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TUBES, RECIPIENTS OU PIECES MOULEES EN MATIERE SYNTHETIQUE ARMEE, ET
PROCEDE POUR LEUR FABRICATION.
L'invention se rapporte aux tubes, récipients, pièces moulées, etc... en matière synthétique que l'on arme au moyen d'un revêtement én une matière ayant une résistance plus considérable; l'invention vise également un procédé pour la fabrication de tels objets.
Il est connu d'armer ou d'habiller des tubes métalliques au moyen de tubes en matière synthétique pour augmenter la résistance à la corrosion des tubes métalliques. Dans ce but, on fixe le tube en matière synthétique, appelé ci-après, pour plus de simplicité, "tube plastiquer', 'dans le tube métallique au moyen d'une colle, ou encore on applique sous une pression de gaz ou de liquide le tube plastique chauffé contre la paroi interne du tube métallique. Dans ces procédés connus, la tube métallique ne subit aucune modification, et seul le tube plastique est dilaté intérieu- rement de façon à s'adapter au diamètre interne du tube métallique.
Mais ce mode de fixation n'est pas suffisant quand les tubes compasés. sont soumis au fonctionnement à des grandes différences de température et de pres- sion.
Il est également connu de faire passer un tube métallique dans lequel est emboîté un tube plastique à travers une filière ou un calibre dont l'ouverture est assez étroite pour que le tube métallique soit étiré tout autour du tube plastique. Mais cette réalisation présente également des inconvénients, car en dimensionnant de façon appropriée la filière à travers laquelle se fait l'étirage, on peut?obtenir tout au plus des efforts tangentiels de pression, c'est-à-dire des efforts de pression dirigés dans la section.'du tube dans le sens de la tangente, c'est-à-dire perpendiculai-
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rement à l'axe.
En outre, cette façon d'agir présente l'inconvénient qu'au cours de l'étirage le tube métallique n'est pas seul étiré longi- tudinalement, mais le tube plastique lui aussi par suite du frottement produit. Il en résulte dans le tube plastique des efforts axiaux de traction, auxquels la matière synthétique est, on le sait, très sensible.
Pour éviter ces inconvénients, on propose d'après l'invention de mettre sous une pression préalable, à la fois tangentielle et axiale, la pièce moulée plastique dans les deux axes de sa surface, c'est-à-dire tangentiellement et axialement, par le moyen d'ure armature ou d'un blindage, de telle façon que, même pour les températures d'utilisation les plus basses (par exemple environ moins 20 pour les chlorures de polyvinyle durcis) et/ou dans le cas d'une surpression interne, il existe toujours une pression'préalable résiduelle suivant les deux axes précités de la pièce plastique, par exemple un.tube.
La pression préalable axiale d'un tel tube plastique peut, par exemple, être réalisée de façon connue en comprimant un tube plastique placé dans-un tube métallique et plus long que ce dernier, de façon à l'amener à la longueur du tube métallique par pression axiale sur ses faces frontales, ce qui soumet en définitive ce tube à une tensionpréalable élastique. Cette tension préalable est calculée de façon que le tube plastique puisse s'allonger pendant l'allongement consécutif à l'étirage, en conservant ainsi une compression préalable suffisante.
De cette manière, on est arrivé à obtenir des tubes et des pièces moulés en matière synthétique convenable armée, dans lesquels, même lors d'un refroidissement énergique, il ne se produit ni fissure entre l'armature et le tube intérieur, ni formation de bulles d'air, et ceci en toute sécurité.
De préférence, pour obtenir les compressions axiales et tan- gentielles du tube, on déforme aussi bien le tube métallique que le tube plastique, et cette déformation peut s'effectuer au moyen d'une filière à travers laquelle le tube composé est tiré ou poussé, ou encore par lami- nage du tube constituant l'armature en vue d'en réduire le diamètre.
D'après une autre caractéristique de l'invention, on dispose entre l'armature tubulaire et le tube plastique une matière à forte expan- sion, par exemple une manière moussante, qui, en moussant, produit la tension préalable désirée, en même temps que se réalise la solidification de la matière moussante. Des tubes de ce genre contiennent tout particu- lièrement à l'isolement thermique. Comme matières moussantes, on utilise avantageusement., suivant l'invention, des produits à base de résines poly- esters ou de di-isocyanates.
