Procédé d'épaississement ultérieur d'un tronçon d'about d'une conduite en matière plastique.
La présente invention concerne, d'une manière générale,
un procédé d'épaississement ultérieur de la paroi d'une conduite
en matière plastique le long d'un tronçon d'about de celle-ci et
elle concerne plus particulièrement un perfectionnement au procédé
<EMI ID=1.1> Dans ce Brevet, on décrit un tube thermoplastique, de même qu'un procédé et un assemblage en vue d'épaissir la paroi d'un tube à une de ses extrémités. Suivant la description donnée dans ce Brevet, on épaissit la paroi du tube en utilisant une électrode extérieure sous forme d'un manchon cylindrique longitudinal, ainsi qu'une électrode intérieure sous forme d'une masse fixe disposée concentriquement à l'intérieur de l'électrode ou manchon extérieur. Cette masse fixe, c'est-à-dire l'électrode intérieure, et le manchon concentrique, c'est-à-dire l'électrode extérieure, définissent ensemble une cavité circonférentielle ou plutôt, comme indiqué dans ce Brevet, un espace ouvert à une extrémité (à savoir l'extrémité d'entrée) et fermé à son extrémité opposée. Chacune des électrodes est raccordée à un générateur
<EMI ID=2.1>
entre les deux électrodes.
Lors de l'opération, on place une extrémité du tube
(spécifiquement, l'extrémité devant être épaissie) l'intérieur de l'électrode extérieure, c'est-à-dire à l'intérieur de la cavité ou de l'espace défini par l'électrode intérieure et la surface intérieure de l'électrode extérieure. On fait passer une tension radiofréquence entre les électrodes et, en même temps, on exerce une force sur le tube en direction de l'électrode intérieure. Le flux de tension radiofréquence est prévu pour ramollir le tube en matière plastique, tandis que l'application d'une force sur ce tube est assurée en amenant le tube à se déformer à l'intérieur
de la cavité ou de l'espace qu'il remplit ensuite, formant ainsi un tronçon à paroi plus épaisse que sur le reste du tube.
La description générale donnée dans le Brevet Britannique précité semble être orientée principalement vers la formation d'une extrémité ouverte arrondie sur un tube en matière thermoplastique et elle est spécifiquement applicable à un tube souple en matière vinylique. Toutefois, comme on l'a indiqué ci-dessus, il est clair que cette description indique une méthode particulière d'épaississement ultérieur de la paroi le long d'un tronçon d'about du tube, spécifiquement un tube de petit diamètre et à paroi mince tel qu'un
<EMI ID=3.1>
Brevet puisse être satisfaisant ou non pour l'épaississement des parois de tubes de ce type, la Demanderesse a trouvé de meilleures méthodes en vue d'assurer un épaississement ultérieur adéquat, en particulier, lorsque le tronçon de paroi devant être épaissi fait partie d'une conduite en chlorure de polyvinyle rigide de plus grand diamètre.
En conséquence, la présente invention prévoit un procédé de façonnage d'un tronçon d'about d'une conduite en matière plastique en épaississant la paroi de ce tronçon, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent chauffer une longueur prédéterminée de cette conduite jusqu'à son état d'aptitude à la déformation thermique, former une cavité circonférentielle longitudinale ayant un diamètre extérieur à peu près égal au diamètre extérieur de la conduite et un diamètre intérieur à peu près égal au diamètre intérieur désiré de ce tronçon d'about après son épaississement, cette cavité ayant une longueur au moins égale à celle du tronçon d'about et comportant une extrémité arrière fermée, ainsi qu'une extrémité avant ouverte,
placer cette longueur prédéterminée de la conduite entièrement dans cette cavité de telle sorte que le reste de la conduite en matière plastique s'étende à partir de l'extrémité avant de la cavité, déplacer cette cavité
et cette conduite l'une par rapport à l'autre et ainsi amener au moins cette longueur prédéterminée de la conduite à se déformer
à l'intérieur de la cavité qu'elle remplit partiellement de façon
à épaissir la paroi de cette longueur prédéterminée de la conduite à mesure que cette longueur est amenée à se déformer à l'intérieur de cette cavité, appliquer une quantité prédéterminée de chaleur
à cette cavité à partir de points situés le long de et circonféren-tiellement autour de ses surfaces intérieure et extérieure, ces points s'étendant de l'extrémité arrière de cette cavité jusqu'à une courte distance prédéterminée de l'extrémité avant afin de définir une zone de transition, laisser migrer la chaleur depuis
la longueur prédéterminée de conduite en cours de déformation jusqu'à la conduite située dans cette zone de transition et continuer à déplacer cette cavité par rapport à la conduite, amenant ainsi la conduite située dans cette zone de transition à se déformer et à remplir pratiquement toute la cavité.
Spécifiquement, la Demanderesse a trouvé que la conduite ou le cube pouvait s'affaisser par inadvertance ou se déformer d'une autre manière vers l'intérieur suite au procédé d'épaississement ultérieur décrit dans le Brevet Britannique précité, en particulier lorsque le tronçon devant être épaissi est relativement long comparativement à l'épaisseur de sa paroi et à son diamètre total. Plus spécifiquement, comme décrit dans le Brevet Britannique précité, on applique de la chaleur sur toute la partie du tube qui est située à l'intérieur de la cavité au moyen de la tension radiofréquence. Une certaine partie de cette chaleur a tendance
à migrer le long du tube pour aboutir finalement à l'extérieur de
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ou à se déformer d'une autre manière inopportune s'il est suffisamment chaud. Comme on le décrira ci-après plus en détail, la Demanderesse a trouvé une méthode en vue d'éviter cet inconvénient en prévoyant spécifiquement ce que l'on peut appeler une "zone de transition" à l'intérieur de l'extrémité ouverte de la cavité d'épaississement de la paroi. La matière du tube ou de la conduite qui est située dans cette zone de transition a l'intérieur
(le la cavité d'épaississement de la paroi ne subit pas directement 1 'effet de la chaleur, c'est-à-dire que la chaleur n'est pas appli-
<EMI ID=5.1>
les adjacentes de la cavité le lon� de la zone de transition.
