Procédé et appareil pour la fabrication en continu d'un matériau isolant fibreux se présentant sous la forme d'un tube La présente invention concerne un procédé pour la fabrication en continu d'un matériau isolant fibreux se présentant sous la forme d'un tube.
L'invention comprend également un appareil pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus ainsi qu'un matériau obtenu par ce procédé.
Les procédés connus pour la fabrication discontinue de matériaux fibreux isolants présentent les inconvé nients qui sont inhérents à cette discontinuité et qui sont suffisamment connus pour ne pas être rappelés. En outre ils conduisent à la constitution de stocks d'éléments de longueur réduite et à des pertes appréciables de maté riau car il est nécessaire de tailler les extrémités de ces éléments pour donner à ces extrémités une coupe nette.
Dans les procédés de fabrication continue qui ont été proposés jusqu'à ce jour, on utilise une bande de matière fibreuse ayant une largeur correspondant sensi blement à la longueur circonférentielle du matériau tubu laire à obtenir et une épaisseur correspondant elle-même sensiblement à celle dudit matériau. On fait passer cette bande sur un mandrin en la déplaçant dans le sens de la longueur de ce dernier tout en la courbant pour que ses bords longitudinaux viennent en contact. On joint ensuite ces bords pour obtenir en définitive le matériau tubu laire.
Ces procédés de fabrication continue présentent de nombreux inconvénients. En particulier on se heurte à des difficultés sérieuses si l'on veut obtenir des maté riaux tubulaires ayant un rapport élevé D/d entre leur diamètre extérieur D et leur diamètre intérieur d. En effet, les couches intérieures de la matière fibreuse sont soumises à un tassement important alors que les cou ches extérieures sont soumises à des effets d'étirage excessifs. D'autre part, l'existence du joint dans le sens de la longueur du matériau obtenu constitue une irré gularité et le matériau n'est pas homogène. L'invention a pour but un procédé qui élimine les inconvénients signalés ci-dessus et permet en outre d'obtenir des avantages particulièrement importants.
Le procédé suivant l'invention consiste à partir d'une bande continue de matière fibreuse conformée de façon à présenter un bord dont le développement est plus grand que celui du. bord opposé, à enrouler hélicoïdale- ment cette bande, ainsi courbée latéralement, sur un mandrin tournant en même temps que l'on fait avancer longitudinalement la bande ainsi enroulée et à dégager axialement cette dernière dudit mandrin.
Lorsque l'épaisseur du matériau isolant est faible par rapport à son diamètre intérieur, l'enroulement sur le mandrin peut être effectué avec une bande unique et il est avantageux que le pas de l'enroulement hélicoïdal formé par la bande ne soit pas plus grand que la moitié de la largeur de ladite bande de telle façon qu'au moins la moitié de la largeur de la bande enroulée, dans chaque spire, recouvre la partie sous-jacente de la spire contiguë.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'inven tion.
La fig. 1 est une vue en perspective schématique de l'ensemble de l'appareil; la fig. 2 est une vue schématique, partiellement en coupe longitudinale de la bande de matière fibreuse au cours des phases d'enroulement et de recouvrement; la fig. 3 est une vue du matériau tubulaire au cours de son enlèvement du mandrin ; la fig. 4 est une vue schématique montrant les divers stades et moyens pour donner à la bande son étirage différencié et pour l'enrouler hélicoïdalement sous forme sensiblement tronconique, la fig. 5 est une vue en plan schématique des organes d'étirage ; la fi-. 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la fia. 5 ;
la fig. 7 est une vue partiellement en coupe et par tiellement en élévation de la seconde forme d'exécution ; la fig. 8 est une vue en perspective d'une variante ; la fig. 9 est une vue en perspective de détail d'une autre variante.
Dans la forme d'exécution représentée à la fi-. 1, l'appareil comprend un dispositif d'alimentation conti nue de matière fibreuse sous la forme d'une bande telle qu'une bobine 10 supportée de façon à pouvoir tourner sur des rouleaux I1 et 12, par exemple. Ces rouleaux sont disposés en amont d'une paire de rouleaux calan- dreurs par lesquels la matière fibreuse 14 sous forme d'une bande rectiligne est amenée au dispositif d'étirage différencié, lequel comprend des rouleaux coniques représentés en S et sur lesquels on reviendra par la suite. La bande ayant subi l'étirage différentiel (représenté en 14') est amenée sur un mandrin tubulaire 15 au moyen de rouleaux coniques de guidage 16-17.
