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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION DE TUBES OU TUYAUX FLEXIBLES
RAINURES HELICOIDALEMENT.
Il est connu de munir de rainures hélicoïdales des tubes ou tuyaux qui sont établis en tôle ou en papier ou en papier à revêtement en tôle, afin d'augmenter leur flexibilité. A cet effet, le tube était soumis à une compression axiale après l'avoir ondulé hélicoïdalement. Ces tuyaux flexibles connus présentent le désavantage qu'aussi bien lors de la formation des rainures hélicoïdales que lors de la compression axiale, il se produit un, raccourcissement considérable du tuyau,.de sorte que la longueur du tuyau formé ne représente plus qu'environ le tiers de la longueur du tube lisse initialement fabriqué. La consommation de matière pour la confection de ces tuyaux flexibles connus est donc très grande et, par conséquent, ces tuyaux sont coûteux.
Selon les procédés connus, la production des rainures hélicoï- dales s'opère en faisant tourner un mandrin fileté dans le tube lisse fabriqué, tandis qu'en même temps, une douille filetée en forme d'écrou effectue un mouvement de révolution à l'extérieur autour du tube, de sorte que dans le tube se forment des plis suivant le filet du mandrin et de l'écrou.
Ce dispositif présente l'inconvénient qu'il se produit, tant à l'extérieur qu'à l'intérieur du tube, un frottement important qui donne lieu, d'une part, à un échauffement appréciable de la pièce travaillée et exigé donc l'application d'une force motrice élevée, et qui, d'autre part, soumet la surface du tube produit à des sollicitations considérables, de sorte que des détériorations de cette surface sont inévitables, surtout lorsqu'on travaille du matériel laqué ou pourvu d'une autre couche protectrice.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication de tubes ou tuyaux flexibles'formés par l'enroulement de papier et/ou, tôle, rainurés hélicoïdalement, dans lesquels les inconvénients
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cités sont évités. Dans ce but, il est prévu, de la manière connue en soi, à l'intérieur du tube confectionné, un mandrin fileté tournant par rapport à celui-ci, tandis que, selon l'invention, le tube lisse formé initialement est laminé ou pressé dans les filets du mandrin par des roues dentées ou des rouleaux rainurés agissant à l'extérieur.
Grâce à ce procédé, le tube ne subit qu'un raccourcissement beaucoup plus faible que dans le procédé connu de formation de plis dans le tube, étant donné que le tube est retenu par les poulies rainurées ou par les roues dentées et est pressé dans les $lets du mandrin fileté, avec étirage de la matière. Une compression axiale ou autre traitement subséquent du tuyau n'est en fait plus nécessaire.
Pour obtenir un aspect particulièrement beau et une flexibilité augmentée du tuyau, celui-ci peut toutefois, après formation des rainures hélicoïdales - et éventuellement après faible dilatation et compression axiale - être lissé par laminage au. moyen de rouleaux cylindriques animés d'un mouvement de révolution et coopérant avec un mandrin cylindrique, tel qu'il sera décrit ci-après dans le deuxième exemple d'exécution. Le raccourcissement qui se produit ainsi par rapport au tube lisse initialement fabriqué est beaucoup plus faible que le raccourcissement du tube connu jusqu'à présent, formé avec des plis étroits par compression axiale, et n'atteint qu'environ 30 % de la longueur du tube.
Dans le procédé selon l'invention, le frottement est beaucoup plus faible que dans les procédés connus et, en particulier, il ne se produit pas de frottement à glissement sur la surface extérieure, de sorte qu'on évite les détériorations de cette surface. La chaleur engendrée par le frottement du mandrin fileté n'est pas nuisible. Dans le cas où du papier imprégné est utilisé pour les couches intérieures du-tuyau, les couches de papier sont chauffées par cette chaleur pendant la formation des rainures par pression et sont soudées entre elles dans leur position définitive. Quelques exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-après avec référence aux dessins annexés.
La Fig. 1 montre schématiquement un dispositif à roues dentées disposées radialement. On a choisi un dispositif dans lequel le tube confectionné tourne autour de son axe, tandis que les rouleaux fournissant la matière pour former le tube par enroulement, tournent autour d'axes fixes.
Dans les dispositifs connus, on choisissait en général une voie opposée, c'est-à-dire que le tube confectionné n'effectuait pas de rotation, mais les rouleaux de matière effectuaient une rotation autour de l'axe du tube. Cette disposition connue présente toutefois l'inconvénient que la vitesse de rotation doit être limitée en fonction des forces centrifuges qui se produisent.
Dans le dispositif selon les Figs. 1 et 2, une bande de papier 2 se déroule d'un rouleau 1 tournant autour de son axe et autour de l'axe principal de la machine, laquelle bande est conduite dans le tube 3 tournant également, pour former un tube fendu. Ce dernier s'engage sur un tube 4, servant de mandrin d'enroulement et participant à la rotation du tube 3. Un arbre 5, servant à l'entraînement du mandrin fileté, est monté dans le tube 4, avantageusement dans des paliers à roulement 35. L'entraînement du tube 3 s'opère au moyen des roues dentées 6 et 7. Un engrenage, dont la roue dentée 8 est portée par un bras 9 qui est relié au tube 3, sert à l'entraînement de l'arbre 5.
