Procédé et appareil pour la fabrication continue d'une pièce tubulaire
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil pour la fabrication continue d'une pièce tubulaire, telle qu'un tube, un tuyau, par exemple en matière plastique.
Le principal inconvénient des tubes ou tuyaux en matière plastique a été jusqu'à présent leur résistance insuffisante par comparaison avec celle des tubes et tuyaux en métal, et également la tendance d'un grand nombre de matières plastiques à se déformer ou à subir un fluage à froid sous l'action d'une charge, de sorte qu'il n'a pas été possible par exemple d'employer des tubes ou tuyaux en matière plastique pour acheminer des fluides sous des pressions élevées ou mme sous des pressions moyennes.
La présente invention vise la réalisation d'un procédé et d'un appareil permettant de renforcer des éléments de la matière par orientation, faisant usage des propriétés inhérentes de la matière, en particulier dans le cas de certaines matières plastiques, au lieu de laisser ces propriétés inutilisées comme cela est le cas avec des procédés et appareils classiques.
A cet effet, le procédé objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'on introduit la matière destinée à former ladite pièce entre deux organes dont un organe externe qui entoure, au moins en partie, un organe interne, en ce qu'on anime un de ces organes d'une rotation continue, en ce qu'on différencie sous pression cette matière à l'aide d'éléments hélicoïdaux de cette matière, en ce qu'on intègre ces éléments en les combinant en orientation sensiblement hélicoïdale, ledit organe animé d'une rotation continue ayant une surface de travail formant, au moins partiellement, un filet héli cotidal, ledit autre organe, non rotatif, ayant une surface de travail sensiblement coaxiale à l'axe de rotation de l'organe animé d'une rotation,
la surface tangente aux sommets des méplats du filet de l'organe tournant formant sensiblement une surface de révolution autour dudit axe de rotation, ledit filet hélicoïdal ayant une profondeur zéro au moins dans une position axiale, de façon à laisser un espace radial au moins égal à l'épaisseur de la paroi de la pièce en travail, ce filet assurant une variation radiale, entre ladite surface tangente et la surface de travail de l'organe non rotatif, sur au moins une partie considérable de la longueur axiale dudit filet, des surfaces de coupe transversale des rainures de ce filet variant dans le sens opposé à la variation dudit espace radial.
Les éléments en question peuvent tre soumis à un étirage sous pression (le mot étirage étant pris ici dans son sens général) et, en combinant lesdits éléments travaillés, ces derniers peuvent tre réunis (si leur traitement séparé a impliqué leur séparation). Ce rapprochement et ce jonctionnement peuvent impliquer un soudage sous pression, un soudage par friction ou un processus analogue se produisant sous pression.
L'appareil objet de l'invention pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'tre indiqué est caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux organes, dont un est un organe extérieur entourant, au moins partiellement, l'autre organe constituant un organe intérieur, ces organes présentant des surfaces de travail se faisant face, des moyens pour animer d'une rotation l'un de ces organes, l'autre étant non rotatif et ayant sa surface de travail sensiblement coaxiale par rapport à l'axe de rotation dudit organe animé d'une rotation, ce dernier présentant, sur sa surface de travail, un filet hélicoïdal, la surface tangente aux sommets des méplats dudit filet formant sensiblement une surface de révolution autour dudit axe de rotation,
ledit filet ayant une profondeur égale à zéro en au moins une position axiale de façon à laisser un espace radial entre ladite surface tangente et la surface de travail de l'organe non rotatif, cet espace étant au moins égal à l'épaisseur de la paroi de la pièce en travail, ce filet assurant une variation graduelle dudit espace sur une part au moins considérable de la longueur axiale dudit filet, les sections transversales des rainures de ce filet variant dans le sens opposé aux variations dudit espace radial, de façon à obtenir une différentiation hélicoïdale en travaillant sous pression des éléments hélicoïdaux de la matière de la pièce et pour obtenir l'intégration hélicoïdale en combinant ces éléments en orientation sensiblement hélicoïdale.
Lesdits organes peuvent etre constitués respectivement par un mandrin et un manchon, l'un d'eux étant animé d'une rotation continue et présentant sur sa surface de travail une nervure ou un filet hélicoïdal, dont l'une au moins des caractéristiques (profondeur radiale, pas, diamètre de sa circonfé- rence primitive et forme du profil) varie sur une partie au moins de sa longueur.