Ce mandrin pourvu de perforations 24 est relié à son extrémité B, en amont de l'endroit où s'effectue l'enroulement de la bande, à une source (non représentée) d'un agent gazeux sous pression et chaud. Le mandrin 15 est en outre animé d'un mouvement de rotation.
Un dispositif d'étirage<B>18,</B> de type connu, est prévu en aval de la zone où a lieu l'enroulement de la bande 14'. Ce dispositif est supporté et entraîné en rotation suivant R, avec le mandrin 15, par une transmission mécanique convenable comportant notamment un arbre 19. Cet entraînement a pour effet de déplacer le maté riau tubulaire le long du mandrin, de l'en dégager et de l'amener à un dispositif de coupe longitudinal 26 ainsi qu'à un dispositif de coupe transversal 27. On obtient ainsi, par ces découpes tant longitudinales que transver sales, les produits désirés, en particulier des produits des tinés à recouvrir des canalisations pour les isoler.
Les dispositifs de coupe 26 et 27 sont supportés par tout système approprié permettant la rotation suivant R ainsi que des mouvements alternatifs longitudinaux et trans versaux suivant P et C pour obtenir des éléments coupés suivant une section droite à partir du matériau tubulaire.
En aval et à proximité des dispositifs d'enroulement hélicoïdal 16 et 17. on prévoit un dispositif pour l'en roulement d'une bande de revêtement, laquelle provient d'un rouleau 21. Il est également prévu un four 31 ou tout autre moyen de chauffage pour traiter par la cha leur la résine thermodurcissable du matériau tubulaire avant la sortie de ce dernier.
Le procédé mis en ceuvre par cet appareil consiste à partir d'une matière fibreuse 14 amenée en continu et se présentant sous la forme d'une bande à bords paral lèles et d'épaisseur et de largeur uniformes. Dans cette matière est dispersé un agent liant. On soumet cette bande à un étirage différentiel dans le dispositif repré senté en S pour obtenir un allongement de l'un de ses bords et pour lui donner une forme courbe dans le plan défini par ses faces. Cette bande courbe 14' est amenée, par le dispositif 16-17, sur le mandrin rotatif 15 avec une inclinaison donnée par rapport à l'axe du mandrin. Cette bande s'enroule sur ledit mandrin.
On fait avan cer cette bande enroulée le long du mandrin au moyen du dispositif de traction 18 de telle sorte qu'elle prenne une conformation hélicoïdale le long du mandrin. L'ame née et l'avancement de la bande sont réglés de façon que le bord du plus grand développement de la bande se trouve en aval dans le sens de l'avancement. On peut régler la vitesse de rotation du mandrin et la vitesse linéaire de l'avancement de la bande de telle sorte que cette dernière forme un enroulement hélicoïdal dont le pas ne soit pas plus grand que la moitié de la largeur de la bande. Cette condition étant remplie, la partie cor respondant au côté le plus long de la bande enroulée recouvre la partie correspondant au côté opposé le plus court de la bande qui se trouve dans la spire adjacente d'aval de l'enroulement.
On soumet la bande enroulée au traitement destiné à la prise du liant de manière à conférer à la matière fibreuse enroulée sur le mandrin la cohésion nécessaire en même temps que l'on sépare ou décolle légèrement du mandrin le tube formé, notam ment dans la zone où se trouvent les perforations dudit mandrin. Le produit tubulaire obtenu est ensuite dégagé du mandrin.
De préférence, le procédé est complété par l'enrou lement d'une bande supplémentaire sur l'enroulement hélicoïdal, ceci notamment avant la prise complète du liant.
Il est avantageux d'appliquer une pression sur la sur face extérieure de la bande enroulée en hélice, conjoin tement avec son revêtement au moyen de la bande sup plémentaire. On décrit ci-après des modes de mise en oeuvre, par ticulièrement avantageux, en référence aux fig. 2 à 9. Etirage <I>différentiel</I> Se référant aux fig. 4 à 6, on supposera que l'on veuille obtenir un matériau fibreux tubulaire ayant un diamètre extérieur D et un diamètre intérieur d. sur un mandrin 15 ayant comme diamètre extérieur d.
On tien dra compte de l'épaisseur de la bande de matière étirée 14' pour que l'enroulement de ladite bande suivant le nombre de couches superposées nécessaires conduise à l'obtention désirée de l'épaisseur du tube. Il y a lieu éga lement de tenir compte de la largeur L de la bande dans l'ajustement de l'inclinaison A de chaque couche de la bande enroulée pour obtenir l'étendue du recouvrement ainsi que la relation entre la vitesse de rotation du man drin et la vitesse linéaire de progression du matériau enroulé.