Cette roue dentée S roule dans une couronne dentée fixe 10 et se trouve, par ailleurs, en engrènement avec la roue dentée 11 fixée sur l'arbre 5. Grâce à cette disposition, on obtient que l'arbre 5 tourne dans le même sens, mais à plus grande vitesse que le tube.' 3 .t le mandrin d'enroulement 4. Autour du tube fendu formé par la bande de papier 2 sont enroulées d'autres couches de papier qui sont fournies par} les rouleaux' 12 et 13. Si le tube formé par enroulement doit être pourvu d'une enveloppe extérieur en tôle, tel qu'il est par exemple d'usage pour les tuyaux isolants, la bande 14 qui se déroule du rouleau 13 sera une bande de tôle au lieu d'une, bande de papier.
Le tub@ @in-
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si formé glisse maintenant au-delà de l'extrémité du mandrin d'enroulement 4 et est saisi par le mandrin fileté 15. Plusieurs roues dentées 16 sont agencées radialement autour de ce mandrin fileté, lesquelles roues dentées sont établies sous la forme de roues hélicoïdales avec des dents obliques dont la forme correspond au filet de vis sans fin, et n'effectuent pas de mouvement de révolution par rapport au tube, c'est-à-dire que dans l'exemple d'exécution considéré, elles tournent à la même vitesse que le tube 3 et le mandrin d'enroulement 4. Afin d'assurer que la vitesse de rotation soit exactement la même, les roues hélicoïdales 16 sont montées sur une tête rotative qui est entraînée par l'arbre creux 17.
Celui-ci est entraîné par les roues dentées 18 et 19 dont la grandeur et le nombre de dents correspondent à ceux des roues dentées 6 et 7, les roues 6 et 18 étant montées sur un arbre moteur commun 20.
Les roues hélicoïdales 16 doivent tourner à une vitesse telle que le mouve-. ment de leurs dents corresponde à l'avancement du filet du mandrin fileté 15.
Tel que l'inventeur l'a déjà proposé précédemment, la commande des roues hé- licoïdales 16 peut se faire au moyen d'un engrenage planétaire, dont le pignon solaire est mis en rotation à un nombre de tours différent du nombre de tours du tube de papier, mais se trouvant dans un rapport fixe avec celui-ci, tandis que les paliers des roues planétaires sont animés d'un mouvement de révolution au même nombre de tours que le tube de papier et les roues dentées 16.
Dans le dispositif illustré, il est avantageux de prévoir plus de trois roues hélicoïdales 16 disposées radialement, afin d'assurer un bon raccordement des couronnes de dents et donc un aspect net du tube rainuré obtenu. Etant donné que dans le cas d'un plus grand nombre de roues hélicoïdales, les roues planétaires pour la commande sont très difficiles à loger, les roues hélicoïdales 16 peuvent aussi être entraînées par les vis sans fin 21, par l'intermédiaire des roues dentées 22 qui roulent sur une couronne dentée fixe 23, tel que montré en Fig. 1. Si la disposition est choisie de telle façon que le tube de papier engendré n'exécute pas de rotation, il est évident que les roues hélicoïdales 16 n'effectuent pas de rotation non plus, tandis que, dans ce cas, la couronne dentée 23 doit être animée d'un mouvement de rotation.
La Fig. 3 montre une forme d'exécution de là tête portant les roues hélicoïdales 16. Pour pouvoir effectuer un déplacement des roues héli- coïdales en direction radiale, ce qui est nécessaire pour pouvoir adapter la pression des roues hélicoïdales 16 à l'épaisseur et la malléabilité de la matière, ces roues sont montées dans des chevalets 24 qui peuvent coulisser radialement grâce aux coulisseaux 25, dans lesquels est monté en même temps l'axe des vis sans fin 21. Ce déplacement des coulisseaux s'opère au moyen des pivots 26 qui sont prévus excentriquement aux boulons 27. Ces derniers portent des roues dentées 28 qui se trouvent en engrènement avec une couronne dentée 29.
Un déplacement angulaire de celle-ci produit la rotation simultanée de tous les boulons 27 et, sous l'effet des excentriques 26, toutes les roues hélicoïdales 16 sont rapprochées ou éloignées de l'axe principal de-la machine, dans le même sens et de la même distance. Il va de soi que les roues hélicoïdales 16 et leurs dispositifs de commande doivent être ajustés de telle façon que la position des dents de chaque roue hélicoïdale corresponde à tout moment à la partie de l'hélice du mandrin 15 qui lui fait face.