Quelques formes d'exécution du procédé objet de l'invention vont tre décrites ci-après à l'aide du dessin annexé illustrant, à titre d'exemple, des formes d'exécution d'un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale de la moitié supérieure d'une première forme d'exécution, cet appareil étant étudié en vue de réaliser une action de différentiation sur la matière en vrac, un travail et une action d'intégration dans un seul et mme appareil.
La fig. 2 est une vue analogue à la fig. 1, montrant une variante du mandrin que comporte l'appareil.
La fig. 3 est une vue en coupe transversale fragmentaire par la ligne 3-3 en fig. 1.
La fig. 4 est une vue en coupe semblable à la fig. 1 montrant une variante du mandrin ayant un diamètre moyen sensiblement uniforme et utilisable dans la première forme d'exécution.
La fig. 5 est une vue en coupe longitudinale fragmentaire d'une deuxième forme d'exécution.
Les fig. 6 et 7 sont des vues en coupe d'une bande de matière préalablement conformée ayant une section droite différente de celle que montre la fig. 5.
Les fig. 8 et 9 sont respectivement une coupe axiale et une coupe suivant 9-9 de la fig. 8 d'une troisième forme d'exécution de l'appareil, ces vues montrant un dispositif servant à travailler, à préparer et à souder par friction une bande de matière préconformée, et à fabriquer un tube ou tuyau à l'aide de cette bande étirée et soumise à un soudage par friction.
Les fig. 10 et 1 1 sont respectivement une coupe axiale et une coupe suivant 11-11 de la fig. 10 d'une variante de ce troisième appareil, cette variante étant conçue en vue du soudage par friction de couches de bandes préconformées les unes audessus des autres.
La fig. 12 est une vue en coupe d'un autre dispositif servant à travailler et à étirer une couche de matière.
Les fig. 13 et 14 sont respectivement une coupe axiale et une coupe suivant 14-14 de la fig. 13 d'une autre variante de réalisation, la construction étant semblable en principe à la première, mais avec une modification permettant d'intégrer une armature de renforcement dans la matière constitutive du tube ou tuyau.
La fig. 15 est une vue en coupe longitudinale fragmentaire de la forme d'exécution que montre la fig. 5, mais conçue en vue de l'introduction d'une armature de renforcement, le tube ou tuyau étant établi en partant d'une bande de matière préconformée.
La fig. 16 est une vue en coupe d'une bande de matière préconformée, mais au sein de laquelle est noyée une armature de renforcement, cette bande de matière étant utilisable dans la version de l'appareil que montre la fig. 5.
Dans l'appareil représenté par les fig. 1 à 3, 10 désigne un mandrin qui est entraîné en rotation autour de son axe sous l'action d'un dispositif quelconque, dans un manchon d'enveloppement cylindrique fixe 11. Ce mandrin 10 a un diamètre moyen qui varie graduellement; son diamètre le plus petit se trouve à son extrémité d'entrée 14, c'est-à-dire à l'endroit où la matière plastique 12 est envoyée dans l'espace annulaire compris entre le mandrin 10 et le manchon 11. La matière plastique est entraînée et travaillée par une nervure ou un filet hélicoïdal 13 solidaire de la surface du mandrin 10.
Ce filet est un filet à quatre origines, ayant une profondeur radiale variable, un diamètre de cercle primitif variable, un pas variable et une forme de profil également variable; il s'amorce à une profondeur zéro à son extrémité d'entrée 14 à partir de la surface cylindrique de la première partie du mandrin 10, et va en augmentant de profondeur radiale ainsi que de diamètre moyen dans toute l'étendue de la section d'expansion 15, jusqu'à un maximum où la partie la plus profonde de ce filet 13 a un diamètre sensiblement égal au diamètre interne du manchon d'enveloppement 11.
La profondeur du filet 13 est ensuite réduite progressivement dans toute l'étendue de la section de réduction 16, le diamètre moyen demeurant sensiblement constant ou n'augmentant qu'à un taux plus faible que dans la section d'expansion, jusqu'à ce que la profondeur du filet arrive à zéro à l'extrémité de sortie 17 où le filet se raccorde insensiblement avec une partie cylindrique lisse du mandrin 10.
Des nervures longitudinales internes 18 de longueur axiale relativement faible sont prévues sur la face interne du manchon d'enveloppement 1 1 (comme représenté par les fig. 1 et 3), afin d'empcher la matière de tourner avec le mandrin 10 à l'extrémité de sortie 17.
