Procédé de vulcanisation continue d'un objet en caoutchouc de grande longueur,
et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
L'étude de la vulcanisation continue d'un objet en caoutchouc de grande longueur tel que, par exemple, une gaine de caoutchouc posée sur un câble métallique présentant des solutions de continuité où une certaine masse d'air ou de gaz peut séjourner, montre qu'à partir d'une certaine température du milieu interne de la gaine à vulcaniser, il se produit une pression interne due à l'élévation de température de l'air ou des gaz occlus.
Tant que la gaine est en contact avec le milieu vulcanisant, qui peut être constitué par un fluide à haute pression tel que de la vapeur d'eau, de l'air chaud, de l'eau ou d'autres vapeurs, gaz ou liquides, la pression interne se trouve équilibrée et l'on ne constate aucune déformation de la gaine. I1 n'en va pas de même lorsque la gaine, déjà vulcanisée mais chaude, quitte le milieu vulcanisant sous pression pour revenir à l'air libre, à la pression atmosphérique. La diférence qui se produit alors entre la pression des gaz occlus dans la gaine et la pression atmosphérique, provoque des dilatations de la gaine pouvant aller jusqu'à l'éclatement de celle-ci.
La présente invention permet de remédier à ces inconvénients. Elle comprend un procédé de vulcanisation continue d'un objet en caoutchouc de grande longueur, à l'intérieur duquel des solutions de continuité pourraient faire séjourner une certaine masse de gaz occlus. Ce procédé est caractérisé en ce qu'à sa sortie d'un appareil de vulcanisation, où refroidit l'objet avant de l'amener à l'air libre, de manière à rendre la pression interne de cet objet, due aux gaz occlus, voisine de la pression atmosphérique.
On utilisera de préférence un agent de refroidissement dont la pression sera très voisine de la pression du milieu vulcanisant, pour qu'au cours du refroidissement la pression de gaz occlus soit toujours largement équilibrée.
D'autre part, afin d'éviter une migration du fluide réfrigérant dans le milieu vuleanisant, on maintient de préférence la pression du fluide réfrigérant à une valeur très légèrement inférieure à la pression du milieu vulcanisant.
Cet écart de pression peut être réglé antomatiquement par un appareil régulateur différentiel.
L'invention comprend en outre une installation pour la mise en oeuvre du proeédé ci-dessus.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé que eom- prend l'invention.
La fig. 1 représente l'ensemble de ladite forme d'exécution de l'installation, permettant de refroidir. sous pression d'eau, la gaine de caoutchouc d'un câble électrique après vulcanisation continue de celle-ci en vapeur vive.
Un câble, désigné par 2, traverse un appareil de vulcanisation 1 constitué par un tube dont l'extrémité est seule figurée. Ce tube est sous pression de vapeur saturée.
Un élément de tube 3 est fixé au tube 1. dans le prolongement de celui-ci, par une bride 4.
Le tube 3 comporte une tubulure 5 d'axe vertical, formant bouteille de purge. Cette dernière est vidangée soit directement par une tubulure commandée par une vanne 6, soit par deux purgeurs 7 et 8 dont la mise en circuit est commandée par des vannes 9 et 10. Un indicateur de niveau 1.1 permet ; de déceler un débit insuffisant des purgeurs.
Une pièce 19 est fixée, par une bride 13, à la tubulure 3. Cette pièce comporte deux tubes concentriques composant des chambres 14 et 15. La chambre 15 est formée de cellules isolées les unes des autres par des diaphragmes qui sont percés, au centre, d'une ouverture laissant un passage pour le câble 2, avec un léger jeu pouvant aller de O à 2 mm, sans que ces mesures soient limitatives. En un endroit 16, la paroi séparant les chambres 14 et 15 est percée de trous laissant une libre communication entre ces deux chambres.
La chambre 14 est alimentée en liquide froid sous une pression déterminée, par une tubulure 17 qui est contrôlée par une vanne d'obturation 18. Une tubulure 19, contrôlée par une vanne 20, permet soit de vidanger la chambre 4, soit d'établir une circulation dans cette chambre, entre les tubulures 17 et 19. Un tube coulissant 21 vient s'adapter, d'une part, sur la pièce 12 par l'intermédiaire d'un joint 22 et, d'autre part, sur un tube 24, par l'intermédiaire d'un joint 23. L'accès à la pièce 12 et au câble 2 est possible en déplaellllt le tube 21 dans le sens de la flèche: celui-ci vient alors recouvrir le tube 24.