La mise sous tension préalable peut également.-être réalisée d'après l'invention.en noyant entre l'armature et un tube en matière plas- tique dure une masse molle et incompressible qui produit dans le tube une certaine compression préalable.
EXEMPLES :
1. ) Le noyau tubulaire plastique est en chlorure de polyvinyle, et l'armature est constituée par un tube d'acier du commerce.
2.) Le noyau tubulaire plastique est en chlorure dur de poly- vinyle, l'armature en acier, et la couche intermédiaire isolante en une mousse produite par des résines polyesters et des isocyanates. La couche moussante peut assurer alors l'isolement thermique.
3. ) Le noyau tubulaire plastique est en un chlorure dur de po- lyvinyle, l'armature en tube d'aluminium du commerce, et la couche inter- médiaire par exemple en chlorure de polyvinyle mou. Dans cette combinai- son, le noyau tubulaire reste également intact en raison de la présence de la couche intermédiaire molle, même si l'armature en aluminium subit des
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déformations sous des influences extérieures.
4. ) Le noyau tubulaire plastique est en un polyéthylène mou et l'armature en un métal léger.
Dans tous les cas, on donne au noyau tubulaire plastique un diamètre légèrement plus faible que le diamètre interne de l'armature tubulaire, pour rendre possible un léger emboîtement des tubes avant leur traitement. Ce noyau tubulaire peut avoir une paroi relativement mince, car après la déformation, il n'est soumis qu'à une pression tangentielle, ét les matières synthétiques de ce type sont beaucoup moins sensibles aux efforts de pression qu'aux efforts de traction. Evidemment, la fabrication d'un tube composé avec emploi d'une couche intermédiaire de matière moussante est réalisée en introduisant le tube plastique dans le tube métallique et en remplissant ensuite l'espace intermédiaire par un mélange de résines polyesters appropriées avec des isocyanates.
Les extrémités des tubes sant ensuite, bouchées, et le mélange est amené à la température de formation de la mousse, ce qui produit entre l'armature et le noyau une surpression qui soumet le noyau à la compression préalable voulue.
Les opérations réalisées suivant- l'invention ont pour conséquence que, même pour des températures de fonctionnement très au-dessous de la température de fabrication du tube blindé, le noyau tubulaire plastique reste sans modification soudé à son armature et que, pour toute pression interne dont la limite supérieure est donnée par l'effort maximum auquel peut être soumise l'armature, le noyau plastique n'est soumis à aucun effort de traction, tandis que les efforts de compression sont supportés par l'armature. On obtient de cette façon le résultat que, pour les pressions de fonctionnement les plus élevées possibles, le noyau plastique résistant à la corrosion n'est soumis à aucun effort.
En particulier pour la fabrication de tubes armés, on a constaté qu'il était particulièrement avantageux de faire appel, suivant l'invention, à un procédé qui consiste à mettre sous tension préalable, ou encore à refouler un corps creux plastique introduit dans l'armature, tel que par exemple un tube, ayant un diamètre extérieur plus faible que le diamètre intérieur'de l'armature tubulaire, en exerçant de,part et diantre une pression axiale.sur les¯ faces frontales du tube plastique, en en raccour- cissant en conséquence la longueur, jusqu'à ce que ce tube, par augmentation de diamètre, s'applique solidement contre la paroi interne du tube d'armature, après quoi on réduit le diamètre, par déformation mécanique, du tube composé,
de telle façon que le diamètre du tube plastique dans le tube composé terminé soit plus faible que son diamètre lorsqu'il n'était soumis à aucune tension.
Pour entrer dans de plus amples détails, le procédé suivant l'invention peut être par exemple mis en oeuvre en prévoyant un blocage rigide des extrémités de l'armature tubulaire, pour empêcher son allongement pendant la déformation. L'excès de matière résultant de la diminution de la section se traduit par une augmentation de l'épaisseur des parois du tube.
Un dispositif approprié pour la mise en oeuvre du procédé consiste, d'après l'invention, en une tige qui traverse le tube, dont les extrémités sont filetées, et en deux plaques fixes qui, au moyen d'écrous, peuvent être appliquées solidement contre les faces frontales du tube. Au moyen de ces plaques et de ces écrous, le tube plastique est soumis à une compression axiale jusqu'à ce qu'il s'applique contre l'armature tubulaire.
