FR2503615A1 - Procede de fabrication de tubes cylindriques en ceramique presentant des empreintes localisees et dispositif de mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE REALISATION D'EMPREINTES SUR LA PAROI INTERNE D'UN TUBE EN MATERIAU CERAMIQUE. IMMEDIATEMENT APRES QU'ON AIT FORME CES TUBES, ON LES PLACE SUR DES MOYENS DE MISE EN ROTATION AUTOUR DE LEUR AXE DE REVOLUTION PARALLELES A L'AXE DES PORTIONS DE TUBE, ON APPLIQUE SUR EUX DES MOYENS D'APPLICATION D'UNE PRESSION DE TELLE FACON QUE LES PORTIONS DE TUBES SOIENT ENSERREES ENTRE LES MOYENS DE MISE EN ROTATION ET LES MOYENS DE PRESSION: ON MUNIT LES MOYENS DE PRESSION OU LES MOYENS DE MISE EN ROTATION D'AU MOINS UN OUTIL DE REALISATION D'EMPREINTES, ON APPLIQUE DES MOYENS POUR CREER UN DEUXIEME MOUVEMENT RELATIF ENTRE LE TUBE ET LE OU LES OUTILS DE TELLE FACON QU'IL N'Y AIT SENSIBLEMENT PAS DE GLISSEMENT. APPLICATION A LA REALISATION DE TUBES POUR L'ENRICHISSEMENT PAR DIFFUSION GAZEUSE.

Description

La présente cvs-'O. e eTx travu-, 9.le sieut s Jean BATIGNE et Claude

DESLANES E i Siocif;té EUR FICERAL e de Messieurs Jacques GILLOT et Paul TRITTERf, de la GociAtO CERAVER, a pour objet un procédé de fadieaton de tube cylindriques en céramique présentant de's &inpmraeint- iocali3-ans sur leur face interne et urn dispositj ae 3 ise d,' o'eU.: e,:U

procédé, ainsi que des tubes mut, f-sO- ' s 'en:'ins.

L'invention concerne r'-outre dgs dispisitifs pour

la réalisation des empreintes ica]lises.

lC De façon encore plus précise,!, présen -:e iven-

t.ion concerne un procédé de réealisation:-c t'iEs csylli--

ques en céramique perméables prene,-canL sur I fra 'ae-, in-

terne des reliefs loralieGs, tels que des empruintes nnli-

laires, hélJcoi'daltes ou de sinspies hélices ou doubles hd--

3ices croisées ou encore de- e!preiJntes poictuellts.

-On sait que-l'une des techn.iques de.aparation ride mélange de gaz présentant des masses moléculaires proches est.la diffusion gazeuse. Selon cette technique, on Fait circuler le mélange gazeux sous pression à l'intérieur de tubs.constitués par une paroi microporeuse. Ces tubes, selon une techniqẻ"connue, sont constitués, d'une part, par -un tube en céramiîque macroporeuse, appelé en général support, revetu intérieurement d'une couche microporeuse déposée sur cette paroi interne. L'er-nsrmble constitué par

le tube proprement dit ou "support" et la couche micropo-

reuse permet d'adapter la porosité totale du tube revêtu ou "barrière" afin d'obtenir un coefficient de séparation de gaz optimal. Cette technique est en particulier uti!isée pour la séparation entre deux gaz correspondant à des

isotopes différents d'un même corps simple.

Cependant, on a constaté que, lors de l'écoulement

du gaz à l'intérieur des barrières tubes, il se pré'sen-

tait une certaine accumulation d'une des phases à la surfa-

ce interne du tube. C'est pourcuci, sel.on. ineràt-or, on ménage sur la face interne des tubes des reliefs pour cré6er

des turbulences importantes du gaz à l'intérieur des élé-

merts tubulaires afin d'éviter cette accumulation id'ure dre

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phases et accroître ainsi le coefficient de séparation par

diffusion gazeuse.

L'invention vise exclusivement la réalisation du

support, c'est-à-dire la réalisation du tube macroporeux.

Sous leur forme la plus conventionnelle de tels tubes cylin- driques sont réalisés par les méthodes céramiques usuelles, c'est-à-dire par mélange d'oxydes céramiques, de liants organiques thermiquement éliminables et d'une phase liquide (plus généralement l'eau). Après malaxage de ces éléments principaux, le mélange se présente sous forme d'une pâte plastique et déformable et mise en forme tubulaire à l'aide d'une presse à piston ou une extrudeuse à vis. La pâte est placée dans le cylindre de la presse et forcée sous pression

à travers un espace annulaire déterminé par une buse exté-

rieure et un poinçon intérieur, lesquels définissent les

diamètres externe et interne du tube à réaliser.

Coupé à la longueur souhaitée, le tube est alors

placé sur des rouleaux qui tournent et avancent dans un sé-

choir dont la température permet l'élimination de la phase

liquide et conduit à un tube non déformable, solide et sus-

ceptible d'être manipulé ou transporté automatiquement vers les autres matériels qui lui feront subir les opérations suivantes de pré-cuisson (élimination des liants organiques) et cuisson proprement dite à température élevée qui confère

au tube les propriétés recherchées (par exemple - perméabili-

té, dimensions de pores) et une résistance mécanique élevée

et, éventuellement transport vers d'autres matériels de trans-

formation du matériau).

A la sortie des machines de mise en forme (filière ou extrudeuse à vis) l'élément se présente sous forme d'un tube

plastique déformable mais relativement résistant à l'allonge-

ment et au déchirement.

C'est à ce stade de l'élaboration des tubes qu'inter-

vient le procédé de réalisation des reliefs ou empreintes sur

la face interne du tube.

Selon son mode principal de mise en oeuvre, le

procédé de fabrication de tubes à empreintes, selon l'inven-

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tion, est basé sur le fait qu'à la sortie de l'ensemble de mise en forme du tube, ceux-ci sont placés sur des rouleaux rotatifs assurant une mise en rotation des tubes et avançant vers le séchoir et que le rouleau tourne sans glisser sur une surface fixe réelle ou fictive. Un outil posé sur les tubes qu'il supporte est également fixe. Il est alors possible de réaliser des empreintes sur les tubes encore déformables en leur appliquant un outillage absolument fixe qui viendra

déformer localement le tube et réalisera des empreintes per-

nanentes sur la face interne du tube, ces empreintes étant de forme et de profil déterminés par les outils et le mode de

déplacement relatif des tubes et des outils.

