DISPOSITIVO DE EMPALME PARA DOS TUBOS DE MATERIAL COMPUESTO A BASE DE MATERIA TERMOPLASTICA
DESCRIPCIÓN La presente invención se relaciona con el empalme de tubos de material compuesto constituido por fibras de refuerzo y de materia termoplástica. Ese tipo de tubos, que se utilizan sobre todo para transportar fluidos bajo presión, se prefieren generalmente a tubos de fierro colado o de cemento debido a su peso mucho menor que por consiguiente vuelve más cómoda su manipulación sobre el terreno del trabajo. En cualquier instalación, por supuesto, es necesario asegurar la continuidad de los tubos mediante un empalme estanco y asegurar una resistencia eficaz a los esfuerzos. Según la solicitud de patente FR 2 728 051, se conoce un dispositivo de empalme para unir un extremo de tubo compuesto a base de materia termoplástica reforzada al extremo de otro tubo de materia compuesta. Este dispositivo comprende un manguito de unión y un órgano de estanquidad anular dispuesto al interior del manguito de unión; el manguito está provisto con un roscado sobre su pared interna destinado a cooperar con roscados complementarios provistos en el espesor y en la superficie externa de los extremos de los dos tubos que se van a empalmar. Según una característica esencial de este dispositivo, el roscado del manguito de unión, se extiende sobre una longitud mínima que depende del diámetro de los hilos que constituyen la materia de refuerzo de los tubos, de manera a obtener una resistencia al arrancamiento, superior a la resistencia a la ruptura de la armadura. Uno de los inconvenientes de este dispositivo de empalme se relaciona con el roscado dispuesto en el espesor de los tubos, en sus extremidades. En efecto, sobre un terreno de trabajo, cuando se trata de adoptar longitudes de tubos, por ejemplo cortar un tubo para acortarlo, una parte del roscado, aun la totalidad, se pierde necesariamente; por otra parte la realización de otro roscado sobre el terreno de trabajo después del recorte, se realiza difícilmente. Por otra parte, el dispositivo de empalme de esa solicitud coopera directamente con los roscados previstos tal como se indica en lo que precede, en los extremos de los tubos y provistos directamente en el espesor de esos tubos, lo que necesita fabricar tubos cuyo espesor sea suficientemente importante a fin de poder integrar el roscado. Por otra parte, la capa que se añade en el espesor de los tubos, de hecho es útil solamente en los extremos de los tubos que llevan los roscados, y sin embargo, esta capa está presente sobre toda la longitud del tubo ya que los roscados de extremo están formados solamente después de la fabricación del cuerpo entero de los tubos. Por lo tanto, aparece como siendo indispensable, prever más materia para la fabricación de ese tipo de tubos, lo que no es sin provocar un costo suplementario no deleznable de materia prima y un aumento del peso final de un tubo . Por lo tanto la invención tiene como objeto aquel de proporcionar un dispositivo de empalme para tubos compuestos que sean fáciles de ensamblar tanto en la fábrica como sobre el terreno de trabajo y que no aumente el precio de costo de los tubos compuestos y por consiguiente de una instalación, asegurando al mismo tiempo una resistencia y una estanquidad satisfactoria de los tubos en la zona de empalme. Según la invención, el dispositivo de empalme de dos tubos de material compuesto a base de materia termoplástica reforzada, comprende un manguito destinado a ensamblarse con, por una parte, un extremo del primer tubo y, por otra parte, un extremo del segundo tubo; el manguito está provisto sobre su pared interna con cuando menos un roscado, así como de medios de estanquidad para asegurar la estanquidad en la zona de empalme y se caracteriza en que comprende un primer extremo destinado a solidarizarse con el extremo del primer tubo y un segundo extremo destinado a solidarizarse con el extremo del segundo tubo; cada extremo comprende sobre cuando menos una parte de su superficie externa, un roscado destinado a cooperar de manera complementaria con el roscado del manguito. La utilización de extremos roscados añadidos evita de esa manera, contrariamente al estado de la técnica, de realizar un sobre-espesor del revestimiento extremo del tubo y esto sobre toda su longitud. Según una característica, los dos tubos están constituidos por una matriz de materia termoplástica, por una capa de materia reforzada de revestimiento de esa matriz, y por un revestimiento de materia termoplástica que recubre esa capa de revestimiento. Los extremos presentan cuando menos su superficie interna constituida por la misma materia termoplástica que aquella del revestimiento de los tubos. Esta identidad en la materia permite ventajosamente añadir los extremos después de su calentamiento, alrededor de los extremos de los dos tubos, cuyos extremos son también calentados para soldarlos entre si; el enfriamiento realiza la solidarización. Esta fijación de los extremos por medio de soldadura puede realizarse de esa manera, tanto en la fábrica como sobre el terreno de trabajo, lo que es ventajoso cuando la longitud de un tubo debe adaptarse sobre el terreno del trabajo cortándolo. Los extremos se adaptan y se añaden fácilmente entonces sobre el lugar mismo. Ventajosamente, la longitud de los extremos está comprendida entre 0.5 y 2 veces el diámetro de los tubos que presentan una forma cilindrica. De preferencia, la capa de revestimiento de los tubos y la capa externa del manguito están hechas a base de una materia prima constituida por filamentos de vidrio y por filamentos de materia termoplástica mezclados entre si; el espesor de la capa externa del manguito es cuando menos igual a aquella de la capa de revestimiento de los tubos . Según otra característica, el manguito comprende sobre su pared interna, dos roscados formados en sentido contrario y están dispuestos por un lado y por el otro de un plano mediano transversal, al eje longitudinal del cuerpo del manguito; los dos roscados están destinados para cooperar con los roscados respectivos de los dos extremos cuyo sentido del paso está adaptado a aquel del paso de cada roscado del manguito. Por otra parte, unos medios de marcado del sentido del paso se preven sobre los extremos y sobre el manguito. Ventajosamente, el roscado o los roscados del manguito están formados adentro de un espesor constituido por el mismo material que aquel de la superficie exterior de los extremos en la cual se proporcionan sus roscados.