En conséquence, la partie de matière plastique située dans cette
<EMI ID=6.1>
plus avant à l'intérieur de la cavité. Cette zone empêche une quantité suffisante de chaleur contenue dans la cavité et à l'intérieur de la conduite ou du tube situé dans cette cavité de se déplacer à travers le tube jusqu'à l'extérieur de la cavité, ce
qui provoquerait le gondolement ou une autre déformation de celle-ci à l'extérieur.
Un objet de la présente invention est de fournir un procédé d'épaississement ultérieur de la paroi d'une conduite en matière plastique le long d'un tronçon d'about de celle-ci sans provoquer le gondolement ou une autre déformation inopportune de cette conduite.
Un autre objet de la présente invention est de réaliser ce procédé de telle sorte qu'il n'en résulte pas une détérioration de la matière plastique dont est constituée cette conduite et, plus spécifiquement, de telle sorte que la matière plastique ne voit
pas détériorée par inadvertance.
L'assemblage spécifique décrit pour la réalisation de ce procédé comprend un élément définissant une cavité circonférentielle longitudinale ayant un diamètre extérieur à peu près égal au diamètre extérieur de la conduite et un diamètre intérieur à peu près égal au diamètre intérieur désiré du tronçon d'about devant être épaissi. Cette cavité a une longueur au moins égale à celle du tronçon d'about et elle comporte une extrémité arrière fermée et une extrémité avant ou extrémité d'entrée ouverte. Cet assemblage comprend également un élément chauffant situé en des points répartis le long et autour des circonférences intérieure et extérieure de la cavité d'épaississement de la paroi.
Suivant un aspect de la présente invention, ces points chauffants qui, en réalité, constituent l'élément chauffant luimême, s'étendent de l'extrémité arrière de la cavité jusqu'à une courte distance de l'extrémité avant de celle-ci, définissant ainsi ce qui a été appelé précédemment une "zone de transition" à l'extrémité avant de cette cavité. Suivant un autre aspect de la présente invention, dans son sens longitudinal, la cavité d'épaississement de la paroi est réellement plus longue que le tronçon d'about préchauffé de la conduite en matière plastique qui doit être épaissi. En incorporant chacun de ces aspects de la présente invention, les risques de gondolement ou d'autres déformations de la conduite à l'extérieur de la cavité précitée au cours de l'opération d'épaississement de la paroi sont minimisés, voire totalement supprimés.
Lors de l'opération, une longueur prédéterminée d'une extrémité de la conduite en matière plastique, spécifiquement à l'extrémité qui doit être épaissie, est chauffée à son état d'aptitude �. la déformation thermique. De préférence, cette longueur prédéterminée est située avec la cavité précitée de telle sorte
que son extrémité libre vienne s'engager sur l'extrémité fermée
de la cavité, localisant ainsi convenablement toute cette longueur chauffée à l'intérieur de la cavité. Moyennant un mouvement relatif entre la cavité et la conduite, cette dernière est amenée à
se déformer à l'intérieur de la cavité qu'elle remplit alors pratiquement complètement, épaississant ainsi la paroi du tronçon
<EMI ID=7.1>
amenée à se déformer à l'intérieur de la cavité en la remplissant pratiquement complètement, une quantité prédéterminée de chaleur est appliquée à cette cavité par l'élément chauffant décrit cidessus. Dans une forme de réalisation préférée, toute la cavité, à l'exception de la zone de transition, est chauffée à une tempé-
<EMI ID=8.1>
l62,78[deg.]C maximum.
Dans les dessins annexés :
la figure 1 est une coupe longitudinale d'une conduite en matière plastique comportant un tronçon d'about �.yant subi un durcissement ultérieur conformément à la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un assemblage prévu pour l'épaississement ultérieur de la paroi d'une conduite en matière plastique (par exemple, la conduite en matière plastique illustrée en figure 1) le long d'un tronçon d'about de celle-ci, et la figure 3 est une vue en coupe transversale de l'assemblage illustré en figure 2, mais dans une position opératoire différente.
En se référant aux dessins annexés dans lesquels les mêmes éléments sont désignés par les mêmes chiffres de référence dans les trois figures, on s'attachera spécifiquement à la figure 1 qui illustre une conduite 10. Cette conduite est réalisée en n'importe quelle matière thermoplastique, en particulier, en
<EMI ID=9.1>
épaissie 12 s'étendant sur tout:; sa longueur, à l'exception d'un tronçon d'about 14. Ce tronçon d'about comporte une paroi 16 qui
<EMI ID=10.1>
Les figures 2 et 3 illustrent un assemblage en vue d'augmenter l'épaisseur de paroi du tronçon d'about 14, cet
<EMI ID=11.1>
référence 18. Cet assemblage comprend un manchon cylindrique 20 s'étendant dans le sens longitudinal et réalisé en n'importe quelle matière appropriée, par exemple, en acier. Ce manchon a un diamètre intérieur à peu près égal au diamètre extérieur de la conduite
10 et, dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, il est supporté en position fixe ou immobile par un élément approprié (non représenté).