Des canaux peuvent tre ménagés dans le manchon d'enveloppement 1 1 ou dans le mandrin 10, ou dans ces deux éléments à la fois, en vue d'assurer la circulation de vapeur ou d'un autre fluide chauffant. Le mandrin qui est représenté dans la fig. 2 est creux à l'endroit indiqué par 19 en vue de permettre la circulation d'un pareil fluide. A titre de variante, le manchon d'enveloppement 1 1 ou les deux peuvent tre chauffés électriquement.
Un système de ventilation permettant l'échappement de l'air ou des autres gaz qui se dégagent au cours du travail peut tre prévu en un ou plusieurs endroits convenables du manchon d'enveloppement 11.
Au cours du fonctionnement, la masse 12 de la matière plastique qui peut, suivant la nature de cette matière et les conditions du travail qu'elle est appelée à subir, se trouver selon divers états de plasticité, depuis un état voisin de l'état liquide jusqu'à un état voisin de l'état solide, est détachée sous la forme de couches extrmement minces par suite du fait que le filet va en augmentant de profondeur radiale dans la section d'expansion 15, jusqu'à ce que, pour une profondeur maximum du filet, la totalité de la masse de matière plastique ait été différenciée en ces couches minces.
Ces dernières sont travaillées sous une compression considérablement accrue dans toutes les directions, puis rabattues dans les rainures comprises entre les filets et étirées dans des directions sensiblement hélicoïdales sous ces pressions pour donner plus de résistance et d'uniformité à la matière plastique, comme décrit avec plus de précision ci-après. Dans la section de réduction 16 du mandrin 10, ces couches sont intégrées progressivement tout en étant encore travaillées sous pression pour former une matière en vrac homogénéisée et considérablement renforcée, au sein de laquelle un certain degré d'orientation des éléments dans des directions hélicoïdales, suivant la forme générale du filet, a été obtenu.
Par conséquent, le mode de différentiation de la matière en éléments (couches minces), puis de travail de ces éléments individuellement sous pression et de réintégration de ces mmes éléments avec orientation tandis qu'on continue à les travailler est effectué comme il vient d'tre dit dans l'appareil décrit.
La matière homogénéisée et renforcée peut tre utilisée directement pour former un tube ou tuyau ou, si l'appareil fait partie d'une machine d'extrusion, elle peut servir également pour le façonnage d'autres pièces extrudées, pour tre alors amenée à la tte d'extrusion après que le procédé décrit a été mis en oeuvre, comme indiqué ci-avant.
Dans la fig. 5 est représenté un autre mode de réalisation permettant la fabrication de tubes ou tuyaux en partant d'une bande préconformée et étirée en matière plastique ou en une autre matière se trouvant à l'état plastique, en assurant le processus de différentiation, de travail et d'intégration des éléments comme décrit ci-après.
Dans cette fig. 5, 30 désigne un mandrin cylindrique fixe pourvu de canaux 31 parcourus par un fluide chauffant ou servant à loger un élément chauffant électrique. Un anneau externe 32 tourne autour du mandrin sous l'action d'un dispositif convenable quelconque tel que l'engrenage désigné par 33 ; il est également muni de canaux 31 ou bien d'éléments électriques servant au chauffage.
L'alésage de l'anneau 32 va en diminuant graduellement de section et il est muni d'un filetage peu prononcé 34 qui va en diminuant de profondeur radiale vers l'extrémité de l'alésage qui a le diamètre le plus faible, en se raccordant avec une surface cylindrique lisse. Une bande préconformée et étirée 35 de matière plastique s'enroule hélicoïdalement sur le mandrin 30 sous l'effet d'un mécanisme d'enroulement qui peut ou non faire partie de l'anneau en rotation à son entrée. Cette bande préconformée et étirée de matière plastique a une section droite propre à faciliter le soudage sous la pression exercée par l'outil annulaire rotatif, par exemple une section droite rappelant la forme d'un Z, qui est indiquée pour la bande 35.
L'organe annulaire rotatif 32 refoule la bande de matière axialement le long de la surface du mandrin 30. Suivant une construction à adopter de préférence, un plateau d'adossement soumis à la charge d'un ressort tel que celui qui est représenté à propos de la construction que montre la fig. 10 est prévu pour résister à la compression axiale exercée à partir de l'entrée, et en mme temps l'organe annulaire comprime la bande à la fois radialement et axialement. Ceci est dû au fait que le filet est conçu avec de telles variations du point de vue profondeur radiale, pas, diamètre du cercle primitif et forme en profil, qu'on produit des efforts de pression avec les intensités et les directions qui sont nécessaires dans les directions radiale, axiale et circonférentielle.