L'ensemble du tube composé, y compris la tige et les plaques de compres- sion, est ensuite étiré à travers une filière, et l'on obtient ainsi la compression tangentielle désirée. Le déplacement de matière qui se produit se traduit par un allongement du tube métallique. Le diamètre de ce dernier est suffisamment réduit pour que le diamètre du tube plastique soit plus faible que son diamètre avant compression.
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La dimension des plaques de blocage par rapport à leur diamètre extérieur doit, naturellement, être adaptéeà la dimension de la filière à travers laquelle elles devront passer. Dans ce cas, il est possible de disposer au départ le tube plastique de façon qu'il affleure le tube métallique, et, lors du rapprochement des plaques de pression, celles-ci pénè= trent dans la section du tube d'armature de sorte que le tube plastique soumis à la pression axiale est par suite plus court que l'armature. Dans un autre cas,le tube plastique peut dépasser les deux extrémités du tube d'armature, de telle façon qu'après compression préalable le tube plastique soit amené à la même longueur que l'armature, les plaques de pression prenant appui suivant l'invention contre les faces frontales du tube d'armature.
Le tube composé est donc fixé rigidement en ce qui concerne sa longueur, de sorte que lors de l'étirage consécutif, il se produit une augmen- tation de l'épaisseur de la paroi provenant de la matière rendu libre par la réduction de la section. Cette façon de réaliser une tension préalable dans le sens axial et tangentiel assure une liaison durable particulièrement intime et résistante entre les deux matières.
Tandis que, dans les installations décrites, le passage du-tube composé à travers-la filière peut s'effectuer aussi bien-par compression que par traction, l'installation que l'on va maintenant décrire est limitée à l'utilisation de forces de traction. Cette installation consiste dans le fait que l'extrémité du tube d'armature dirigée vers la filière et qui porte la mâchoire de traction se prolonge par une partie de diamètre approxi- mativement égal à la largeur libre de la filière, tandis que l'extrémité opposée à cette filière reçoit un tube plastique ayant un diamètre extérieur plus faible que le diamètre intérieur de l'armature et qui prend appui par une de ses faces frontales contre la saillie formée par le raccordement de l'armature tubulaire avec son rétrécissement,
tandis que sur la face fron- tale opposée de ce tube plastique agit une plaque de pression à laquelle est reliée une tige de traction qui traverse le tube sur toute sa longueur et possède une butée rapportée. Cette butée s'applique contre la paroi in- terne de la mâchoire de traction dès que, par action sur la tige de trac- tion, le tube plastique a été amené à l'état de tension préalable voulu sous l'action de la plaque de pression.
Un autre appareillage suivant l'invention, dans lequel on tra- vaille en exerçant des forces de pression, comprend encore une filière, dans la paroi de laquelle prend appui sur toute sa longueur d'extrémité du tube d'armature dirigée vers la filière, par le moyen d'un prolongement de dia- mètre réduit, tandis que le tube plastique de diamètre plus faible prend ap- pui par une de ses extrémités sur le rétrécissement et que sur son autre face frontale agit l'embout cylindrique de diamètre réduit au diamètre ex- térieur du tube plastique d'une plaque de pression dont le diamètre exté- rieur correspond à peu près à celui de l'armature. En agissant sur la pla- que de pression, le tube plastique est mis sous tension, et l'embout pénè- tre dans l'armature jusqu'à ce que la plaque d'appui vienne en contact avec la face extrême de ce tube.
Lorsque la pression continue à s'exercer, le tube composé est entraîné à travers la filière.
Un autre moyen particulièrement avantageux d'obtenir la pres- sion voulue consiste à entrelacer autour du tube plastique et de manière connue des rubans, fils, torons, etc... sous un angle par rapport à l'axe du tube et sous une tension tels que le sens de l'entrelacement coïncide avec la direction des forces produites par exemple par une pression interne de fluide, et que la somme des efforts produits par les torons ou analogues soit égale à la compression axiale. L'angle d'enroulement par rapport à l'axe longitudinal du tube résulte du rapport des tensions dans le sens axial et dans le sens tangentiel, qui est d'environ 0,5. Ce rapport cor- respond à un angle d'environ 76 . La tension préalable sous laquelle les différents rubans doivent être entrelacés peut être réalisée par des procédés connus.