Cet assemblage comprend également un piston cylindrique
22 s'étendant dans le sens longitudinal et monté concentriquement à l'intérieur du manchon 20 dans lequel il peut coulisser. Ce piston comporte une partie cylindrique arrière 24 venant s'adapter avec un ajustage serrant, mais coulissant dans le manchon 20,
<EMI ID=12.1>
rieur au diamètre intérieur du manchon. Ce piston comporte également une partie avant 26 s'étendant vers l'avant à partir de la face frontale de la partie arrière 24. Le diamètre extérieur de cette partie cylindrique avant est sensiblement inférieur à celui de la partie arrière et cette partie avant est disposée concentriquement à l'intérieur du manchon 20.
Comme le montrent les dessins, la partie avant 26 et la surface intérieure du manchon 20 définissent ensemble une cavité circonférentielle 28 s'étendant dans le sens longitudinal et ayant un diamètre extérieur (= diamètre intérieur du manchon) à peu près égal au diamètre extérieur de la conduite 10. ainsi qu'un diamètre intérieur (= diamètre extérieur de la partie 26) à peu près égal au diamètre intérieur désiré du tronçon d'about 14 après l'épaississement de ce dernier.. Cette cavité a une longueur au moins égale à celle du tronçon d'abcut 14 et, suivant une caractéristique de la présente invention, elle est longitudinalement plus longue
<EMI ID=13.1>
cavité est fermée à son extrémité arrière indiquée en 30 au moyen de la partie arrière 24 du piston, tandis qu'elle est ouverte à son extrémité avant, comme indiqué en 32.
Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, le piston 22 peut coulisser à l'intérieur du manchon 20. L'assemblage 1S comporte un élément classique en vue de déplacer le piston. Par exemple, ce piston peut être fixé à l'extrémité libre d'une tige de commande
34 qui, à son tour, pourrait faire partie d'un système classique a commande pneumatique, hydraulique ou électrique. En tout cas, pour des raisons qui seront décrites ci-après, le piston est déplacé, par un élément approprié, entre une première position
ou position arrière illustrée en figure 2 et une deuxième position ou position avant illustrée en figure 3. Dans l'une ou l'autre
de ces positions et dans toutes les positions intermédiaires, la cavité 28 conserve la même longueur que celle définie par la partie avant 26 et la partie arrière fermée 24 du piston 22.
Comme indiqué précédemment et ainsi qu'on le décrira plus en détail ci-après, la cavité 28 est nécessairement chauffée pour épaissir ultérieurement le tronçon d'about 14 de la conduite 10. En conséquence, l'assemblage 18 comporte des éléments chauffants
36 et 40. Ces éléments chauffants peuvent être de n'importe quel type classique approprié. Comme le montrent les figures 2 et 3, les éléments chauffants 36 sont sous forme de bandes enroulées autour du manchon 20 à proximité immédiate de la surface intérieure de ce dernier. Bien entendu, ces éléments chauffants pourraient être localisés plus avant à l'intérieur de la paroi du manchon ou juste sur sa surface intérieure, pour autant qu'ils assurent le chauffage prévu de la cavité 28.
Ces éléments chauffants s'étendent autour de la circonférence de la surface intérieure du manchon
20 le long duquel ils s'étendent également sur une distance prédéterminée. Les éléments chauffants 40 sont lccalisés à l'intérieur de la partie 26 du piston et ils s'étendent ensemble autour de la circonférence de cette partie du piston à proximité immédiate de sa surface extérieure. Ces éléments chauffants peuvent également être localisés plus avant à l'intérieur de la partie 26 ou sur
sa surface pour autant qu'ils assurent le chauffage prévu de la cavité 28. Tout comme les éléments chauffants 36, les éléments chauffants 40 qui, comme le montrent les dessins, sont sous forme de cartouches ou de broches, s'étendent longitudinalement sur une
<EMI ID=14.1> partie avant 26 du piston 22.
Etant donné que le manchon 20 occupe une position fixe, les éléments chauffants 36 sont également fixes. D'autre part, on comprendra aisément que les éléments chauffants 40 peuvent se déplacer avec le piston 22. Plus spécifiquement, lorsque le piston 22 se déplace entre sa première position ou position arrière illustrée en figure 2 et sa deuxième position ou position avant illustrée
en figure 3, les éléments chauffants 40 se déplacent conjointement avec lui. Toutefois, comme le montrent ces deux figures, les cléments chauffants 40 sont toujours situés à l'arrière de ce que
l'on peut appeler une "zone de transition" Il 42 située entre les lignes en traits discontinus 44, quelle que soit la position du piston 22. Les éléments chauffants 36 sont également situés à l'arrière de cette zone. En fait, comme le montrent ces figures,
<EMI ID=15.1>
l'arrière de la zone de transition, étant donné que la position de ces éléments 36 définit la limite arrière extrême de la zone de transition. Les éléments chauffants 40 sont situés à l'arrière
<EMI ID=16.1>
le piston occupe sa deuxième position ou position avant illustrée en figure 3.
En examinant les figures 2 et 3, on constatera que la
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mesure que le piston 22 avance dans le manchon 20. Toutefois, cette zone de transition renferme réellement une extrémité avant de la cavité 28, quelle que soit la position du piston 22. En d'autres mots, au cours du fonctionnement du piston 22, une cer-
<EMI ID=18.1>
droite comme représenté clans les figures 2 et 3) des deux types d'éléments chauffants 36 et 40 et, partant, cette partie de la cavité 28 n'est pas chauffée directement par ces éléments. On
<EMI ID=19.1>
zone de transition.
