FR2685662A1

FR2685662A1 - Process and machine for manufacturing tubes (pipes) from components preimpregnated with fibres/resin

Info

Publication number: FR2685662A1
Application number: FR9116170A
Authority: FR
Inventors: Caron Jean; Francois; Foret Gilles
Original assignee: FRANCE ASSOC AMICALE INGENIEUR
Current assignee: FRANCE ASSOC AMICALE INGENIEUR
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1993-07-02
Anticipated expiration: 2011-12-26
Also published as: FR2685662B1

Abstract

a) The invention relates to a process and a machine for manufacturing tubes from components preimpregnated with fibres/resin. b) The machine is characterised by: - a rotating mandril (1), of extensible cross-section corresponding to the internal cross-section of the tube to be produced, capable of being pressurised during the polymerisation of the plies and of being retracted in order to be extracted from the tube; - a input (entry) roller (2) and an output (exit) roller (3), these rollers being rotating, forming an input/output zone (4) and being parallel to the axis of the mandril (1); - a ply (5) surrounding the mandril (1) over part of its periphery, which part is defined by the input and output rollers (2, 3) in order to form a bending and winding (wrapping) zone, the ply (5) and the mandril (1) rotating with peripheral velocities which are equal or approximately equal; - the ply (5) receiving, upstream of the mandril (1), each preimpregnated component (8), aligned in the desired orientation, in order to drive it around the mandril (1) and to fix it thereto.

Description

"Procédé et machine pour fabriquer des tubes à
partir de pièces préimprégnées de fibres-résine"
La présente invention concerne un procédé et une machine pour fabriquer des tubes à partir de pièces préimprégnées de fibres-résine."Method and machine for manufacturing tubes with
from parts pre-impregnated with fiber-resin "
The present invention relates to a method and a machine for manufacturing tubes from fiber-resin prepregs.

Il est déjà connu de fabriquer des tubes de fibres et de résine. Pour cette fabrication de tubes on enroule des fils sur un mandrin et on les imprègne de résine. Les différentes nappes de fils peuvent avoir des orientations différentes, par exemple croisées, avec des angles déterminés. Toutefois, ces procédés connus ne permettent pas de réaliser des tubes dont au moins certaines des fibres sont des génératrices (parallèles à l'axe du tube). De plus, on est limité par l'angle et il n'est pas possible de se rapprocher trop de la direction parallèle à l'axe du tube. It is already known to manufacture fiber and resin tubes. For this manufacture of tubes, wires are wound on a mandrel and impregnated with resin. The different plies of son can have different orientations, for example crossed, with determined angles. However, these known methods do not make it possible to produce tubes of which at least some of the fibers are generators (parallel to the axis of the tube). In addition, we are limited by the angle and it is not possible to get too close to the direction parallel to the axis of the tube.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer un procédé et une machine pour la fabrication de tubes formés de fibres imprégnées de résine, permettant de réaliser simplement des tubes avec des nappes de fils orientées de manière quelconque y compris la direction parallèle à l'axe du tube. The present invention aims to remedy the drawbacks of known solutions and proposes to create a method and a machine for the manufacture of tubes formed of fibers impregnated with resin, making it possible to simply produce tubes with plies of son oriented in any manner including the direction parallel to the axis of the tube.

A cet effet, l'invention concerne un procédé pour fabriquer des tubes en fibres et en résine, procédé caractérisé en ce que - on découpe des nappes préimprégnées constituées de
fibres alignées et de résine, suivant les dimensions
du tube à réaliser, on place ces nappes autour d'un
mandrin en leur donnant l'orientation voulue pour
les fibres, on répète cette opération de découpe de
nappe et de mise en place de nappe pour autant de
nappes et suivant les orientations qu'il faut pour
réaliser le tube, - on fait polymériser les nappes sur le mandrin mis en
pression, - on extrait le mandrin du tube.To this end, the invention relates to a process for manufacturing fiber and resin tubes, a process characterized in that - pre-impregnated sheets consisting of
aligned fibers and resin, according to dimensions
of the tube to be produced, these layers are placed around a
mandrel by giving them the desired orientation for
the fibers, we repeat this cutting operation
tablecloth and placement of tablecloth for as many
tablecloths and following the directions it takes to
make the tube, - the plies are polymerized on the mandrel set
pressure, - the mandrel is extracted from the tube.