Suivant ce mode général de mise en oeuvre, deux modes

préférés de mise en oeuvre sont envisagés.

Selon un premier mode de mise en oeuvre, les rouleaux de mise en rotation comportent des empreintes en relief et une plaque horizontale est appliquée sur les tubes à déformer

afin d'exercer une certaine pression des tubes sur les em-

preintes en relief des rouleaux. Ce procédé permet de réaliser

des empreintes annulaires. Pour réaliser ces rouleaux à em-

preintes, un procédé économique qui permet beaucoup de possi-

bilités consiste à enfiler des joints toriques en élastomère

sur les rouleaux. Toutefois, il est plus difficile de conce-

voir que tous les rouleaux de l'ensemble de séchage soient

équipés de tores ou d'empreintes en relief. Il est plus éco-

nomique d'équiper un élément de rouleau qui reçoit les tubes à la sortie de la mise en forme. Sur ce tronçon la pression est appliquée sur les tubes qui sont alors transférés sur

les rouleaux lisses du séchoir proprement dit.

Selon un deuxième mode de mise en oeuvre qui permet des configurations d'empreintes plus variées et qui est apparemment plus industriel et économique, on dépose les

tubes sur des rouleaux parfaitement cylindriques et qui peu-

vent être dans ce cas les rouleaux du séchoir lui-mâne et on applique sur ces tubes des outillages dont la disposition

et le profil permettent de réaliser les empreintes désirées.

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Cet outillage peut être une plaque ondulée ou un outillage formé de tiges ou tubes fixés sur un panneau. Si ces tiges ou tubes sont disposés perpendiculairement à l'axe des tubes à former, l'empreinte réalisée est annulaire. Cet outillage peut également àtre constitué par des tiges ou

tubes continus ou par des séries de tubes discontinus dis-

posés en quinconce de façon à diminuer la charge répartie sur le tube, cette charge ayant tendance à diminuer son

diamètre de façon à appliquer une pression plus localisée.

Cet outillage peut également être constitué de tiges

ou tubes inclinés par rapport à l'axe des tubes à marquer.

Dans ce cas, l'empreinte est une gorge hélicordale. L'outil-

lage peut être constitué d'un seul tronçon pour obtenir une marque en hélice continue sur toute la longueur du tube ou bien de plusieurs tubes afin de réaliser des tubes présentant

des zones marquées alternant avec des- zones qui restent lisses.

Il est également possible dans ce dernier cas

d'alterner la pente des outils de façon à réaliser des mar-

ques hélicoïdales à sens inversé dont on peut modifier le pas

en changeant l'angle des-outils par rapport à l'axe du tube.

Il est également possible de réaliser un outil comportant une succession de tubes ou tiges parallèles de

diamètre croissant de telle façon que l'empreinte soit réa-

lisée avec un poinçon très ponctuel au début de l'opération

et qu'elle soit élargie par des poinçons de plus grand dia-

mètre dans les phases suivantes jusqu'à ce qu'on obtienne

une empreinte finale de taille voulue.

Enfin, il est possible de réaliser des tubes com-

portant des enfoncements ponctuels. Pour ce faire, l'outil

qui appuie sur les tubes peut être équipé de reliefs loca-

lisés judicieusement disposés.

Cependant, on a constaté que, dans certains cas, le procédé précédemment décrit selon ces deux modes de

mise en oeuvre principaux pouvait présenter certains incon-

vénients. En effet, pour obtenir des étranglements suffi-

samment marqués ou empreintes il peut être nécessaire de déformer localement le tube lors du passage sous les outils de formation d'empreintes d'une quantité bien supérieure à

la déformation permanente résiduelle désirée. Il peut éga-

lement être nécessaire de répéter plusieurs fois l'opération

élémentaire de déformage pour obtenir une profondeur d'em-

preinte suffisante, par exemple en faisant parcourir au tube un chemin correspondant à une rotation de plusieurs tours sous des tiges ou tubes placés perpendiculairement à l'axe du tube. Dans ces deux cas, la partie du tube qui n'entre pas en contact avec les outils de formation d'empreinte subit aussi une déformation: sa section au voisinage de l'outil de formation d'empreintes n'est plus circulaire mais plus ou moins ovale. Pour que le tube revienne à un

profil circulaire après son passage sous les tubes ou ba-

guettes, le profil longitudinal de ces dernières comprend

du côté sortie des tubes une zone à pente douce o le pince-

ment du tube entre les outils de formation d'empreintes et

les rouleaux de progression des tubes et donc son ovalisa-

tion diminuent progressivement jusqu'à s'annuler. Plus pré-

cisément, sur toute la longueur des tiges ou tubes ou plus

généralement des outils de formation d'empreinte le roule-

ment du tube à marquer qui est pincé entre les outils et les rouleaux l'amène à subir une 'ovalisation roulante" qui est caractérisée par la succession des profils représentée sur

la figure 17. Cette ovalisation roulante provoque l'appari-

tion de contraintes de traction à la surface du tube aux points A, B', C et O' sur les figures 17a et 17c et aux points A', B, C' et D sur les figures 17b et 17d. De ce fait, chaque région de la surface intérieure et de la surface extérieure du tube se voit alternativement sollicitée en traction et en compression au cours du passage sous les

tubes ou outils de formation d'empreintes. Cette sollici-

tation alternée est plus ou moins bien acceptée par la pâte

dont est constitué le tube et peut provoquer, par un phéno-

mène de fatigue, l'apparition de fissures.

C'est pourquoi la présente invention concerne égale-

ment deux modes de mise en oeuvre perfectionnés de l'invention, 6 25036is

qui permettent d'éviter ou au moins de réduire cette introduc-

tion de contraintes lors de la formation des empreintes sur

le tube.