Il est évident que, tenant compte de ce qui pré cède concernant les conditions d'enroulement de la bande, le bord aval 14b de cette dernière (voir en par ticulier la fig. 4) engendre un enroulement cylindrique hélicoïdal de diamètre D tandis que son bord d'amont 14a engendre un enroulement cylindrique hélicoïdal contigu au mandrin et par suite de diamètre d.
Bien que, au cours de son enroulement sur le man drin, l'on puisse admettre une déformation substantielle de la matière fibreuse, cette déformation pouvant être dans certains cas désirée, les valeurs indiquées ci-dessus doivent être considérées comme des paramètres de l'éti rage différentiel auquel on soumet la bande de matière rectiligne calandrée 14.
Cet étirage différentiel produit un allongement du bord d'aval 14b de la bande de sorte que le rapport entre les longueurs des côtés opposés 14a et 14b soit de l'ordre du rapport entre les diamètres exté rieur et intérieur du produit tubulaire à obtenir, c'est-à- dire sensiblement
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Cette condition est satisfaite lorsque la bande 14 est étirée de façon à prendre une courbure latérale comme montré en 14', fig. 4, en particulier de manière que le rayon Rb de son côté extérieur 14b (côté d'aval) par rapport au rayon R,, du côté intérieur 14a corresponde au rapport du diamètre D au diamètre d.
Cet étirage différentiel et la courbure latérale qui en résulte pour la bande sont obtenus en amenant la bande de matière 14 en contact tangentiel avec une pluralité de paires de rouleaux coniques 28 et 29 ayant leurs gran des bases sur le côté de la bande qui doit être allongé. La disposition et le fonctionnement du dispositif d'éti rage différentiel se comprend facilement si l'on consi dère les fig. 4 à 6 dans lesquelles on voit en 14" une par tie .de la bande partiellement étirée. L'action d'étirage est due au fait que le bord 14b de la bande est amené à sui vre sur les rouleaux coniques 28 et 29 un trajet plus long que celui suivi par le côté opposé 14a.
Pour simplifier le dessin, on a représenté deux paires de rouleaux coniques 28 et 29, ces rouleaux ayant une conicité appréciable. Il a été cependant constaté qu'il était avantageux d'utiliser un nombre plus important de rouleaux coniques, chacun présentant une très faible conicité. Une telle disposition permet d'obtenir divers avantages. En particulier, la masse fibreuse est soumise à une action d'étirage progressive. L'appareil est d'un emploi plus souple puisqu'il suffit de faire passer la bande sur une partie seulement des rouleaux suivant l'importance de l'allongement différentiel à obtenir.
Il est également possible, pour obtenir une action progressive, de prévoir plusieurs. paires de rouleaux coni ques dont chacune présente une conicité différente.
Bien que l'on ait montré sur la fig. 4 une bande et des rouleaux coniques disposés dans l'ensemble suivant un même plan, il est évident que les rouleaux peuvent être disposés perpendiculairement à la direction géné rale de progression de la bande, comme représenté aux fig. 1, 5 et 6 par exemple. De plus, tout ou partie de ces rouleaux peuvent être commandés, à partir de dispositifs moteurs et de transmissions convenables, pour faciliter la progression de la bande.
On peut également procéder à un ajustement précis de l'étirage différentiel en réglant l'inclinaison latérale de l'axe d'un ou plusieurs rouleaux, ce qui a pour effet de régler la différence des trajets que doivent suivre les bords opposés de la bande de matière.
Lorsque l'épaisseur du matériau isolant doit être im portante, il devient difficile d'obtenir une action d'étirage différentiel suffisante sans déchirer la bande. Dans ce cas l'invention prévoit d'utiliser plusieurs bandes super posées comportant chacune les caractéristiques définies ci-dessus. <I>Enroulement et revêtement de la bande</I> Les fig. 2 à 4 et 7 à 9 montrent en 20 l'élément tubu laire enroulé et revêtu en 20' (fig. 7 à 9), l'élément tubu laire enroulé mais non encore revêtu, en 25 le revête ment et en 30 l'intérieur creux de l'élément, lequel est dégagé axialement de la partie terminale 25 du man drin 15.
La bande de matière fibreuse étirée de façon diffé rentielle 14' est amenée sur le mandrin 15 par des rou leaux coniques tels que les rouleaux 16 et 17 dont la conicité et l'inclinaison des axes, par rapport à l'axe du mandrin 15, sont déterminés de façon qu'en tout point de la surface extérieure des rouleaux, on obtienne une vitesse périphérique correspondant sensiblement à la vitesse linéaire de la partie de la bande qui vient en con tact avec le point correspondant des rouleaux, et égale ment l'angle A désiré sur la partie des rouleaux où a lieu le contact.