La bande de matière est chauffée par suite de son contact avec le mandrin 30 et avec l'organe annulaire. Au moment où elle passe entre eux, elle subit dans une certaine mesure un étirage sous compression, tandis que les bords des sections adjacentes de la bande se soudent sous cette compression par des éléments d'épaisseur AR1, ÅaRo ... au cours du travail, en sorte que c'est un tube ou tuyau complet qui sort de l'extrémité la plus grle de l'appareil.
Les bords en contact de la bande de matière peuvent tre préalablement travaillés avant que cette bande ne s'enroule sur le mandrin, afin de faciliter leur réunion par soudage. Ainsi, par exemple, la bande peut passer à travers des rouleaux dentés qui la creusent et ramollissent ses bords, ou entre des éléments de préchauffage, comme décrit dans ce qui suit, en utilisant un chauffage par friction.
Dans les fig. 6 et 7 sont représentées en section droite des variantes d'une bande préconformée et étirée utilisables dans l'appareil que montre la fig. 5.
Par opposition à ce qui est le cas pour une machine d'extrusion des matières plastiques, le présent appareil peut fonctionner à des vitesses très grandes pour la production de tubes ou tuyaux et, par suite de sa simplicité et de sa légèreté, il peut tre monté sur un tracteur, par exemple pour produire sur place des tubes ou tuyaux en continu (c'est-à-dire d'un seul tenant) à partir d'une bande de matière préconformée et étirée fournie par des tambours, des bobines ou des sources d'alimentation analogues.
Du fait que la bande de matière préconformée a été soumise à des opérations d'étirage qui peuvent porter sa résistance à la traction à la limite maximum qu'on peut obtenir par étirage et orientation des macromolécules, qui est un multiple de sa résistance à l'état non étiré, surtout pour certaines matières plastiques, cet appareil permet la fabrication d'un tube ou tuyau possédant une résistance aux pressions internes dépassant celle d'un tube ou tuyau extrudé ordinaire au moins dans le rapport entre les résistances à la traction de la bande étirée et de la bande non étirée, tout en étant beaucoup moins sujet qu'eux au fluage à froid.
C'est là une considération extrmement importante dans les tubes ou tuyaux appelés à supporter de très fortes pressions internes. Ainsi donc, le procédé de production décrit ouvre un énorme domaine d'application à la technique de la fabrication des conduits constitués par certaines matières plastiques qui, lorsqu'ils étaient fabriqués par les procédés classiques. étaient trop faibles pour pouvoir résister aux pressions en question. En effet, le présent procédé permet la fabrication de tubes ou tuyaux beaucoup plus résistants, bien qu'ils n'aient pas une épaisseur de paroi supérieure, et ce en utilisant les mmes matériaux.
A titre de variante, le procédé permet de réaliser de notables économies du point de vue des matières employées et une réduction des autres frais de fabrication en permettant de réduire la consommation de matière par comparaison avec celle qu'imposent les procédés de fabrication classiques, tout en permettant d'obtenir une résistance satisfaisante à des pressions supérieures.
On conçoit que l'appareil représenté par la fig. 7 est applicable à une certaine gamme de matières, mais qu'il peut imposer un préchauffage des bords de la matière qui doivent tre soudés.
Si le système de chauffage représenté est prévu et si le filet est capable d'exercer les pressions très élevées qui sont requises dans diverses directions, l'appareil peut tre étudié de manière à traiter thermiquement la matière plastique en mme temps que le tube ou tuyau est fabriqué par le procédé en question, l'application de la chaleur provenant, soit des éléments eux-mmes, soit d'un travail mécanique, soit de sources de chauffage par rayonnement, soit de plusieurs de ces facteurs agissant selon diverses combinaisons.
Dans les fig. 8 et 9 est représenté un autre mode de réalisation qui permet de fabriquer un double tuyau en partant d'une bande préconformée et étirée en une matière plastique ou en une autre matière se présentant à l'état plastique, en soudant par friction les bandes de matière, ce mode de réalisation de l'invention permettant l'accomplissement du processus de différentiation, de travail et d'intégration des éléments qui est décrit ci-après.