Après avoir décrit l'assemblage 18, on s'attachera à présent à la façon dont il fonctionne pour former le tronçon épaissi 14 de la conduite en chlorure de polyvinyle 10. A cet égard, il est à noter qu'avant d'utiliser réellement l'assemblage pour épaissir le tronçon d'about 14 de la conduite 10, une longueur prédéterminée de celle-ci, par exemple, la longueur 13, est initialement chauffée à son état d'aptitude à la déformation
<EMI ID=20.1>
(non représentés) de la manière habituelle et, par conséquent, il n'en sera pas donné ici une description détaillée. Il suffit
<EMI ID=21.1>
une température d'environ 73,S9[deg.]C à laquelle elle peut atteindre son état d'aptitude à la déformation thermique. Lorsque cette longueur de conduite 13 est dans cet état, on la pla:e entièrement
<EMI ID=22.1>
extrémité libre vienne s'engager sur la partie 24 du piston 22 en tenant compte que ce dernier occupe sa position arrière (repré-
<EMI ID=23.1>
longueur de conduite 13.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, une caractéristique de
la présente invention réside dans l'utilisation d'une cavité qui est longitudinalement plus longue que le tronçon d'about devant être épaissi. Partant, lorsque le tronçon d'about épaissi 14 est disposé entièrement à l'intérieur de la cavité 28, comme représenté en figure 3,.une partie longitudinale non épaissie de la conduite
12 est également localisée dans la cavité 28. Cette partie est indiquée en 46. Suivant une deuxième caractéristique de la présente invention, on utilise une zone de transition, plus spécifiquement la zone de transition 42. Comme on l'a indiqué précédemment, cette zone de transition est différente du reste de la
cavité 28 en ce sens qu'elle ne comporte pas d'éléments chauffants. Comme on peut le constater dans les figures 2 et 3, en combinant ces deux caractéristiques, on constatera qu'une partie longitudinale de la conduite 12, plus spécifiquement la partie 46 qui ne doit être ni épaissie, ni préchauffée, est localisée à l'intérieur de
<EMI ID=24.1>
position ou position représentée en figure 3. D� plus, cette partie est localisée dans la zone de transition 42. On décrira
<EMI ID=25.1>
Après avoir introduit la longueur préchauffée 13 de la conduite 10 (et une partie non chauffée de cette conduite 10 si
la longueur de conduite 13 est plus courte que la cavité 28, comme illustré en figure 2) dans la cavité 28, le piston 22 est déplacé
à partir de sa position représentée en figure 2. La première partie du tronçon d'about 14 que l'on doit façonner, résulte de la déformation de la longueur de conduite préchauffée 13. Le reste de l'opération d'épaississement se déroule plus lentement, étant donné que le reste de la conduite 10 renfermé dans la cavité 28 n'est ni préchauffée ni chauffé directement par les éléments chauffants 36
<EMI ID=26.1> achever l'épaississement (comme représente en figure 3) est essen-
<EMI ID=27.1>
la matière plastique déjà épaissie et renfermée dans la cavité 28. Il est toutefois à noter que, lorsque le piston 22 occupe sa position avant extrême ou position représentée en figure 3, une extrémité de la cavité 28, c'est-à-dire une partie située dans la zone de transition 42, n'est pas remplie. En revanche, la partie de conduite 46 reste non déformée et ce, du fait qu'elle n'est ni préchauffée, ni soumise à une quantité de chaleur aussi importante que le tronçon d'about 14, puisqu'elle est localisée à l'intérieur de la zone de transition non chauffée 42 à l'écart de la longueur de conduite préchauffée 13. En conséquence, cette partie de la conduite fait office de tampon ou d'élément d'arrêt.
Elle empêche un transfert de chaleur vers la partie restante de la conduite qui est située à l'extérieur de la cavité en une quantité qui serai' suffisante pour provoquer le gondolement ou une autre déformation de la conduite juste à l'extérieur de cette cavité. Si ce n'était pas le cas, c'est-à-dire si toute la partie de la conduite 12 qui est située à l'intérieur de la cavité 2S, était préchauffée et chauffée à l'intérieur de cette cavité, une quantité suffisante
de chaleur pourrait très vraisemblablement se déplacer à travers
la conduite à l'extérieur de la cavité, provoquant ainsi généralement un gondolement ou un plissement.
Cette fonction de la zone de transition 42 peut être le mieux observée lorsque l'opération d'épaississement est subdivisée en deux étapes successives, mais essentiellement ininterrompues.
