BE848429Q - Procede de formage de raccords d'accouplements dans un tuyau de matiere plastique, - Google Patents

Description

  Procédé de formage de raccords d'accouplements- dans un tuyau de 

  
matière plastique.

  
La présente invention concerne un procédé de formage de raccords et d'accouplements dans un tuyau de matière plastique.

  
Dans la fabrication de tuyaux de matière plastique comportant une partie de plus grand diamètre, qui est habituellement appelée raccord femelle, pour venir en prise avec un autre tuyau, il est difficile de réaliser un raccord femelle ayant une résistance mécanique convenable. Pour former des raccords femelles aux extrémités des tuyaux, il a été proposé antérieurement de prendre un tuyau droit d'un diamètre constant et de déployer une extrémité du tuyau pour former le raccord. Le raccord qui comporte couramment une gorge ou un évidement pour une bague d'étanchéité présente par suite une paroi de plus petite épaisseur en comparaison du reste du tuyau. Il est évident que le raccord doit présenter une résistance convenable pour supporter les pressions internes, habituellement, des pressions d'eau, auxquelles le tuyau de matière plastique doit résister.

   Si l'épaisseur de la paroi du raccord et de la gorge est telle qu'elles peuvent supporter les pressions maximales nécessaires, le reste du tuyau a alors une épaisseur supérieure à celle nécessaire pour supporter les pressions. Cette trop grande épaisseur de matière augmente le prix du tuyau et par conséquent représente un inconvénient.

  
Deux propositions importantes ont été faites jusqu'à présent pour donner au raccord terminé une paroi d'épaisseur minimale. La première consistait à épaissir localement le tuyau à l'endroit où le raccord devait être réalisé en diminuant la vitesse de traction pendant l'extrusion du tuyau pour augmenter l'épaisseur de la paroi. L'autre mode opératoire consistait à utiliser un manchon de renforcement en matière plastique à l'endroit où le raccord devait être formé pour augmenter l'épaisseur de la paroi. Il semble que ces deux modes opératoires donnent satisfaction mais ils exigent tous deux un excédent de matière et par suite un prix plus élevé pour le raccord..

  
La présence de l'épaisseur supplémentaire de la paroi complique également le procédé de fabrication.

  
La présente invention concerne un procédé de formage d'un raccord solidaire d'un tuyau en polymère thermoplastique orientable, qui consiste à placer un tuyau dans un moule creux de dimension voulue, à chauffer le tuyau à une température à laquelle la déformation de la matière provoque l'orientation des molécules du polymère, à appliquer une pression interne au tuyau pour le déployer radialement sensiblement sur toute sa longueur, un premier tronçon du tuyau étant déployé à un diamètre supérieur à celui d'un second tronçon pour former un raccord, une partie du premier raccord étant plus fortement déployée pour y former une gorge destinée à loger un élément d'étanchéité, à refroidir la matière à

  
l'état rigide et à relâcher la pression appliquée.

  
Le tuyau peut être initialement en un polymère non orienté ou partiellement orienté. Le tuyau peut être chauffé par un fluide de préférence de l'eau chaude. Le tuyau peut être déployé au moyen d'un gaz comprimé ou d'un liquide sous pression.

  
Le premier tronçon peut se trouver à une extrémité ou bien un premier tronçon peut être prévu aux deux extrémités du tuyau. Le premier tronçon peut se trouver le long du tuyau, le premier tronçon présentant deux gorges et pouvant être découpé transversalement pour former deux extrémités ayant chacune une gorge.

  
Le raccord peut être emmanché par retrait sur un mandrin qui correspond exactement aux dimensions internes du raccord nécessaire en chauffant à une température à laquelle se produit un certain retrait, mais à laquelle l'orientation du polymère ne disparait pas entièrement, le raccord étant refroidi à l'état rigide après le retrait et le mandrin étant ensuite enlevé.

  
Le tuyau peut être cintré après déploiement à une température qui permet d'effectuer le cintrage et à laquelle il peut se produire une déformation élastique. Le tuyau peut être rempli d'une matière particulaire avant le cintrage pour empêcher le retour à l'état initial et un tortillement.