Cet angle est déterminé par la relation
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dans laquelle tgA est la tangente de l'angle A entre la bande et l'axe du mandrin, D et d sont respectivement les diamètres extérieur et intérieur du matériau tubulaire et L la largeur de la bande.
L'importance du chevauchement des spires adjacen tes de l'enroulement de la bande est réglée en faisant varier la relation entre la vitesse v (fig. 4) à laquelle la bande est amenée et la vitesse M (fig. 4) à laquelle le matériau enroulé se déplace axialement le long du man drin 15. La vitesse de rotation du mandrin est elle-même réglée de façon que sa vitesse périphérique corresponde ou soit légèrement plus grande que la vitesse linéaire de l'extrémité d'amont la plus courte de la bande.
La surface intérieure du matériau tubulaire, c'est-à- dire son âme creuse 30 (fig. 3) provient du contact de la matière avec le mandrin 15. Le côté intérieur ou amont 14a de la bande se trouve aplati par l'enroulement serré de la matière sur le mandrin. La surface externe du tube a elle-même tendance à prendre une forme en gradins hélicoïdaux, comme cela a été montré en exagérant sur la fig. 7. Il est préférable de rendre lisse (cylindrique) cette surface en gradins. Ceci peut être obtenu en ren dant compacte la partie extérieure du matériau tubu laire.
On peut dans ce but former sur la surface exté rieure du matériau un enroulement 22 constituant un revêtement et/ou exercer une pression radiale convena ble sur cette surface avant et/ou en même temps que l'enroulement.
Suivant la fig. 7, on utilise des rouleaux 40 et 41, de préférence diamétralement opposés, pour exercer une pression et aplatir la surface en gradins de la bande enroulée. L'un de ces rouleaux (par exemple le rouleau 40) est de préférence utilisé pour amener le ruban de revêtement 22 sur la bande enroulée. On maintient ainsi la bande serrée, dans l'état résultant de l'action des rou leaux. Dans la disposition représentée fig. 7, les rouleaux 40 et 41 comportent à leur extrémité amont une partie tronconique ou fuselée pour faciliter le passage de la bande enroulée présentant extérieurement des gradins.
Les rouleaux 40 et 41 peuvent être supportés, de façon à pouvoir tourner, sur des bras 42 et 43 (fig. 8), eux-mêmes montés sur un châssis. Ces rouleaux sont pressés, par des ressorts ou des poids (non représentés), pour appliquer la pression radiale désirée sur le maté riau. En outre, dans la disposition représentée fig. 8, ces rouleaux sont disposés dans le sens de la longueur du mandrin, de façon que leur action s'exerce conjointe ment avec l'action d'enroulement de la bande 14' sur le mandrin.
On obtient ainsi l'aplatissement de la surface extérieure en gradins du matériau tubulaire enroulé héli- coïdalement de façon sensiblement simultanée avec la formation dudit matériau.
Les rouleaux de pression 40 et 41 peuvent être por tés de façon à pouvoir tourner autour d'axes sensible ment parallèles à l'axe du mandrin 15, mais une telle disposition entraîne une résistance à l'avancement axial du matériau fibreux tubulaire produit. Dans le cas où les rouleaux exercent une faible pression radiale sur la surface du produit, cette résistance peut être négligée et on peut avantageusement utiliser une disposition telle que celle représentée fig. 8.
Les rouleaux 40-41 peuvent toutefois être disposés obliquement par rapport au mandrin, les axes des rou leaux et du mandrin formant entre eux un angle qui peut être plus grand que l'inclinaison de la spirale définie par l'enroulement sur la surface extérieure du matériau enroulé. On obtient ainsi une action favorisant l'avance ment du matériau lorsque ces rouleaux et la surface extérieure du matériau sont en contact avec frottement.
Suivant une forme de réalisation préférée, les rou leaux ont une surface extérieure concave, en particulier une surface en forme de paraboloïde, de sorte que la surface de contact entre lesdits rouleaux et le matériau enroulé peut s'étendre dans le sens de la longueur dudit matériau. Une telle disposition est représentée schémati quement sur la fig. 9 où les rouleaux ainsi conformés sont visibles en 40' et 41'.
En se reportant aux fig. 2 et 3, on voit le mandrin tubulaire 15 qui est alimenté en B au moyen d'un fluide gazeux chaud sous pression et qui comporte une plura lité de perforations 24 régulièrement réparties sur sa par tie située en aval de l'endroit où a lieu l'enroulement de la bande (fia. 2) et, de préférence, également en aval de l'endroit où l'on forme le revêtement 23 par enroulement du ruban 22 sur le matériau enroulé.
