CH686169A5 - Procede de fabrication d'une enveloppe tubulaire metallique et enveloppe obtenue selon ce procede. - Google Patents

Description

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Description

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une enveloppe tubulaire métallique et une enveloppe obtenue selon ce procédé. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé pour fabriquer une enveloppe tubulaire souple, à partir d'un ruban métallique de faible épaisseur qui est recouvert sur au moins une de ses faces d'une couche d'un autre matériau, l'enveloppe tubulaire étant par exemple destinée, en combinaison avec un élément longitudinal s'étendant à l'intérieur et une gaine isolante, à former des câbles aptes à transporter des signaux électriques ou optiques, ou encore des conduits d'écoulement ou analogues.

Selon les procédés connus, les enveloppes tubuläres de ce type sont généralement obtenues en continu à partir d'un ruban métallique qui passe à travers une série de galets de formage pour donner au ruban la forme d'une enveloppe fermée dans laquelle les bords longitudinaux sont amenés en juxtaposition pour former une ligne de joint longitudinale le long de laquelle on procède à un soudage TIG ou analogue. Selon une application particulière, l'enveloppe tubulaire peut être formée autour d'un élément longitudinal tel qu'un conducteur noyé dans un isolant ou encore tel qu'un simple tube, puis cette enveloppe tubulaire est recouverte d'une couche d'un matériau isolant par exemple par une opération supplémentaire d'extrudage.

Bien qu'apparemment satisfaisant, ce procédé présente toutefois des inconvénients.

En effet, le fait de devoir amener les bords longitudinaux en juxtaposition ou bord à bord nécessite l'utilisation, d'une part, d'une machine de formage précise, et d'autre part, d'un ruban ayant des tolérances dimensionnelles, notamment dans sa largeur qui soient constantes et serrées ce qui entraîne des coûts de fabrication élevés.

En outre lorsque l'enveloppe tubulaire s'étend autour d'un conducteur noyé dans un isolant ou autour d'un simple tube, il est nécessaire de faire subir à l'enveloppe une opération supplémentaire de calibrage dans laquelle l'enveloppe tubulaire est amenée en contact étroit avec le conducteur ou le tube. Cette opération supplémentaire augmente le temps de production et par là même augmente le coût du produit fini.

Par ailleurs, pour réaliser un soudage bord à bord fiable il est nécessaire selon ce procédé d'utiliser des rubans métalliques ayant des épaisseurs au moins supérieures à 0,3 mm. Cela conduit par conséquent à la réalisation d'enveloppes tubulaires présentant une grande rigidité si bien qu'elles ne peuvent être que difficilement courbées, et cela seulement selon de grands rayons de courbure. Il en résulte donc une limitation contraignante du domaine d'application de ce type d'enveloppes tubulaires.

De plus, ce procédé rend le soudage des bords longitudinaux très délicat à réaliser lorsque l'enveloppe tubulaire est formée à partir d'un ruban dont au moins une des faces est recouverte d'une couche d'un autre matériau car il est alors nécessaire de préparer les surfaces à souder. Or, il existe de nombreuses applications pour lesquelles l'enveloppe tubulaire doit comprendre sur ses faces extérieure et/ou intérieure une fine couche d'un autre matériau, par exemple une couche extérieure en un matériau synthétique pour former une couche d'apprêt, notamment si l'enveloppe tubulaire est destinée à être recouvertes d'une gaine isolante ou simplement pour protéger le ruban lors de son stockage et de ses manipulations.

L'invention a donc pour but principal de remédier aux inconvénients de l'art antérieur susmentionné en fournissant un procédé simple, efficace et économique pour réaliser des enveloppes tubulaires souples qui peuvent être aisément réalisées à partir de rubans métalliques de faible épaisseur et dont au moins une des faces peut être recouverte d'une couche d'un autre matériau.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une enveloppe tubulaire, destinée notamment à la réalisation de câbles, tubes ou analogues tel que défini par la revendication 1 du brevet.

La superposition des bords longitudinaux avant l'opération de soudage permet ainsi l'utilisation de rubans de faible épaisseur et de largeur ne présentant pas de tolérances dimensionnelles particulières puisque le problème de réaliser un joint bord à bord disparaît. Ainsi, les enveloppes tubulaires obtenues sont, d'une part, plus facile à manipuler puisque plus souple, et d'autre part bon marché à fabriquer. La grande souplesse des enveloppes obtenues selon le procédé de l'invention élargit le champ d'application de celles-ci par rapport à celui des enveloppes tubulaires fabriquées selon les procédés de l'art antérieur. Aussi, le fait de souder les bords longitudinaux ensemble à l'aide d'un dispositif à faisceau laser permet de réaliser un soudage de qualité que le ruban soit recouvert sur une de ses faces d'une couche d'un autre matériau tel qu'un matériau synthétique ou pas.

Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, l'étape de fixation des bords comprend la réalisation d'un cordon de soudure continu longitudinal. On obtient ainsi une enveloppe tubulaire parfaitement étanche.

Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, l'étape de fixation des bords comprend la réalisation simultanée de deux cordons de soudure longitudinaux parallèles.

Grâce à cette caractéristique on augmente facilement la fiabilité de l'étanchéité de l'enveloppe sans pour cela ralentir la fabrication de l'enveloppe tubulaire et augmenter son coût.

L'invention a également pour objet une enveloppe tubulaire, destinée notamment à la réalisation de câbles, tubes ou analogues, caractérisée en ce qu'elle est formée d'un ruban métallique recouvert sur au moins une de ses faces d'une couche d'un autre matériau, et en ce que ledit ruban comprend deux bords longitudinaux repliés transversalement, l'un des bords longitudinaux du ruban dit bord supérieur recouvrant en partie l'autre bord longitudinal dit bord inférieur et en ce que le bord supérieur est maintenu sur le bord inférieur par au moins un cordon de soudure au laser.

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D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemple de modes de réalisation, la description étant faite à titre purement illustrai en liaison avec les dessins joints parmi lesquels:

- la fig. 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'une enveloppe tubulaire selon l'invention montrée dans le cadre d'une application à un câble coaxial;

- la fig. 2 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'une enveloppe tubulaire selon l'invention montrée dans le cadre d'une application à une canalisation; et

- les fig. 3 et 4 sont des vues en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'une enveloppe tubulaire selon l'invention respectivement dans les applications des fig. 1 et 2; et

- la fig. 5 est une représentation schématique d'un dispositif permettant la mise en œuvre du procédé selon l'invention.

La description du procédé de fabrication d'une enveloppe tubulaire qui va suivre sera faite dans le cadre de deux applications particulièrement avantageuses de l'enveloppe tubulaire de l'invention, à savoir à une première application à un câble coaxial et une seconde application à un conduit d'écoulement.

Bien entendu l'enveloppe tubulaire obtenue selon le procédé de fabrication de l'invention n'est pas limité à ces applications et d'autres applications peuvent être envisagées. A titre d'exemple, l'enveloppe tubulaire de l'invention pourra être aussi avantageusement utilisée pour réaliser des câbles comprenant des fibres optiques.

En se référant à la fig. 1, on voit une représentation en coupe transversale d'un câble coaxial désigné par la référence générale 1, le câble 1 étant réalisé à partir d'une enveloppe 2 selon l'invention.

Le câble coaxial 1 comprend un élément conducteur 4 noyé dans une couche d'un matériau isolant électrique 6. L'élément conducteur 4 peut être réalisé en cuivre ou tout autre matériau conducteur classique et la couche de matériau isolant 6 peut être pleine ou sous forme d'une mousse, en un matériau plastique, tel que de la mousse de polyé-thylène cellulaire ou analogue.

La couche de matériau isolant 6 est entourée étroitement d'une enveloppe tubulaire 2 formée à partir d'un ruban en métal ou en alliage métallique dont les bords longitudinaux 8, 10 sont repliés de sorte que le bord longitudinal 8 dit bord supérieur recouvre en partie le bord longitudinal 10 dit bord inférieur.

Les deux bords longitudinaux 8, 10 sont fixés ensemble au moyen d'un cordon de soudure 12 continu. Dans l'exemple représenté, la soudure est une soudure autogène au laser et le cordon de soudure 12 est formé par le métal du bord longitudinal supérieur 8 qui a subi une fusion totale et le métal de la partie du bord inférieur 10 qui a subi une fusion partielle. Le cordon 12 s'étend le long de toute la longueur du bord supérieur 8 de sorte que l'enveloppe tubulaire 2 est parfaitement étan-che.

L'enveloppe tubulaire 2 peut être réalisée avantageusement en acier, en cuivre, en aluminium ou en leurs alliages mais elle peut être aussi réalisée en tout autre matériau conducteur.

L'épaisseur du ruban à partir duquel est réalisée l'enveloppe tubulaire 2 est de préférence comprise entre 0,02 et 0,30 mm. L'enveloppe tubulaire 2 qui est réalisée à partir d'une épaisseur comprise dans la gamme citée plus haut présente avantageusement une grande souplesse.