Ce dernier est recouvert, dans sa plus grande longueur, d'une chambre 25 dans laîuclle on peut faire circuler un liquide froid à basse pression qui peut être avantageusement de l'eau. Ce liquide est admis par une tubulure 26, l'évacuation se faisant par une tubulure 27, ct une vanne 28 permettant de contrôler le débit. Le tube 24 est ; alimenté en liquide froid sons une pres- sion déterminée, par une tubulure 28 qui est contrôlée par une vanne d'obturation 29. La pression d'alimentation d'un collecteur 30 est réglée à une valeur déterminée qui est fonetion de la pression du milieu vulcanisant ré gluant dans le tube 1. Ce réglage est effectué par un régulateur différentiel 31 qui sera décrit plus loin.
Le liquide réfrigérant, qui est de l'eau dans l'exemple présentement décrit, arrive au régulateur 31 par une tubulure 32, à la pression maximum qui peut être demandée. Il sort du régulateur à une pression déterminée par une tubulure 33 qui est reliée au collecteur dc distribution 30, le fonctionnement du régulateur différentiel étant basé sur le contrôle préalable de la pression du milieu vulcanisant et de la pression du liquide admis dans le tube 24. Une tubulure 34 relie le tube 28 au régulateur; une seconde tubulure 35 permet d'amener la pression du milicu vulcanisant au régulateur. lin joint bas 36 permet d'emmagasiner un liquide froid qui évite de communiquer au régulateur 31 la température du milieu vulcanisant.
Une tubulure 37, contrôlée par une vanne 38, permet soit de vidanger le tube 24, soit d'y assurer une circulation continue du liquide qui le remplit. Une pièce 39, identique à la pièce 12, est fixée par une bride 40 au tube 24 et comporte les mêmes dispositifs particuliers que la pièce 12 précédemment décrite. Une tubulure 41, contrôlée par une vanne 42, permet d'alimenter la pièce 39 en eau sous pression. Une tubulure d'évacuation 44, contrôlée par une vanne 431, permet de contrôler le débit et la pression dans la pièce 39.
La fig. 2 représente, en élévation et coupe, le régulateur différentiel 31. Celuici comporte une chambre 45 qui est mise en communication avec le tube 24 par l'intermédiaire du tube 34, et une chambre 46 qui est mise en communication avec le milieu vulcanisant par la tubulure 35. Un diaphragme élastique 47 sépare les deux chambres; il peut se déformer sous l'influence d'une différence de pression dans les chambres 45 et 46. Une tige 48, solidaire du diaphragme 47 et traversant la chambre 46, passe dans un presse-étoupe 49 et commande l'ouverture ou la fermeture d'une vanne compensée 50.
Un ressort 51, prenant appui sur un plateau fixe 52 et, d'autre part, sur un plateau de position réglable 53 solidaire de la tige 48, est ajusté de manière à maintenir légèrement levée la vanne 50 lorsque les pressions dans les chambres 45 et 46 sont les mêmes, et de favoriser ainsi constamment une légère surpression de la chambre 45 par rapport à la chambre 46. L'eau sous pression maximum d'utilisation arrive à un orifice 54, par la tubulure 32 (fig. 1) et sort par un orifice 55, relié à la tubulure 313S, pour aller au tube 24 (fig. 1).
Le fonctionnement de l'installation représentée et décrite est le suivant:
Le régulateur différentiel 31 maintient dans le tube 24 une pression de liquide très légèrement supérieure à celle du milieu vulcanisant. I1 s'écoule une faible quantité de ce liquide dans le tube 3 et la bouteille 5 (fig. 1). Ce liquide est régulièrement évacué par les purgeurs 7 et 8 (fig. 1). Le liquide contenu dans le tube 24 est continuellement refroidi, d'une part, par la chemise réfrigérante 25, d'autre part, par l'apport de liquide nouveau venant du régulateur différentiel 31. La gaine du câble qui sort de l'appareil de vulcanisation 1 est refroidie à pression constante durant son passage dans le tube 24.
La longueur de ce tube doit être choisie en fonction de la capacité calorifique du câble et de la vitesse de déplacement de celui-ci, ainsi que des températures mises en jeu. Le dispositif 39 permet de maintenir la pression dans le tube 24 tout en permettant le passage du câble. Le fonctionnement et le rôle de cet appareil ont été exposés dans le brevet français no 840007, déposé le 4 décembre 1937.
Dans l'installation de vulcanisation continue qui vient d'être décrite, l'appareil de vulcanisation est rempli de vapeur saturée et le tube de refroidissement est rempli d'eau froide sous pression, mais il va sans dire que les fluides utilisés dans les deux enceintes pourraient être quelconques.
En cas d'utilisation de vapeur dans l'appareil de vulcanisation et d'air comprimé ou de gaz dans le tube de refroidissement, ce dernier étant réfrigéré, de son côté, par une circulation d'eau froide ou de saumure dans la chemise 25 (fig. 1), le régulateur 31 sera réglé de manière que la pression de l'air ou du gaz soit légèrement inférieure à la pression de la vapeur.