Comme le montre la fig. 8, 40 désigne un mandrin fixe sur lequel la bande de matière préconformée 41 est étirée et enroulée par un outil annulaire 42 qui tourne sous l'action d'une source de force convenable constituée par exemple par un engrenage 43. Cet outil annulaire 42 est muni intérieurement d'un filet peu prononcé 44, ayant une profondeur radiale qui va en diminuant ainsi qu'un diamètre de cercle primitif décroissant, sans compter ses autres propriétés qui sont décrites ci-après. Dans cet outil 42 est monté en outre un organe de frottement hélicoïdal 45 se présentant sous la forme d'un couteau hélicoïdal pénétrant dans les espaces compris entre les bandes adjacentes. Du côté de l'entrée, un plateau d'adossement 46, soumis à la charge d'un ressort réglable 47 est prévu pour appliquer à la bande de matière une pression axiale prédéterminée.
Ceci sert à maintenir la pression axiale sur la bande, nonobstant les petites variations de largeur qui peuvent se manifester dans la bande de matière plastique préconformée.
Comme représenté, les organes de frottement 45 agissent tout d'abord en traversant toute l'épaisseur de la bande de matière plastique, pour se terminer sensiblement en contact avec le mandrin 40, et ils continuent de cette manière pendant le laps de temps requis pour produire un degré suffisant d'échauffement des bords à souder par friction, la sélection étant faite compte tenu de la vitesse de rotation, de la pression entre les tranches de la bande et l'organe de frottement (qui dépend à son tour du contour du filet), et aussi des propriétés de friction de la matière plastique et de l'organe de frottement.
Quand les conditions de soudage ont été remplies en ce qui concerne les tranches de la bande de matière, les organes de frottement diminuent graduellement de profondeur, ce qui produit un retrait graduel du couteau, tandis qu'en mme temps le filet est modifié de manière à repousser les bords et à les rapprocher sous la pression de soudage, ce qui a lieu juste au-dessous des tranchants du couteau, sans permettre l'accès de l'air qui nuirait au déroulement du soudage. Cette réduction des organes de frottement continue jusqu'à ce qu'en définitive ils s'effacent dans l'outil annulaire externe, le soudage intéressant alors la totalité de l'épaisseur de la paroi.
Dans cet exemple, il est prévu (comme représenté), en aval de l'organe de soudage par friction, un outil annulaire séparé 48, entraîné en rotation par un engrenage convenable 49. Cet outil annulaire supplémentaire peut tre rendu nécessaire (suivant les propriétés de soudage par friction et les autres propriétés de la matière qu'on emploie) en vue du travail supplémentaire de la matière, afin de donner au soudage sa pleine résistance si tel n'est pas déjà le cas du fait du traitement par l'outil de soudage agissant par friction.
A titre de variante, l'outil annulaire additionnel peut tre nécessaire pour faire avancer le tube ou tuyau conformé sur le mandrin, ou bien pour exercer une certaine résistance afin de maintenir la contre-pression axiale sur l'outil de soudage par friction. En vue de ces résultats, cet outil annulaire supplémentaire est muni d'un filet interne 50 qui est conçu en vue de l'un et/ou de l'autre des résultats susvisés. En fait, il peut y avoir avantage, aussi bien du point de vue de l'exercice d'une pression additionnelle en travers des points de soudage que du point de vue du travail de la matière et du point de vue de la neutralisation du couple exercé par l'outil de soudage par friction sur le tuyau lui-mme, à faire tourner cet outil supplémentaire en sens opposé du sens de rotation de l'outil de soudage par friction.
En raison du fait que la vitesse de friction entre les organes de frottement 45 et les bords de la bande de matière 41 est nécessairement limitée par la vitesse du mécanisme d'enroulement de cette bande, laquelle vitesse peut exiger de la part de l'outil annulaire 42 une trop grande longueur pour l'obtention de ce résultat, ce qui impliquerait un laps de temps trop long pour la pénétration incertaine de la chaleur au sein de la bande, il est prévu un équipage de travail et de préchauffage de la bande, comme le montrent les fig. 8 et 9. Cet équipage comprend un arbre 52 monté à rotation dans une pièce 53 montée sur l'outil 42 et sur lequel la bande 41 passe entre les pièces terminales 54 à mobilité axiale, qui sont soumises à la charge de ressorts réglables 55.
Sur l'arbre 52 est montée, entre les pièces terminales dont il vient d'tre parlé, une feuille héli coïdale 56 de métal ou d'une autre matière convenable, dans des conditions telles que cette feuille puisse tourner avec l'arbre mais soit mobile axialement par rapport à lui, ce qui a pour effet de séparer les bords qui doivent tre soudés de la bande 41.
