Procédé de fabrication d'un tube et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un tube ainsi, qu'a un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La fabrication d'article en utilisant des procédés de moulage ou de coulée par centrifugation est bien connue. Toutefois, en général, on peut dire que l'une des limitations principales des techniques antérieures a été la limitation de la longueur de l'article fini à la longueur du moule entraîné en rotation dans lequel l'article est mis en forme. Par exemple, on connaît bien le fait que certains genres de tuyaux peuvent tre mieux coulés ou moulés dans un moule entraîné en rotation à grande vitesse autour de son axe afin de répartir la matière utilisée pour la coulée à l'intérieur du moule sous l'influence de la force centrifuge. Jusqu'à présent, pour produire des tronçons de tubes par ce procédé, il a été nécessaire de disposer d'un moule au moins aussi long que le tronçon de tube que l'on désire couler.
Les limitations naturelles de la dimension du matériel mécanique ont rendu peu économique la fabrication de tronçons de tube extrmement longs et ont rendu impossible la fabrication de tubes continus.
Les procédés de moulage par centrifugation des techniques antérieures à la présente invention ont été de plus caraotérisés par le fait qu'ils ne permettaient que des régimes de production lents. Le mode d'approche en discontinu de ces procédés des techniques antérieurs, dans lesquels chaque article produit doit tre laissé se solidifier dans le moule, puis ensuite dans lesquels ledit moule doit tre ouvert, puis l'article enlevé et enfin le moule refermé avant que les produits constitutifs d'un autre article puissent tre envoyés dans le moule, a été la raison de ces faibles allures de fabrication.
La présente invention vise principalement la suppression de ces limitations et inconvénients de procédés antérieurs ainsi, qu'un appareil destiné à la mise en oeuvre du moulage centrifuge.
Conformément à la présente invention, le procédé de fabrication de tubes consiste à introduire des feuilles discontinues d'une matière de formation du tube à l'intérieur d'une cage de mise en forme dont la région centrale ne présente pas d'obstruction, puis à faire tourner la matière de l'intérieur de la cage de mise en forme à une vitesse suffisante pour créer une force centrifuge maintenant ladite matière contre l'intérieur de la cage, puis à faire avancer le tube ainsi constitué à travers ladite cage et hors de celle-ci.
Pour le moulage d'articles cylindriques et creux, une forme préférée de ce procédé peut consister à constituer un moule tubulaire par le procédé susvisé, puis à faire se déposer la matière à mouler depuis un organe fixe, sur la surface intérieure du moule tubulaire tandis que ledit moule est entraîné en rotation à une vitesse suffisante pour répartir la matière moulable sous forme d'une couche sensiblement uniforme sur la surface intérieure du moule, puis enfin à continuer l'entraînement en rotation ainsi que l'avance du moule jusqu'à ce que la matière moulable puisse se supporter ell-mme.
L'une des opérations de fabrication pour laquelle on a constaté que la présente invention convenait particulièrement bien est celle qui est nécessitée dans la fabrication de cylindres constitués par des matières plastiques micro-cellulaires, comme par exemple la mousse de polyuréthane plastique. Ces cylindres de matière microcellulaire sont ensuite détachés de manière à constituer de longs tronçons de feuille minoe qui est utilisée, entre autre, dans le garnissage intérieur des articles d'habillement. L'aptitude du procédé ainsi que l'appareil de la présente invention a constituer un cylindre primitif uniforme de toute longueur désirée, permet la fabrication d'une feuille de matière plastique de meilleure uniformité, présentant l'avantage supplémentaire de pouvoir tre produite en diverses largeurs.
L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé. Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs cylindres disposés de manière à former une cage sensiblement cylindrique, des dispositifs supportant lesdits cylindres de manière à tourner autour de leurs axes respectifs pour faire avan cer la matière en feuille autour de l'intérieur de la cage, un dispositif permettant d'introduire une matière en feuille à l'intérieur de la cage, en contact avec lesdits cylindres et un dispositif permettant d'entraîner certains de ces cylindres de manière à faire avancer la matière autour de l'intérieur de la cage, les cylindres étant inclinés autour de l'axe de la cage cylindrique formé de manière que le tube constitué avance à travers ladite cage et en sorte.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective représentant de façon quelque peu schématique le procédé de fabrication du tube et le procédé de moulage centrifuge, certaines parties ayant été arrachées pour montrer l'intérieur du tube de montage.
