CH706446A1 - Machine et procédé de fabrication par extrusion de tuyaux d'irrigation. - Google Patents

Machine et procédé de fabrication par extrusion de tuyaux d'irrigation. Download PDF

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CH706446A1
CH706446A1 CH00582/12A CH5822012A CH706446A1 CH 706446 A1 CH706446 A1 CH 706446A1 CH 00582/12 A CH00582/12 A CH 00582/12A CH 5822012 A CH5822012 A CH 5822012A CH 706446 A1 CH706446 A1 CH 706446A1
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pipe
machine according
vibration
elements
calibrator
Prior art date
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CH00582/12A
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Philippe Desarzens
Elmar Mock
Florian Kaufmann
Samuel Malzach
Andre Klopfenstein
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Maillefer Sa
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Abstract

Machine de fabrication de tuyaux d’irrigation comportant: un poste d’extrusion (8); un calibreur (2); un système d’amenée de goutteurs (3) pour amener des goutteurs (4) en contact avec la surface interne des tuyaux (1) en cours de durcissement à la sortie du poste d’extrusion; un ou plusieurs éléments (2, 3, 5, 6) en contact avec ledit tuyau (1) et/ou avec lesdits goutteurs (4) dans le calibreur (2) ou en aval du calibreur. Un vibrateur (6) permet d’appliquer une vibration à un ou plusieurs desdits éléments afin de réduire la friction contre le tuyau et le risque de déchirure.

Description

Domaine technique
[0001] La présente invention concerne une machine et un procédé de fabrication par extrusion de tuyaux d’irrigation.
Etat de la technique
[0002] On connaît dans l’état de la technique des tuyaux d’irrigation fait d’un matériau polymère et comprenant des goutteurs répartis à distance plus ou moins régulière à l’intérieur du tuyau. L’eau d’irrigation traverse les goutteurs qui limitent le débit avant de sortir du tuyau par des ouvertures dans les parois latérales. Les goutteurs sont habituellement pris dans la paroi du tuyau lors de son extrusion.
[0003] Un exemple de machine permettant de fabriquer de tels tuyaux est décrit dans EP0 344 605. Dans ce document, les goutteurs sont fixés et fusionnés au tuyau à l’intérieur du calibreur qui détermine le diamètre du tuyau. A haute vitesse, ou lorsque les tuyaux d’irrigation ont des parois très minces, la force de friction provoquée par l’appui du goutteur contre la surface interne du tuyau en cours de calibration provoque parfois une déchirure du tuyau lors de sa fabrication»
[0004] Des solutions ont donc été proposées dans l’état de la technique pour réduire le risque de déchirure du tuyau lors de la fixation des goutteurs. US 6 461 468 décrit une machine de fabrication dans laquelle les goutteurs sont appuyés à l’intérieur d’un calibreur contre la surface interne du tuyau en cours de durcissement à la sortie du poste d’extrusion. La surface extérieure du tuyau est en appui contre le calibreur. Une série de rouleaux à l’intérieur du tuyau permettent aux goutteurs d’avancer à l’intérieur du tuyau tout en étant appuyé contre le tuyau. Ces rouleaux permettent de réduire la friction. Toutefois, le tuyau reste subi simultanément à Une force d’élongation longitudinale contre le calibreur, et à une force radiale exercée par la pression du goutteur exercée contre la même portion de tuyau.
[0005] Dans un autre mode de réalisation, US 6 461 468 suggère d’utiliser une roulette d’appui contre la surface externe du tuyau engagée à travers une ouverture dans le calibreur. Cette roulette permet de réduire le frottement de la surface d’appui externe contre laquelle le tuyau est pressé par les goutteurs.
[0006] EP 0 970 602 décrit une autre machine dans laquelle les goutteurs sont appuyés par une rampe contre la surface interne du tuyau en cours de durcissement, tandis qu’une courroie sans fin forme une surface d’appui à l’extérieur du tuyau. La fixation des goutteurs en aval du calibreur permet de dissocier l’élongation du tuyau lors de sa formation dans le calibreur et la force de pression du goutteur contre le tuyau. L’usage d’une courroie permet en outre de réduire le frottement de la surface externe du tuyau contre la surface d’appui, Toutefois, le glissement des goutteurs par rapport à la surface interne du tuyau provoque encore des risques de déchirure.
[0007] Une solution similaire est décrite dans EP 1 006 778.