L'effet de friction augmente avec la distance de l'effet de friction relative et avec la pression qui peut tre réglée par le ressort pour contribuer à un préchauffage rapide.
L'appareil de préchauffage qui est représenté assure, en outre, un certain degré d'étirage et d'allongement de la bande mme, et il peut effectuer ce travail très efficacement puisqu'il agit sous pression.
De plus, suivant les propriétés de la matière qu'on emploie, et qui peut parfois ne pas tre très facilement pliable, cet équipage de préchauffage peut remplir la fonction très importante consistant à imprimer à la bande de matière la courbure requise pour la faire arriver dans le dispositif de chauffage par friction. A cet effet, l'arbre 52 peut avoir une section droite allant en diminuant graduellement, son diamètre le plus grand correspondant à l'extrémité d'entrée de la bande et son diamètre le plus petit à son extrémité de sortie. On peut aussi prévoir, en vue du mme résultat, plusieurs dispositifs de préchauffage.
Le bande préchauffée est guidée vers le dispositif de soudage dans le canal 58, dont les parois peuvent tre isolées du point de vue thermique ou mme chauffées pour entretenir la température produite dans les tranches de la bande qui doivent tre soudées.
Un dispositif très simplifié formé essentiellement de deux disques de friction soumis à la charge de ressorts et entraînés en rotation à grande vitesse, entre lesquels passe la bande de matière, est décrit dans ce qui suit à propos de l'exemple d'appareillage pour le soudage par friction (fig. 11).
Le mode de réalisation comportant un soudage par friction peut, dans certaines circonstances, présenter des avantages considérables sur les autres modes de réalisation. En effet, dans le soudage par friction, seuls les bords effectifs à souder sont chauffés ; il en résulte que la vitesse de fabrication n'est pas limitée par d'autres facteurs, comme les retards survenant pour le refroidissement ou la solidification, et que les facteurs tels qu'un retrait possible, une distorsion et des phénomènes analogues avec changement de température n'ont pas à tre pris en considération.
En outre, avec la méthode de fabrication de tubes ou tuyaux en partant d'une bande de matière, il n'y a pas de limitation du diamètre du tube ou tuyau, l'outil rotatif étant capable d'tre établi en plusieurs sections ou, à titre de variante, n'ayant pas besoin d'tre constitué par un anneau complet afin d'tre un organe externe apte à remplir les fonctions requises du dispositif de chauffage par friction.
Si le procédé est appliqué à la production de tubes ou tuyaux formés de plusieurs couches de matière en partant d'une bande, chaque couche étant alors produite individuellement et étant enroulée de manière à résister aux efforts qui se manifestent dans une ou plusieurs directions particulières, des tuyaux dotés d'une très grande résistance par rapport à la quantité de matière employée peuvent tre produits par le procédé et l'appareil décrits.
Dans les fig. 10 et 11, est représenté un autre mode de réalisation de l'appareil que montrent les fig. 8 et 9, mais qui est conçu en vue de la fabrication de tubes ou tuyaux formés de deux couches constituées par une bande de matière préconformée.
L'appareil faisant l'objet du présent exemple peut tre étudié, bien entendu, de façon à produire n'importe quel nombre désiré de couches à partir de la bande de matière, avec des orientations héli cotidales différentes de la bande étirée, afin de résister de la façon la plus efficace aux diverses combinaisons d'efforts qui se manifestent, ou pour constituer des ensembles résistant bien aux fluctuations de la charge dans le cas de divers types de charges.
Dans les fig. 10 et 11, la bande de matière préconformée et étirée 61 est enroulée sur le mandrin 60 par l'outil annulaire 63 qui est monté et actionné par un dispositif convenable 64 se présentant sous la forme d'un engrenage. Le plateau d'adossement 65 soumis à la charge d'un ressort réglable 66 exerce une pression axiale sur la bande à son entrée dans l'outil annulaire.
Les organes de frottement 67, de nature métallique ou autre, sont placés dans le filet 68, sensiblement comme décrit à propos de l'exemple précédent, sauf que, dans ce cas, le filet a deux origines et qu'il est par conséquent prévu un organe de frottement hélicoïdal ayant lui aussi deux origines.
Dans ce cas, le filet est conçu de manière que sa profondeur radiale, son pas, le diamètre de son cercle primitif et sa forme en profil varient dans le sens de la longueur de l'outil annulaire suivant les propriétés de la matière plastique et divers autres facteurs, les couteaux de frottement étant dégagés graduellement.