L'invention concerne également une machine pour fabriquer des tubes, mettant en oeuvre ce procédé, cette machine étant caractérisée en ce qu'elle comprend - un mandrin rotatif de section extensible correspon
dant à la section intérieure du tube à réaliser,
susceptible d'etre mis en pression pendant la poly
mérisation des nappes et d'être rétracté pour être
extrait du tube.The invention also relates to a machine for manufacturing tubes, implementing this method, this machine being characterized in that it comprises - a rotary mandrel of extensible section corresponding
to the inner section of the tube to be produced,
likely to be pressurized during poly
deserving of the tablecloths and to be retracted to be
extract from the tube.

- un cylindre d'entrée et un cylindre de sortie, rota
tifs, formant une zone d'entrée/sortie, ces cylin
dres étant parallèles à l'axe du mandrin, - une nappe enveloppant le mandrin sur la partie de sa
périphérie définie par les cylindres d'entrée et de
sortie pour former une zone de cintrage et d'enrou
lement, la nappe et le mandrin tournant à une vites
se périphérique égale ou voisine, - la nappe recevant, en amont du mandrin, chaque pièce
préimprégnée, alignée suivant l'orientation voulue,
pour l'entraîner autour du mandrin et l'y fixer.- an inlet cylinder and an outlet cylinder, rota
tifs, forming an entry / exit zone, these cylin
dres being parallel to the axis of the mandrel, - a sheet enveloping the mandrel on the part of its
periphery defined by the inlet and
outlet to form a bending and hoisting area
slickly, the ribbon cable and the mandrel rotating at a speed
is equal or close to the peripheral, - the sheet receiving, upstream of the mandrel, each piece
prepreg, aligned in the desired orientation,
to drag it around the chuck and fix it there.

Ainsi, le procédé et la machine selon l'invention permettent de réaliser des tubes préimprégnés de résine avec des nappes de fils ou de fibres ayant l'orientation voulue. A la limite, ces fibres peuvent même être parallèles à l'axe du tube puisqu'il suffit de découper une nappe ayant telle orientation et de l'enrouler autour du mandrin, sur les couches déjà mises en place. Thus, the method and the machine according to the invention make it possible to produce tubes impregnated with resin with plies of threads or fibers having the desired orientation. Ultimately, these fibers can even be parallel to the axis of the tube since it suffices to cut a sheet having such an orientation and to wrap it around the mandrel, on the layers already put in place.

Grâce à ce procédé, il est possible d'utiliser des nappes préimprégnées, permettant ainsi toute orientation des fibres entre Oc et 900 par rapport à l'axe du tube. Ce procédé et cette machine permettent de réaliser des tubes d'épaisseur quelconque et comme la mise en place se fait simplement, sans intervention manuelle directe, il n'y a pas de contact manuel avec le préimprégné, ce qui est un élément particulièrement important pour la qualité du produit obtenu. Thanks to this process, it is possible to use pre-impregnated sheets, thus allowing any orientation of the fibers between Oc and 900 relative to the axis of the tube. This process and this machine make it possible to produce tubes of any thickness and since the installation is done simply, without direct manual intervention, there is no manual contact with the prepreg, which is a particularly important element for the quality of the product obtained.

Ce procédé et cette machine permettent de fabriquer des tubes de n'importe quel diantre, même des tubes de très faible diamètre avec des fibres de carbone qui sont pourtant très raides. This process and this machine make it possible to manufacture tubes of any diameter, even tubes of very small diameter with carbon fibers which are however very stiff.

Bien que le tube soit en général de forme cylindrique de section circulaire, d'autres variantes de tubes peuvent être envisagées avec des sections polygonales ou déformées comme des sections elliptiques par exemple. Although the tube is generally of cylindrical shape with circular section, other variants of tubes can be envisaged with polygonal or deformed sections such as elliptical sections for example.

De façon avantageuse, sur la machine, la nappe est une nappe continue et le mandrin est un mandrin gonflable ce qui permet de l'extraire facilement lorsque le tube est réalisé. Advantageously, on the machine, the ply is a continuous ply and the mandrel is an inflatable mandrel which makes it possible to extract it easily when the tube is produced.

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une machine pour la mise en oeuvre du procede. The present invention will be described below in more detail with the aid of the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a schematic perspective view of a machine for implementing the method.

- la figure 2 est une vue de côté schémati que de la machine, au début de la fabrication d'un tube. - Figure 2 is a schematic side view of the machine, at the start of the manufacture of a tube.