En cas d'utilisation d'eau chaude sous pression dans l'appareil de vulcanisation et d'un liquide dans le tube de refroidissement, le régulateur différentiel sera réglé de manière que la pression du liquide réfrigérant soit légèrement inférieure à la pression du milieu vulcanisant.
En cas d'utilisation d'eau chaude sous pression dans l'appareil de vulcanisation et de gaz ou d'air sous pression dans le tube de refroidissement, le régulateur différentiel sera réglé pour que la pression de l'air ou du gaz réfrigérant soit très légèrement inférieure à celle de l'eau sous pression du milieu vulcanisant.
En cas d'utilisation d'un gaz chaud sous pression dans l'appareil de vulcanisation et d'un fluide liquide ou gazeux sons pression dans le tube de refroidissement, le régulateur différentiel sera réglé pour que la pression du milieu réfrigérant soit légèrement inférieure à celle du milieu vulcanisant.
Process of continuous vulcanization of a rubber object of great length,
and installation for the implementation of this method.
The study of the continuous vulcanization of a rubber object of great length such as, for example, a rubber sheath placed on a metallic cable presenting solutions of continuity where a certain mass of air or gas can remain, shows that from a certain temperature of the internal medium of the sheath to be vulcanized, an internal pressure occurs due to the rise in temperature of the air or of the occluded gases.
As long as the sheath is in contact with the vulcanizing medium, which may consist of a high pressure fluid such as water vapor, hot air, water or other vapors, gases or liquids , the internal pressure is balanced and no deformation of the sheath is observed. The same is not true when the sheath, already vulcanized but hot, leaves the vulcanizing medium under pressure to return to the open air, at atmospheric pressure. The diference which then occurs between the pressure of the gases occluded in the sheath and the atmospheric pressure, causes expansion of the sheath which can go as far as the bursting thereof.
The present invention overcomes these drawbacks. It comprises a process for the continuous vulcanization of a rubber object of great length, inside which solutions of continuity could cause a certain mass of occluded gas to reside. This process is characterized in that at its exit from a vulcanization apparatus, where the object cools before bringing it to the open air, so as to return the internal pressure of this object, due to the occluded gases, close to atmospheric pressure.
Preferably, a cooling agent will be used, the pressure of which will be very close to the pressure of the vulcanizing medium, so that during cooling the pressure of the occluded gas is always largely balanced.
On the other hand, in order to prevent a migration of the refrigerant fluid into the vulcanizing medium, the pressure of the refrigerant fluid is preferably maintained at a value very slightly lower than the pressure of the vulcanizing medium.
This pressure difference can be adjusted antomatically by a differential regulator.
The invention further comprises an installation for implementing the above process.
The appended drawing shows, by way of example, one embodiment of the installation for carrying out the method which the invention includes.
Fig. 1 represents the whole of said embodiment of the installation, making it possible to cool. under water pressure, the rubber sheath of an electric cable after continuous vulcanization of the latter in live steam.
A cable, designated by 2, passes through a vulcanization apparatus 1 consisting of a tube, the end of which is only shown. This tube is under saturated vapor pressure.
A tube element 3 is fixed to the tube 1 as an extension of the latter by a flange 4.
The tube 3 comprises a pipe 5 with a vertical axis, forming a purge bottle. The latter is emptied either directly by a pipe controlled by a valve 6, or by two traps 7 and 8, the switching on of which is controlled by valves 9 and 10. A level indicator 1.1 allows; detect insufficient flow from the traps.
A part 19 is fixed, by a flange 13, to the pipe 3. This part comprises two concentric tubes forming chambers 14 and 15. The chamber 15 is formed of cells isolated from each other by diaphragms which are pierced in the center. , an opening leaving a passage for the cable 2, with a slight play which can range from 0 to 2 mm, without these measures being limiting. At one place 16, the wall separating the chambers 14 and 15 is pierced with holes leaving free communication between these two chambers.
The chamber 14 is supplied with cold liquid under a determined pressure, by a pipe 17 which is controlled by a shut-off valve 18. A pipe 19, controlled by a valve 20, makes it possible either to drain the chamber 4, or to establish circulation in this chamber, between the pipes 17 and 19. A sliding tube 21 fits, on the one hand, on the part 12 by means of a seal 22 and, on the other hand, on a tube 24, via a seal 23. Access to the part 12 and to the cable 2 is possible by displaellllt the tube 21 in the direction of the arrow: the latter then covers the tube 24.
