FR2558592A1 - Methods and devices for continuously checking the leaktightness of plastic extruded pipes. - Google Patents
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Abstract
Description
Procédés et dispositifs pour vérifier en continu l'étanchéité des tubes extrudés en matière plastique. Methods and devices for continuously checking the tightness of extruded plastic tubes.
L'invention a pour objet des procédés pour vérifier en continu ltétanchelté des tubes extrudés en matière plastique et des dispositifs permettant d'effectuer cette vérification pendant la fabrication des tubes. The subject of the invention is methods for continuously checking the seal of extruded plastic tubes and devices making it possible to carry out this check during the manufacture of the tubes.
Le secteur technique de l'invention est celui de la fabrication des tubes en matière plastique par extrusion. The technical sector of the invention is that of manufacturing plastic tubes by extrusion.
On utilise de plus en plus de tubes extrudés en matière plastique, par exemple des tubes en polyéthylene, pour transporter des gaz, notamment des gaz combustibles dans les réseaux de distribution urbains. More and more plastic extruded tubes are used, for example polyethylene tubes, for transporting gases, in particular combustible gases in urban distribution networks.
Afin d'éviter des accidents dus aux fuites de gaz, les exploitants des réseaux exigent des fabricants de tubes qu'ils vérifient 1'étanchéïté de ceux-ci. In order to avoid accidents due to gas leaks, system operators require pipe manufacturers to check their tightness.
A ce jour, les tests d'étanchéité des tubes extrudés destines au transport de gaz sont réalisés en remplissant ces tubes d'un gaz comprimé par exemple a six bats, en obturant le tube et en vérifiant que la pression se maintient Ces tests nécessitent de monter des satm--3 aux extrémités des tubes et ils entraînent des manipulations. De plus, les fuites de faible débit sont difficiles a détecter par cette métho#e. To date, the leaktightness tests of the extruded tubes intended for the transport of gas are carried out by filling these tubes with a compressed gas for example with six bats, by closing the tube and by checking that the pressure is maintained. These tests require mount satm - 3 at the ends of the tubes and they involve manipulations. In addition, low flow leaks are difficult to detect by this method.
Un objectif de la présente invention est de procurer des
uo^yells permettant de détecter l'étanchéïté des tubes extrudés en continu @@, à la sortie de la filière d'extrusion et des moyens qui sont faciles à adapter rdaptr aux dispositiçs qui sont utilisés pour extruder et pour conformer les tubes
Tour fabriquer un tube en matière plastique, on extrude de la matière päteuse et chaude d travers une filière annulaire. A la sorte de la filière , le tube pénètre dans une chambre de conformation à travers un orifice dont le diamètre correspond au diamètre extérieur du tube à fabriquer.An object of the present invention is to provide
uo ^ yells for detecting the tightness of the continuously extruded tubes @@, at the exit of the extrusion die and means which are easy to adapt rdaptr to the arrangements which are used to extrude and to conform the tubes
When making a plastic tube, hot and pasty material is extruded through an annular die. At the kind of the die, the tube enters a shaping chamber through an orifice whose diameter corresponds to the outside diameter of the tube to be manufactured.
La chambre de conformation a une longueur de plusieurs mètres et elle contiens des rampes diar-osage qui projettent de l'eau de refroidissement sur la paroi externe du tube. Pendant la traversée de la chambre de conformation, l'intérieur du tube est maintenu en légère surpression par rapport à l'extérieur, de sorte que la tension qui s'exerce sur le tube maintient La forme circulaire de celui-ci pendant le durcissement de la matière plastique. The shaping chamber is several meters long and contains diar-osage ramps which project cooling water onto the external wall of the tube. During the passage of the shaping chamber, the inside of the tube is kept in slight overpressure compared to the outside, so that the tension which is exerted on the tube maintains its circular shape during the hardening of plastic.
Pour maintenir l'intérieur du tube en surpression, on met le centre de la filière en communication avec la pression atmosphérique et on fait du vide dans la chambre de conformation autour du tube qui traverse celle-ci. En variante, on obture le tube à la sortie de la chambre de conformation avec un bouchon qui est maintenu fixe et on injecte au centre de la filière un gaz sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. To keep the interior of the tube under overpressure, the center of the die is placed in communication with atmospheric pressure and a vacuum is created in the shaping chamber around the tube which passes through it. As a variant, the tube is closed at the outlet from the shaping chamber with a plug which is kept fixed and a gas is injected at the center of the die under a pressure higher than atmospheric pressure.