La première étape comprend la compression axiale assez rapide avec, pour conséquence, l'épaississement de la longueur préchauffée 13, ce qui se produit assez rapidement, puisqu'aussi bien la matière thermoplastique est initialement dans un état d'aptitude à la déformation thermique et qu'elle est maintenue dans cet état par les éléments chauffants 36 et 40. La partie restante du tronçon d'about 14 qui doit encore être épaissie, doit dépendre, dans une large mesure, sinon exclusivement, de la migration de la chaleur à partir de la conduite déjà épaissie pour l'amener à la température appropriée pour la déformation thermique. Dès lors, cette seconde étape de déformation est, en elle-même, plus longue à mesure que le gradient thermique progresse vers l'avant (vers la droite dans
<EMI ID=28.1>
La longueur exacte de la cavité 28, son épaisseur, de même que le degré de force et de chaleur qui sont nécessaires pour déplacer le piston de sa position illustrée en figure 2 vers sa position illustrée en figure 3 en déformant la matière plastique
à l'intérieur de la cavité 28 et toutes les autres dimensions de l'assemblage 18, dépendront évidemment de la matière particulière dont est constituée la conduite devant être épaissie, des dimensions de cette conduite, de l'épaisseur de paroi désirée du tronçon d'about à épaissir, ainsi que de la longueur de ce tronçon. Toutefois, lorsque la matière est le chlorure de polyvinyle, on a trouvé
<EMI ID=29.1>
<EMI ID=30.1>
prise entre environ 129,44[deg.]C minimum et environ l62,78[deg.]C maximum. Lorsque la température tombe en dessous de la valeur inférieure précitée, il devient difficile, voire impossible d'amener le tronçon d'about chauffé à se déformer et à remplir uniformément La cavité 28. Lorsque la température monte au-dessus de la valeur supérieure précitée, il est très vraisemblable qu'il en résulte
<EMI ID=31.1>
A titre d'illustration, on s'attachera à présent à une nise en oeuvre réelle de la présente invention. Dans cette mise
<EMI ID=32.1>
tronçon d'about d'une conduite à pression en chlorure de polyvinyle ie 101,6 mm, cette conduite étant calculée pour une mise en service
<EMI ID=33.1> <EMI ID=34.1>
l'épaisseur de la paroi est de 4,394 mm tandis que, après épaississement, son épaisseur est de 6,3 mm. La longueur de la cavité
28 est de 165,1 mm et le mouvement du piston 24 entre sa position arrière et sa position avant s'effectue sur une distance d'environ
31,75 mm. La température de la cavité 28 est d'environ 155,56[deg.]C. Une distance d'environ 152,4 mm du tronçon d'about épaissi est initialement chauffée à une température d'environ 73,89[deg.]C. A cet égard, il est à noter que pendant le préchauffage de cette distance de 152,4 mm de la conduite et alors que la longueur du tronçon épaissi est de 152,4 mm, il ne s'agit pas de la même distance de
152,4 mm. Plus spécifiquement, lorsque la section préchauffée est déformée sur 31,75 mm vers l'intérieur, une quantité suffisante
de chaleur contenue dans la conduite déplace, vers l'intérieur,
les 31,75 mm perdus par déformation pour épaissir cette partie de la conduite. Dans cet exemple, à peu près la moitié du mouvement
<EMI ID=35.1>
est limitée principalement et uniquement car la vitesse à laquelle le piston hydraulique ou l'autre source motrice peut couvrir la distance spécifiée, étant donné que la partie de la conduite qui est épaissie au cours de cette étape, est déjà dans un état extrêmement plastique. Toutefois, le reste du mouvement du piston s'achève en une période d'environ 75 à 90 secondes. Cette période est nécessaire pour amener la chaleur renfermée dans le tronçon préchauffé (et à présent épaissi) de la conduite à migrer dans la zone de transition prévue dans la cavité de moulage pour ramollir la conduite qui y est contenue, au degré requis de plasticité. S'il n'y avait pas de zone de transition, cette chaleur se dépla-
<EMI ID=36.1> ainsi très certainement le gondolement de la conduite. Les éprouvettes réalisées conformément à la présente invention n'ont pas subi de gondolement ou une autre déformation juste à l'extérieur
de l'extrémité d'entrée de la cavité 28. Toutefois, les éprouvettes qui ont été réalisées sans prévoir une zone de transition dans
la cavité ou.sans prévoir une partie tampon non chauffée se sont déformées à l'embouchure de la cavité.
Il est entendu que J'exemple ci-dessus est donné uniquement à titre d'illustration et qu'il ne limite nullement la présente invention. Il est également entendu que la présente invention n'est nullement limitée au mouvement du piston 22 par rapport au manchon 20 et à la conduite 10. Le piston et le manchon peuvent rester fixes et, par ailleurs, la conduite 10 peut être déplacée. Toutefois, ce système est peu pratique non seulement en raison de la longueur de la conduite, mais également du fait que celle-ci risque de gondoler sur sa longueur puisqu ' elle est réellement déplacée à l'intérieur de la cavité. Dans une forme de réalisation préférée, seul le piston se déplace comme décrit ou le piston et
le manchon se déplacent tous deux à l'unisson alors que la conduite reste fixe. Dans ce dernier cas, le piston et le manchon mobiles devraient être fixés l'un par rapport à l'autre comme représenté
en figure 3. Ce système offre l'avantage de maintenir à tous moments les éléments chauffants 36 et 40 en alignement mutuel. Evidemment, des éléments appropriés pourraient être prévue pour
<EMI ID=37.1>
Process for subsequent thickening of an end section of a plastic pipe.
The present invention relates, in general,
a method of subsequent thickening of the wall of a pipe
made of plastic along an end section thereof and
it relates more particularly to an improvement to the process
<EMI ID = 1.1> This patent describes a thermoplastic tube, as well as a method and an assembly for thickening the wall of a tube at one of its ends. According to the description given in this patent, the wall of the tube is thickened by using an external electrode in the form of a longitudinal cylindrical sleeve, as well as an internal electrode in the form of a fixed mass arranged concentrically inside the tube. electrode or outer sleeve. This fixed mass, that is to say the inner electrode, and the concentric sleeve, that is to say the outer electrode, together define a circumferential cavity or rather, as indicated in this patent, an open space at one end (i.e. the inlet end) and closed at its opposite end. Each of the electrodes is connected to a generator
<EMI ID = 2.1>
between the two electrodes.
During the operation, one end of the tube is placed
(specifically, the end to be thickened) inside the outer electrode, that is, inside the cavity or space defined by the inner electrode and the inner surface of the 'outer electrode. A radiofrequency voltage is passed between the electrodes and at the same time a force is exerted on the tube in the direction of the inner electrode. The radiofrequency voltage flow is intended to soften the plastic tube, while the application of force to this tube is ensured by causing the tube to deform inside
of the cavity or space which it then fills, thus forming a section with a thicker wall than on the rest of the tube.
The general description given in the aforementioned British Patent appears to be directed primarily towards forming a rounded open end on a thermoplastic tube and is specifically applicable to a flexible vinyl tube. However, as noted above, it is clear that this description indicates a particular method of subsequent wall thickening along an end section of the tube, specifically a small diameter, walled tube. thin such as a
<EMI ID = 3.1>
While the patent may or may not be satisfactory for the thickening of the walls of tubes of this type, the Applicant has found better methods for ensuring adequate subsequent thickening, in particular, when the section of wall to be thickened is part of the patent. a larger diameter rigid polyvinyl chloride pipe.