La fig. 2 est une élévation latérale de l'appareil de constitution et de moulage centrifuge du tube.
La fig. 3 est une vue en perspective de la cage de constitution et de support de tube de l'appareil représenté sur la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en coupe de l'appareil représenté sur la fig. 2 prise suivant IV-VI de la fig. 2.
La fig. 5 est une coupe fragmentaire de la partie de cage de mise en forme de l'appareil représenté sur la fig. 2, prise suivant V-V de la fig. 4.
On a représenté de façon schématique sur la fig. 1 une mise en oeuvre du procédé de constitution du tube ainsi que l'utilisation du tube constitué comme moule de centrifugation destiné à la fabrication d'articles allongés, le tube ayant été référence 11. Le tube 11 est constitué à partir de feuilles 12 de matière souple, comme par exemple du carton épais, lesdites feuilles étant enroulées de manière à se recouvrir afin de constituer une région de moulage creuse 13, à extrémités ouvertes, pouvant recevoir une matière moulable 14. On fait avancer la matière moulable 14, ou bien un mélange de produits constitutifs d'une telle matière jusque dans la région de moulage 13 et on la dépose sur la surface intérieure du tube 11 au moyen d'une tte ou ajutage 15.
Pendant la fabrication du tube 11, on communique au tube des composantes de mouvement, l'une desdites composantes étant une rotation autour de l'axe du tube, l'autre desdites composantes étant une avance du tube dans le sens axial, vers la gauche par rapport à la fig. 1.
La vitesse de rotation du tube 1 1 doit tre suffisante pour créer une force centrifuge agissant sur la matière moulable 14 afin de maintenir ladite matière contre la surface intérieure du tube et de produire dans ledit tube une répartition égale de matière. L'allure d'alimentation en matière moulable depuis la tte 15 est réglée par rapport à la vitesse de rotation du tube de moulage 1 1 ainsi que de la vitesse d'avance du tube de moulage de façon à déposer une couche uniforme et d'épaisseur prédéterminée de matière moulable sur la surface interne du tube.
La matière 14 qui est en cours de moulage par le procédé représenté sur la fig. 1 est un polyuréthane soufflable qui est introduit dans le moule sous forme d'un mélange de réaction constitué par un liquide visqueux. Au fur et à mesure de la réaction des produits constitutifs de cette matière, la substance se déplace pour produire une mousse plastique microcellulaire et solidifiée, ou bien plus ou moins réticulée. On peut facilement choisir la vitesse de rotation du tube de moulage 1 1 pour la masse particulière de la matière moulable faisant que la matière soit maintenue vers l'extérieur de .façon uniforme contre la surface intérieure du tube sans
ggner le procédé de soufflage de façon que le produit
moulé résultant ait une densité sensiblement uniforme
en partant de sa surface extérieure jusqu'à sa surface
intérieure.
De e préférence, le tube de moulage 1 1 est supporté
par sa partie extérieure et sa rotation est effectuée à une
vitesse uniforme sur une distance suffisante de déplace
ment d'avance pour permettre à la matière constituant la
mousse de réagir de façon suffisante pour se supporter
elle-mme. Par la suite, les parties en cours d'avance du
tube 11 peuventtredéplacéeshors de la structure de sup
port et peuvent tre découpées en sections de toute lon
gueur désirée au moyen d'une scie 16 ou de tout autre
dispositif de coupe adhoc. Les cylindres sectionnés 17
constitués par la matière bulleuse moulée sont séparés
du tube de carton 1 1 afin de mettre à découvert la sur
face de la mousse en vue de traitements ultérieurs.
L'appareil utilisé pour constituer les feuilles souples
12 en un tube 1 1 ainsi que pour supporter et pour pro
pulser un tube pendant l'opération de moulage est repré
senté en détail sur les fig. 2 à 5. En se reportant d'abord
aux fig. 2 et 3, on voit que l'appareil comprend une série
de cages de mise en forme référencées 18 et 19 dans leur
ensemble. Chacune des cages comprend une pluralité de
cylindres 20 disposés suivant un cylindre. Chaque cylin
dre 20 est supporté en vue de sa rotation autour de son
axe longitudinal par un dispositif approprié tel que celui
qui a été représenté sur la fig. 5, dans lequel les extré
mités du cylindre renferment des roulements 21 suppor
tés posés par un arbre 22.