[0008] EP 1 104 983 décrit une machine dans laquelle une série de rouleaux permet aux goutteurs d’avancer à l’intérieur du tuyau à la sortie du calibreur, tandis qu’une roulette forme une surface d’appui à l’extérieur du tuyau. Les goutteurs et le tuyau sont ainsi appuyés l’un contre l’autre entre deux surfaces mobiles, ce qui permet de réduire les frictions et le risque de déchirure.
Bref résumé de l’invention
[0009] Un but de la présente invention est de réduire encore les forces de friction et le risque de déchirure lors de la fabrication par extrusion d’un tuyau d’irrigation.
[0010] Selon l’invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d’une machine de fabrication de tuyaux d’irrigation comportant; un poste d’extrusion; un calibreur; un système d’amenée de goutteurs pour amener des goutteurs en contact avec la surface interne des tuyaux en cours de durcissement à la sortie du poste d’extrusion; un ou plusieurs éléments en contact avec ledit tuyau et/ou avec lesdits goutteurs dans le calibreur ou en aval du calibreur; et un vibrateur pour appliquer une vibration à un ou plusieurs desdits éléments.
[0011] L’application de vibrations aux éléments en contact avec le tuyau en cours de durcissement dans ou en aval du calibreur permet de réduire les forces de friction entre le tuyau encore fragile et ces éléments.
[0012] En particulier, des expériences ont démontré que l’usage de vibrations à fréquence élevée, par exemple de vibrations avec une fréquence supérieure à 500Hz ou de préférence supérieure à 20KHz permet de réduire sensiblement le risque de déchirure du tuyau dans cette portion de la machine d’extrusion» La fréquence des vibrations peut avantageusement être ajustée, par exemple pour l’adapter à la vitesse longitudinale d’extrusion, à l’épaisseur du tuyau, etc.
[0013] La fréquence peut aussi être ajustée automatiquement en balayant une plage de fréquence, par exemple une plage entre 20 et 50 KHZ, jusqu’à trouver une résonance.
[0014] Des expériences ont aussi démontré que, de manière inattendue, l’exposition du tuyau et des goutteurs aux ultrasons avait pour effet de favoriser le soudage de ces deux composants, et d’obtenir un soudage par ultrason dont l’effet se superpose au soudage thermique seul.
[0015] Il est aussi possible d’appliquer simultanément des vibrations avec plusieurs fréquences différentes. Par exemple, il est possible d’appliquer simultanément des vibrations avec plusieurs fréquences discrètes différentes, ou des vibrations dont la fréquence est répartie dans une bande spectrale.
[0016] Les vibrations peuvent être appliquées selon la direction longitudinale du tuyau. Les vibrations peuvent aussi être appliquées selon au moins une direction sensiblement perpendiculaire à la direction d’extrusion, par exemple selon une direction sensiblement radiale par rapport au tuyau. Les vibrations peuvent aussi être appliquées simultanément selon plusieurs directions différentes.
[0017] Les vibrations peuvent par exemple être appliquées contre une rampe d’amenée de goutteurs, c’est-à-dire une rampe qui amène les goutteurs en contact avec la face interne du tuyau. La vibration est ainsi transmise aux goutteurs afin de favoriser leur pénétration sans déchirure dans la paroi du tuyau en cours de formation.
[0018] Les vibrations peuvent par exemple être appliquées contre une pièce d’appui à l’extérieur dudit tuyau et contre laquelle la surface extérieure du tuyau s’appuie lorsque des goutteurs sont pressés contre la surface interne du tuyau. La friction du tuyau contre cette pièce d’appui est ainsi réduite.
[0019] Les vibrations peuvent aussi être appliquées contre un calibreur dont une portion sert de pièce d’appui contre laquelle la surface extérieure du tuyau s’appuie lorsque des goutteurs sont pressés contre la surface interne du tuyau.
[0020] Les vibrations peuvent être appliquées contre plusieurs éléments distincts, au moyen d’un seul ou de plusieurs vibrateurs distincts. La fréquence des vibrations appliquées à différents éléments peut être différente, ou elle peut être identique. La direction des vibrations appliquées à différents éléments peut être différente, ou elle peut être identique.
[0021] Les vibrations peuvent être appliquées à un élément fixe par rapport à la machine. Les vibrations peuvent aussi être appliquées à un élément mobile par rapport à la machine, par exemple un rouleau, un galet, une courroie sans fin etc. Les vibrations peuvent être appliquées à un élément motorisé ou entraîné par le tuyau lui-même.
[0022] Les vibrations peuvent être apportées au moyen d’un vibrateur, par exemple un vibrateur basé sur un élément piézoélectrique. Les vibrations peuvent être appliquées sur un ou plusieurs éléments en aval du calibreur, dans une portion dans laquelle le tuyau extrudé n’est pas encore durci.