Le fluide gazeux sortant des perforations du mandrin a pour effet en premier lieu de décoller légèrement la surface intérieure du matériau tubulaire de la surface du mandrin. Cette action facilite le dégagement du tube obtenu et sa progression dans le sens de l'axe du mandrin.
D'autre part. le fluide gazeux chaud. en pénétrant dans la matière fibreuse a pour effet d'assurer la prise du liant.
Le revêtement 23 peut être constitué par une feuille de matière imperméable ou peu perméable, par exemple une feuille de matière plastique. de sorte que le fluide gazeux sortant des perforations 24 soit obligé de passer dans le sens de la longueur du tube ce qui améliore les échanges de chaleur et assure une prise uniforme de la résine.
Le fluide chaud est amené à une pression suffisante pour que le matériau tubulaire enroulé soit décollé du mandrin, notamment dans la zone où sont situées les perforations 24, tout en provoquant la prise du liant. Il est ainsi possible d'exercer une traction continue sur le matériau tubulaire et de l'enlever du mandrin.
L'utilisation de matière plastique ou autre matière imperméable et suffisamment résistante pour constituer le revêtement extérieur 23, permet d'obtenir des produits particulièrement avantageux en ce sens qu'ils possèdent une couche de surface efficace au point de vue protec tion et qui est imperméable. On peut donc réaliser à par tir de ces produits des isolations de canalisations sans qu'il soit nécessaire de prévoir des moyens de protec tion supplémentaires ainsi que cela est le cas dans la pra tique actuelle.
On voit par la description qui précède que l'inven tion a pour objet un procédé particulièrement avanta geux pour la production en continu d'un matériau fibreux tubulaire qui est formé d'une matière fibreuse par exemple de fibres de verre ou autres fibres miné- rales - dont les fibres sont liées entre elles. Ce procédé peut être utilisé quels que soient la longueur, les diamè tres interne et externe et le rapport entre ces diamètres du produit à obtenir.
Il conduit à l'obtention de maté riaux fibreux tubulaires dont la structure est homogène en tous points de la masse et qui peuvent être utilisés notamment pour former des gaines de conditionnement ou des éléments isolants destinés à recouvrir des tuyau teries ou on peut donner à ces produits toute densité voulue, soit uniformément dans toute leur épaisseur, soit dans les couches extérieures. Ces produits peuvent com porter un revêtement extérieur imperméable ou non.
Le matériau isolant fibreux tubulaire décrit a longi tudinalement une structure fibreuse sensiblement homo gène et peut être découpé, sans aucune perte, en élé ments isolants tubulaires ou en demi-coquilles.
Method and apparatus for the continuous manufacture of a fibrous insulating material in the form of a tube The present invention relates to a process for the continuous manufacture of a fibrous insulating material in the form of a tube.
The invention also comprises an apparatus for carrying out the above method as well as a material obtained by this method.
The known processes for the discontinuous manufacture of insulating fibrous materials exhibit the drawbacks which are inherent in this discontinuity and which are sufficiently known not to be recalled. In addition, they lead to the constitution of stocks of elements of reduced length and to appreciable losses of material because it is necessary to cut the ends of these elements in order to give these ends a clean cut.
In the continuous manufacturing processes which have been proposed to date, a band of fibrous material is used having a width corresponding substantially to the circumferential length of the tubular material to be obtained and a thickness itself corresponding substantially to that of said material. material. This strip is passed over a mandrel by moving it in the direction of the length of the latter while bending it so that its longitudinal edges come into contact. These edges are then joined to ultimately obtain the tubular material.
These continuous manufacturing processes have many drawbacks. In particular, serious difficulties are encountered if it is desired to obtain tubular materials having a high ratio D / d between their outside diameter D and their inside diameter d. This is because the inner layers of the fibrous material are subjected to significant packing while the outer layers are subjected to excessive stretching effects. On the other hand, the existence of the seal in the direction of the length of the material obtained constitutes an irregularity and the material is not homogeneous. The object of the invention is a method which eliminates the drawbacks mentioned above and also makes it possible to obtain particularly important advantages.
The method according to the invention consists of starting from a continuous strip of fibrous material shaped so as to have an edge whose development is greater than that of. opposite edge, in helically winding this strip, thus curved laterally, on a rotating mandrel at the same time as the strip thus wound is advanced longitudinally and in axially disengaging the latter from said mandrel.