Des prolongements d'extré
mité de chaque arbre 22 sont tourillonés dans des
paliers 23 du type universel grâce auxquels les cylindres
20 sont fixés à la structure de support.
I1 est essentiel que les cylindres 20 qui constituent
les cages 18 et 19 soient supportés de manière à laisser
l'intérieur des cages ouvert et sans obstructions, et que
les surfaces intérieures des cylindres 20 soient découver
tes pour venir en contact avec le tube 11 qui est consti
tué, entraîné en rotation, et avancé dans les cages. Le
dispositif préféré de support des cylindres 20 de cage est
clairement représenté sur la fig. 3, ce dispositif compor
tant une série de bagues de support référencées 24, 25 et
26, respectivement. La première bague de support 24
qui délimite l'extrémité d'alimentation de l'appareil de
moulage peut tre montée fixe sur le bâti de support
référencé 27 dans son ensemble sur la fig. 2.
La bague
24 comporte plusieurs ouvertures situées au voisinage
de l'ouverture principale qui y est ménagée, de manière
à loger les paliers universels 23 destinés à une extrémité
de chacun des cylindres 20 constituant la première cage
23.
La bague de support 25 sert aux deux cages 18 et 19
et, à cet effet, est munie de deux jeux d'orifices ménagés
autour de son ouverture afin de supporter l'autre extré
mité de chacun des cylindres 20 de la première cage 18
ainsi qu'une extrémité de chacun des cylindres de la
seconde cage 19 (fig. 5). L'autre extrémité de chacun des
cylindres 20 de la seconde cage 19 est supportée par la
bague de support 26 qui est située à l'extrémité de sortie
de la structure de la cage.
Les bagues de support 25 et 26 sont supportées dans
le bâti 27 de manière qu'elles puissent tre entraînés en
rotation autour de l'axe des cages 18 et 19 par rapport à
la bague de support fixe 24, ainsi que l'une par rapport à
l'autre. A cet effet, le bâti 27 est muni de roues de gui
dage 28, tournant librement, et disposées en paires dans les régions périphériques supérieures et inférieures des bagues de support 25 et 26. Comme représenté sur les fig. 2 et 4, les bagues de support 25 et 26 peuvent comporter des artes chanfreinées qui sont logées dans des gorges coopérantes en forme de V, ménagées dans le pourtour des roues de guidage 28 afin d'assurer l'alignement précis desdites bagues de support.
Les bagues de support 25 et 26 sont montées en vue de leur rotation de manière à permettre aux extrémités opposées des cylindres 20 de chacune des deux cages 18 et 19, d'tre déplacées l'une par rapport à l'autre de façon à incliner chacun des cylindres autour de l'axe des cages. Les paliers universels 23 qui sont situés à chaque extrémité des arbres qui supportent les cylindres 20, permettent aux bagues de support 24, 25 et 26 de demeurer parallèles et situées dans des plans perpendiculaires aux axes des cages 18 et 19, quel que puisse tre le degré d'inclinaison desdits cylindres. Comme on l'expliquera plus en détail par la suite, cette inclinaison des cylindres 20 est destinée à appliquer une composante axiale de déplacement au tube 11 qui est constitué dans la cage 18.
Le dispositif permettant de régler les bagues de support 25 et 26 est très clairement représenté sur la fig. 4 et est constitué par des saillies 29 et 30, en forme de patte, qui sont supportées, respectivement, par les bagues précitées et auxquelles on a articulé des tigespoussoirs 32 et 33, respectivement. Les tiges-poussoirs 32 et 33 sont actionnées à partir d'un arbre menant 34, entraîné en rotation, par l'intermédiaire des bras 35 et 36 qui sont articulés à ces tiges, respectivement, grâce à des axes démontables 37. Les tiges-poussoirs 32 et 33 sont de préférence munies d'une série d'ouvertures destinées à loger les axes 37 pour permettre un réglage initial des bagues 25 et 26 l'une par rapport à l'autre.