[0023] Afin de réduire encore la friction, la surface d’un dit élément peut être munie d’un revêtement, par exemple d’un revêtement en téfIon, et/ou d’un traitement de surface.
[0024] Au moins un des éléments soumis à une vibration peut être déplaçable radialement par rapport au tuyau, afin de régler la pression contré le tuyau. Au moins un des éléments soumis à une vibration peut être déplaçable radialement par rapport au tuyau, au moyen d’un organe de réglage de pression permettant d’imposer une distance de consigne. Au moins un des éléments soumis à une vibration peut être déplaçable radialement par rapport au tuyau, au moyen d’un ressort ou d’un autre élément élastique exerçant une pression sur le tuyau.
Brève description des figures
[0025] Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles; <tb>La fig. 1<sep>illustre une vie en coupe partielle d’une machine selon un premier mode de réalisation. <tb>La fig. 2<sep>illustre une vie en coupe partielle d’une machine selon un deuxième mode de réalisation. <tb>La fig. 3<sep>illustre une vie en coupe partielle d’une machine selon un troisième mode de réalisation. <tb>La fig. 4<sep>illustre une vie en coupe partielle d’une machine selon un quatrième mode de réalisation.
Exemple(s) de mode de réalisation de l’invention
[0026] La fig. 1 est une vue en coupe partielle d’une machine de fabrication par extrusion de tuyaux d’irrigation selon un mode de réalisation de l’invention. Le principe général de telles machines est connu, notamment à partir des demandes de brevet EP 0 344 605, US 6 461 468, EP 0 970 602, EP 1 006 778 ou EP 1 104 983 mentionnées plus haut et dont le contenu est incorporé ici par référence; l’homme du métier se référera utilement à ces documents pour la mise en œuvre de la solution, et seules les aspects de la machine utiles à la compréhension de la présente invention sont décrits ici de façon plus détaillée.
[0027] L’élément 1 sur la fig. 1représente une vue en coupe de la moitié d’un tuyau d’irrigation en cours de fabrication; le tuyau est produit par extrusion à partir du poste d’extrusion 8 représenté schématiquement. Le diamètre final du tuyau est déterminé par un ou plusieurs calibreurs 2 traversés par la matière extrudée encore molle avant son refroidissement. L’élément 3 représente un système d’amenée de goutteurs permettant d’amener des goutteurs 4 les uns après les autres à distance régulière contre la surface interne du tuyau 1, afin de les fusionner contre cette surface interne en cours de durcissement. Dans l’exemple illustré, le système ou élément 3 est constitué par une rampe, par exemple une rampe métallique, sur lequel les goutteurs provenant d’une source de goutteurs se déplacent par exemple sous l’effet d’un jet d’air puisé, de vibrations ou grâce à l’actionnement d’un pousseur mécanique par exemple. Des systèmes d’amenée de goutteurs comportant un convoyeur avec des galets motorisés ou non, des rouleaux motorisés ou non, ou d’autres éléments permettant de faciliter le transport des goutteurs jusqu’au point de mise en contact C avec le tuyau peuvent aussi être utilisés dans toutes les variantes de l’invention.
[0028] Au point C, les goutteurs sont pressés par la rampe 3 contre la surface interne du tuyau 1 non encore durci, en vue de fusionner dans cette surface. A l’extérieur du tuyau, l’élément 6 constitue une surface d’appui pour empêcher que la pression du goutteur ne déforme durablement le tuyau, La position radiale de cet élément peut être ajustée, par exemple au moyen d’une vis de réglage, en fonction de l’épaisseur du tuyau à produire. La position de cet élément peut aussi être ajustée dynamiquement, par exemple au moyen d’un ressort ou d’un autre élément compressible élastiquement, afin d’exercer en permanence une pression contre le tuyau 1 tout en s’adaptant à des petites différences d’épaisseur.
[0029] Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément d’appui 6 à l’extérieur du tuyau est constitué par un vibrateur, ou est lié à un tel vibrateur agencé pour le mettre en vibration. L’élément d’appui peut par exemple être constitué par, ou lié à, un sonotrode soumis à une énergie ultrasonique, par exemple une énergie dans une fréquence supérieure à 20 KHz, ou dans une bande de fréquence supérieure à 20 KHz.
[0030] La fréquence peut aussi être ajustée automatiquement en balayant une plage de fréquence, par exemple une plage entre 20 et 50 KHZ, jusqu’à trouver une résonance. Cet ajustement peut être effectué à la conception, lors du montage d’une machine particulière, ou à la mise en route.