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Toujours d'après l'invention, on peut obtenir la mise sous tension préalable du tube plastique blindé en déterminant le diamètre intérieur de l'armature et le diamètre extérieur du tube, du récipient ou de la pièce moulée plastique en considérant les coefficients de dilatation différents des deux matières, de telle façon que la partie plastique, de préférence très refroidie, se loge avec un faible jeu dans l'armature métallique éven- tuellement chauffée, et que, lorsque les températures sont égalisées, les différents coefficients de dilatation produisent dans la pièce moulée la pression voulue. Cette pression se produit donc par retrait.
Sur les dessins annexés, on a représenté, schématiquement et à titre d'exemples, divers modes de réalisation de l'invention, chacun d'eux dans deux ou trois étapes de la fabrication : au départ, lorsque le tube plastique est comprimé, et lorsque les deux tubes sont déformés par passage à travers une filière.
Les figures 1 à 3 montrent un tube composé par un tube métallique et un tube plastique ayant au départ la même longueur.
Les figures 4 à 6 montrent un tube composé d'un tube métallique et d'un tube plastique dont le second est plus long que le premier.
Les figures 7 à 9 montrent un tube composé d'un tube métallique et d'un tube plastique dont le premier possède un prolongement de diamètre réduit, la déformation des deux tubes s'effectuant par traction à travers la filière.
Les figures 10 à 12 montrent un tube composé d'un tube métallique et d'un tube plastique dans lequel la déformation est réalisée par compression des deux tubes à travers la filière au moyen d'une plaque de pression de diamètre réduit.
La figure 13 est une coupe d'un corps creux constitué de deux parties avec des éléments tronconiques pour l'armature de l'ensemble.
La figure 14 est une vue correspondante après l'assemblage.
La figure 15 est une-coupe d'un corps creux en deux parties avec des éléments cylindriques d'armature, avant assemblage.
La figure 16 montre la même pièce après assemblage.
La figure 17 montre une pièce plastique blindée constituée d'un tronc de cône et d'une demi-sphère.
La figure 18 est une coupe d'une pièce plastique blindée composée de trois troncs de c8ne dont le diamètre va en se rétrécissant vers les extrémités.
La figure 19 est une coupe verticale d'une pièce creuse en forme de pot.
La figure 20 est une perspective d'une pièce creuse en forme d'arc.
La figure 21 est une coupe de la pièce de la figure 20.
La figure 22 est une coupe d'une pièce creuse en forme de double T.
La figure 23 est une coupe d'un appareillage utilisant deux galets de guidage placés au-dessus du tube coudé et derrière la zone de déformation.
La figure 24 est une coupe analogue d'un appareillage dans lequel des galets sont en outre incorporés à la glissière.
La figure 25 est une vue de l'appareillage de la figure 23 prise dans le sens de la flèche et avec coupe partielle.
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La figure 26 montre une bande plastique garnie d'un entrelacs de torons d'acier ou d'analogues.
Dans l'armature tubulaire en métal 1 (figures 1 à 3) est placé un tube plastique 2 de même longueur mais de diamètre extérieur plus faible que le diamètre intérieur de l'armature, de façon à délimiter un espace annulaire 3. Contre les faces frontales du tube plastique prennent appui les plaques de pression 4 qtzi, par vissage des écrous 6 sur l'axe fileté 5, peuvent exercer une force suffisante pour provoquer un raccourcissement correspondant du tube plastique avec application simultanée de la paroi externe de celui-ci contre la paroi interne du tube 1.
Il en résulte des forces de compression axiales (figure 2) . Lors du passage des deux tubes à travers la filière 7, il se produit une diminutibn de l'ensemble du diamètre, grâce à quoi l'on obtient les tensions tangentielles voulues dans le tube plastique. Les figures 4 à 6 montrent dans l'ensem- ble les mêmes formes de réalisation que précédemment, avec la seule différence que le tube plastique 2 est plus long que le tube métallique 1 et dépasse de part et d'autre des extrémités de celui-ci, d'une quantité déterminée. Cet excès de longueur est calculé de telle façon que lorsque les plaques extrêmes 8 s'appliquent sur les faces frontales du tube 1 la compression provoque l'application de la chemise plastique contre la paroi métallique.