  
Le moule peut présenter un axe central qui n'est pas droit, le tuyau étant déployé dans le moule pour former un tuyau coudé.

  
La présente invention concerne en outre un appareil de production d'un tuyau en polymère plastique orientable par le procédé décrit plus haut, qui comporte un moule dont la dimension interne correspond sensiblement aux dimensions externes finales né-cessaires du tuyau à déployer, un dispositif pour chauffer le  tuyau à une température sensiblement constante à laquelle le déploiement du tuyau provoque l'orientation des molécules du polymère,, et un moyen pour déployer le tuyau dans le moule. Ce dernier peut être partagé en deux longitudinalement et le moyen destiné à chauffer le tuyau peut être de l'eau chaude: Pour déployer le tuyau on peut utiliser un gaz comprimé, de préférence l'air ou un liquide sous pression de préférence l'eau.

   L'appareil peut comporter en outre un mandrin mâle, un dispositif pour chauffer le tuyau à une température à laquelle il se produit une contraction de la partie déployée sans que l'orientation disparaisse totalement, et un dispositif pour enlever le mandrin. Le mandrin peut être du type expansible pour pouvoir le resserrer.

  
Le tuyau peut être en chlorure de polyvinyle non plastifié, la température d'orientation étant dans ce cas comprise entre

  
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2.782, partie 192 J). 

  
L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel :
- la figure 1 est une coupe transversale d'un moule et d'un tuyau ;
- la figure 2 est une élévation en bout dans le sens de la flèche II de la figure 1; la figure 3 est une coupe transversale d'une autre forme de réalisation d'un moule et d'un tuyau; et  <EMI ID=2.1> 

  
de polyvinyle non plastifié présentant un point de ramollissement  ï

  
 <EMI ID=3.1> 

  
partie supérieure 2 et d'une partie inférieure 3. L'étanchéité 

  
entre le tuyau et le moule est assurée par des joints externes 4.  L'espace annulaire interne 5 du moulé peut être rempli d'eau 

  
chaude par un conduit d'entrée 6 et évacuée par un conduit de 

  
sortie 7. Les deux moitiés du moule sont serrées ensemble par des boulons (non représentés) introduits et vissés dans des alésages 8. La surface interne du moule présente un évidement annulaire 9 comportant deux gorges annulaires 11. Des joints internes (non représentés) sont placés à l'intérieur du tuyau avant son déploiement. 

  
Pour l'utilisation de l'appareil, le tuyau de chlorure

  
de polyvinyle non orienté est introduit dans le moule qui est ouvert le long de la ligne 10. Le moule est ensuite serré sur le tuyau, les joints internes sont introduits dans le tuyau aux deux extrémités et l'eau chaude est mise en circulation à une tempéra-

  
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chauffer le tuyau et le ramollir et pour le porter à une tempé-  rature à. laquelle le déploiement du tuyau provoque l'orientation des molécules du polymère. L'orientation a pour effet de donner au produit final une plus grande résistance circonférentielle en comparaison de la matière non orientée. Dès que le tuyau a atteint la température voulue, l'eau chaude est introduite dans l'alésage  du tuyau, et mise sous pression et elle déploie le tuyau pour lui 

  
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du tuyau, le chlorure de polyvinyle est orienté et, comme le degré d'orientation et l'augmentation résultante de la résistance mécanique dépendent du degré de déploiement, l'effet est le suivant. ;  La matière refoulée dans les gorges 11 est plus fortement orientée et plus robuste que la matière refoulée dans. l'évidement 9 et ladite matière refoulée dans l'évidement 9 est plus robuste et plus  orientée que l'ensemble de la matière du tuyau.

  
Dès que le déploiement est achevé, le moule est refroidi avec de l'eau froide sous pression qui évacue l'eau chaude restant dans le tuyau et refroidit ce dernier: Dès que le tuyau est rigide, il est enlevé du moule, la pression interne est relâchée et les joints internes sont enlevés. Le tronçon déployé est ensuite découpé le long du pointillé 12 pour former deux raccords d'extrémité, le sectionnement étant effectué par exemple à l'aide d'une scie circulaire. Avec des rapports d'éclatement de l'ordre de 2:1 pour l'ensemble du tuyau, l'augmentation de la résistance dans le raccord et les gorges compense la diminution de l'épaisseur de la paroi de sorte que le produit final présente une résistance suffisante pour permettre de l'utiliser sans risque.