When the thickness of the insulating material is small compared to its internal diameter, the winding on the mandrel can be carried out with a single strip, and it is advantageous that the pitch of the helical winding formed by the strip is not larger. that half of the width of said strip such that at least half of the width of the wound strip, in each turn, covers the underlying part of the contiguous turn.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus which the invention comprises.
Fig. 1 is a schematic perspective view of the entire apparatus; fig. 2 is a schematic view, partially in longitudinal section, of the strip of fibrous material during the winding and covering phases; fig. 3 is a view of the tubular material as it is removed from the mandrel; fig. 4 is a schematic view showing the various stages and means for giving the strip its differentiated stretching and for winding it helically in a substantially frustoconical form, FIG. 5 is a schematic plan view of the stretchers; the fi-. 6 is a sectional view along VI-VI of the fia. 5;
fig. 7 is a view partially in section and partially in elevation of the second embodiment; fig. 8 is a perspective view of a variant; fig. 9 is a detailed perspective view of another variant.
In the embodiment shown in fi-. 1, the apparatus comprises a device for continuous supply of fibrous material in the form of a strip such as a spool 10 supported so as to be able to rotate on rollers I1 and 12, for example. These rollers are arranged upstream of a pair of calender rolls by which the fibrous material 14 in the form of a rectilinear strip is brought to the differentiated drawing device, which comprises tapered rollers shown at S and which will be discussed later. thereafter. The strip which has undergone the differential stretching (shown at 14 ') is fed onto a tubular mandrel 15 by means of conical guide rollers 16-17.
This mandrel provided with perforations 24 is connected at its end B, upstream from where the strip is wound up, to a source (not shown) of a hot pressurized gaseous agent. The mandrel 15 is furthermore driven by a rotational movement.
A stretching device <B> 18, </B> of known type is provided downstream of the zone where the winding of the strip 14 'takes place. This device is supported and driven in rotation along R, with the mandrel 15, by a suitable mechanical transmission comprising in particular a shaft 19. This drive has the effect of moving the tubular material along the mandrel, to release it and to bring it to a longitudinal cutting device 26 as well as to a transverse cutting device 27. Thus, by these cuts, both longitudinal and transverse, the desired products are obtained, in particular products from the tines to be covered in the pipes for the pipes. isolate.
The cutting devices 26 and 27 are supported by any suitable system allowing rotation along R as well as longitudinal and transverse reciprocating movements along P and C to obtain elements cut along a straight section from the tubular material.
Downstream and near the helical winding devices 16 and 17. a device is provided for rolling up a coating strip, which comes from a roller 21. An oven 31 or any other means is also provided. heating to heat treat the thermosetting resin of the tubular material before the latter leaves.
The method implemented by this apparatus consists from a fibrous material 14 fed continuously and in the form of a strip with parallel edges and of uniform thickness and width. In this material is dispersed a binding agent. This strip is subjected to differential stretching in the device shown in S to obtain an elongation of one of its edges and to give it a curved shape in the plane defined by its faces. This curved strip 14 'is brought, by the device 16-17, onto the rotary mandrel 15 with a given inclination with respect to the axis of the mandrel. This strip is wound up on said mandrel.
This band wound along the mandrel is advanced by means of the traction device 18 so that it takes on a helical conformation along the mandrel. The web core and the advancement of the web are adjusted so that the edge of the largest development of the web is downstream in the direction of travel. It is possible to adjust the speed of rotation of the mandrel and the linear speed of the advance of the strip so that the latter forms a helical winding the pitch of which is not greater than half the width of the strip. This condition being fulfilled, the part corresponding to the longest side of the wound strip covers the part corresponding to the shortest opposite side of the strip which is located in the adjacent downstream turn of the winding.
The wound strip is subjected to the treatment intended for setting the binder so as to give the fibrous material wound on the mandrel the necessary cohesion at the same time as the formed tube is separated or slightly detached from the mandrel, in particular in the area where the perforations of said mandrel are located. The tubular product obtained is then released from the mandrel.
Preferably, the method is completed by the winding of an additional strip on the helical winding, this in particular before the complete setting of the binder.
It is advantageous to apply pressure to the outer surface of the helically wound strip, together with its coating by means of the additional strip. Particularly advantageous embodiments are described below with reference to FIGS. 2 to 9. <I> differential </I> drawing Referring to figs. 4 to 6, it will be assumed that one wishes to obtain a tubular fibrous material having an outside diameter D and an inside diameter d. on a mandrel 15 having as external diameter d.