Según otra característica, el manguito comprende según su plano mediano, una garganta destinada para recibir los medios de estanquidad contra los cuales se destinan a pegarse los extremos de los tubos provistos con extremos . Ventajosamente, los medios de estanquidad presentan una flexibilidad suficiente para tomar íntimamente la forma de las secciones libres de los extremos de los tubos . Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto al leer la descripción a continuación en relación con los dibujos en los cuales: - La figura 1 es una vista expandida en corte, del dispositivo de empalme de la invención destinado a unir dos extremos de tubos; La figura 2 es una vista en corte del dispositivo de empalme ensamblado a dos extremos de tubos .
El dispositivo de empalme 10 ilustrado en la figura 1, tiene como objeto aquel de ensamblar dos tubos cilindricos 20 y 30 de material compuesto a base de materia termoplástica reforzada. Cada tubo esta constituido en particular por una matriz M de materia termoplástica, por ejemplo, de polietileno, por una capa de revestimiento E de refuerzo que rodea la matriz M y por un revestimiento R de materia termoplástica que recubre la capa de revestimiento, de preferencia idéntica a la materia de la matriz M. La capa de revestimiento E está constituida ventajosamente por materia termoplástica, de polietileno por ejemplo, en la cual se encuentran sumergidos unos hilos de vidrio; la materia prima de esta capa es ventajosamente TWINTEX~> comercializado por la sociedad VETROTEX bajo forma de hilo compuesto de filamentos de material termoplástico y de filamentos de vidrio mezclados entre si. La constitución de ese tipo de tubos se describe particularmente en la solicitud de patente francesa FR 98/132 93. Los tubos 20 y 30 comprenden respectivamente un extremo 21 y un extremo 31 de sección idéntica o no, destinados a toparse uno con otro. El dispositivo de empalme 10 comprende dos extremos huecos 11 y 12, destinados cada uno a solidarizarse alrededor de los extremos 21 y respectivamente 31 de los tubos, y un manguito 40 destinado a unir los dos tubos por su asociación de los extremos 11 y 12. La fabricación de dispositivos de empalme 10 según la invención, se efectúa en la fábrica con medios automatizados propios para reducir los costos y asegurar la precisión de los mismos. Cada extremo 11 y 12 es de materia termoplástica de preferencia idéntica a aquella del revestimiento R de los tubos. En efecto, el procedimiento de solidarización de los extremos con los tubos, que se efectúa por encaja ien-to/soldadura, facilita y asegura un mejor comportamiento mecánico del conjunto. Los extremos 11 y 12 comprenden sobre su superficie externa 13, y respectivamente 14, cuando menos sobre una parte de su longitud equivalente a la media longitud del manguito 40, unos roscados respectivos 15 y 16. Cada extremo 11 y 12 comprende un extremo lia de insertado del extremo alrededor del tubo, respectivamente 12a, y un extremo opuesto de topado 11b, respectivamente 12b. De manera a resistir a los esfuerzos de presión debidos al fluido que circula en los tubos, la longitud de los extremos 11 y 12 está comprendida de preferencia entre 0.5 y 2 veces el diámetro de los tubos 20 y 30. De manera opcional, los extremos de insertado lia y 12a pueden presentar collarines externos 17 y respectiva-mente 18 que están en resalto de esa manera, en relación con los roscados 15, 16 de modo a servir de elementos de protección de esos roscados al momento de la manipulación sobre el terreno del trabajo de los extremos roscados y/o de los tubos provistos con extremos roscados. Sin embargo, se preferirá para una simplificación de la fabricación, no proceder a la adición de collarines 17, 18; los extremos llegarán al terreno del trabajo provistos con una concha de protección que envolverá los roscados. El manguito 40 está constituido por una capa interna 41 de materia termoplástica, tal como aquella de los extremos de polietileno, y de una capa externa de revestimiento 42 de la capa interna, de material compuesto de refuerzo tal como TWINTEX~> para resistir a los esfuerzos de presión. Notemos que la capa 42 es de espesor cuando menos igual a aquel de la capa de revestimiento E de materia compuesta de refuerzo de los tubos para establecer una continuidad de resistencia a la presión entre los tubos y los extremos. Una capa de protección no ilustrada en los dibujos, podrá preverse para rodear la capa externa de un revestimiento 42; esta capa de protección estará hecha de preferencia de materia termoplástica .
