixed by the closure member 51, the closure cup 52 and the nut 53, which elements are known in itself.
The tubular element 46 of the mandrel is hollow and a tube
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intake extends .s.tt.e .p. ^ o.onge axially through this tubular element: the collar, and opens into the hollow body ... The t '&.' "and tuned to a hydraulic fluid line which '"' e" '- Me, through a valve 22, to a suitable source of water and under pressure ..
As indicated by the arrows, in Figures 2, 2a, when the pressurized fluid is admitted, it flows into the core of the mandrel, then passes into the openings 57 provided in the end of this mandrel and collides against the diaphragm of - such that the flow of this fluid is reversed and reamed. born forward where it enters, through the openings 58 of the. neck in the hollow passage 59 of the tube 46. The passage 59 is connected to a discharge line 60 controlled by a two-way valve 61 which can return the fluid directly to its source or convey it to a vacuum pump (no. shown). It is obvious that the pressure prevailing in the mandrel can be controlled by said valve 61.
The plastic tubular element or blank 62 is constituted, for example, by sheets of asbestos treated with a thermosetting resin and hardened in the "B" state of polymerization. In the present example a phenolic resin is used and the material has been coiled in a spiral or in the form of a convolution in a --- preliminary draft.
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on a mandrel of a; 1rf). ' ". a sufficient number of folds
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to ensure adequate epaï * 's'dÏur'ilb paloi to the finite element, - -' * ??. '8 *? 1a "';' ..r 'it: r .... which, in Pexemp16 .. -, - \ t serve as a backing for a
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cylindrical tube.
Given that the internal mold or sheath has, in this embodiment, an extra thickness 36 whose inner diameter is smaller than that of the body 37, the preliminary blank must have an outer diameter slightly smaller than that of said extra thickness 36.
When the blank is placed inside the mold, an air mandrel is placed inside said blank.
The air mandrel has a similar construction to that of the above-described mandrel 18, but is connected to an air source instead of a fluid source. Air is then injected to expand the diaphragm 49 of the mandrel until the pre-blank fits tightly against the wall of the casing, eg 35. The air intake is then interrupted and the air chuck eliminated.
After the air mandrel has been removed, a Teflon spacer ring 63 is disposed at the front end of the blank, and the mandrel 18 is then inserted. A cup-shaped spacer 64 is then mounted so that its inner edge or end juts out the Teflon ring 63.
The front end of the element 64 has a neckline, in order to fit internally with the internal casing 35 so that the shoulder 65 juxtaposes the end of said casing. A threaded nut 66 mounted on the tubular element 46 of the mandrel, can then be used to position the element 64. Next, the front and rear stop members 11-12 are rotated around it. their respective pivots 13 and are fixed as shown, the yoke 15 being disposed at the front end so as to stake the nut 66 and the cup member 25 being mounted at the rear end in order to stake the end part 38 cylindrical tube.
If the inner casing is open at its rear end, it is evident that the cup member 25 will be similar to
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the front cup element 64 in order to engage the end of the casing 35. When the stop members 11-12 are in place, the inner casing 35 is fixed relative to the outer casing 1 and, therefore, 'the mold has a rigid outer wall 1 and a flexible inner wall 35. The stop members further serve to maintain the mandrel in its correct position. Thanks to the type of mandrel used, it is avoided that, for example, a sudden pressure wave acting against the bottom (right end) can force the mandrel to come off.
In fact, the stop members simultaneously position and hold the outer casing, the inner casing and the mandrel throughout the duration of the molding.
The fluid control valve 56 is then opened and the hydraulic fluid, heated to a temperature below the curing temperature of the resin, is admitted into the mandrel, the exhaust valve 61 being held open until this time. that all air has been removed from the mandrel. The valve 61 is then partially closed in order to force the pressure to build up inside the mandrel and to expand the diaphragm. The temperature of the fluid is maintained below the curing temperature of the resin, until this resin softens and the blank becomes extremely deformable in all parts.
In order to obtain the desired adhesion, it has been found that high pressures are necessary, ie pressures approximately on the order of 1000 psi (70.3 kg / cm2).
However, although the inner shell is flexible, it nevertheless has a wall thickness of 0.019 inch (0.5 mm) and the high pressure used forces the metal to. , move however that pressure waves could rupture the tube 62.
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In order to eliminate these drawbacks, a back pressure is established between the inner and outer mold casings 1 and 35. As a result of this back pressure when the exhaust valve 61 is gradually closed in order to ensure the pressure. internally acting externally in the diaphragm, the casing inlet valve 8 is opened and the exhaust valve 10 is closed to provide external pressure internally acting in the mold.