Dans un premier mode de mise en oeuvre perfectionné préféré, on utilise des outils de formation d'empreintes qui sont chauffés. Cela permet de chauffer par contact et de

façon sélective les régions du tube que l'on veut déformer.

On a constaté que la conductibilité thermique des pâtes céra-

miques étant faible, la zone chauffée par les outils de for-

mation d'empreintes s'étend à toute l'épaisseur du tube si cette épaisseur n'est pas trop élevée mais sa largeur reste faible, c'est-à- dire que les régions du tube qui ne viennent pas en contact avec les baguettes de formation d'empreintes restent froides. La viscosité du liquide, colle, graisse ou autre produit utilisé comme liant de la céramique servant à

constituer les tubes, et par suite la résistance à la défor-

mation de cette pâte décroissant fortement quand la tempé-

rature augmente, le chauffage localisé de la pâte par les outils de formation d'empreintes la ramollit localement et permet donc de la déformer facilement. En revanche, les

régions du tube qui ne sont pas à déformer restent relative-

ment rigides.

L'utilisation de ces outils de formation d'emprein-

tes chauffés présente les avantages suivants. Pour un même nombre de rotations du tube sous les outils, et pour un même pincement du tube entre les outils et les rouleaux, on peut

obtenir des empreintes de profondeur supérieure.

Simultanément, la tendance à la fissuration du tube diminue fortement et par suite sa résistance mécanique après frittage n'est plus diminuée comme elle l'était en l'absence de chauffage. En effet, une empreinte plus profonde étant rapidement obtenue, la partie du tube qui ne vient pas en contact avec les outils de formation d'empreintes subit une

ovalisation roulante de plus faible intensité.

Bien entendu, le chauffage des outils de formation d'empreintes peut être obtenu par différents moyens qui seront

décrits ultérieurement.

Un deuxième mode de mise en oeuvre perfectionné du procédé objet de l'invention consiste dans l'utilisation

d'outils de formation d'empreintes soumis à des vibrations.

L'utilisation de ces outils vibrants présente les avantages suivants: Pour un même nombre de rotations du tube sous les outils et pour un même pincement du tube entre les tiges et les rouleaux d'entra!nement, on peut obtenir des empreintes

de profondeur supérieure.

Simultanément, la tendance à la fissuration du tube diminue fortement et par suite sa résistance mécanique après frittage n'est plus diminuée comme elle l'est si on ne met

pas en oeuvre ce phénomène de vibrations. En effet, une em-

preinte plus profonde étant rapidement obtenue, la partie du tube qui ne vient pas en contact des baguettes ou outils de formation d'empreintes subit une ovalisation roulante de

plus faible intensité.

La mise en vibration des outils de formation d'em-

preintes peut être réalisée par tous les moyens appropriés, par exemple au moyen d'un électro-aimant alimenté par un

courant alternatif ou au moyen d'une masse tournante excen-

trée mise en rotation par un moteur fixé sur le châssis qui supporte les outils de formation d'empreinte ou par tout autre dispositif vibreur disposé sur ce châssis. La vibration peut être exercée parallèlement ou perpendiculairement à l'axe des tubes à former ou dans plusieurs directions à la

fois (par exemple vibration rotatoire).

Il va de soi que ces deux modes de mise en oeuvre perfectionnés du procédé peuvent être combinés, c'est-à-dire que l'on peut utiliser des outils de formation d'empreintes qui sont chauffés, ces outils étant simultanément soumis à

des vibrations comme cela a été indiqué précédemment.

L'invention concerne également les divers dispositifs

pour la mise en oeuvre du procédé selon ses différentes va-

riantes.

L'invention concerne encore le tube en céramique poreuse et perméable muni des différentes formes d'empreinte

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qui peuvent être réalisées, par exemple, par la mise en

oeuvre du procédé de l'invention selon ses diverses varian-

tes. On peut citer en particulier, des empreintes annulaires,

les empreintes en hélice, des empreintes localisées ou ponc-

S tuelles.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à

la lecture de la description qui suit des différents modes de

mise en oeuvre de l'invention et des dispositifs de mise en

oeuvre de ces procédés. La description se réfère aux figures

annexées sur lesquelles on a représenté:

- sur les figures 1 à 4, des portions de tubes com-

portant diverses formes d'empreintes en relief X - sur la figure 5, un dispositif de réalisation d'empreinte, avec un seul outil porté par un plateau de pression;

- sur les figures Sa et 6b, un dispositif de réali-

sation d'empreintes dans lequel les outils sont portés par les rouleaux d'avance des tubes; - sur les figures S'a et 6'b, des vues en élévation et en coupe axiale d'un mode de mise en oeuvre avec un rouleau

anneleur qui exerce la pression sur la portion de tube à dé-

former; - sur les figures S"a et 6"b, des vues en élévation et en coupe axiale d'une variante du dispositif de mise en oeuvre dans laquelle trois rouleaux anneleurs exercent la pression sur la portion du tube à déformer j - sur les figures 7a et 7b, un dispositif dans lequel le plateau de pression comporte plusieurs outils pour réaliser des gorges annulaires; sur la figure 8, une vue de dessous du plateau de pression de la figure 7a; - sur la figure 9, une vue de dessous du plateau de pression dans un dispositif comportant trois séries d'outils décalées; - sur les figures 10 et 11, des vues de dessous du plateau de pression muni d'outils pour réaliser des empreintes en forme d'hélice;

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- sur la figure 12, une vue de dessous du plateau de pression muni d'outils pour réaliser des empreintes localisées X

- sur la figure 13, une vue d'ensemble d'un disposi-

tif pour réaliser des empreintes d - sur la figure 14, une vue de dessous du plateau de pression montrant des outils pour réaliser des empreintes en

forme d'hélice à l'aide d'outils ayant des épaisseurs crois-

santes X - sur la figure 15, une vue en coupe verticale d'un plateau de pression constitué par une tôle munie d'ondulations z - les figures 16, des vues en élévation et en coupe

transverse d'un dispositif à outils chauffants pour la réalisa-

tion d'empreintes z - sur les figures 17, des schémas représentant des coupes transverses d'un tube en cours de réalisation des

empreintes pour montrer les déformations que subit ce tube.