- la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 de la meme machine, à la fin de la fabrication d'un tube. - Figure 3 is a view similar to that of Figure 2 of the same machine, at the end of the manufacture of a tube.

Selon le procédé de l'invention et comme déjà indiqué ci-dessus, on utilise un mandrin de longueur et de section appropriées puis on découpe des pièces préimprégnées suivant les dimensions et avec l'orientation voulue des fibres. Ces pièces sont placées, suivant l'orientation voulue, autour du mandrin (enroulement). On forme ainsi une ou plusieurs couches de fibres préimprégnées dont les orientations respectives sont choisies. Lorsque toutes les couches sont en place, on procède à la polymérisation des pièces préimprégnées puis, après polymérisation, on extrait le mandrin pour l'enlever du tube. According to the method of the invention and as already indicated above, a mandrel of appropriate length and section is used and then prepreg parts are cut according to the dimensions and with the desired orientation of the fibers. These parts are placed, in the desired orientation, around the mandrel (winding). One or more layers of prepreg fibers are thus formed, the respective orientations of which are chosen. When all the layers are in place, the prepregs are polymerized then, after polymerization, the mandrel is extracted to remove it from the tube.

Selon un mode de réalisation avantageux le mandrin extensible est un mandrin gonflable pour être mis en pression dans l'ébauche de tube pour la polymé- risation. Après cette opération, pour son extraction du tube on dégonfle le mandrin. According to an advantageous embodiment, the extendable mandrel is an inflatable mandrel to be pressurized in the tube blank for the polymerization. After this operation, for its extraction from the tube, the mandrel is deflated.

D'autres modes de réalisation de mandrins extensibles sont envisageables, par exemple un mandrin à déploiement mécanique pour la mise en pression ou rétraction pour son extraction du tube. Other embodiments of extendable mandrels can be envisaged, for example a mandrel with mechanical deployment for pressurization or retraction for its extraction from the tube.

La machine pour la mise en oeuvre de ce procédé est représentée aux figures 1, 2, 3. The machine for implementing this process is shown in Figures 1, 2, 3.

Selon la figure 1, la machine se compose d'un mandrin 1, rotatif, dont la section correspond à la section intérieure du tube à réaliser (non encore représenté). La machine est également munie d'un cylindre d'entrée 2 et d'un cylindre de sortie 3 qui forment entre eux une zone d'entrée/sortie 4 laissant une fente d'une certaine largeur pour permettre à une nappe 5 de passer par-dessus le cylindre d'entrée 2, d'entourer le mandrin 1 sur une partie adéquate de sa périphérie puis de passer sur le cylindre de sortie 3 et constituer le brin de sortie 5' qui peut être soit enroulé sur un rouleau 6, soit, comme cela est plus usuel, circuler en bande sans fin pour revenir sur le cylindre d'entrée 2. En amont du cylindre d'entrée 2, se trouve la zone d'entrée 7 dans laquelle on dispose la pièce à enrouler 8 sur le tapis 5 pour que celui-ci entraîne la pièce pour la mettre en contact avec le mandrin 1 et l'enrouler autour du mandrin, comme cela apparaît partiellement sous la référence 7'. According to Figure 1, the machine consists of a rotary mandrel 1, the section of which corresponds to the internal section of the tube to be produced (not yet shown). The machine is also provided with an inlet cylinder 2 and an outlet cylinder 3 which form between them an inlet / outlet area 4 leaving a slit of a certain width to allow a sheet 5 to pass through above the inlet cylinder 2, surround the mandrel 1 over an adequate part of its periphery then pass over the outlet cylinder 3 and constitute the outlet strand 5 ′ which can be either wound on a roller 6 or , as is more usual, circulate in an endless band to return to the inlet cylinder 2. Upstream of the inlet cylinder 2, there is the inlet area 7 in which the workpiece 8 is placed on the belt 5 so that it drives the part to bring it into contact with the mandrel 1 and wrap it around the mandrel, as appears partially under the reference 7 '.

Pour éviter que la pièce 8, poisseuse, puisque la colle n'a pas encore polymérisé, ne s'accroche pas, la nappe 5 comporte une surface anti-adhérente par exemple une surface siliconée. Ce revêtement a l'avantage non seulement d'être inerte vis-à-vis de la colle de la pièce préimprégnée 8, mais aussi de ne pas polluer la surface de la pièce 8 et de ne pas détériorer la liaison qui sera réalisée. To prevent the sticky part 8, since the glue has not yet polymerized, from catching, the sheet 5 has a non-stick surface, for example a silicone surface. This coating has the advantage not only of being inert vis-à-vis the adhesive of the prepreg part 8, but also of not polluting the surface of the part 8 and of not damaging the connection which will be produced.