L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un procédé selon lequel on injecte dans le conduit qui débouche au centre de la filière un gaz de test facile à déceler, de préférence de l'hélium et on détecte en continu la présence éventuelle dudit gaz de test dans ladite chambre de conformation au moyen d'un capteur capable de déceler des traces dudit gaz de test. The objective of the invention is achieved by means of a process by which an easy-to-detect test gas, preferably helium, is injected into the pipe which opens out at the center of the die and the presence is continuously detected. possible of said test gas in said shaping chamber by means of a sensor capable of detecting traces of said test gas.
Un dispositif selon l'invention est adapté sur un dispositif de fabrication du type comportant une filière annulaire, une chambre de conformation placée à la sortie de ladite filière et un conduit qui débouche au centre de la filière et qui maintient à l'intérieur du tube une pression supérieure à la pression dans la chambre de conformation. A device according to the invention is adapted to a manufacturing device of the type comprising an annular die, a shaping chamber placed at the outlet of said die and a conduit which opens out at the center of the die and which maintains inside the tube. a pressure higher than the pressure in the shaping chamber.
Un dispositif de vérification selon l'invention comporte, en outre, un réservoir contenant un gaz de test facile à détecter, de préférence de l'hélium, qui est connecté sur le conduit qui débouche au centre de la filière et il comporte, en outre, un capteur, capable de déceler des traces dudit gaz de test, contenus dans la chambre de conformation ou sortant de celle-ci. A verification device according to the invention further comprises a reservoir containing an easy-to-detect test gas, preferably helium, which is connected to the duct which opens out at the center of the die and it further comprises , a sensor, capable of detecting traces of said test gas, contained in or leaving the shaping chamber.
L'invention a pour résultat la vérification en continu de l'étanchéité des tubes extrudés en matière plastique. The invention results in the continuous verification of the tightness of the extruded plastic tubes.
L'avantage essentiel des procédés et des dispositifs selon l'invention réside dans le fait qu'ils sont très faciles à adapter aux machines d'extrusion habituelles. Ils ne nécessitent ni transfonna- tions coûteuses de celles-ci, ni utilisation d'un matérieu coûteux à installer ou à exploiter. The essential advantage of the methods and devices according to the invention lies in the fact that they are very easy to adapt to conventional extrusion machines. They do not require costly transformations of these, nor use of expensive material to install or operate.
Les dispositifs selon l'invention permettent de déceler des fuites très faibles des la sortie de la filière d'extrusion et de supprimer immédiatement les tronçons de tubes défectueux. The devices according to the invention make it possible to detect very small leaks from the outlet of the extrusion die and to immediately remove the sections of defective tubes.
Les procédés: et dispositifs selon 11 invention ont été conçus plus particulièrement pour vérifier l'étanchéité des tubes extrudés en matière plastique destinés au transport de gaz combustible, notamment de gaz de ville. Cependant, cette application n'est pas limitative, et compte tenu du faible investissement et du faible coût d'exploitation de ces dispositifs, ceux-ci peuvent être utilisés pour vérifier systématiquement, en continu, l'étanchéité de tous les tubes extrudés en matière plastique quelle que soit la destination de ceux-ci. The methods: and devices according to the invention have been designed more particularly for checking the tightness of the extruded plastic tubes intended for the transport of combustible gas, in particular town gas. However, this application is not limiting, and given the low investment and low operating cost of these devices, they can be used to systematically check, continuously, the tightness of all the extruded tubes in material. plastic whatever the destination of these.
Il permet au fabricant de tubes de garantir totalement l'étanchéité de tous les tubes sortant de la fabrication sans avoir à effectuer d'autres tests d'étanchéité coûteux en manutentions et en temps de travail. It allows the tube manufacturer to fully guarantee the tightness of all tubes leaving production without having to carry out other leak tests which are costly in handling and in working time.
La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation de dispositifs selon l'invention. The following description refers to the appended drawings which represent, without any limiting nature, exemplary embodiments of devices according to the invention.
La figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'un premier mode de réalisation. Figure 1 is a schematic overview of a first embodiment.
La figure 2 est une vue d'ensemble schématique d'un deuxième mode de réalisation. Figure 2 is a schematic overview of a second embodiment.
La figure 1 représente, en coupe longitudinale, un dispositif pour extruder des tubes en matière plastique, par exemple-des tubes en polyéthylène. Figure 1 shows, in longitudinal section, a device for extruding plastic tubes, for example-polyethylene tubes.