Sur les figures 1 à 4, on a représenté en coupe verti-

cale différentes empreintes que l'on peut obtenir à l'aide du

procédé selon ses différentes variantes.

Sur la figure 1, le tube 2a présente des empreintes annulaires El. Sur la figure 2, le tube 2b présente des empreintes en forme d'hélice qui sont référencées E2. La figure 3 représente un tube 2c sur lequel sont ménagées des empreintes en forme d'hélice E., des espaces J étant ménagés selon l'axe du tube entre des séries de trois hélices. Sur

la figure 4, on a représenté un tube 2d sur lequel sont mé-

nagées quatre zones marquées par des hélices E4 et E5 de sens opposé. Sur la figure 5, on a représenté de façon schématique

un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Dans ce dis-

positif on trouve un support horizontal 4 sur lequel des rou-

leaux 6 peuvent rouler sans glisser selon le sens des flèches

f. Le dispositif comprend également un porte-outil 8 sur le-

quel sont fixés des outils tels que 10 qui servent à réaliser des empreintes, comme on l'a indiqué précédemment dans les tubes 12. Le mouvement de rotation des rouleaux 6 entraîne, d'une part, un mouvement de rotation des tubes 12 autour de

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leur axe propre et, d'autre part, un mouvement général de

translation de ces tubes selon la flèche F. Il faut compren-

dre que le porte-outil 8 et donc les outils 10 sont Immobi-

les par rapport au plan support 4 et qu'ils permettent, par exemple, d'assurer une des empreintes en forme annulaire. Il est important de préciser en outre que les tubes 12 sont placés sur les rouleaux d'entraînement 8 immédiatement à la sortie de la filière servant à les former. Ainsi, le matériau céramique constituant les tubes 12 est encore relativement

malléable.

Les figures Sa et Gb représentent un deuxième dis-

positif pour la mise en oeuvre du même procédé selon une variante. D'une façon générale, à l'aide de ce dispositif, les empreintes ne sont plus réalisées à l'aide d'un outil venant appliquer une pression sur les tubes entraînés par

les rouleaux mais par des outils qui sont directement ména-

gés sur les rouleaux d'entraînement, l'effoitt appliqué par ces outils étant obtenu par une pièce de maintien des tubes par rapport aux rouleaux. Plus précisément, comme on le voit sur les figures 6a et Sb, on trouve un tapis de rouleaux 6' qui, comme on le voit mieux sur la figure Sb, comporte des

empreintes toriques 6" aptes à définir la forme de l'emprein-

te dans les tubes. Les rouleaux réalisent d'une part la mise en rotation des tubes 12 et, d'autre part, ils sont soumis à

un mouvement général de translation selon la flèche F (perpen-

diculaire à l'axe des tubes 12). Comme on l'a indiqué, un pla-

teau de pression 14 associé par exemple à un dispositif à res-

sort 16 assure l'immobilisation selon une direction verticale

des tubes 12 par rapport aux rouleaux 6' munis des outils 6".

A l'aide d'un tel dispositif, on peut par exemple obtenir les

empreintes annulaires visibles sur la figure Gb.

Ces outils 6" qui sont des couronnes cylindriques peuvent soit être usinés dans la masse des rouleaux 6, soit être rapportés sous la forme d'anneaux constitués par des

joints toriques.

Sur les figures V'a et 6'b, on a illustré un dispositif pour un troisième mode de mise en oeuvre du procédé qui combine

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d'une certaine façon les modes de mise en oeuvre des figures 5 et 6. On trouve deux rouleaux d'entraînement 106 et 106' sur lesquels on place la portion de tube 12 sur laquelle on veut réaliser les empreintes. Un troisième rouleau 108 dit anneleur peut être abaissé pour appliquer une pression sur le tube 12 à déformer et ce rouleau 108 comporte des reliefs 110 (visibles sur la figure 6'b) qui permettent de réaliser des empreintes 112 de forme annulaire. Le rouleau 108 peut également tourner

autour de son axe XX', on obtient ainsi un minimum de glisse-

ments et de frottements entre le tube à déformer 12 et le

rouleau anneleur 108.

Sur les figures 6"a et 6"b, on a représenté une va-

riante du dispositif pour le troisième mode de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention. Selon cette variante, non seulement le rouleau 108 porte des reliefs 110, mais encore les deux rouleaux d'entraînement. En d'autres termes, on trouve trois rouleaux identiques 108 munis de reliefs 110, les reliefs se faisant bien sOr face. Lors de la rotation des rouleaux 108, chaque empreinte dans le tube est formée

simultanément par l'action des reliefs des trois rouleaux.

Le dispositif de la figure 7 est proche de celui qui

est représenté sur la figure 5, c'est-à-dire que l'on retrou-

ve les rouleaux 6 mais au lieu de trouver un seul outil 8 on

trouve, comme sur la figure 6, un plateau de pression 14 as-

socié à un dispositif élastique 16 et sur la face inférieure

duquel sont montés des outils de réalisation d'empreintes 18.

Comme on le voit mieux sur la figure 7b, ces outils ont par

exemple une face active arrondie 18a pour réaliser des em-

preintes en forme de gorge. Bien entendu, sur ce dispositif on pourrait disposer des outils ayant des formes différentes

pour réaliser une forme adéquate d'empreintes sur les tubes 12.

La figure 8 représente en vue de dessous un plateau de pression 14 sur lequel sont montés des outils 20 destinés à la réalisation d'empreintes annulaires. Ces outils font toute la largeur du plateau de pression et peuvent avoir dans un plan de section perpendiculaire à leur longueur une forme

adaptée à la section de l'empreinte à réaliser.

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Sur la figure 9, on a représenté un outillage dans lequel on trouve trois plateaux de pression solidarisés entre eux, référencés 14a, 14b et 14c, chaque plateau portant des outils de réalisation d'empreintes 22. Les outils réalisent une empreinte sur trois. En d'autres termes, si l'on appelle _ le pas des empreintes finales à réaliser sur le tube, les outils 22 d'un mmeé plateau sont décalés d'une longueur égale à 3p et un outil d'un plateau est décalé d'une longueur p de

l'outil du plateau adjacent.