La figure 2 montre une vue de côté du mandrin 1 et des cylindres d'entrée et de sortie 2, 3 avec la nappe 5, 5', la zone d'entrée 7 et la fente entrée/sortie 4. FIG. 2 shows a side view of the mandrel 1 and of the inlet and outlet cylinders 2, 3 with the ply 5, 5 ′, the inlet area 7 and the inlet / outlet slot 4.

Bien que le mandrin 1 soit représenté sous la forme d'un cylindre de section circulaire, cette section pourrait être différente, par exemple ovale ou polygonale suivant la nature du tube à réaliser. Le mandrin extensible 1 est constitué par une enveloppe souple, gonflable, par exemple un tuyau armé pour permettre sa mise en pression pour la polymérisation puis son extraction facile du tube après la polymérisation de la résine. Although the mandrel 1 is represented in the form of a cylinder of circular section, this section could be different, for example oval or polygonal depending on the nature of the tube to be produced. The extendable mandrel 1 is constituted by a flexible, inflatable envelope, for example a reinforced hose to allow it to be pressurized for polymerization then its easy extraction from the tube after the polymerization of the resin.

Par contre, les rouleaux 2, 3 sont rigides il s'agit par exemple de rouleaux en acier. On the other hand, the rollers 2, 3 are rigid, for example they are steel rollers.

Cette figure 2 montre également la zone d'entourage 9, formée par la nappe 5, 5', autour du mandrin 1, entre les cylindres d'entrée/sortie 2, 3. This FIG. 2 also shows the surrounding area 9, formed by the ply 5, 5 ′, around the mandrel 1, between the input / output cylinders 2, 3.

La figure 3 est analogue à la figure 2 mais après réalisation d'une certaine épaisseur de tube 10. FIG. 3 is similar to FIG. 2 but after a certain thickness of tube 10 has been produced.

Cette figure 3 montre également comment la pièce préimprégnée 8 suit la courbure du tapis 5 passant par-dessus le cylindre d'entrée 2.This FIG. 3 also shows how the prepreg part 8 follows the curvature of the mat 5 passing over the inlet cylinder 2.

Les flèches indiquent les sens de rotation des cylindres et mandrins et le sens de circulation de la nappe 5, 5'. The arrows indicate the directions of rotation of the cylinders and mandrels and the direction of flow of the web 5, 5 '.

Claims

CLAIMS pressure, - the mandrel is extracted from the tube. make the tube, - the plies are made to polymerize on the mandrel laid in plies and according to the orientations it takes for the ply and the placement of the ply for as many fibers, this operation of cutting the mandrel is repeated, giving them the desired orientation for the tube to be produced, these sheets are placed around an aligned fiber and resin, according to the dimensions

1 ") Process for manufacturing tubes from parts pre-impregnated with fibers and resin, characterized in that - pre-impregnated sheets consisting of

be extracted from the tube.

polymerization of the webs and to be shrunk for

ser, likely to be pressurized during

corresponding to the inner section of the tube

2 ") Machine for manufacturing tubes from parts pre-impregnated with fibers and resin, machine characterized in that it comprises - a rotary mandrel (1), of extensible section cor

(1) and fix it there.

desired position, to drag it around the mandrel

as prepreg part (8), aligned along the orientation

equal or close, - the ply (5) receiving, upstream of the mandrel (1), cha

the mandrel (1) rotating at a peripheral speed

bending and winding area, the web (5) and

input and output dres (2, 3) to form a

tie of its periphery, part defined by the cylin

(1), - a sheet (5) enveloping the mandrel (1) on the par

these cylinders being parallel to the axis of the mandrel

(3), rotary, forming an entry / exit zone (4),

- an inlet cylinder (2) and an outlet cylinder

3) Machine according to claim 2, characterized in that the mandrel (1) is extensible between a deployed position corresponding to the inner section of the tube to be produced and a contracted position allowing its extraction from the tube once produced.

4 ") Machine according to claim 2, characterized in that the web (5) is continuous.

5) Machine according to claim 2, characterized in that the web (5) has a non-stick surface vis-à-vis the prepreg part (8).