Un dispositif d'extrusion de tubes comporte, de façon connue, une filière annulaire 1 à travers laquelle la résine passe à l'état pâteux dans un espace annulaire compris entre un corps cylindrique 2 et un noyau axial 3. A la sortie de la filière, le tube encore chaud 10 entre dans une chambre de conformation 4 en passant à travers un tube de calibrage cylindrique 5, dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur du tube que l'on veut obtenir. A tube extrusion device comprises, in a known manner, an annular die 1 through which the resin passes in the pasty state in an annular space comprised between a cylindrical body 2 and an axial core 3. At the outlet of the die , the still hot tube 10 enters a shaping chamber 4 passing through a cylindrical calibration tube 5, the inside diameter of which corresponds to the outside diameter of the tube which is to be obtained.
La chambre de conformation, qui a une longueur de plusieurs mètres, comporte des rampes perforées 6 d'arrosage du tube qui projettent des jets d'eau de refroidissement contre la paroi externe du tube. L'eau d'arrosage est reprise dans le fond de la chambre de conformation par une pompe 7 et recyclée. Au besoin, l'eau passe dans des réfrigérants atmosphériques pour la refroidir. The shaping chamber, which has a length of several meters, comprises perforated ramps 6 for spraying the tube which project jets of cooling water against the external wall of the tube. The irrigation water is taken up at the bottom of the shaping chamber by a pump 7 and recycled. If necessary, the water is passed through atmospheric refrigerants to cool it.
Afin d'obtenir des tubes ayant une section parfaitement circulaire, on maintient à l'intérieur du tube, pendant la traversée de la chambre de conformation, une pression légèrement supérieure à la pression qui règne dans la chambre, de sorte que la matière en cours de durcissement qui constitue le tube est maintenue en tension pendant le refroidissement et garde une forme circulaire. In order to obtain tubes having a perfectly circular section, a pressure slightly higher than the pressure prevailing in the chamber is maintained inside the tube, while passing through the shaping chamber, so that the material in progress of hardening which constitutes the tube is kept in tension during cooling and keeps a circular shape.
La figure 1 représente un premier mode de fabrication, qui est le plus utilisé, suivant lequel, pour maintenir une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du tube, on fait un vide partiel dans la chambre de conformation 4 au moyen d'une pompe à vide 8, qui aspire dans cette chambre. Une entrée d'air 9, munie d'une vanne,est située à l'extrémité opposée à la pompe à vide et permet de faire entrer dans la chambre un petit débit d'air de balayage. Figure 1 shows a first manufacturing method, which is the most used, according to which, to maintain a pressure difference between the inside and the outside of the tube, a partial vacuum is made in the shaping chamber 4 by means of 'a vacuum pump 8, which sucks in this chamber. An air inlet 9, fitted with a valve, is located at the end opposite the vacuum pump and allows a small flow of sweeping air to be brought into the chamber.
On maintient à l'intérieur du tube 10 une pression égale à la pression atmosphérique au moyen d'un conduit 11 qui débouche au centre de la filière et dont l'autre extrémité lia est ouverte à l'atmosphère. Is maintained inside the tube 10 a pressure equal to atmospheric pressure by means of a conduit 11 which opens at the center of the die and whose other end 11a is open to the atmosphere.
Le dispositif de fabrication de tubes extrudés en matière palstique décrit ci-dessus est connu et il n'est pas nécessaire de le décrire plus en détail. The device for manufacturing extruded tubes of palstic material described above is known and it is not necessary to describe it in more detail.
Le problème à résoudre est de vérifier que les tubes qui sortent de la chambre de conformation sont parfaitement étanches particulièrement dans le cas de tubes destinés au transport de gaz. Pour cela, on injecte en continu dans le tube 11 une très faible proportion d'un gaz de test facile à déceler. The problem to be solved is to verify that the tubes which exit from the shaping chamber are perfectly sealed, particularly in the case of tubes intended for the transport of gas. For this, a very small proportion of an easy to detect test gas is continuously injected into the tube 11.
Etant donné que la filière 1 est à une température de l'or- dre de 200 , il faut utiliser un gaz non inflammable et évidemment non toxique. De préférence, on injecte de l'hélium au moyen d'une bouteille d'hélium 12 qui est connectée en dérivation sur le tube 11 à travers un détendeur 13 qui détend l'hélium à une pression très légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Since die 1 is at a temperature of around 200, a non-flammable and obviously non-toxic gas must be used. Preferably, helium is injected by means of a helium bottle 12 which is connected in bypass to the tube 11 through a regulator 13 which expands the helium to a pressure very slightly higher than atmospheric pressure.