La Fig. 4 montre un tube rainuré confectionné au moyen de ce dispositif. Afin d'éviter que les spires chevauchantes de la bande extérieure 14 ne s'ouvrent lors de la flexion du tube, celui-ci peut, surtout lorsque cette bande extérieure est une bande de tôle, être muni de plis comme montré en Fig. 4. Ce pliage peut s'opérer lors de l'enroulement de la bande 14, de la fagon illustrée schématiquement en Fig. 5. Tel qu'il ressort de cette Fig., la bande de tôle est pliée à peu près à angle droit à ses deux bords, sur une largeur correspondant à celle du pli, notamment de telle façon que le bord 30 s'enroulant en premier lieu soit plié vers l'extérieur, de sorte que lors de l'enroulement, le bord 31 plié vers l'intérieur peut s'appliquer contre ce bord plié vers l'extérieur.
Par suite de la traction de la bande
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qui s'enroule et de la flexion du tube, les deux bords s'engagent l'un dans l'autre et le pli ainsi formé peut encore être serré par un rouleau de pression non montré dans le dessin.
La Fig. 6 montre un autre exemple d'exécution d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif d'enroulement correspond à celui de la Fig. 1. Dans ce dispositif également, le tube lisse tournant est enlevé du mandrin d'enroulement 4 par un mandrin fileté 15 qui tourne plus vite. Au lieu des roues hélicoïdales agencées radialement, des rouleaux 32 disposés axialement sont prévus dans ce cas. Ces rouleaux 32 sont montés sur une tête dont la vitesse de rotation correspond à celle du mandrin fileté 15. Chacun des rouleaux 32 se trouve donc toujours en regard du même endroit du mandrin fileté pendant sa rotation. Par conséquent, les rainures des rouleaux 32 ne sont pas des rainures hélicoïdales dans ce cas, mais des rainures circulaires.
Les rouleaux 32 n'ont pas besoin d'entraînement puisqu'ils roulent sur le tube formé et que leur position par rapport au mandrin fileté ne doit pas être fixée. Les rainures des rouleaux individuels 32, dont le nombre est avantageusement d'environ quatre, doivent toutefois être décalées mutuellement en conformité avec le pas du filet du mandrin 15, notamment d'un quart du pas de ce filet dans le cas de quatre rouleaux. La commande de la tête portant les rouleaux 32 se fait d'une manière similaire à celle prévue dans la disposition selon la Fig. l, au moyen d'une transmission à engrenage ou à chaîne 33, 34, le rapport de transmission devant être choisi de telle façon que, comme mentionné ci-dessus, le nombre de tours de cette tête corresponde au nombre de tours du mandrin fileté.
La Fig. 7 montre la disposition des rouleaux à plus grande échelle. Afin d'obtenir une plus grande avance pour un même nombre de tours relatif de la vis sans fin 15, on peut, comme montré, avoir recours à l'emploi d'un filet à double ou multiple entrée. Afin de permettre dans ce cas, comme dans celui de l'exemple d'exécution selon les Figs. 1 et 2, un déplacement des rouleaux 32 pour permettre l'adaptation à l'épaisseur et la malléabilité de la matière du tube, les axes 36 des rouleaux avantageusement montés sur roulements à billes 37, sont reliés excentriquement à des boulons cylindriques 38 qui portent, à leur tour, des roues dentées 39 qui se trouve en engrènement avec une couronne dentée 40.
Dans le cas de cette disposition également, un rapprochement ou un éloignement simultané des rouleaux 32 par rapport à l'axe principal de la machine, peut être effectue en imprimant un mouvement angulaire à la couronne dentée 40.
Bien que, tel qu'il a déjà été signalé, un traitement ultérieur du tube rainuré ainsi confectionné ne soit, en fait, pas nécessaire, le tube ainsi obtenu peut encore être soumis à un laminage subséquent pour lui donner un plus bel aspect et une bonne flexibilité. A cet effet, le mandrin fileté 15 est suivi d'une partie cylindrique lisse 41 qui est réunie au mandrin d'enroulement 4 par l'arbre 43 qui s'étend à l'intérieur de l'arbre creux 5, de sorte qu'elle tourne à la même vitesse que le tube rainuré obtenu. Des parties cylindriques 42 des rouleaux extérieurs 32 sont agencées en regard de cette partie cylindrique du mandrin.
La partie cylindrique lisse 41 peut éventuellement être légèrement conique à son extrémité voisine du mandrin fileté, de sorte qu'il se produit une légère dilatation et une minime contraction longitudinale du tube rainuré lorsqu'il s'engage sur cette partie cylindrique.
Par les parties lisses 42 des rouleaux 32, la face extérieure du tube enrou= lé est aplatie par laminage et l'on obtient un tube rainuré tel que montré dans la Fig. 8. Comme il a déjà été signalé, la réduction de longueur résultant de la formation des rainures et de la compression axiale n'atteint que 30 % dans ce cas, donc beaucoup moins que dans les tubes à plis connus. Dans ce cas également, et pour autant qu'on le juge désirable, l'enveloppe de tôle extérieure du tube peut être pourvue de plis de la même façon que dans le premier exemple décrit avec référence à la Fig. 4.