The pressure in the mold which acts internally on the casing can be relatively low, in that it only needs to be sufficient to prevent the inner casing from creeping or being otherwise damaged. Assuming the pressure at which the metal yields or flows is 900 psi (63.21 kg / cm2), an external pressure of 125 psi (8.8 kg / cm2) is established, so that the internal pressure acts externally. against a pressure of 1025 lbs (464.9 kg) which prevents creep and acts as a safety factor against sudden pressure waves.
When the pressures are established, the fluids are brought to the curing temperature of the resin and held for the required curing time, eg, approximately two minutes per ply. During the curing period, the device is angularly moved releasing the latch 2, which allows gases to rise and escape from the upper end.
Upon completion of the cure cycle, temperatures are reduced to 100, after which the pressures are turned off and the inlet valves closed. In order to ensure the vacuum in the mandrel and to remove the diphragm from the tubular liner, the valve 61 can be adjusted so as to connect the exhaust passage 59 to a source of vacuum ensuring the elimination of any fluid, The stop members are then released, the mandrel is withdrawn from the cylindrical tube and
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the latter is also removed,
As indicated in the description heat and pressure are simultaneously applied internally and externally.
By applying the external pressure, it is possible to line metal tubes which, moreover, would flow or burst under the high internal pressures. By the simultaneous application of heat in the two chambers, rapid transfer is achieved, resulting in excellent adhesion of the plastic tube to the metal.
Another result, obtained. by the simultaneous application of external and internal pressure and heat, it is that the casing returns almost to its real cylindrical shape and to its axial alignment. As previously discussed, metal casings often have a wall thickness of 0.019 inch (0.5mm) and during the initial heat treatment, when fabricating the metal tubes, these become oval and take the shape of 'an arc, that is to say an imprecise axial alignment. The distortion is such that the tubes do not fit molds with a fixed inside diameter.
When these tubes are subjected to the high pressure, in which case the tube is the mold, and they are maintained during the entire curing cycle, ovalization and arc are brought about, for all practical purposes. , within acceptable limits.
Although the inner shell has been shown herein as a cylindrical tube and the process has been described as tube liner, the removability of the inner shell indicates the flexibility of the tube. 'device.
The present apparatus can be used for many sizes of tubes. The outer casing must withstand the highest external pressure required and,
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By way of explanation, may have an internal diameter of 4 inches (10.16 cm) while the outer diameter of the envelope may be up to 2.5 inches (6.35 cm). By modifying the final closures 2, the inner casing can have various dimensions and, with an upper limit of an outer diameter less than 4 inches (10.16 cm) in order to ensure space for the chamber. external pressure. Due to the above, different tube sizes can be adopted by interchanging the end closures. for the purpose of receiving internal envelopes having different external diameters.
Further, when the inner casing is withstanding the pressure, relatively light casings can be used which allows the use of an aluminum mold which does not require a special internal finish.
This interchangeability is highly desirable from a production point of view. Currently, a specific mold is required for each tube size. Thanks to ! This device, a single mold with inter-, changeable final closures and internal casings can be used for many sizes, thus reducing the number of installations required, including all of the auxiliary equipment required for each installation.
In summary, it is evident that the use of compensating forces or pressure limits results in the commissioning of the above-described apparatus for the manufacture of different types of tubular members. When the pressure reaches such a degree that deterioration of the casing can result, it is easily compensated by the opposite pressure and circumferential or longitudinal rupture caused by sudden waves is prevented.
It is obvious that if one wishes to cover the envelope
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internal, a preliminary blank can be formed directly on it or else this envelope can be introduced into a preliminary blank. Due to the increased diameter, the final closures 2 can be slipped over the ends of the casing and then secured in place. The process pressures are reversed when the mandrel acts as the compensating pressure. It is obvious that the lining and the coating can be carried out simultaneously.
CLAIMS.
1.- Device in the form of a mandrel for an apparatus, for forming tubular plastic elements, of the type comprising a tubular mold and an expandable mandrel insertable in the mold, characterized in that it comprises a tubular part and a body, a sleeve of expandable material open at one end and closed at the other end, said sleeve fitting outside the body at its open end and extending beyond the body. body in order to cover said tubular part of the members fixing the open end of the sleeve to this tubular part, the latter and the body having a fluid inlet passage towards the interior of the body, and this body having a opening underlying the expandable sleeve.