Account will be taken of the thickness of the strip of stretched material 14 'so that the winding of said strip according to the number of superimposed layers required leads to the desired thickness of the tube being obtained. The width L of the strip should also be taken into account in adjusting the inclination A of each layer of the wound strip to obtain the extent of the overlap as well as the relation between the speed of rotation of the man. drin and the linear speed of progression of the wound material.
It is obvious that, taking into account the foregoing concerning the winding conditions of the strip, the downstream edge 14b of the latter (see in particular FIG. 4) generates a helical cylindrical winding of diameter D while its upstream edge 14a generates a helical cylindrical winding contiguous to the mandrel and consequently of diameter d.
Although a substantial deformation of the fibrous material may be admitted during its winding on the sleeve, which deformation may in certain cases be desired, the values given above should be considered as parameters of the differential stretching to which the strip of calendered rectilinear material is subjected 14.
This differential stretching produces an elongation of the downstream edge 14b of the strip so that the ratio between the lengths of the opposite sides 14a and 14b is of the order of the ratio between the outside and inside diameters of the tubular product to be obtained, c 'that is to say substantially
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This condition is satisfied when the strip 14 is stretched so as to assume a lateral curvature as shown at 14 ', fig. 4, in particular so that the radius Rb of its outer side 14b (downstream side) with respect to the radius R ,, of the inner side 14a corresponds to the ratio of the diameter D to the diameter d.
This differential stretching and the resulting lateral curvature of the web is achieved by bringing the web of material 14 into tangential contact with a plurality of pairs of tapered rollers 28 and 29 having their bases on the side of the web which is to be. elongate. The arrangement and operation of the differential stretching device is easily understood if one considers figs. 4 to 6 in which a part of the partially stretched strip is seen at 14 ". The stretching action is due to the fact that the edge 14b of the strip is made to follow on the taper rollers 28 and 29 a longer path than that followed by the opposite side 14a.
To simplify the drawing, two pairs of tapered rollers 28 and 29 have been shown, these rollers having an appreciable taper. It has however been found that it is advantageous to use a larger number of tapered rollers, each having a very low taper. Such an arrangement makes it possible to obtain various advantages. In particular, the fibrous mass is subjected to a progressive stretching action. The apparatus is more flexible to use since it suffices to pass the strip over only part of the rollers depending on the extent of the differential elongation to be obtained.
It is also possible, to obtain a progressive action, to provide several. pairs of tapered rollers each of which has a different taper.
Although it has been shown in fig. 4 a strip and conical rollers arranged in the assembly along the same plane, it is obvious that the rollers can be arranged perpendicular to the general direction of advance of the strip, as shown in FIGS. 1, 5 and 6 for example. In addition, all or part of these rollers can be controlled, from suitable motor and transmission devices, to facilitate the progression of the strip.
A precise adjustment of the differential stretch can also be made by adjusting the lateral inclination of the axis of one or more rollers, which has the effect of adjusting the difference in the paths that the opposite edges of the web must follow. of matter.
When the thickness of the insulating material is to be great, it becomes difficult to obtain sufficient differential stretching action without tearing the strip. In this case the invention provides for the use of several superposed bands each comprising the characteristics defined above. <I> Winding and coating of the strip </I> Figs. 2 to 4 and 7 to 9 show at 20 the tubular element coiled and coated at 20 '(Figs. 7 to 9), the tubular element rolled up but not yet coated, in the coating and in the 30'. hollow interior of the element, which is axially disengaged from the end part 25 of the handle 15.
The differentially stretched band of fibrous material 14 'is brought onto the mandrel 15 by conical rollers such as rollers 16 and 17, the taper and inclination of the axes of which, relative to the axis of the mandrel 15, are determined so that at any point of the outer surface of the rollers, a peripheral speed is obtained corresponding substantially to the linear speed of the part of the strip which comes into contact with the corresponding point of the rollers, and also the angle A desired on the part of the rollers where the contact takes place.
This angle is determined by the relation
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in which tgA is the tangent of the angle A between the strip and the axis of the mandrel, D and d are respectively the outside and inside diameters of the tubular material and L the width of the strip.
The amount of overlap of the adjacent turns of the web winding is controlled by varying the relation between the speed v (fig. 4) at which the web is fed and the speed M (fig. 4) at which the Coiled material moves axially along the mandrel 15. The rotational speed of the mandrel is itself regulated so that its peripheral speed matches or is slightly greater than the linear speed of the shorter upstream end of the band.
The inner surface of the tubular material, that is to say its hollow core 30 (FIG. 3) comes from the contact of the material with the mandrel 15. The inner or upstream side 14a of the strip is flattened by the winding. clamped material onto the mandrel. The outer surface of the tube itself tends to take a helical stepped shape, as has been exaggeratedly shown in fig. 7. It is preferable to make this stepped surface smooth (cylindrical). This can be achieved by making the outer part of the tubular material compact.