Le câble 1 comprend enfin une couche d'un matériau isolant électrique 14 tel que du polyéthylène, qui entoure étroitement l'enveloppe tubulaire 2.

En se référant maintenant à la fig. 2, on voit une représentation en coupe transversale d'une conduite 16 telle qu'une conduite d'un fluide caloporteur réalisée à partir d'une enveloppe 2 selon l'invention et dans laquelle on a désigné les éléments identiques à ceux décrits précédemment par les mêmes référence numériques.

La structure de la conduite 16 ne se distingue de celle du câble coaxial 1 qui vient d'être décrit qu'en ce que l'élément conducteur 4 enrobé dans la couche isolante 6 est remplacé par un simple tube 18 en polyéthylène ou en une matière plastique analogue.

Dans ce cas, on notera toutefois que l'enveloppe tubulaire 2 a qu'une fonction de barrière d'oxygène afin d'éviter d'une part un vieillissement prématuré de la matière plastique formant le tube 18 et d'autre part la corrosion du système (non représenté) associé à la conduite 16 est utilisée. De même, la couche de matériau isolant 14 ne sera pas choisie spécifiquement en fonction de ses propriétés d'isolation électrique mais plutôt pour ses propriétés d'isolation thermique.

En se référant maintenant aux fig. 3 et 4, on voit respectivement une coupe transversale d'un câble coaxial 1 et d'une conduite 16 fabriqués à partir d'un deuxième mode de réalisation d'une enveloppe 2 selon l'invention. La structure de ce câble et de la conduite est respectivement du même type que celle du câble 1 et de la conduite 16 décrits en liaison avec les fig. 1 et 2.

A la différence du mode réalisation de l'enveloppe 2 décrite en liaison avec les fig. 1 et 2, le bord longitudinal supérieur 8 des fig. 3 et 4 recouvre le bord longitudinal inférieur 10 sur une plus grande partie et les bords longitudinaux 8, 10 sont fixés ensemble à l'aide de deux cordons de soudure 12 longitudinaux continus.

En se référant aussi à la fig. 5, on voit la représentation schématique d'un dispositif 20 pour la mise en œuvre du procédé de fabrication d'une enveloppe tubulaire 2 selon l'invention appliqué à la fabrication d'un câble 1 coaxial ou d'une conduite 16, tels que décrits en liaison avec les fig. 1 à 4.

Dans ce dispositif 20 un ruban métallique 22 est délivré en continu à partir d'une bobine 24 de distribution entraînée de façon classique par un motoré-ducteur (non représenté).

Le ruban 22 est formé d'une bande continue d'un métal ou d'un alliage métallique présentant une

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bonne aptitude à la déformation à froid. La largeur du ruban est supérieure à la circonférence de l'enveloppe 2 que l'on désire fabriquer pour des raisons qui apparaîtront clairement dans la suite de la description. Dans l'exemple décrit, le ruban 22 est muni en outre sur ses deux faces d'une fine couche d'un autre matériau (non représentée), en l'occurrence d'un matériau synthétique. De préférence, ce matériau synthétique est de même nature voire identique que celle du matériau des éléments avec lesquels elle sera en contact dans la suite du procédé.

Le ruban 22, après avoir cheminé sur des poulies de renvoi 26 arrive à une station de formage 28. Cette station de formage 28 comprend des moyens classiques tels qu'une série de galets de formage (non représentés) à travers lesquels les bords longitudinaux 8, 10 du ruban 22 sont progressivement repliés transversalement pour former l'enveloppe tubulaire 2 fermée dans laquelle le bord longitudinal supérieur 8 recouvre en partie le bord longitudinal inférieur 10. La largeur de recouvrement doit être suffisante pour pouvoir réaliser ultérieurement le soudage d'un bord 8 sur l'autre 10.

Le dispositif 20 comprend également en amont de la station de formage 28 une bobine de distribution 30 d'un élément longitudinal 32 continu, tel qu'un conducteur enrobé d'une couche d'un matériau isolant ou un tube, selon le produit final désiré. La bobine de distribution 30 est aussi entraîné de façon classique par un motoréducteur (non représenté) et l'élément longitudinal 32 chemine à la même vitesse que le ruban 22 sur une série de poulies de renvoi 34 jusqu'à la station de formage 28. L'élément longitudinal 32 chemine alors parallèlement au ruban 22 et de façon que l'enveloppe tubulaire 2 puisse être formée autour de l'élément longitudinal 32 de sorte que ce dernier s'étende coaxialement à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire 2 et en contact étroit avec cette dernière.