El manguito comprende sobre su pared interna 43, en el espesor de la capa interna 41, que se extiende axialmente sobre el cuerpo del manguito y por un lado y por el otro de un plano mediano P transversal al eje de longitud del cuerpo, un roscado 48 y respectivamente un roscado 49; los roscados se proporcionan ventajosamente en sentido contrario. Los roscados 48 y 49 se destinan a cooperar, respectivamente, con los roscados 15 y 16 de los extremos . Por supuesto, los roscados 48, 49 tienen un paso de sentido opuesto y los roscados 15 y 16 de los extremos presentan también un paso de sentido opuesto pero cada uno de mismo sentido que el roscado del manguito que le está destinado. Por supuesto también, que para los tubos que llegan sobre el lugar del trabajo ya equipados con extremos, cada extremo presenta un paso de sentido opuesto. A fin de volver rápida la operación de empalme, se preven unos medios de marcado del sentido del paso, a la vez sobre los extremos y sobre cada lado roscado del manguito. Finalmente, se preven medios de estanquidad 44 que aseguran la estanquidad del empalme de los dos tubos; esos medios de estanquidad deben ser inertes en relación con el fluido que circula en los tubos.
Esos medios de estanquidad están dispuestos de esa manera, una vez que el empalme esté efectuado, en la zona de empalme al nivel del plano mediano P del manguito 40.
Debido a la irregularidad eventual de las secciones libres de los extremos 21 y 31, de los tubos que pueden roscarse a veces sobre el lugar del trabajo, los medios de estanquidad deben presentar suficiente flexibilidad para tomar perfectamente la forma de las secciones libres a fin de garantizar una estanquidad total. Los medios de estanquidad pueden consistir en una junta central semirrígida que está insertada en una garganta de recepción anular 5 provista en la superficie interna 41 del manguito según un plano mediano P; la junta presenta sus caras laterales, en resalto con los roscados 48 y 49, los cuales se destinan a ser aplastados por los extremos libres 21 y 31 de los dos tubos. En variante, se puede más bien prever una arandela rígida de materia termoplástica que presente caras laterales contra las cuales se pegan unas juntas; la arandela está insertada en la garganta anular 45. Otra solución de los medios de estanquidad puede consistir en dos juntas dispuestas en los dos extremos respectivos 21 y 31 de los tubos que están destinados a pegarse uno contra el otro una vez que el manguito esté atornillado cerca de los extremos 21 y 31 provistos con extremos. Estas juntas se colocarían entonces sobre los extremos 21 y 31 al momento de la soldadura de los extremos . Ahora, se va a explicar el principio de empalmado de dos tubos por medio del dispositivo de la invención. En primer lugar, se trata de ensamblar los extremos 11 y 12 alrededor de los extremos 21 y respectivamente 31 de dos tubos. Con esta finalidad, por medio de un procedimiento conocido para este tipo de material a base de termoplástico que se utiliza para la fabricación de los tubos, se calientan las paredes internas de cada extremo y las paredes de los extremos de los tubos; después del reblandecimiento de la materia, se realiza el encajamiento de los tubos en los extremos y el enfriamiento asegura después la solidarización de las piezas . Luego se colocan los medios de estanquidad 44, tal como una junta semirrígida, en la garganta 45 del manguito. Finalmente, se ponen los extremos 21 y 31 de los tubos provistos con los extremos sobre un lecho para garantizar su alineamiento; se les pone en contacto con cada uno de los extremos del manguito 40 y se da vuelta al manguito en un sentido dado; los roscados 48 y 49 están en sentido contrario, el atornillado alrededor de los dos tubos se efectúa simultáneamente. Por supuesto, el par de apretado debe ser suficiente para deformar la junta a fin que ésta tome íntimamente la forma de las secciones libres de los extremos 21 y 31 de los tubos de manera a asegurar la perfecta estanquidad del empalme. La operación se termina entonces, los extremos de los tubos están pegados y apretados contra las caras laterales de la junta 44 para garantizar la estanquidad.