Accordingly, the present invention provides a method of shaping an end section of a plastic pipe by thickening the wall of this section, this method being characterized in that it comprises the steps of heating a length predetermined of this pipe to its state of aptitude for thermal deformation, forming a longitudinal circumferential cavity having an outside diameter approximately equal to the outside diameter of the conduit and an inside diameter approximately equal to the desired inside diameter of this end section after its thickening, this cavity having a length at least equal to that of the end section and comprising a closed rear end, as well as an open front end,
placing this predetermined length of the pipe entirely in this cavity so that the rest of the plastic pipe extends from the front end of the cavity, moving this cavity
and this pipe relative to each other and thus cause at least this predetermined length of the pipe to deform
inside the cavity which it partially fills so
in thickening the wall by this predetermined length of the pipe as this length is caused to deform inside this cavity, applying a predetermined amount of heat
to this cavity from points located along and circumferentially around its inner and outer surfaces, these points extending from the rear end of this cavity to a predetermined short distance from the front end in order to define a transition zone, let the heat migrate from
the predetermined length of pipe being deformed to the pipe located in this transition zone and continuing to move this cavity relative to the pipe, thus causing the pipe located in this transition zone to deform and fill virtually all the cavity.
Specifically, the Applicant has found that the pipe or the cube could inadvertently sag or deform in some other way inward as a result of the subsequent thickening process described in the aforementioned British patent, in particular when the section in front to be thickened is relatively long compared to the thickness of its wall and its total diameter. More specifically, as described in the aforementioned British Patent, heat is applied to the entire part of the tube which is located inside the cavity by means of the radiofrequency voltage. Some of this heat tends
to migrate along the tube to finally end up outside
<EMI ID = 4.1>
or warp in some other inappropriate way if it is hot enough. As will be described below in more detail, Applicants have found a method to avoid this drawback by specifically providing what may be called a "transition zone" within the open end of the machine. the wall thickening cavity. The material of the tube or pipe which is located in this transition zone inside
(the wall thickening cavity is not directly affected by heat, i.e. heat is not applied.
<EMI ID = 5.1>
the adjacent cavity le lon � of the transition zone.
As a result, the part of plastic material located in this
<EMI ID = 6.1>
further inside the cavity. This zone prevents a sufficient amount of heat contained in the cavity and inside the pipe or tube located in this cavity from moving through the tube to the exterior of the cavity, thereby
which would cause warping or other distortion of it on the outside.
An object of the present invention is to provide a method of subsequent thickening of the wall of a plastic pipe along an end section thereof without causing buckling or other untimely deformation of this pipe. .
Another object of the present invention is to carry out this process in such a way that it does not result in deterioration of the plastic material of which this pipe is made and, more specifically, so that the plastic material does not see
not inadvertently deteriorated.
The specific assembly described for carrying out this method comprises an element defining a longitudinal circumferential cavity having an outside diameter approximately equal to the outside diameter of the pipe and an inside diameter approximately equal to the desired inside diameter of the end section. to be thickened. This cavity has a length at least equal to that of the butt section and it has a closed rear end and a front end or open inlet end. This assembly also includes a heating element located at points distributed along and around the inner and outer circumferences of the wall thickening cavity.
According to one aspect of the present invention, these heating points which, in reality, constitute the heating element itself, extend from the rear end of the cavity to a short distance from the front end thereof, thus defining what was previously called a "transition zone" at the front end of this cavity. According to another aspect of the present invention, in its longitudinal direction, the thickening cavity of the wall is actually longer than the preheated end section of the plastic pipe which is to be thickened. By incorporating each of these aspects of the present invention, the risks of buckling or other deformation of the pipe outside the aforementioned cavity during the wall thickening operation are minimized, if not completely eliminated.
In operation, a predetermined length of one end of the plastic pipe, specifically the end which is to be thickened, is heated to its state of suitability. thermal deformation. Preferably, this predetermined length is located with the aforementioned cavity so
that its free end comes to engage with the closed end
of the cavity, thereby suitably locating all of this heated length within the cavity. By means of a relative movement between the cavity and the pipe, the latter is brought to
deform inside the cavity which it then fills almost completely, thus thickening the wall of the section
<EMI ID = 7.1>
caused to deform inside the cavity by filling it almost completely, a predetermined amount of heat is applied to this cavity by the heating element described above. In a preferred embodiment, the entire cavity except the transition zone is heated to a temperature.
<EMI ID = 8.1>
162.78 [deg.] C maximum.
In the accompanying drawings:
Figure 1 is a longitudinal section of a plastic pipe comprising an end section having undergone subsequent hardening in accordance with the present invention; Figure 2 is a cross-sectional view of an assembly provided for the subsequent thickening of the wall of a plastic pipe (e.g., the plastic pipe shown in Figure 1) along a section of 'about thereof, and Figure 3 is a cross-sectional view of the assembly shown in Figure 2, but in a different operating position.
Referring to the accompanying drawings in which the same elements are designated by the same reference numerals in the three figures, we will focus specifically on Figure 1 which illustrates a pipe 10. This pipe is made of any thermoplastic material. , in particular, in
<EMI ID = 9.1>
thickened 12 spanning all :; its length, with the exception of an end section 14. This end section comprises a wall 16 which
<EMI ID = 10.1>
Figures 2 and 3 illustrate an assembly for increasing the wall thickness of the end section 14, this
<EMI ID = 11.1>
Reference 18. This assembly comprises a cylindrical sleeve 20 extending in the longitudinal direction and made of any suitable material, for example, steel. This sleeve has an inside diameter approximately equal to the outside diameter of the pipe
10 and, in a preferred embodiment of the present invention, it is supported in a fixed or immobile position by a suitable element (not shown).