  
S'il est nécessaire de fabriquer un tuyau avec un raccord à une seule extrémité, on peut alors utiliser le moule représenté sur la figure 3 qui comporte des parties supérieure et infé-

  
 <EMI ID=6.1> 

  
seul raccord 15 et une seule gorge 16 sont formés à une seule extrémité du tuyau.

  
Dans beaucoup de cas, les dimensions internes du raccord sont suffisamment précises. Cependant elles ne sont pas réglées directement mais résultent simplement des dimensions initiales du tuyau, du degré de déploiement, de la forme géométrique du moule et de la façon dont le déploiement est effectué. Il peut arriver que la dimension interne ne puisse pas être déterminée avec une précision suffisante en utilisant ce procédé. Dans ces conditions, le tuyau peut être initialement déployé dans un moule analogue à celui représenté sur la figure 3, excepté que la partie 15 de formation du raccord et la partie-16 de formation de la gorge sont surdimensionnées. Un mandrin conformé 17 peut être ensuite introduit dans le raccord comme on le voit sur la figure 4. 

  
L'extrémité est chauffée par n'importe quel moyen convenable à une température à laquelle le raccord orienté commence à se ramollir et à se rétrécir sur le mandrin de la position représentée en trait plein en 18 à la position représentée en pointillé en 19. Le mandrin qui a une forme externe précise connue donne alors une forme interne précise au raccord. La température à laquelle l'ex-

  
 <EMI ID=7.1> 

  
ne disparaisse pas entièrement pendant le retrait. Une température convenable pour un chlorure de polyvinyle non plastifié serait comprise entre 780 et 110[deg.]C.

  
Le mandrin représenté comporte une saillie annulaire 20 et ce mandrin est du type expansible, ce qui permet de le resserrer pour favoriser son enlèvement du raccord. Le mandrin peut être resserré de n'importe quelle manière appropriée.

  
Dans un autre exemple, un tronçon de tuyau en chlorure de polyvinyle ayant une température de ramolissement de Vicat de

  
 <EMI ID=8.1> 

  
6,35 mm est placé concentriquement à l'intérieur d'un moule tubulaire en acier d'un diamètre interne de 88,9 mm ayant une partie agrandie à une extrémité dont la dimension et la forme correspondent à celles d'un raccord d'assemblage de tuyau. Le tuyau en chlorure de polyvinyle est fermé hermétiquement à une extrémité et son autre extrémité est reliée à une source d'azote sous pression. Des embouts métalliques qui supportent le tuyau dans le moule présentent des orifices par lesquels l'eau de chauffage ou de refroidissement peut entrer dans le moule et peut venir directement en contact avec le chlorure de polyvinyle.

  
Tout l'ensemble est placé dans un bain-marie maintenu

  
à 91-92[deg.]C et au bout de 15 minutes environ, on introduit de l'azote sous pression dans le tuyau de chlorure de polyvinyle en assu-

  
 <EMI ID=9.1>  qu'on atteigne une pression maximale d'environ 21 bars. Il en résulte un déploiement du tuyau de chlorure de polyvinyle qui repousse l'eau hors de l'espace annulaire environnant pendant le processus jusqu'à ce qu'il épouse la forme'du moule. Tout en maintenant encore la pression, le moule est transféré dans un second bain contenant de l'eau froide. Au bout de quelques minutes, la pression est relâchée, les embouts du moule sont enlevés et le tuyau est extrait du moule. La partie agrandie est introduite dans un dispositif de coupe pour rogner l'extrémité du raccord formé.

  
Pour un chlorure de polyvinyle présentant une température

  
 <EMI ID=10.1> 

  
Il est évident que des raccords peuvent être formés aux deux extrémités du tuyau et si l'on peut utiliser un tronçon de tuyau très court et si l'on forme un raccord à chacune de ses extrémités, on obtient un élément d'accouplement double. Les raccords peuvent avoir des dimensions différentes et dans ce cas l'élément d'accouplement constitue un adaptateur.