La figure 10 représente en vue de dessous un plateau de pression 14 muni d'outils de réalisation d'empreinte 24

qui sont inclinés par rapport à l'axe de déplacement des tubes.

Ces outils 24 permettent de réaliser des empreintes hélicof-

dales avec un pas p.'.

Sur la figure 11, on a représenté un plateau 14 du même type qui est muni d'outils 24' permettant la réalisation

d'hélices de sens inverse.

Le plateau 14 en vue de dessous de la figure 12 est

* muni de poinçons localisés 26 qui permettent ainsi de réali-

ser sur les tubes des empreintes ponctuelles.

Sur la figure 13, on a représenté plus en détail l'installation. Celle-ci comporte d'une part un poste de chargement 30 qui permet de placer les tubes à former à la

sortie de la filière de formage des tubes sur les rouleaux 6.

Ceux-ci sont entraînés en translation et en rotation par l'ensemble d'un dispositif de tapis 32 entraîné en rotation par des roues d'extrémité 34a et 34b qui assurent la tension

et l'entraînement en rotation de ce tapis. Le dispositif com-

porte également un plateau de pression 14 portant des outils

36 et un poste de déchargement des tubes munis de leur em-

preinte 38.

Sur la figure 14, on a représenté une autre forme

d'outils permettant d'obtenir des séries d'empreintes en hé-

lice. Sur la face inférieure du plateau de pression 14, on trouve aux deux extrémités deux zones A1 et A2 constituées par des outils de courte longueur, 5 dans ce cas particulier, et deux zones A3 et A4 constituées par des outils inclinés par rapport à l'axe du plateau et de longueur plus importante. Ces

zones sont constituées chacune par cinq outils dont le diamè-

tre va en augmentant de la droite vers la gauche.

Comme on l'a représenté sur la figure 15, au lieu d'avoir un plateau 14 sur lequel sont fixés les outils aptes à créer l'empreinte, l'ensemble du plateau et des outils peut être réalisé à l'aide d'une têle nervurée 40 qui est associée

à des moyens de pression par ressort 42. Cela permet par exemm-

ple, d'obtenir des empreintes à rayons de courbure relativement 1O important. p On va maintenant décrire trois exemples concrets de

mise en oeuvre de cette première forme du procédé.

EXEMPLE 1

Procédé de réalisation de tubes poreux en alumine de diamètre extérieur 20mm, 16mm de diamètre intérieur et BOOmm de longueur, présentant des empreintes annulaires de 0,4mm de profondeur (mesurées sur la surface interne) et espacées de mm, sur une longueur de 650mm. Chaque extrémité présente une

zone cylindrique et lisse de 75mm.

Les tubes sortant d'une presse à piston, encore par-

faitement plastiques et déformables, sont placés sur des rou-

leaux de 42,4mm de diamètre, espacés de 8,4mm roulant sur un

plan fixe qui leur confère un mouvement de rotation et avan-

çant vers un caisson de séchage à la vitesse de un mètre par

minute (voir figure 5).

Sur la nappe de tubes ainsi formée est appliqué un outillage formé d'un plateau très plan, horizontal, de 700mm de largeur et environ 1 mètre de longueur, au-dessous duquel sont disposés par soudage, collage et tout autre procédé, des tubes en acier inoxydable de diamètre extérieur 8mm, perpen-

diculaires à l'axe des tubes à marquer, espacés de 20mm cons-

tituant les outils de formation d'empreintes X les extrémités de ces tubes étant biseautées de façon que la déformation des

tubes soit progressive à l'entrée de cet outil et que la sor-

tie soit également régulière. Cet outillage est disposé en hauteur de façon que les tubes marqueurs s'enfoncent d'environ 2mm dans les tubes céramiques. De façon à éviter un collage 1 3

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des tubes sur les rouleaux d'entraînement et sur les outils qui provoquent une déformation par des tubes, les tubes ou rouleaux sont revêtus d'un film d'huile purement organique

avant la zone de travail.

Après séchage et traitement thermique, les tubes présentent des empreintes annulaires de la dimension désirée et le procédé mis en oeuvre est parfaitement continu et industriel. Il est bien évident qu'il est facile, en modifiant

les distances entre tubes-marqueurs de réaliser des pas quel-

conques d'empreintes annulaires et que le profil et la pro-

fondeur de ces empreintes peuvent être changées en utilisant des outils de diamètres et formes différents ou en réglant la

hauteur de l'outillage par rapport aux tubes.

EXEMPLE 2

Procédé de réalisation de tubes poreux en alumine de mm de diamètre extérieur, 16mm de diamètre Intérieur et 800mm de longueur, présentant des empreintes hélicoïdales de 0,5mm de profondeur (mesurée sur la surface interne) au pas de 20mm et disposées en quatre zones distinctes: deux zones de 70mm de longueur, les deux extrémités du tube étant non marquées sur

mm et deux zones centrales de 210mm de longueur.

Chaque zone annelée est ainsi séparée de sa voisine

par une réserve lisse d'environ 30mm.

Les tubes sortant de la presse à filer sont disposés comme dans l'exemple 1 sur les rouleaux rotatifs avançant vers le séchoir. Sur le plan des tubes défilant est appliqué un outillage constitué d'un plateau parfaitement plan sur la

surface inférieure duquel sont fixés des tubes de 7mm de dia-

mètre extérieur. Deux tubes de 220mm de longueur sur la partie latérale du plateau et deux tiges de 6G0mm de longueur sur les

parties centrales du plateau.

Ces quatre tubes sont inclinés d'environ 150 par rap-

port à l'axe des tubes à marquer et sont parallèles entre eux.