This assembly also includes a cylindrical piston
22 extending in the longitudinal direction and mounted concentrically inside the sleeve 20 in which it can slide. This piston has a rear cylindrical part 24 which fits with a tight fit, but sliding in the sleeve 20,
<EMI ID = 12.1>
to the inside diameter of the sleeve. This piston also comprises a front part 26 extending forwardly from the front face of the rear part 24. The outside diameter of this front cylindrical part is substantially less than that of the rear part and this front part is arranged concentrically inside the sleeve 20.
As shown in the drawings, the front portion 26 and the inner surface of the sleeve 20 together define a circumferential cavity 28 extending in the longitudinal direction and having an outside diameter (= inside diameter of the sleeve) approximately equal to the outside diameter of pipe 10. as well as an internal diameter (= external diameter of part 26) approximately equal to the desired internal diameter of the end section 14 after the latter has thickened. This cavity has a length at least equal to that of the section of abcut 14 and, according to a characteristic of the present invention, it is longitudinally longer
<EMI ID = 13.1>
cavity is closed at its rear end indicated at 30 by means of the rear part 24 of the piston, while it is open at its front end, as indicated at 32.
As indicated above, the piston 22 can slide inside the sleeve 20. The assembly 1S includes a conventional element for moving the piston. For example, this piston can be attached to the free end of a control rod
34 which, in turn, could be part of a conventional pneumatically, hydraulically or electrically operated system. In any case, for reasons which will be described below, the piston is moved, by an appropriate element, between a first position
or rear position illustrated in Figure 2 and a second position or front position illustrated in Figure 3. In either
of these positions and in all the intermediate positions, the cavity 28 retains the same length as that defined by the front part 26 and the closed rear part 24 of the piston 22.
As indicated above and as will be described in more detail below, the cavity 28 is necessarily heated to subsequently thicken the end section 14 of the pipe 10. Consequently, the assembly 18 comprises heating elements.
36 and 40. These heating elements can be of any suitable conventional type. As shown in Figures 2 and 3, the heating elements 36 are in the form of bands wound around the sleeve 20 in close proximity to the inner surface of the latter. Of course, these heating elements could be located further inside the wall of the sleeve or just on its interior surface, as long as they provide the intended heating of the cavity 28.
These heating elements extend around the circumference of the inner surface of the sleeve
20 along which they also extend a predetermined distance. The heating elements 40 are located inside the part 26 of the piston and they extend together around the circumference of that part of the piston in close proximity to its outer surface. These heating elements can also be located further inside part 26 or on
its surface as long as they provide the intended heating of the cavity 28. Like the heating elements 36, the heating elements 40 which, as shown in the drawings, are in the form of cartridges or pins, extend longitudinally over a
<EMI ID = 14.1> front part 26 of piston 22.
Since the sleeve 20 occupies a fixed position, the heating elements 36 are also fixed. On the other hand, it will easily be understood that the heating elements 40 can move with the piston 22. More specifically, when the piston 22 moves between its first position or rear position illustrated in FIG. 2 and its second position or front position illustrated.
in Figure 3, the heating elements 40 move together with it. However, as these two figures show, the heating elements 40 are still located at the rear of what
one can call a "transition zone" II 42 located between the broken lines 44, whatever the position of the piston 22. The heating elements 36 are also located at the rear of this zone. In fact, as these figures show,
<EMI ID = 15.1>
the rear of the transition zone, since the position of these elements 36 defines the extreme rear limit of the transition zone. 40 heating elements are located at the rear
<EMI ID = 16.1>
the piston occupies its second position or front position illustrated in Figure 3.
Looking at Figures 2 and 3, it will be seen that the
<EMI ID = 17.1>
as piston 22 advances through sleeve 20. However, this transition zone actually encloses a front end of cavity 28, regardless of the position of piston 22. In other words, during operation of piston 22, some-
<EMI ID = 18.1>
right as shown in Figures 2 and 3) of the two types of heating elements 36 and 40 and, therefore, this part of the cavity 28 is not heated directly by these elements. We
<EMI ID = 19.1>
transition zone.
After having described the assembly 18, we will now consider how it works to form the thickened section 14 of the polyvinyl chloride pipe 10. In this regard, it should be noted that before actually using the assembly for thickening the end section 14 of the pipe 10, a predetermined length thereof, for example, the length 13, is initially heated to its deformable state
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(not shown) in the usual manner and, therefore, a detailed description thereof will not be given here. Just
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a temperature of about 73, S9 [deg.] C at which it can reach its state of aptitude for thermal deformation. When this length of pipe 13 is in this state, it is entirely placed
<EMI ID = 22.1>
free end engages on part 24 of piston 22, taking into account that the latter occupies its rear position (shown
<EMI ID = 23.1>
pipe length 13.