[0031] Les vibrations appliquées à l’élément 6 sont de préférence orientées selon le sens radial du tuyau 1, Elles ont pour effet de faciliter le glissement du tuyau contre la surface vibrante de l’élément, par le fait que le temps de contact entre l’élément 6 et le tuyau 1 est réduit. Des vibrations appliquées dans une autre direction, par exemple longitudinale, peuvent aussi être utilisées. Il est aussi possible de combiner des vibrations selon plusieurs directions distinctes, ou d’appliquer des vibrations selon une direction changeante dans le temps.
[0032] La fig. 2 illustre un autre mode de réalisation de l’invention dans lequel les goutteurs 4 sont appuyés entre une rampe 3 et une surface d’appui externe constituée par une portion 20 prolongée du calibreur 2. Ce calibreur est lié à un vibrateur, par exemple un sonotrode, qui lui applique des vibrations ultrasoniques permettant de faciliter le glissement du tuyau sur la face interne du calibreur, dans la zone de contact avec les goutteurs C. Dans cet exemple, les vibrations sont longitudinales afin de créer des ondes de compression avec une surface intérieure de calibreur «ondulée», minimisant ainsi la surface de contact. Un autre sonotrode 7 peut être utilisé pour appliquer des vibrations selon une autre direction, par exemple radiale.
[0033] Il est aussi possible d’appliquer des vibrations à la rampe 3 de la machine illustrée sur la fig. 2, afin de transmettre ces vibrations aux goutteurs et de faciliter leur insertion dans la matière fondue du tuyau. Les vibrations appliquées sur la rampe permettent aussi de faire avancer les goutteurs de manière plus régulière et d’obtenir un espacement régulier de ces goutteurs. Ces vibrations peuvent s’ajouter, dans une autre bande de fréquence et/ou dans une autre direction, aux vibrations éventuellement utilisées pour faire avancer les goutteurs le long de la rampe.
[0034] La fig. 3 illustre un troisième mode de réalisation dans laquelle les goutteurs 4 sont appuyés contre la rampe 3 au moyen d’une roue 5 ou d’un galet ou ruban en appui contre la surface externe du tuyau. La roue 5 peut être motorisée un non; sa vitesse tangentielle, dans le cas d’une roue motorisée, peut être égale à celle du tuyau, ou légèrement supérieure. Dans le cas d’une roue non motorisée, sa vitesse tangentielle sera égale ou légèrement inférieure à la vitesse longitudinale du tuyau.
[0035] La fig. 4 illustre un quatrième mode de réalisation dans laquelle de l’air ou tout autre gaz ou fluide en général sous pression est amené dans un canal 60 du vibrateur 6, par exemple une sonotrode, afin de créer un film de lubrification entre le tuyau 1 et le vibrateur 6. De cette façon il est possible de réduire ultérieurement le frottement entre le vibrateur 6 et le tuyau 1 et de conséquence le risque de déchirure du tuyau 1. La pression à laquelle est soumis l’air est légère, par exemple inférieure à 500 mBar, de préférence inférieure à 150 mBar. Dans d’autres variantes qui ne sont pas illustrées, l’air peut être amené aussi par un canal 60 qui n’appartient pas au vibrateur 6, mais qui peut par exemple et de façon non limitative appartenir au calibreur 2 et/ou à un autre dispositif non illustré. Dans une autre variante le nombre total de canaux 60 est supérieur à un. Ces canaux peuvent appartenir à un seul dispositif, par exemple le vibrateur 6, ou à plusieurs dispositifs, par exemple le vibrateur 6 et le calibreur 2.
Numéros de référence employés sur les figures
[0036] <tb>1<sep>Tuyau d’irrigation <tb>2<sep>Calibreur <tb>20<sep>Portion du calibreur <tb>3<sep>Système d’amenée de goutteurs, par exemple rampe, galets, convoyeur, piste vibrante <tb>4<sep>Goutteur <tb>5<sep>Roue/galet/patin ou courroie d’appui à l’extérieur du tuyau <tb>6<sep>Vibrateur, par exemple sonotrode, vibrateur piézoélectrique <tb>60<sep>Canal pour le passage de l’air <tb>7<sep>Second vibrateur <tb>d<sep>Direction longitudinale <tb>C<sep>Point de contact goutteurs-tuyau

Claims (24)

1. Machine de fabrication de tuyaux d’irrigation comportant: un poste d’extrusion (8); un calibreur (2); un système d’amenée de goutteurs (3) pour amener des goutteurs (4) ’ en contact avec la surface interne des tuyaux (1) en cours de durcissement à la sortie du poste d’extrusion; un ou plusieurs éléments (2, 3, 5, 6) en contact avec ledit tuyau (1) et/ou avec lesdits goutteurs (4) dans le calibreur (2) ou en aval du calibreur; caractérisé par un vibrateur (6) pour appliquer une vibration à un ou plusieurs desdits éléments.