En sortant de la station de formage 28, l'enveloppe tubulaire 2 passe dans une station de soudage 36 comprenant un dispositif de soudage à faisceau laser classique. Ce dispositif produit un faisceau laser qui réalise le cordon de soudure longitudinal 12 continu le long des bords longitudinaux 8, 10 superposés de l'enveloppe 2.

Selon une variante du procédé, le dispositif de soudage à faisceau laser 36 peut comprendre deux optiques de façon à séparer en deux le faisceau laser et produire simultanément deux cordons de soudure 12 longitudinaux parallèles.

De façon avantageuse, le dispositif de soudage est ajusté pour que l'énergie apportée par le faisceau laser puisse amener la matière en fusion sur environ 90% de l'épaisseur totale des deux bords longitudinaux superposés 8, 10. Ainsi, contrairement aux procédés de l'art antérieur le soudage peut être aisément contrôlé de sorte que l'on évite toute détérioration d'un éventuel revêtement intérieur de l'enveloppe tubulaire 2 et de l'élément longitudinal 32 se trouvant à l'intérieur de l'enveloppe 2.

Une fois la soudure effectuée, l'enveloppe tubulaire est dirigée vers une station d'extrudage 38

classique dans laquelle elle est enrobée de la couche 14 formant gaine, cette couche étant réalisée par exemple en polyéthylène. Il est à noter à ce propos que la fine couche qui recouvre la surface extérieure de l'enveloppe tubulaire 2 favorise l'accrochage du matériau 14 extrudé sur l'enveloppe tubulaire 2.

On obtient à la sortie de la station d'extrudage 38 un produit souple terminé comprenant une enveloppe tubulaire 2 formant un câble coaxial 1 ou une conduite 16 de canalisation ou analogue en combinaison avec l'élément longitudinal 32 autour duquel l'enveloppe tubulaire 2 a été formée et en fonction de la nature de l'élément longitudinal 32. A ce propos, l'élément longitudinal 32 peut prendre des formes très diverses et notamment la forme de fibres optiques contenues dans des tubes de très faible diamètre (1 à 10 mm).

Le produit terminé est alors stocké de façon classique sur une bobine de réception 40.

Claims (11)

Revendications

1. Procédé de fabrication d'une enveloppe tubulaire, destinée notamment à la réalisation de câbles, tubes ou analogues comprenant les étapes consistant à:

- se munir d'un ruban en un matériau métallique

- conformer progressivement ledit ruban en repliant les bords longitudinaux dudit ruban jusqu'à l'obtention d'une enveloppe tubulaire fermée dans laquelle l'un des bords longitudinaux recouvre en partie l'autre bord longitudinal, caractérisé en ce que ledit ruban est préalablement recouvert sur au moins une de ses faces dirigée vers l'extérieur d'une couche d'un autre matériau et en ce que les bords longitudinaux superposés sont fixés ensemble au moyen d'un dispositif de soudage à faisceau laser sans préparation préalable des bords longitudinaux.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à faisceau laser est ajusté pour que le faisceau laser pénètre sur environ 90% de l'épaisseur totale des deux bords longitudinaux du ruban superposés.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'épaisseur du ruban métallique s'étend dans une gamme de 20 à 300 micromètres.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de fixation des bords comprend la réalisation d'un cordon de soudure continu longitudinal.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de fixation des bords comprend la réalisation simultanée de deux cordons de soudure longitudinaux.

6. Enveloppe tubulaire obtenue selon le procédé selon l'une des revendications précédentes, destinée notamment à la réalisation de câbles, tubes ou analogues, caractérisée en ce qu'elle est formée d'un ruban métallique recouvert sur au moins une de ses faces d'une couche d'un autre matériau, et en ce que ledit ruban comprend deux bords longitudinaux repliés transversalement, l'un des bords longitudinaux du ruban dit bord supérieur recouvrant

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7. Enveloppe tubulaire selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle est réalisée à partir d'un matériau faisant partie de la famille comprenant le cuivre, l'aluminium, l'acier et leurs alliages.

8. Application du procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 5 pour l'obtention d'un câble ou d'un tube, caractérisée en ce qu'elle consiste à fournir un élément longitudinal autour duquel ladite enveloppe est conformée puis soudée.

9. Application du procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit élément est formé par un élément tubulaire qui s'étend en contact étroit avec la surface intérieure de ladite enveloppe.

10. Application du procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit élément est formé par un conducteur noyé dans un isolant.

11. Application du procédé de fabrication selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce qu'elle consiste à fournir une gaine isolante s'éten-dant en contact étroit avec ladite couche de matériau synthétique de ladite enveloppe tubulaire soudée.

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