  
Bien que la description ci-dessus concerne la production d'un tuyau ayant un axe central droit, si le moule présente un

  
axe central curviligne ou cintré d'une autre manière, le déploiement du tuyau dans le moule produit un élément coudé.

  
Dans une variante du procédé de formage des coudes, un tuyau et un raccord orientés sont remplis d'une charge telle que du sable et sont chauffés localement à une température comprise

  
 <EMI ID=11.1> 

  
tuyau. Le garnissage intérieur empêche un retour à l'état initial et un tortillement et l'amincissement de la paroi résultant du coudage est compensé par une orientation supplémentaire du tuyau le long du coude. Le tableau suivant donne des exemples de température de coudage ou de cintrage. 

  

 <EMI ID=12.1> 


  

 <EMI ID=13.1> 
 

  

 <EMI ID=14.1> 


  

 <EMI ID=15.1> 
 

  
On essaye des raccords mâles et femelles avec des bagues toriques d'étanchéité comme s'ils s'appliquaient à un tuyau droit. Il s'agit d'un essai hydrostatique effectué en utilisant une pression constante calculée pour provoquer (a) un éclatement en une période comprise entre 1 et 10 heures et (b) un éclatement en une période comprise entre 100 et 1.000 heures. En utilisant deux échantillons de tuyaux ayant tous deux un diamètre externe de
88,9 mm et des rapports d'éclatement de 2,03 pour le tuyau et de 2,13 pour le raccord, on a obtenu les résultats suivants :

  

 <EMI ID=16.1> 


  
Il est possible de déterminer une ligne de rebroussement d'après la norme britannique 3505 pour un tuyau de matière plastique non orientée du même type. Il est alors possible d&#65533;interpoler les contraintes de rupture à l'instant où se produit une rupture dans le tuyau et le raccord orientés de la présente invention. En comparant ces deux résultats, on peut en déduire ce qui suit :

  

 <EMI ID=17.1> 


  
Comme les échantillons ont subi une défaillance par extrusion

  
annulaire, la résistance du tuyau et du raccord est supérieure à celle représentée et, par suite, ces rapports correspondent à une valeur minimale. Ceci montre que les tuyaux et raccords droits sont extrêmement satisfaisants en pratique et sont très supérieurs aux spécifications des normes britanniques. 

  
Des essais d'éclatement hydrostatiques effectués sur le

  
 <EMI ID=18.1> 

  
se redressant et reprenant sa dimension initiale et le raccord

  
et la rainure reprenant leurs dimensions initiales.

  
Le formage du raccord par les procédés ci-dessus a l'avantage de nécessiter une moins grande quantité de matière pour un raccord donné ainsi que pour un raccord donné ayant une résistance donnée en comparaison d'un raccord non orienté de même résistance. Il en résulte une diminution de la quantité de matière nécessaire pour un assemblage donné et par suite une diminution du prix. Egalement, en comparaison de raccord nécessitant une plus grande épaisseur de matière pour le tuyau de départ aux endroits

  
où un raccord doit être formé, il existe deux moyens de réaliser  une économie : (1) par réduction de la quantité de matière utilisée et (2) par réduction de la durée de traitement précédemment nécessaire pour préparer le tuyau de plus grande épaisseur.

  
Il est évident que le présent procédé de fabrication

  
d'un tuyau et d'un raccord solidaire orientés n'est limité que

  
par la longueur du moule creux nécessaire. Etant donné qu'il n'est pas nécessaire d'introduire quoi que ce soit dans le tuyau, il 

  
ne se présente aucune difficulté de frottement avec la surface  du tuyau comme cela se produirait si l'on devait utiliser un man- 

  
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l'utilisation d'un moule creux de la présente invention. Bien  qu'on puisse utiliser des mandrins pour de courts tronçons de tuyaux afin de les déployer radialement, il est évident qu'il

  
ne serait en réalité pas très facile de déployer de longs tron-  gons de tuyaux atteignant par exemple 9 mètres en utilisant un  mandrin expansible.. 