3S Chaque tube marque son hélice dans la zone correspondante. les outils de plus petite longueur conduisant aux zones les plus courtes. Afin de faciliter le marquage des tubes et obtenir une

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profondeur d'empreinte plus importante, les tubes-marqueurs sont

portés à 70-800C par circulation d'huile chauffée par un dis-

positif thermostatique en circuit fermé. L'accroissement de tem-

pérature locale permet un léger ramollissement du tube-qui devient plus déformable. Après cette opération, séchage et traitement thermique, les tubes réalisés présentent des empreintes hélicoïdales bien

marquées suivant la disposition géométrique recherchée.

EXEMPLE 3

Procédé de réalisation de tubes poreux en alumine de nm de diamètre extérieur et îBmm de diamètre intérieur et 800mm de longueur présentant des empreintes hélicoïdales de même profondeur et de mâme pas que celles de l'exemple 2 mais dont le profil sera beaucoup plus large, c'est-à-dire dont le

rayon de courbure sera beaucoup plus grand.

Il est impossible, dans ce cas, de réaliser l'hélice

avec un seul outil marqueur de grand diamètre car un tel poin-

çon déforme et ovalise le tube sans marquer profondément.

Il est cependant possible d'obtenir de tels profils en réalisant l'hélice avec plusieurs barrettes parallèles, de diamètres croissants, chaque outil élargissant l'empreinte plus

localisée faite par le précédent poinçon.

Chaque hélice est marquée, par exemple, par cinq outils cylindriques de diamètre 8, 10, 12, 14 et 1Smm, parfaitement parallèles et dont l'espacement a été calculé soigneusement de façon que chaque outil retombe avec précision dans la marque

réalisée par le poinçon qui le précède.

Dans ce cas, le plateau marqueur est constitué d'un cadre parallélépipédique creux dans lequel on pourra faire circuler le fluide de réchauffage. Une face de ce cadre est parfaitement plane et quatre outils marqueurs sont fixés sur celle-ci. Ces outils sont constitués de plaques dans lesquelles auront été usinées, par fraisage, des barrettes de diamètre 8, , 12, 14 et 16mm, chaque barrette étant décalée par rapport à la précédente, d'une longueur correspondant à un tour (ou une circonférence) du tube à marquer, le décalage étant mesuré

dans le sens du déplacement.

16 25036i 5 Avec ce dispositif, les hélices obtenues sont larges et profondes et le tube n'a pas subi d'allongement exagéré qui

aurait réduit son diamètre dans les parties cylindriques in-

termédiaires. Comme on l'a indiqué précédemment, on peut ajouter à la déformation mécanique du tube due aux outils une opération

de chauffage localisée du tube au droit des empreintes à réa-

liser. Ce chauffage peut être réalisé de diverses manières.

On peut citer par exemple: - à l'aide de résistances chauffantes électriques. Cela est particulièrement intéressant si l'outil de réalisation d'empreintes constitue lui-mnvme la résistance chauffante,

- par circulation d'un liquide chaud dans des conduits aména-

gés dans le dispositif de formage. Un cas particulier est celui o les outils de formage se présentent sous forme de

baguettes constituées par des tubes métalliques dans les-

quels circule le liquide chaud. Un autre cas est celui o les tubes dans lesquels circule le liquide chaud sont soudés le long des baguettes, - par rayonnement infrarouge dirigé sur les baguettes, la surface du tube étant protégée de ce rayonnement par des écrans. Selon ce mode de mise en oeuvre du procédé, il est avantageux de chauffer les régions du tube à déformer avant

de commencer les opérations de déformation proprement dites.

Pour cela, on utilise des outils de formage à profil progres-

sif, comme on la représenté sur les figures 17. L'outil 50 chauffant présente une première région I, l'outil chauffant a en section droite la forme représentée sur la figure

16a, c'est-à-dire que l'outil 50 assure seulement un chauf-

fage sans aucune déformation mécanique. Dans la région II, l'outil 50 assure une déformation mécanique progressive, comme le montrent les figures 16b et 16c. Dans cette région, l'outil 50 assure bien sûr de plus un chauffage. Dans la

zone III, le profil va en diminuant d'épaisseur, comme re-

présenté sur la figure 17b et cette zone constitue une zone

de dégagement.

17 25036 15

En fait, et bien que cela n'ait pas été illustré, il est clair que les outils représentés sur les figures 5 à 14, peuvent être chauffants. Soit ils comportent une résistance chauffante incorporée, soit ils sont creux et un liquide chaud y circule. Le chauffage de la pièce par les outils chauffants, même s'il est limité aux zones à déformer, peut entraîner une volatilisation néfaste de certains constituants de la pâte

avec laquelle on réalise les tubes. Pour éviter cette évapo-

ration, on peut enclore la zone o est effectuée l'opération de formage dans une enceinte o on maintient une atmosphère

saturée des composés volatils constituant le tube. Cela ra-

lentit ou empeche complètement la vaporisation. On peut éga-

lement enduire au préalable le tube d'un film de composés non

volatils comme par exempleune huile de paraffine.

Par ailleurs, afin d'éviter l'évaporation des cons-

tituants de la pâte formant le tube au droit de la surface du tube qui entre en contact avec les outils, on peut enduire ces régions d'un film de liquide non volatil. En particulier ce liquide peut être déposé sur la face active des outils,d'o il sera transféré sur le tube grâce au contact qui intervient lors

de l'opération de formage des empreintes.

Comme on l'a également indiqué, non seulement les outils de réalisation d'empreintes peuvent être chauffés mais ils peuvent également être soumis à des vibrations. Ces

deux caractéristiques pouvant d'ailleurs se combiner.

La mise en vibration des outils de réalisation d'empreintes peut être réalisée par tout moyen approprié. On peut citer en particulier un électroaimant alimenté par un courant alternatif associé à une pièce magnétique solidaire

du plateau portant les outils de réalisation d'empreintes.

On peut également utiliser une masse tournante excentrée mise en rotation par un moteur fixé sur le plateau qui porte les outils. Plus généralement, on peut utiliser ainsi tout

dispositif vibreur fixé sur le plateau de support des outils.

La vibration peut être exercée parallèlement ou perpendiculai-

rement à l'axe des tubes à déformer ou dans plusieurs direc-

tions à la fois, par exemple par les vibrations rotatoires.