Les plaques 8 ayant un diamètre supérieur au tube plastique peuvent prendre appui contre le tube métallique. Le diamètre est toutefois limité par l'ouverture de la filière 9, car l'ensemble du tube composé et des plaques extrêmes doit être tiré ou poussé à travers cette filière.
Dans le mode de réalisation des figures 7 à 9, le tube d'armature 10 possède un prolongement rétréci 11 qui pénètre dans la filière 12. Le tube plastique 13 prend appui contre l'épaulement 14 formé par le prolongement. Le prolongement porte en outre la mâchoire de traction 15.
Du côté opposé à la filière, le tube plastique est de niveau avec le tube métallique. Pour la compression, on utilise le piston 16 qui prend appui contre la face frontale du tube plastique et est tiré par la tige 17 dans la direction de la filière, jusqu'à ce que la bague de butée 18 prenne appui contre la mâchoire 15. La distance : bague de butée - piston est choisie de telle façon que dans la position de la figure 8 le tube plastique soit soumis à une tension axiale suffisante pour que les surfaces des deux tubes soient solidement en contact l'une avec l'autre. Lors de l'étirage suivant la figure 9, la diminution de la section du tube produit l'effort de traction tangentiel désiré.
Dans l'exemple décrit précédemment, le tube composé était tiré à travers la filière. Dans le mode des réalisations des figures 10 et 11, ce passage est réalisé par pression. Dans ce but,l'armature tubulaire 20 est rétrécie dans la région de la filière 21 de façon à prendre appui de tous côtés contre la paroi 22 de cette filière. L'introduction du tube plastique 23 est limitée par ce rétrécissement, de telle façon qu'à l'extrémité opposée le tube métallique et le tube plastique se trouvent de niveau. Pour exercer la pression, on a prévu une plaque 24 dont l'embout 25 de diamètre réduit correspond à peu près au diamètre extérieur du tube plastique. La largeur de l'embout est calculée de façon qu'après introduction dans le tube métallique, le tube plastique ait reçu la compression axiale voulue.
Comme la plaque 24 prend alors appui contre la face frontale du tube métallique, on peut, en continuant à exercer une pression, faire passer l'ensemble du tube composé à travers la filière 21. Pour le guidage, on a en outre prévu une bague 26 (figure 12).
-Les figures 13 à 18 montrent le blindage au moyen de pièces creuses en deux parties, que l'on applique sous pression de part et d'autre sur le tube plastique. Les deux éléments 28 en métal ou en autre matière solide (figure 13) amincis depuis les brides 27 vers les extrémités possèdent une masse interne plus faible que celle de la pièce plastique 30 ayant
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son plus grand diamètre en 29 et qui va s'amincissant vers ses extrémités.
Par rapprochement des brides 27, par exemple au moyen de vis, les éléments 28 sont appliqués sur la pièce 30, d'où il résulte une diminution, correspondante de la section de la pièce plastique ; Enconséquence, dans l'objet fini de la figure 14, il existe des forces de pression tangentielles et axiales qui ont pour conséquence que la pièce n'est pratiquement soumise à aucune tension sous l'influence des pressions de fonctionnement.
Dans la réalisation de la figure 15, on utilise des pièces cylindriques 31, dont la masse interne est plus faible que la masse externe des deux pièces plastiques 32 constituées par deux troncs de cône, ayant en 33, à leur milieu, leur plus grande section, et dont le revêtement extérieur va s'amincissant vers les extrémités. Ici aussi,lors de la réunion des pièces 31 par le moyen de vis agissant sur les brides 34, il se produit une déformation de la pièce plastique (figure 16), qui a pour conséquence des tensions correspondantes tangentielles et axiales.
La pièce de la figure 17 est également obtenue par ce procédé et se compose d'un tronc de cône 35 en métal, d'une demi-sphère 36, et d'une garniture plastique 37. Les masses intem es du tronc de cône et de la demi-sphère sont encore ici plus petites que la masse externe origina- le de la garniture 37, qui est en une pièce. Dans la réalisation de la figure 18, on utilise trois troncs de cône 38, 39 et 40 en matière assez résistante, par exemple du métal ou une matière plastique dure, que l'on réunit au moyen des rebords 41 et 42 et qui enferment un élément plastique 43 en une seule pièce de dimensions extérieures plus grandes à l'origine, de façon à obtenir les tensions voulues.