  
En comparant le mode opératoire avec la production d'un ensemble à l'état orienté d'un tuyau, d'un raccord et d'une gorge, en déployant le tuyau en utilisant un mandrin interne, il est évident que ce dernier mode de production ne serait pas très facile à mettre en oeuvre sur de longs tuyaux allant jusqu'à 9 mètres. 

  
Bien qu'on ait décrit en particulier le chlorure de poly-

  
 <EMI ID=20.1> 

  
chloré, un polythène de grande densité ou de faible densité, le 

  
 <EMI ID=21.1> 

  
diène-styrène), parmi d'autres polymères orientables appropriés.

  
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de l'invention.

  
 <EMI ID=22.1> 

  
1.- Procédé de formage d'un tuyau et d'un raccord soli-  daires dans un tuyau en polymère thermoplastique orientable, pro-  cédé caractérisé en ce qu'il consiste à placer un tuyau dans un 

  
 <EMI ID=23.1> 

  
pérature à laquelle la déformation de la matière provoque l'orien- 

  
 <EMI ID=24.1> 

  
au tuyau pour le déployer radialement sensiblement sur toute sa  longueur, un premier tronçon du tuyau étant déployé à un diamètre supérieur à celui d'un second tronçon pour former un raccord, 

  
une partie du premier tronçon étant plus fortement déployée pour

  
y former une gorge destinée à loger un élément d'étanchéité, à refroidir la matière à l'état rigide et à relâcher la pression appliquée. 

  
 <EMI ID=25.1> 

Claims (1)

1. <EMI ID=26.1>

   que le tuyau est initialement en un polymère non orienté ou par- tiëllement orienté. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tuyau est chauffé par un fluide, de préférence de l'eau chaude.

   4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

   <EMI ID=27.1>

   gaz comprimé ou d'un liquide sous pression.

   5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

   <EMI ID=28.1>

   extrémité ou à un endroit situé le long du tuyau ou bien un premier tronçon est prévu aux deux extrémités du tuyau.

   6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier tronçon se trouve le long du tuyau, ce premier tronçon comportant une gorge et étant découpé transversalement pour former deux extrémités comportant chacune une gorge.

   7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

   <EMI ID=29.1>

   sur un mandrin, ce dernier correspondant aux dimensions internes précises du raccord nécessaires en chauffant à une température

   à laquelle il se produit un certain retrait mais à laquelle l'orientation du polymère ne disparaît pas entièrement, le raccord étant refroidi à l'état rigide après le retrait et le mandrin étant ensuite enlevé.

   8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications

   <EMI ID=30.1>

   <EMI ID=31.1>

   n'élimine pas entièrement l'orientation de la matière.

   9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tuyau est rempli d'une matière particulière avant le coudage ; pour empêcher un retour à l'état initial ou un tortillement.

   10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moule présente un axe central qui n'est pas droit, le tuyau étant déployé dans le moule pour former un tuyau coudé.

   <EMI ID=32.1>

   <EMI ID=33.1>

   appareil caractérisé en ce qu'il comporte un moule ayant une dimension interne correspondant sensiblement aux dimensions externes finales voulues du tuyau à déployer, un moyen pour chauffer le tuyau à une température sensiblement constante à laquelle le déploiement du tuyau provoque l'orientation des molécules du polymère et un moyen pour déployer le tuyau dans le moule.

   12.- Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moule est divisé longitudinalement en deux parties et en ce que le moyen destiné à chauffer le tuyau est l'eau chaude.

   13.- Appareil selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le moyen destiné à déployer le tuyau est un gaz comprimé, de préférence l'air ou un liquide sous pression, de préférence l'eau.

   <EMI ID=34.1>

   11 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte un mandrin mâle, un moyen pour chauffer le tuyau à une température à laquelle il se produit une contraction de la partie déployée sans élimination totale de l'orientation, et un moyen pour enlever le mandrin.

   <EMI ID=35.1>

   ce que le mandrin est du type expansible pour pouvoir le resserrer.

   16.- Tuyau caractérisé en ce qu'il est fabriqué par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou un

   <EMI ID=36.1>

   <EMI ID=37.1>

   qu'il est en chlorure de polyvinyle.