-.. GD

18s 2503615 On va maintenant décrire des exemples comparatifs qui illustrent l'efficacité du procédé avec chauffage et avec

création de vibrations.

Les exemples ci-dessous concernent le formage d'étran-

glements de la section intérieure de tubes constitués d'une pâte céramique à comportement thixotropique et contenant des liants thermoplastiques ayant les caractéristiques suivantes: - diamètre intérieur du tube: 17mm diamètre extérieur: 21mm - vitesse d'avancement des tubes sur le tapis de filage 5mm/ - distance entre les étranglements à former sur 16mm les tubes - longueur des baguettes (constituant les outils) venant en contact avec le tube - rayon de courbure de la surface des baguettes venant en contact avec le tube

- pincement maximum du tube entre les baguettes:2mm.

et les rouleaux du tapis Dans les exemples n 2 et n 4 ci-dessous, on a une

vibration rotatoire autour d'un axe horizontal perpendicu-

laire à l'axe du tube, avec une fréquence de 120Hz et une

amplitude de crête à crête de 0,2mm.

La hauteur des saillies obtenues sur la face inté-

rieure des tubes est la suivante: Exemple n I Hauteur des saillies Baguettes à 20 C, non vibrées 0,3 mm

Exemple n 2

Baguettes à 20 C, vibrées 0,4 mm

Exemple n 3

Baguettes à 50 C, non vibrées 0,45 mm

Exemple n 4

Baguettes à 50 C, vibrées 0,65 mm.

Dans les quatre exemples ci-dessus, les tubes ne

présentaient aucune fissure après séchage et frittage.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Procédé de réalisation d'empreintes sur la paroi de portions d'un tube qu'on obtient par formage en continu

d'une pâte à base de céramique et découpage de ce tube, ca-

ractérisé en ce qu'immédiatement après qu'on ait formé ces portions de tubes qui sont encore déformables, on les place sur des moyens de mise en rotation autour de leur axe de

révolution parallèles à l'axe des portions de tube, on appli-

que sur eux des moyens d'application d'une pression sur au moins une partie des tubes de telle façon que les portions

de tube_ soient enserrées entre les moyens de mise en rota-

tion et les moyens d'application de la pression, en ce qu'on

munit les moyens de pression ou les moyens de mise en rota-

tion d'au moins un outil de réalisation d'empreintes, le ou lesdits outils ayant une direction principale non confondue avec la direction des axes de révolution desdites portions de tube et en ce qu'on applique des moyens pour créer un deuxième mouvcre.nt relatif entre la portion de tube et le ou les outils de telle façon qu'il n'y ait sensiblement pas de glissement

unrtre La portion de t:ube et le ou les outils.

21 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise les empreintes à l'aide d'au moins un outil

scliciro des moyens do mrise en rotation et en ce qu'on dépla-

ce - tLrnslatiion leps moyens de mise en rotation.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en 25.ce qu'on r<:jl ise les etmpreintes à l'aide d'au moins un outil solidaire -1; mny:n:î d1 prcr:ssion et en ce qu'on déplace en

translation les moyens de mrise en rotation.

4. Procédé sloln l'une quelconque des revendications

1 à 3,,:.:ractèri;A_ on ce ct'ilun même temps qu'on déforme la-

_r, dite port ";r ' tube, on r.ihauilfe les régions de la portion

du tà.J::.ti'r:s à.r rt re FOrees.

5. Procéde selon la r:,vendication 4, caractérisé en ce qu'un crhauffe lesditeo r:gions de la portion de tube au fur et à t:,,;,,re qu'n réali.;: la déformation de la portion de

tube.

S. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on chauffe lesdites régions de la portion de tube

2503615

avant et pendant qu'on réalise la déformation de la portion

de tube.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications

4 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise le déformage et le chauffage des portions de tube dans une ambiance qu'on sature en au moins un composé apte à empêcher la vaporisation des matériaux constituant le tube lorsqu'on chauffe les portions

de tube.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisé en ce qu'en meme temps qu'on déforme les

portions de tube on soumet les outils à des vibrations.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on exerce lesdites vibrations parallèlement à l'axe

des portions de tube.

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on exerce lesdites vibrations perpendiculairement à

]'axc: dps portions de tube.

11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en

ce qu'on exerce lesdites vibrations selon plusieurs direc-

tions à la fois.

12. Procidd6 selon l'une quelconque des revendications

3 11, caractérisé en ce qu'on réalise la déformation de la portion de tube à l'aide d'au moins un outil de forme allongée di"p.'s perpendiculairement à l'axe de la portion de tube sur

l ms noyens d'application de pression.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications

I à 11, caractérisé en ce qu'on réalise la déformation à

l'aide d'ai, moins un outil the forme allongée disposé oblique-

ment par rapport à l'axe de la portion de tube sur les moyens

d'application de pression.

l4. Procédé selon l'uie quelconque des revendications

3 à 11, c.nr't risé ol r.e qu'on réalise la déformation de la portion dc: tube à l'aidn rl: poinçons disposés sur les moyens d'application de pression DiFin,d réaliser des empreintes

localisrs dans la port.ioln di' -ube.

15. Procédé selon li'une quelconque des revendications

12 et 13, caractérisé on ce qu'on obtient l'empreinte finale

21 2503615

en faisant agir successivement plusieurs outils aptes à

réaliser des empreintes d'importance croissante.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications

12 et 13, caractérisé en ce qu'on utilise plusieurs séries d'outils, chaque série d'outils réalisant une partie des empreintes. 17. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de rouleaux d'entraînement des portions de tube, dont les axes sont tous dans un plan horizontal, des moyens de mise en rotation des rouleaux autour de leurs axes et de déplacemrent en translation desdits rouleaux dans ledit plan horizontal, un plateau horizontal lisse muni de moyens pour appliquer celui-ci sur lesdites portions de tube et des outils

annulaJres en forme de bagues montés sur lesdits rouleaux.

18. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé senlon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de rouleaux d'entraînement des portions de tube, dont les axes sont tous dans un plan horizontal.-des moyens de mise en rotation des rouleaux autour de leurs axes et de déplacement en translation desdits rouleaux dans ledit plan

horizontal, un plateau horizontal muni de moyens pour appli-

quer celui-ci sur lesdites portions de tube, et des outils

moL. sur la face dudit plate.au tournée vers lesdites por-

tions de tube, lesdits rouleaux d'entraînement étant lisses.

19. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, :7aractérisé en ce qu'il comprend detux roulen:x d'entraînomern! munis de moyens d'entralnement en rotation dutour do leur. nx-t,:t aptes à recevoir une portion de tube, un troisième rouil eu portant des outils annulaires en forme du bn-gues rlontés su. 1'l;dit troisième rouleau dont l'axe est paralr-i: celui des deux premiers rouleaux, des moyens pour. ippl iqu.-l ledit trL:.i'im,: rouleau sur ladite portion de tube et pnur permettre la tro.ttion dudit troisième rouleau

autour dl son ax:e.

20. Dipositlif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les trois rouleaux sont identiques et portent tous I t4_3 nt) s:lue&.+neqa sauT:uxna:uos sl:Tno saT anl aa ua saui:o.irlwa sat.taslflea. 5g naA uo,l Qo aqn4 ap sucOT4rod ',lp s-auoz 5ap a.,J11eLI ap sua ow sap puaidwoo [Tnb a:J ua ii u,:!cr: oj.ea P 'Z., V /L suo.T4 -PoTpua^a.I sap enbuoolanb aun,] uolu: JllTsodsTr 'fz Àale:o$4laa uot4:saiTp aun uoles neaqeld;Tpnp UoT.eIqTIA U;3 UsJw ap suaJow sap;puaidwoo 0g nea4eld al anb aa ua,asTlfa4peue 'tZ:la úZ 'ZZ 'IZ 8 suoF'4 -eoTpua^aa sap enbuoalanb aun,I ualas.r.lsodsT0 'Z: *le Iuoz loq ue Id un suep nea;old,Tpnp uoT. 4ejq:A^ u.a asTW ap suaouow ap junw lso nLaeeld al anb au ua gsT-g;oe-ieo f'tZ la úg: 'ZZ 'IF 'BlU suoi4 5z -eolpua^a,1 sap anbuoalanb aunj uolas J. l:qsodsTo '9;Z À uo:;e-,qT^ ua astrw ap sus@/ow sop alioduio-a n;aTnoa awçusToiq 4,Tpal anb aa ua,,asTz-o Z 'oz:a 61 suo.L: -eoypueAez sap anbuoolenb aun,I uo les T43sodeTO 'SZ on[no^ a:luTa.d,,a,p alloTe UZ el; uawua^Tssa.-o.d.ast.lega inod:uessTooa ua eA Tnb uol' -osa aun e I:Tno anbeqa anb aa ua pST.ZZoZo ';z a IZ suo:l -_oTpua^ai sap anbuoolanb aun,1 uolas.+TTsodsTO 'bZ Àsa:,uTa.ddua sap aT4 -.ed aun iasllegT e a:de:ue3,a sl:Tno,p al:.as anbeqo esaagsl:lap 51L s]Tno,p saTJ as sinalcsnld a4. odwuo nealeld:ITpal anb ao ua as]:.g3owe. 'lZ UoTleoTpuaAa. el uo:as ú1:1:sodsl:o 'úZ aqn; ap suo,3;jod sap axe,l e;.xodde..ed 4uawuanbT[qo sasodsTp sa3anZeq no saqn, 'sa2T3 sap ua;ua3 sTsuoo s[T3;no s;,Tpsal anb ao ua o, 9s8T.9:e.eo 'g, uoT3eo.puaAa. el uolas..T;Tsods o 'Zz Àaqn; ap suoa.;od sap aXQ.;uacua.alTenolTpuad.ad sisodsTp sa;qan2eq no saqn; ' sa2T; sap ua;ua;sTsuoo siT3no sqTpsal enb as ua gsTi.aoe-eo '9k uo!:leolpuaAa. el uolas 1T;sods]:o IZ- S * xneal -no- sa.Tne xnap sal ans qquow Illno un 4uawale2g;ueuaquoa lueeano. unp I[.no un;ueua;uoo;a xnwalno. sap saxe xne alTejnoapuad-iad ueld anbeqo 'sa.le[nuue sli;no sap sjo.4 sal

1 9ú05Z

30. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tiens 28 et 29, caractérisé en ce que l'ensemble du dispositif est placé dans une enceinte comportant des moyens pour faire

régner dans ladite enceinte une ambiance gazeuse apte à em-

pécher la vaporisation des constituants des portions de tube

lors du chauffage.

31. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 21 et 22, caractérisé en ce que chaque outil est lui-

même chauffant, en ce que chaque outil a une hauteur selon la direction verticale qui va en croissant puis en décroissant selon le sens de déplacement en translation des portions de tube, de telle façon que seule la partie médiane de l'outil qui a!c hauteur la plus importante soit apte à réaliser une empreinte. 32. Tube en céramique poreuse perméable, caractérisé en ce qu'il a une forme générale cylindrique et en ce qu'il est muni d'empreintes faisant saillie à l'intérieur dudit

tube, lesdites empreintes étant annulaires.

33. Tube en céramique poreuse perméable, caractérisé en ce qu'il a une forme générale cylindrique et en ce qu'il est muri d'empreintes faisant saillie à l'intérieur dudit

tuitb, lesdites emprcinites ayant la forme d'une hélice.

34. Tube en cr!ranilque poreuse perméable, caractérisé en ct qu'il a une forme générale cylindrique et en ce qu'il 23 est muni d'empreintes faisant saillie à l'intérieur dudit tube, lendite:s empreintes ayant la forme de portions d'hélice

séparées les unes des autr:s.

35. Tube en c',aliue poreuse perméable, caractérisé en ce qu'il a une forme génerrle cylindrique et en ce qu'il est muni d':nprreintes lon,, lisées ponctuelles faisant saillie

à 1'intrri-,.r dudit tubte.