Dans la réalisation de la figure 19, l'élément plastique creux 45 en une pièce et mis sous tension axiale par exemple par une pression exercée sur la bride supérieure 44 est entouré par une pièce 46 en deux parties, en matière résistant à la pression, la différence de la masse exté- rieure de l'élément plastique et de la masse intérieure de l'élément extérieur servant d'armature étant choisie de telle façon qu'après rapprochement des pièces 46 par serrage des bagues coniques 47, 48, l'élément plastique soit soumis en outre à la tension tangentielle voulue. Le coude 49 des figures 20 et 21 en matière résistante est constitué par quatre segments 58, qui s'appliquent solidement sur le corps creux 50 en matière plastique mis sous tension axiale préalable.
La pression est maintenue par la ba- gue de serrage 51, et en donnant des dimensions voulues à la pièce intérieure et aux segments tubulaires extérieures, de telle façon que les tensions tangentielles voulues se produisent dans l'élément plastique. Le corps creux (figure 22) se compose en principe de deux espaces cylindri- ques qui se croisent et qui sont limités par deux demi-coquilles 52 en .t'or- me de croix. Ces demi-coquilles entourent de toutes part et .sous pression la pièce interne 53 en forme de croix et en une pièce, soumisse à une tension axiale.
La pression est réalisée comme dans les exemples précédents en donnant au diamètre interne des demi-coquilles une plus faible valeur qu'au diamètre externe de l'élément plastique, de sorte que les demi-coquilles, dès que leurs faces frontales sont en contact, exercent une pression énergique sur la pièce plastique. Pour amener les demi- en contact énergique, une branche de la pièce en croix est comprimée par exemple au moyen d'un manchon fileté 54 et la branche opposée per exemple au moyen d'un manchon cylindrique 55. Les deux autres branches sont maintenues par une bague 57 pourvues de brides 56, ces bagues -étant collées par leur alésage cylindrique interne sur la branche correspondante.
Pour obtenir des tubes armés coudés ou des pièces moulées analogues, on utilise une base fixe 59 servant de glissière (figures 23 à 25), dans laquelle est disposé un logement 60 pour le tube, ayant la forme du tube coudé 61, avec un tube coudé plastique 61', le rayon de courbure et le diamètre externe du logement étant adaptés aux dimensions du tube à obtenir. Le logement est en forme de demi-cercle et ouvert, de sorte que le
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tube peut être mis en place sans difficulté. Au commencement de l'opération, le tube coudé 61 a une face frontale devant la filière 62, tandis que sur l'autre face frontale agit un levier 64 tournant autour d'un axe 63. Par rotation de ce levier autour de l'axe 63, qui se trouve au centre de courbure du tube considéré, le tube est entraîné à travers la filière et ainsi rétréci de la façon voulue.
Dans ces conditions, la pression exercée par la levier sur le tube est absorbée dans le sens radial par la glis- sière 60, tandis que le tube 65 de diamètre réduit sortant de la filière est guidé par les galets 66. Dans le mode de réalisation de la figure 24, qui corresp.ond dans son ensemble à celui de la figure 23, on a prévu en outre dans la glissière des galets de guidage. 67, dont le rôle est de diminuer le frottement du tube sur la glissière sous l'action de la pression exercée par le levier 64. Le tube de diamètre réduit sortant de la filière est ensuite guidé entre les galets 68..
Dans la représentation du tube plastique entouré d'un entrelacs de rubans en acier ou en une autre matière très résistante à la rupture et que montre la figure 26, on voit en P1 les forces de traction dans le sens des torons 69, et en P2 la tension préalable dans le sens axial. L'an- gle entre P1 et P2 est d'environ 76 . Si l'on admet une tension préalable axiale qui résulte du produit de la section du tube par la pression inter- ne du fluide et qui est représentée par P2, la somme de toutes les forces
Pl ou de leurs composantes axiales doit correspondre à la force P2.