En aval de l'outil annulaire de soudage est monté un outil annulaire de transport 69 participant également au travail, qui est monté à rotation sur un axe 70 et qui est entraîné par un dispositif approprié tel que l'engrenage 71. Son filet 72, dont une ou plusieurs des caractéristiques de profondeur radiale, de pas, de diamètre, de cercle primitif et de forme en profil varient sur sa longueur, est conçu de manière à remplir l'une ou l'autre des combinaisons requises en vue des résultats indiqués ci-après
a) Pour travailler la matière, surtout à travers
les soudages, si cela est nécessaire pour
amener ceux-ci à leur pleine résistance, et
si, par suite de la nature de la matière plas
tique et du procédé, ceci n'a pas été obtenu
par l'outil annulaire précédent.
b)
Pour contribuer à acheminer la couche 74
du tube ou tuyau formé dans l'appareillage
dans toute la mesure du possible malgré la
résistance due à la friction du mandrin.
c) Le cas échéant, pour engendrer une contre
pression axiale capable de maintenir la pres
sion dans l'outil annulaire de soudage 63.
d) Pour neutraliser le moment de torsion s'exer
çant sur le tuyau sous l'effet de l'outil de
soudage rotatif 63.
Pour permettre l'accomplissement de l'une ou l'autre ou de plusieurs des fonctions qui viennent d'
Ce facteur se traduit par une augmentation considérable de la résistance du tube ou tuyau vis-à-vis des charges qui pèsent sur celui-ci et, en raison des orientations différentes des bandes renforcées enroulées hélicoïdalement qui se trouvent dans les différentes couches, cette résistance se manifeste dans toutes les directions.
Ceci montre les avantages considérables d'un tube ou tuyau formé d'au moins deux couches de matière, comme décrit ci-avant, par comparaison avec un tube ou tuyau ayant la mme épaisseur de paroi, mais formé d'une seule couche ayant la mme épaisseur que les deux couches du premier tube ou tuyau, sans compter bien entendu le perfectionnement représenté par le tube ou tuyau formé d'une seule couche de matière, mais constitué par la bande de matière en question par comparaison avec un tube ou tuyau fabriqué par les méthodes conventionnelles.
Dans la fig. 12 est représenté un exemple de réalisation de l'appareil, servant à étirer sous pression circonférentiellement (et également au besoin axialement) une couche entrant dans la constitution d'un tube ou tuyau.
Dans cette fig. 12, le mandrin 80 est muni d'une section ou partie d'expansion 82 se terminant par une section cylindrique plus forte 83, celle-ci étant entourée d'un manchon 84 monté à rotation en 85 et entraîné par un engrenage 86, ce manchon présentant intérieurement une nervure hélicoïdale peu prononcée 87 partant d'une faible profondeur radiale et augmentant du point de vue du diamètre de son cercle primitif, ainsi que du point de vue de son pas dans le sens de sa longueur, afin de transporter la couche de matière 81 à travers l'appareil, de travailler et d'allonger cette couche de matière circonférentiellement (et, par suite de l'augmentation du pas, axialement) sous pression, ces allongements étant des intégrales d'allongements différentiels produits de façon continue.
L'appareil ainsi constitué peut tre combiné avec l'un quelconque des dispositifs décrits ou avec un dispositif classique afin de renforcer des tubes ou tuyaux ou des couches de matière entrant dans leur constitution, surtout quand il s'agit de la fabrication de tubes ou tuyaux formés de couches multiples.
Dans les fig. 13 et 14 est représenté un appareil servant à renforcer un tube ou tuyau en une matière plastique ou autre se présentant à l'état plastique au moyen d'une matière plus résistante se présen- tant sous la forme d'une bande, d'un fil, d'un cordon ou sous une forme analogue. Cet appareil est une adaptation de l'appareil constituant la première réalisation qui a été décrite en regard des fig. 1 à 4 il en diffère en ce sens que le filet se trouve dans le manchon externe rotatif, tandis que le mandrin ne tourne pas, et en outre en ce sens que dans sa section la plus profonde le filet ne pénètre pas la paroi du tube ou tuyau jusqu'au mandrin, mais seulement jusqu'à une profondeur à laquelle l'armature de renforcement doit tre placée.