On sait que l'hélium est un gaz très léger qui diffuse très facilement à travers la moindre fissure et on sait détecter des traces de celui-ci, de l'ordre d'une partie pour un millon (1 p.p.m.). De plus, l'hélium est un gaz non toxique, non inflammable et inerte. We know that helium is a very light gas which diffuses very easily through the slightest crack and we know how to detect traces of it, of the order of a part for a thousand (1 p.p.m.). In addition, helium is a non-toxic, non-flammable and inert gas.
Le dispositif de vérification d'étanchéité comporte, enoutre, un capteur 14 capable de détecter des traces du gaz de test, par exemple un capteur d'hélium, qui est connecté par exemple en dérivation sur le refoulement de la pompe à vide 8. En variante, le capteur 14 peut être connecté directement sur la chambre 4. The tightness checking device also comprises a sensor 14 capable of detecting traces of the test gas, for example a helium sensor, which is connected for example in bypass to the discharge of the vacuum pump 8. In alternatively, the sensor 14 can be connected directly to the chamber 4.
Le capteur 14 analyse en continu les gaz contenus dans la chambre 4. Si le tube comporte une-fuite, dès que celle-ci entre dans la chambre 4 de l'hélium commence à diffuser dans la chambre et la teneur en hélium des gaz contenus dans la chambre croît progressivement pendant que la fuite progresse le long de la chambre puis décroît des que la fuite sort de la chambre. The sensor 14 continuously analyzes the gases contained in the chamber 4. If the tube has a leak, as soon as it enters the chamber 4 of the helium begins to diffuse in the chamber and the helium content of the gases contained in the chamber progressively increases as the leak progresses along the chamber and then decreases as soon as the leak leaves the chamber.
Le capteur 14 peut etre équipé d'un enregistreur graphique de la teneur en hélium sur lequel on voit apparaître un pic très prononce, des que le tube comporte la moindre fissure. En variante, le capteur 14 commande une alarme qui est déclenchée dès que la teneur en hélium dépasse un seuil qui peut etre un seuil très faible, de l'ordre de quelques p.p.m. Grâce au dispositif de détection selon l'invention, on peut donc veririer en continu l'étanchéité des tubes ex extrudés dès que ceux-ci sortent de la filière. On peut donc également repérer immédiatement la position d'une fissure et sectionner immédiatement le tronçon de tube défaillant. The sensor 14 can be fitted with a graphical recorder of the helium content on which a very pronounced peak appears, as soon as the tube has the slightest crack. As a variant, the sensor 14 controls an alarm which is triggered as soon as the helium content exceeds a threshold which can be a very low threshold, of the order of a few ppm. Thanks to the detection device according to the invention, it is therefore possible to continuous sealing of the extruded tubes as soon as they leave the die. It is therefore also possible to immediately identify the position of a crack and immediately cut off the faulty tube section.
L'hélium est utilisé pour vérifier l'étanchéité d'un tronçon enterré d'un the de transport de gaz et pour localiser les fuites. Helium is used to check the tightness of a buried section of a gas transporting tea and to locate leaks.
Dans ce cas, on injecte de l'hélium dans le tube et on recherche en surface des traces d'hélium au moyen d'un capteur d'hélium. In this case, helium is injected into the tube and traces of helium are looked for on the surface by means of a helium sensor.
Les procédés et les dispositifs selon 1 invention constituent une application nouvelle de ce procédé qui a été adaptée aux machines d'extrusion de façon d obtenir une vérification en continu, sans avoir à apporter des modifications importantes aux machines d'extrusion connues. The methods and devices according to the invention constitute a new application of this method which has been adapted to the extrusion machines so as to obtain a continuous verification, without having to make significant modifications to the known extrusion machines.
Les capteurs d'hélium utilisés dans les dispositifs selon la présente invention sont du même type que ceux qui sont utilisés pour détecter les fuites d'un tube enterré ou de tout autre type connu. The helium sensors used in the devices according to the present invention are of the same type as those which are used to detect leaks from a buried tube or of any other known type.
La figure 2 représente un dispositif de vérification en continu de l'étanchéité des tubes extrudés sur une machine d'extrusion legeremant différente. Les parties homologues sont représentées par les niâmes repères sur les figures 1 et 2. FIG. 2 represents a device for continuously checking the tightness of the extruded tubes on a different lightweight extrusion machine. The homologous parts are represented by the ninth marks in FIGS. 1 and 2.
Cette machine d'extrusion connue diffère de la précédente par 'es ncyen utilisés pour maintenir une légère surpression dans le tube 10 qui traverse la chambre de conformation 4. Sur cette machine, l'intérieuï de la chambre 4 est à la pression atmosphérique. This known extrusion machine differs from the previous one by 'es ncyen used to maintain a slight overpressure in the tube 10 which passes through the shaping chamber 4. On this machine, the interior of the chamber 4 is at atmospheric pressure.