For this purpose, it is possible to form on the outer surface of the material a winding 22 constituting a coating and / or to exert a suitable radial pressure on this surface before and / or at the same time as the winding.
According to fig. 7, rollers 40 and 41, preferably diametrically opposed, are used to exert pressure and flatten the stepped surface of the wound strip. One of these rolls (eg roll 40) is preferably used to feed the coating tape 22 onto the wound tape. This keeps the strip tight, in the state resulting from the action of the rollers. In the arrangement shown in fig. 7, the rollers 40 and 41 have at their upstream end a frustoconical or tapered part to facilitate the passage of the wound strip having steps on the outside.
The rollers 40 and 41 can be supported, so as to be able to rotate, on arms 42 and 43 (fig. 8), themselves mounted on a frame. These rollers are pressed, by springs or weights (not shown), to apply the desired radial pressure to the material. In addition, in the arrangement shown in FIG. 8, these rollers are arranged in the direction of the length of the mandrel, so that their action is exerted jointly with the winding action of the strip 14 'on the mandrel.
The flattening of the stepped outer surface of the helically wound tubular material is thus obtained substantially simultaneously with the formation of said material.
The pressure rollers 40 and 41 can be carried so as to be able to rotate about axes substantially parallel to the axis of the mandrel 15, but such an arrangement results in resistance to the axial advance of the tubular fibrous material produced. In the case where the rollers exert a low radial pressure on the surface of the product, this resistance can be neglected and one can advantageously use an arrangement such as that shown in fig. 8.
The rollers 40-41 may however be disposed obliquely with respect to the mandrel, the axes of the rolls and of the mandrel forming between them an angle which may be greater than the inclination of the spiral defined by the winding on the outer surface of the coil. coiled material. An action is thus obtained which promotes the advance of the material when these rollers and the outer surface of the material are in contact with friction.
According to a preferred embodiment, the rolls have a concave outer surface, in particular a paraboloid-shaped surface, so that the contact surface between said rollers and the wound material can extend in the length direction of said material. Such an arrangement is shown schematically in FIG. 9 where the rolls thus shaped are visible at 40 'and 41'.
Referring to fig. 2 and 3, we see the tubular mandrel 15 which is supplied at B by means of a hot gaseous fluid under pressure and which comprises a plura ity of perforations 24 regularly distributed over its part located downstream of the place where the winding of the tape (fia. 2) and, preferably, also downstream from where the coating 23 is formed by winding the tape 22 on the wound material.
The gaseous fluid coming out of the perforations of the mandrel has the first effect of slightly lifting the inner surface of the tubular material from the surface of the mandrel. This action facilitates the release of the tube obtained and its progression in the direction of the axis of the mandrel.
On the other hand. the hot gaseous fluid. penetrating into the fibrous material has the effect of ensuring the setting of the binder.
The coating 23 can be formed by a sheet of impermeable material or of low permeability, for example a sheet of plastic material. so that the gaseous fluid leaving the perforations 24 is forced to pass in the direction of the length of the tube, which improves heat exchange and ensures uniform setting of the resin.
The hot fluid is brought to a sufficient pressure so that the wound tubular material is detached from the mandrel, in particular in the zone where the perforations 24 are located, while causing the binding of the binder. It is thus possible to exert continuous traction on the tubular material and to remove it from the mandrel.
The use of plastic or other material which is impermeable and sufficiently resistant to constitute the outer covering 23, makes it possible to obtain products which are particularly advantageous in that they have a surface layer which is effective from the point of view of protection and which is impermeable. . It is therefore possible to produce pipe insulation from these products without it being necessary to provide additional means of protection, as is the case in current practice.
It can be seen from the foregoing description that the subject of the invention is a particularly advantageous process for the continuous production of a tubular fibrous material which is formed from a fibrous material, for example of glass fibers or other mineral fibers. rales - whose fibers are linked together. This process can be used whatever the length, the internal and external diameters and the ratio between these diameters of the product to be obtained.
It leads to the production of tubular fibrous materials whose structure is homogeneous at all points of the mass and which can be used in particular to form packaging sheaths or insulating elements intended to cover pipes or these can be given products any desired density, either uniformly throughout their thickness or in the outer layers. These products may or may not have a waterproof outer coating.
The tubular fibrous insulating material described has a longi tudinally a substantially homogeneous fibrous structure and can be cut, without any loss, into tubular insulating elements or half-shells.