L'appareil peut tre employé indépendamment ou bien sous la forme d'un accessoire mécanique se montant sur les machines de fabrication des tubes ou tuyaux, par exemple d'après le premier mode de réalisation, ou bien encore sous la forme d'un accessoire adaptable à n'importe quel appareillage de fabrication de tubes ou tuyaux, par exemple sous la forme d'un dispositif d'extrusion.
Dans les fig. 13 et 14, 93 désigne un mandrin cylindrique sur lequel se meut une ébauche de tube ou tuyau 92 provenant d'un dispositif d'extrusion 91; 94 désigne un outil annulaire rotatif dans lequel le filet hélicoïdal 98 à quatre origines s'amorce sans ressaut à partir de la surface cylindrique mé nagée à l'entrée, en augmentant graduellement du point de vue profondeur radiale dans la section d'expansion A , des deux côtés de la surface cylindrique originelle, en vue de façonner par pétrissage les rainures 98 qui vont en s'approfondissant graduellement dans l'ébauche de tuyau 92 encore plastique. et pour refouler la matière plastique déplacée, couche par couche, dans les crtes héli coïdales de profondeur croissante 100 qui séparent les rainures 99.
Au cours de cette opération, la matière est détachée par couches minces successives et empilée couche par couche pour former les nervures ou crtes, tout en étant chauffée (si nécessaire) par le dispositif chauffant 108-109 tout en étant travaillée sous des forces de compression accrues qui varient en direction et en intensité suivant les différentes formes des filets hélicoïdaux que traverse la matière plastique, comme il a déjà été expliqué à propos des fig. 1 à 4. A la hauteur de l'indentation 101 la plus profonde, le renforcement 102, qui n'est dessiné que schématiquement, est introduit à travers un canal 104 sous une tension uniforme et selon la position précise qui est imposée par la configuration du renforcement par un équipement de guidage 105-106.
Dans la section B de l'outil qui fait suite à la précédente, le filet hélicoïdal 98 présente un retrait graduel à partir des deux côtés jusqu'à la surface terminale cylindrique. Il en résulte que la matière qui, dans la section A, a été détachée couche par couche pour former les rainures 99, a été empilée pour former les crtes 100, et a subi un travail de compression, se trouve déroulée couche par couche et sous une pression et une température croissantes dans la section B, afin d'assurer une liaison satisfaisante uniforme avec le renforcement 102 et de réaliser une étanchéité parfaite au-dessus du renforcement, le joint étant constitué par une matière plastique homogénéisée et renforcée comme il a déjà été décrit à propos des fig.
1 à 4, les points d'affaiblissement, qui autrement nuiraient à la résistance totale du tube ou tuyau, ayant été supprimés dans la matière plastique soumise au traitement.
Dans la fig. 15 est représenté un appareil permettant la fabrication d'un tube ou tuyau renforcé en matière plastique, ou plus généralement en toute matière à l'état plastique, se présentant sous la forme d'une bande préconformée conjuguée à un renforcement enroulé avec cette bande, cet appareil étant une adaptation du deuxième mode de réalisation qui a déjà été décrit à propos des fig. 5, 6 et 7.
La construction et le fonctionnement du dispositif se comprennent en se reportant à la description de la fig. 7. Des numéros de référence analogues désignent les organes semblables. La différence réside ici dans l'introduction par le mécanisme d'enroulement du renforcement 111 en mme temps que la bande de matière préconformée est enroulée, cette bande étant conformée, par exemple suivant la section droite rappelant la forme d'un Z, qui est représentée, de manière à recevoir le renforcement dans une cavité ménagée entre les bandes adjacentes.
Dans la fig. 16, est représenté un autre exemple de bande de matière préconformée au sein de laquelle se trouve déjà le renforcement, qui a été introduit dans cette bande par un processus semblable à celui dont on se sert pour la fabrication des câbles engainés, et qui est ensuite transformée pour donner naissance au tube ou tuyau renforcé en partant d'une bande hélicoïdale à une ou plusieurs origines.
On conçoit que des tubes ou tuyaux comprenant plusieurs couches formées d'hélicoïdes à orientations différentes de manière à résister à des types d'efforts différents peuvent tre fabriqués en prévoyant un nombre d'éléments égal à celui des couches de matière afin d'enrouler des couches supplémentaires sur les couches précédentes, faisant office de mandrin. On peut fabriquer de mme des tubes ou tuyaux formés de couches de matière dont certaines sont renforcées alors que d'autres sont des couches rendues plus résistantes par l'appareillage prévu dans les exemples 5 à 12.