On place à l'intérieur du tube 10 un piston 15, qui fait fonction de bouchon étanche et qui est retenu en position fixe, à pro imite se la sortie de la chambre de conformation, par un câble 16 qui est fixé par un anneau 17 ou par tout autre moyen de fixation equivalert sur la filière 1. A piston 15 is placed inside the tube 10, which acts as a tight plug and which is retained in a fixed position, near the exit from the shaping chamber, by a cable 16 which is fixed by a ring 17 or by any other equivalent fixing means on the die 1.
Le conduit 11 est connecté sur une source de gaz comprimé à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, par exemple sur une bouteille 18 d'air comprimé munie d'un détendeur i9. The conduit 11 is connected to a source of compressed gas at a pressure slightly higher than atmospheric pressure, for example on a bottle 18 of compressed air provided with a regulator i9.
Dans ce cas, le dispositif selon l'invention comporte, d'une part, une source de gaz de test facilement décelable, par exemple une bouteille d'hélium 12 qui est connectée en dérivation sur le tube 11, à travers un détendeur 13 qui détend l'hélium à une pression lé gèrement supérieure à la pression atmosphérique. In this case, the device according to the invention comprises, on the one hand, a source of easily detectable test gas, for example a bottle of helium 12 which is connected in bypass to the tube 11, through a pressure reducer 13 which relaxes helium to a pressure slightly higher than atmospheric pressure.
Un capteur de gaz de test 14, par exemple un capteur d'hélium, est connecté directement sur la chambre 4. A test gas sensor 14, for example a helium sensor, is connected directly to the chamber 4.
L'hélium est le gaz de test préférentiel, du fait qu'il diffuse facilement à travers la moindre fissure et qu'il existe en très faibles quantités dans l'atmosphère. Cependant, c'est un gaz relativement onéreux. Helium is the preferred test gas, since it easily diffuses through the slightest crack and exists in very small quantities in the atmosphere. However, it is a relatively expensive gas.
Le procédé selon la figure 2 consomme une très faible quantité de gaz de test car s'il nty a pas de fuite ni au tube, ni au piston 15, on consomme uniquement la quantité nécessaire pour mettre en pression le tronçon de tube compris entre le piston 15 et la filière. The method according to FIG. 2 consumes a very small quantity of test gas because if there is no leakage either to the tube or to the piston 15, only the quantity necessary to pressurize the section of tube between the tube is consumed piston 15 and the die.
On peut également utiliser comme gaz de test du gaz carbonique qui est inerte et peu onéreux. Dans ce cas, comme le gaz carbonique est contenu dans l'atmosphère, on utilise un capteur de gaz différentiel qui compare la teneur en gaz carbonique dans la chambre à la teneur dans l'atmosphère. Carbon dioxide, which is inert and inexpensive, can also be used as the test gas. In this case, since carbon dioxide is contained in the atmosphere, a differential gas sensor is used which compares the carbon dioxide content in the chamber to the content in the atmosphere.
Les figures 1 et 2 et la description qui précède concernent des dispositifs dans lesquels la vérification d'étanchéité est effectuée dans la traversée de la chambre de conformation, ce qui est plus simple. Figures 1 and 2 and the above description relate to devices in which the tightness check is carried out in the crossing of the shaping chamber, which is simpler.
Il est précisé que ces exemples ne sont pas limitatifs. On peut également détecter les fuites de gaz de test en plaçant en n'importe quel point du trajet du tube sortant de la filière une chambre de détection traversée par le tube. Dans ce cas, on aspire les gaz contenus dans la chambre de détection au moyen d'une pompe, ce qui a pour effet de maintenir la chambre en légère dépression par rapport au tube et on fait passer les gaz refoulés par la pompe dans un détecteur capable de déceler dans ceux-ci des traces éventuelles du gaz de test en cas de défaut d'étanchéité du tube. Cette variante peut etre installée sur comporte quelle ligne d'extrusion, quel que soit le dispositif de conformation mis en oeuvre à la sortie de la filière. It is specified that these examples are not limiting. Test gas leaks can also be detected by placing a detection chamber traversed by the tube at any point along the path of the tube leaving the die. In this case, the gases contained in the detection chamber are sucked in by means of a pump, which has the effect of keeping the chamber in slight depression relative to the tube and the gases discharged by the pump are passed through a detector capable of detecting in them any traces of the test gas in the event of a leak in the tube. This variant can be installed on which extrusion line, whatever the shaping device used at the outlet of the die.
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