2. Machine selon la revendication 1, dans laquelle la fréquence maximale des vibrations appliquées par ledit vibrateur est supérieure à 500 Hz.
3. Machine selon la revendication 2, dans laquelle la fréquence maximale des vibrations appliquées par ledit vibrateur est supérieure à 20 KHz.
4. Machine selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle la fréquence desdites vibrations est ajustable en fonction de la vitesse d’extrusion du tuyau (1).
5. Machine selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle la fréquence des vibrations appliquées par ledit vibrateur (6) est répartie dans une bande spectrale.
6. Machine selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle lesdites vibrations sont appliquées selon au moins une direction sensiblement perpendiculaire à la direction d’extrusion (d).
7. Machine selon la revendication 6, dans laquelle lesdites vibrations sont appliquées selon au moins une direction sensiblement radiale par rapport au tuyau (1).
8. Machine selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle lesdites vibrations sont appliquées selon au moins une direction sensiblement longitudinale par rapport au tuyau (1).
9. Machine selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle lesdites vibrations sont appliquées simultanément selon plusieurs directions.
10. Machine selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle ledit un ou plusieurs éléments auquel une vibration est appliquée comporte une rampe (3) dudit système d’amenée de goutteurs pour amener les goutteurs (4) en contact avec la face interne du tuyau (1).
11. Machine selon l’une des revendications 1 à 10, dans laquelle ledit un ou plusieurs éléments auquel une vibration est appliquée comporte une pièce d’appui (2, 5, 6) à l’extérieur dudit tuyau (1) et contre laquelle la surface extérieure du tuyau s’appuie lorsque des goutteurs (4) sont pressés contre la surface interne du tuyau.
12. Machine selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle ledit un ou plusieurs éléments auquel une vibration est appliquée comporte ledit calibreur (2).
13. Machine selon la revendication 12, dans laquelle une portion (20) dudit calibreur (2) constitue une surface d’appui contre laquelle la surface extérieure du tuyau (1) s’appuie lorsque des goutteurs (4) sont pressés contre la surface interne du tuyau.
14. Machine selon l’une des revendications 1 à 13, dans laquelle un ou plusieurs éléments (2, 3, 6) auquel une vibration est appliquée est fixe.
15. Machine selon l’une des revendications 1 à 13, dans laquelle un ou plusieurs éléments (5) auquel une vibration est appliquée est rotatif.
16. Machine selon l’une des revendications 1 à 15, comportant un vibrateur (6) commun pour appliquer une vibration à plusieurs dits éléments.
17. Machine selon l’une des revendications 1 à 15, la distance entre au moins un des éléments soumis à une vibration et le tuyau (1) étant ajustable.
18. Machine selon la revendication 17, la distance entre au moins un des éléments (6) soumis à une vibration et le tuyau étant ajustable manuellement.
19. Machine selon l’une des revendications 17 ou 18, la distance entre au moins un des éléments soumis à une vibration et le tuyau étant ajustable au moyen d’un élément compressible élastiquement et imposant une force d’appui contre ledit élément.
20. Machine selon l’une des revendications 1 à 19, dans laquelle ledit un ou plusieurs éléments (2, 3, 5, 6) auquel une vibration est appliquée comporte une surface en téflon,
21. Machine selon l’une des revendications 1 à 20, dans laquelle ledit un ou plusieurs éléments auquel une vibration est appliquée est en aval du calibreur (2) dans une portion dans laquelle le tuyau extrudé (1) n’est pas encore durci.
22. Machine selon l’une des revendications 1 à 21, comprenant un canal (60) pour amener un fluide afin de créer un film de lubrification entre le vibrateur (6) et le tuyau (1).
23. Machine selon la revendication 22, ledit vibrateur (6) comprenant ledit canal (60), ledit fluide étant un gaz.
24. Procédé de fabrication par extrusion de tuyaux d’irrigation comportant: extrusion d’un tuyau (1); calibrage du tuyau (1) au moyen d’un calibreur (2); amenée de goutteurs (4) en contact avec la surface interne du tuyau (1) en cours de durcissement; à l’intérieur ou en aval du calibreur (2), dans une portion du tuyau (1) en cours de durcissement, mise en contact du tuyau et/ou des goutteurs avec un ou plusieurs éléments (2, 3, 5, 6); application d’une vibration à un ou plusieurs desdits éléments,
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