The latter is covered, in its greatest length, with a chamber 25 in which a cold liquid can be circulated at low pressure, which can advantageously be water. This liquid is admitted through a pipe 26, the evacuation taking place through a pipe 27, and a valve 28 making it possible to control the flow. Tube 24 is; supplied with cold liquid at a determined pressure, by a pipe 28 which is controlled by a shut-off valve 29. The supply pressure of a manifold 30 is adjusted to a determined value which is based on the pressure of the medium vulcanizing agent regulating in the tube 1. This adjustment is carried out by a differential regulator 31 which will be described later.
The refrigerant liquid, which is water in the example described here, arrives at the regulator 31 via a pipe 32, at the maximum pressure which can be demanded. It leaves the regulator at a pressure determined by a pipe 33 which is connected to the distribution manifold 30, the operation of the differential regulator being based on the prior control of the pressure of the vulcanizing medium and of the pressure of the liquid admitted into the tube 24. A tubing 34 connects the tube 28 to the regulator; a second tube 35 makes it possible to bring the pressure of the vulcanizing milicu to the regulator. the low seal 36 makes it possible to store a cold liquid which avoids communicating the temperature of the vulcanizing medium to the regulator 31.
A pipe 37, controlled by a valve 38, allows either the tube 24 to be emptied, or to ensure a continuous circulation of the liquid which fills it. A part 39, identical to the part 12, is fixed by a flange 40 to the tube 24 and comprises the same particular devices as the part 12 previously described. A pipe 41, controlled by a valve 42, makes it possible to supply the part 39 with pressurized water. An evacuation pipe 44, controlled by a valve 431, makes it possible to control the flow rate and the pressure in the part 39.
Fig. 2 shows, in elevation and in section, the differential regulator 31. This comprises a chamber 45 which is placed in communication with the tube 24 via the tube 34, and a chamber 46 which is placed in communication with the vulcanizing medium via the tubing 35. An elastic diaphragm 47 separates the two chambers; it can be deformed under the influence of a pressure difference in the chambers 45 and 46. A rod 48, integral with the diaphragm 47 and passing through the chamber 46, passes through a stuffing box 49 and controls the opening or closing a compensated valve 50.
A spring 51, bearing on a fixed plate 52 and, on the other hand, on an adjustable position plate 53 integral with the rod 48, is adjusted so as to keep the valve 50 slightly raised when the pressures in the chambers 45 and 46 are the same, and thus constantly favor a slight overpressure of the chamber 45 with respect to the chamber 46. The water under maximum operating pressure arrives at an orifice 54, through the pipe 32 (fig. 1) and leaves through an orifice 55, connected to the tubing 313S, to go to the tube 24 (fig. 1).
The operation of the installation shown and described is as follows:
The differential regulator 31 maintains in the tube 24 a liquid pressure very slightly higher than that of the vulcanizing medium. A small amount of this liquid flows into tube 3 and bottle 5 (Fig. 1). This liquid is regularly evacuated by the traps 7 and 8 (fig. 1). The liquid contained in the tube 24 is continuously cooled, on the one hand, by the cooling jacket 25, on the other hand, by the supply of new liquid coming from the differential regulator 31. The sheath of the cable which comes out of the device vulcanization 1 is cooled at constant pressure during its passage through tube 24.
The length of this tube must be chosen according to the heat capacity of the cable and the speed of movement of the latter, as well as the temperatures involved. The device 39 makes it possible to maintain the pressure in the tube 24 while allowing the passage of the cable. The operation and role of this device were explained in French patent no.840007, filed on December 4, 1937.
In the continuous vulcanization plant which has just been described, the vulcanization apparatus is filled with saturated steam and the cooling tube is filled with cold water under pressure, but it goes without saying that the fluids used in both speakers could be any.
When steam is used in the vulcanizing apparatus and compressed air or gas in the cooling tube, the latter being refrigerated, for its part, by circulating cold water or brine in the jacket 25 (fig. 1), the regulator 31 will be adjusted so that the air or gas pressure is slightly lower than the vapor pressure.
If hot water under pressure in the vulcanizing apparatus and liquid in the cooling tube are used, the differential regulator will be adjusted so that the pressure of the refrigerant liquid is slightly lower than the pressure of the vulcanizing medium. .
If hot pressurized water is used in the vulcanizer and gas or pressurized air in the cooling tube is used, the differential regulator will be adjusted so that the pressure of the air or refrigerant gas is very slightly lower than that of the pressurized water of the vulcanizing medium.
If hot gas under pressure is used in the vulcanizing apparatus and a liquid or gaseous fluid under pressure in the cooling tube, the differential regulator will be adjusted so that the pressure of the refrigerant medium is slightly less than that of the vulcanizing medium.