On comprendra facilement que l'entraînement en rotation de l'arbre 34 qui peut tre effectué à la main ou bien à l'aide d'un dispositif moteur représenté en 31, produit une rotation simultanée des bagues de support 24 et 25. Pour appliquer le mme degré d'inclinaison aux cylindres 20 de la seconde cage 19 que celui appli qué aux cylindres 20 de la a première cage 18, il est nécessaire de faire tourner la bague de support 26 sur un arc de déplacement supérieur à celui suivant lequel la bague 25 est entraînée en rotation. Cette possibilité s'applique au dispositif de réglage de la fig. 4 en constituant la bras 36 de l'une des tringleries de façon qu'il soit plus long que le bras 35 de l'autre tringlerie.
De ce fait, pour tout degré donné de déplacement en rotation de l'arbre de réglage 34, le bras 36 communique un degré de déplacement plus considérable à la tige poussoir 33, ainsiqu'à la bague 26, que le bras 35 n'en communique à la tige-poussoir 32 et à la bague 25.
On comprendra que le réglage du degré d'inclinaison communiqué aux cylindres 20 des cages 18 et 19 est destiné principalement à changer le rythme d'avance du tube 1 1 dans l'appareil. Comme tel, ce réglage permet de contrôler le laps de temps pendant lequel la matière moulable 14 est retenue dans le bâti de support des cages 18 et 19 pour faire en sorte que ce support ne soit pas retiré hors du tube de moulage 11, relativement souple, jusqu'à ce que la matière moulable soit devenue auto-supportante. Dans le cas où l'on fabrique des cylindres de polyuréthane plastique bulleux, un laps de temps de rotation de 3 à 4 minutes suffit en général pour permettre à la masse cellulaire d'opérer sa prise et d'acquérir une résistance mécanique suffisante pour en permettre les manipulations.
Lorsque l'on utilise une matière de ce genre, plusieurs heures peuvent tre nécessaires pour que les produits constitutifs aient opéré totalement leur réaction, mais la fin de la réaction peut s'opérer après avoir retiré, de la cage 19, les cylindres mis en forme.
D'habitude, le réglage du degré d'inclinaison des cylindres 20 n'est pas nécessaire pendant une passe de moulage, mais l'est seulement lorsque l'on passe d'un type de matière moulable à un autre. De ce fait, la position des bagues de support 25 et 26 est précisée et réglée seulement au commencement de chaque passe de moulage.
Le déplacement des feuilles souples 12 autour de l'intérieur de la cage de mise en forme 18, ainsi que celui du tube 11 constitué, est effectué en entraînant au moins l'un, et, de préférence, tous les cylindres 20 qui constituent la cage 18. L'agencement préféré d'entraînement des cylindres 20 est représenté sur les fig. 2 et 4 et com prend d une courroie souple 39 enroulée plusieurs fois autour de la cage 18 en contact de frottement avec les cylindres et entraînée également autour d'une poulie 40 raccordée à un entraînement 41. Les flèches de la fig. 4 indiquent le sens de déplacement des diverses parties constitutives de l'entraînement, en produisant une rotation du tube de moulage 1 1 en sens inverse des aiguilles d'une montre.
La courroie 39 est entraînée de façon qu'elle se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'agencement des cylindres 20 en communiquant un déplacement tournant dans ce mme sens à chacun des cylindres avec lesquels elle est en contact.
Les feuilles souples 12 et le tube 11, constitué à partir de celles-ci, viennent en contact avec les zones de surface inférieures des cylindres 20, et l'effet d'entraînement combiné des cylindres est tel qu'il produit un déplacement des feuilles 12 et du tube de mise en forme 1 1 en sens inverse des aiguilles d'une montre, autour de l'intérieur de la cage de mise en forme 18.
Les cylindres 20 de la seconde oage 19 sont entraînés par un dispositif d'entraînement similaire, constitué par une autre poulie 39, une poulie 40 et un entraînement 41, comme représenté sur la fig. 2. Etant donné que la seconde cage 19 a pour but principal de supporter le tube de moulage 1 1 au fur et à mesure que la matière moulable y effectue sa prise et de continuer la rotation du tube 1 1 à la mme vitesse de rotation que celle à laquelle il a été constitué, les cages 18 et 19 pourraient tre entraînées à partir d'une source unique de couple moteur. Toutefois, les dispositif d'entraînement indépendants qui ont été représentés permettent d'utiliser des moteurs de plus faible puissance et moins dispendieux.