As noted above, a characteristic of
the present invention resides in the use of a cavity which is longitudinally longer than the butt section to be thickened. Therefore, when the thickened end piece 14 is disposed entirely inside the cavity 28, as shown in Figure 3, an unthickened longitudinal portion of the pipe
12 is also located in the cavity 28. This part is indicated at 46. According to a second characteristic of the present invention, a transition zone is used, more specifically the transition zone 42. As indicated previously, this zone transition is different from the rest of the
cavity 28 in that it has no heating elements. As can be seen in Figures 2 and 3, by combining these two characteristics, it will be noted that a longitudinal part of the pipe 12, more specifically the part 46 which must neither be thickened nor preheated, is located at the inside
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position or position shown in figure 3. D � furthermore, this part is located in the transition zone 42. We will describe
<EMI ID = 25.1>
After introducing the preheated length 13 of the pipe 10 (and an unheated part of this pipe 10 if
the length of pipe 13 is shorter than the cavity 28, as shown in figure 2) in the cavity 28, the piston 22 is moved
from its position shown in Figure 2. The first part of the end piece 14 which must be shaped, results from the deformation of the length of preheated pipe 13. The rest of the thickening operation takes place more slowly, since the remainder of the line 10 enclosed in the cavity 28 is neither preheated nor heated directly by the heating elements 36
<EMI ID = 26.1> completing the thickening (as shown in figure 3) is essential
<EMI ID = 27.1>
the plastic material already thickened and enclosed in the cavity 28. It should however be noted that, when the piston 22 occupies its extreme front position or position shown in FIG. 3, one end of the cavity 28, that is to say an part located in the transition zone 42, is not filled. On the other hand, the pipe portion 46 remains undeformed and this, due to the fact that it is neither preheated nor subjected to a quantity of heat as large as the end section 14, since it is located at the end. inside the unheated transition zone 42 away from the length of preheated pipe 13. Accordingly, this part of the pipe acts as a buffer or stopper.
It prevents heat transfer to the remaining portion of the pipe which is located outside the cavity in an amount which will be sufficient to cause buckling or other deformation of the pipe just outside that cavity. If this was not the case, that is to say if the whole part of the pipe 12 which is located inside the cavity 2S, was preheated and heated inside this cavity, a quantity sufficient
heat could very likely move through
pipe outside the cavity, thus generally causing buckling or kinking.
This function of the transition zone 42 can be best observed when the thickening operation is subdivided into two successive, but essentially uninterrupted, stages.
The first stage comprises the fairly rapid axial compression with the consequence of thickening the preheated length 13, which occurs fairly quickly, since both the thermoplastic material is initially in a state of aptitude for thermal deformation and that it is maintained in this state by the heating elements 36 and 40. The remaining part of the end section 14, which still needs to be thickened, must depend, to a large extent, if not exclusively, on the migration of heat from pipe already thickened to bring it to the appropriate temperature for thermal deformation. Therefore, this second deformation step is, in itself, longer as the thermal gradient progresses forward (to the right in
<EMI ID = 28.1>
The exact length of cavity 28, its thickness, as well as the degree of force and heat that are required to move the piston from its position shown in Figure 2 to its position shown in Figure 3 by deforming the plastic material
inside the cavity 28 and all the other dimensions of the assembly 18, will obviously depend on the particular material of which the pipe to be thickened is made, the dimensions of this pipe, the desired wall thickness of the section d 'result in thickening, as well as the length of this stretch. However, when the material is polyvinyl chloride, it has been found
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<EMI ID = 30.1>
taken between about 129.44 [deg.] C minimum and about 162.78 [deg.] C maximum. When the temperature falls below the aforementioned lower value, it becomes difficult, if not impossible, to cause the heated end piece to deform and to uniformly fill the cavity 28. When the temperature rises above the aforementioned upper value , it is very likely that
<EMI ID = 31.1>
By way of illustration, we will now turn to a real implementation of the present invention. In this setting
<EMI ID = 32.1>
end section of a pressure pipe in polyvinyl chloride ie 101.6 mm, this pipe being calculated for commissioning
<EMI ID = 33.1> <EMI ID = 34.1>
the wall thickness is 4.394 mm while, after thickening, its thickness is 6.3 mm. The length of the cavity
28 is 165.1 mm and the movement of the piston 24 between its rear position and its front position is effected over a distance of approximately
31.75 mm. The temperature of cavity 28 is approximately 155.56 [deg.] C. A distance of about 152.4mm from the thickened butt section is initially heated to a temperature of about 73.89 [deg.] C. In this regard, it should be noted that during the preheating of this 152.4 mm distance from the pipe and while the length of the thickened section is 152.4 mm, it is not the same distance of
152.4 mm. More specifically, when the preheated section is deformed 31.75mm inward, a sufficient amount
of heat contained in the pipe displaces, towards the interior,
the 31.75 mm lost by deformation to thicken this part of the pipe. In this example, roughly half of the movement
<EMI ID = 35.1>
is limited mainly and only because the speed at which the hydraulic piston or other driving source can cover the specified distance, since the part of the pipe which is thickened in this step, is already in an extremely plastic state. However, the rest of the piston movement is completed in a period of about 75 to 90 seconds. This period is necessary to bring the heat trapped in the preheated (and now thickened) section of the pipe to be migrated into the transition zone provided in the mold cavity to soften the pipe contained therein to the required degree of plasticity. If there was no transition zone, this heat will move
<EMI ID = 36.1> thus most certainly the pipe buckling. The specimens made in accordance with the present invention have not suffered any buckling or other deformation just outside
from the inlet end of the cavity 28. However, the specimens which were produced without providing a transition zone in
the cavity or.s without providing an unheated buffer portion have deformed at the mouth of the cavity.
It is understood that the above example is given only by way of illustration and that it in no way limits the present invention. It is also understood that the present invention is in no way limited to the movement of the piston 22 relative to the sleeve 20 and to the pipe 10. The piston and the sleeve can remain stationary and, moreover, the pipe 10 can be moved. However, this system is impractical not only because of the length of the pipe, but also because the latter risks curling along its length since it is actually moved inside the cavity. In a preferred embodiment, only the piston moves as described or the piston and
the sleeve both move in unison while the pipe remains stationary. In the latter case, the movable piston and sleeve should be fixed relative to each other as shown.
in Figure 3. This system offers the advantage of maintaining the heating elements 36 and 40 in mutual alignment at all times. Obviously, appropriate elements could be provided for
<EMI ID = 37.1>