Les feuilles souples sont amenées jusqu'à l'intérieur de la cage 18 le long d'un platewa d'alimentation 42 qui peut comporter une roue à frottement entraînée 43 qui y est associée, afin de faire avancer les feuilles le long du plateau. Comme représenté sur la fig. 4, un ou plusieurs emplacements de cylindres 20, au voisinage de la partie inférieure de la cage 18, peuvent tre laissés libres pour permettre au plateau 42 de s'étendre jusque dans le dispositif de cylindres afin de guider les feuilles 12 de façon qu'elles viennent en contact avec les zones de surface intérieures des cylindres 20. On obtient un tube 1 1 de meilleure stabilité si l'appareil comporte un dispositif permettant d'appliquer un produit adhésif aux régions des feuilles 12 qui se chevauchent dans le tube à l'état fini.
Dans appareil représenté, un produit adhésif, se présentant sous forme d'une colle à prise rapide, est appliqué par une pomme d'arrosage 44 disposée audes- sus d'une région marginale du plateau 42, à une position telle qu'une bande marginale de chaque feuille 12 passe en dessous de cette pomme immédiatement avant que la feuille pénètre dans la cage de mise en forme 18.
Bien que la titulaire estime préférable de constituer le tube 1 1 à partir d'une série de feuilles séparées et se chevauchant, constituées par une matière souple, il va de soi qu'il est possible d'introduire dans la cage 18 une bande continue d'une telle matière, si la matière utilisée a une résistance mécanique ainsi qu'une souplesse suffisantes pour lui permettre de se mettre à plat contre les cylindres 20 de la cage 18.
Comme on l'a dit précédemment, les cylindres 20 des cages 18 et 19 sont entraînés à une vitesse suffisante pour entraîner les feuilles 12, le tube 11, ainsi que la matière moulable 14 autour de l'intérieur des cages avec une vitesse suffisante pour créer une force centrifuge maintenant lesdites feuilles et la matière vers l'extérieur contre l'intérieur des cages. La vitesse exacte qui est nécessaire à cet effet dépend du diamètre des cages 18 et 19, les vitesses nécessaires étant d'autant plus élevées que les diamètres sont plus importants.
La titulaire estime préférable qu la vitesse de rotation de la matière moulable soit maintenue à un niveau juste suffisant pour produire la force centrifuge et pour éviter des vitesses très élevées, étant donné que celles-ci peuvent appliquer, sur la matière 14, des forces qui gneraient ou au moins auraient une certaine influenoe sur la réaction de soufflage de la matière plastique. Lorsque l'on moule des articles cylindriques en polyuréthane soufflé dans des tubes de moulage en carton d'un diamètre de 1,20 m, on a constaté qu'une vitesse de rotation de 70 tours/minute suffit pour permettre à l'appareil d'exécuter de fagon satisfaisante les fonctions pour lesquelles il a été crée.
L'appareil de moulage centrifuge peut, si on le désire, tre muni de dispositifs destinés à sectionner les articles moulés qui y ont été constitués, sous forme de tronçons de longueur prédéterminée, au fur et à mesure que le tube 11 sort de la cage 18. On a représenté sur la fig. 2 un appareil à cet effet, qui comprend une scie circulaire 46 munie d'un moteur 47 et montée sur un support déplaçable 48 qui permet à la lame de scie d'tre soulevée et abaissée, et déplacée en simultanéité parallèlement à son axe de rotation. Les montages de scie déplaçable de ce genre sont bien connus dans la technique et il n'est pas besoin de les décrire en détail.
Lorsque l'on dispose d'un tel dispositif de montage de scie, il est possible de sectionner des sections du tube de mou lage 1 1 ainsi que la matière qui y est t moulée, tandis que ce tube tourne et se déplace hors de la cage 19, dans le sens axial. Pendant que le tube il est en cours de sectionnement, il est préférable qu'il soit supporté par en-dessous, au moyen de plusieurs pistes à galets référencées 49 dans leur ensemble.
D'après ce qui vient d'tre exposé, on remarque qu'on utilise l'appareil pour constituer un tube de grand diamètre à partir d'une matière souple en feuilles sans utiliser un mandrin qui gnerait l'utilisation immédiate du tube formé en tant que moule centrifuge, et en ce qu'on enroule la matière en feuille e sous forme d'un tube et utilise le déplacement en rotation propre à la mise en forme du tube comme moyen de communiquer une force centrifuge à une matière pouvant tre moulée afin qu'elle prenne la configuration du tube.