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Procédé et appareil pour la fabrication de tuyaux souples.
La présente invention concerne la fabrication des tuyaux souples et en particulier la fabrication des conduites souples moyennes et petites, du type comportant au soins un tube intérieur en élastomère etun tube extérieur en élastomère, avec entre ces deux tubes une couche de renforcement tressée ou tri- cotée.
Dans la fabrication des petites conduites souples, sans utilisation d'un mandrin, il est d'une pratique courante d'utiliser le procédé de pressage dit "au plomb". Dans ce procédé, on renferme la conduite à l'état "vert", c'est-à-dire à l'état non traité, dans un fourreau en plomb, Qui constitue un organe exté- rieur de moulage pendant le traitement thermique ou cuisson. Les
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machines permettant d'extruder le fourreau en plomle autour de la conduite et aussi de récupérer ce fourreau sont coûteuses.
De plus, la nature de ce procédé limite le type de tuyaux sans mandrin qui peuvent être fabriqués grâce à lui, car la conduite doit être constituée de manière à pouvoir se dilater et venir en contact avec le fourreau en plomb pendant le traitement thermique.
Un des objets principaux de l'invention est de réaliser un procédé et un dispositif pour fabriquer des conduites souples avec couche de renforcement tressée, sans la nécessite d'un or-- gane de moulage tel qu'un fourreau en plomb.
L'invention a aussi pour but de fournir pour fabriquer des conduites souples à couche de renforcement tressée, un pro- cédé ne limitant pas les types de conduites pouvant être traitées thermiquement par sa mise en oeuvre.
L'invention vise également un procède et un dispositif pour la fabrication de tuyaux souples, caractérisés par une éco- nomie de temps et d'argent par rapport aux anciens procédés et dispositifs.
Tous ces objets de l'invention, ainsi que d'autres, apparaîtront au cours de la description suivante, en référence au dessin annexé dans lequel : - la Fig. 1 est un diagramne montrant les différents stades de la fabrication complète des tuyaux souples par le procédé de la présente invention; - la Fig. 2 représente d'une manière simplifide l'ap- ppreil de cuisson utilisé dans l'invention.
Comme on l'adéjà indiquée la pratique actuelle pour fabriquer de moyennes ou petites conduites souples couche de renforcement tressée, utilise le procédé de pressage au plomt.
Un va expliquer brièvement comment on fabrique par ce procédé un tuyau souple à tresse si. ple.
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On. extrude un tube intérieur en ';1"13to .):re sx,;:s utili-wr un manàrin et on 1<- l'ait pisser a travers une -chine oui ap=,3.î L.i une couche de renforcement, tressée ou tricotée, en : ti ¯ re t#=.:zil en fil métallique ou autre matÉ-riau approprié. Or fsil pisser ensuite le tube recouvert de sa couche de renforce..en;, une seconde chine à extruder, cui a't31.:i:8 une couche extérieure d'un élastomère. Il faut alors recouvrir la conduite à l'état ''vert" avec de la poussière de mica ou une ratière analogue, pour
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l'empêcher de coller au fourreau de plomb; finile.'.ent on fait passer la conduite à travers un autre extrudeur qui lui applisue un fourreau en plomb.
On enroule alors la conduite sous la forme d'une bobine et on la soumet à une cuisson dans un autoclave à
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vapeur, tout en la l'1aintenant sous une pression int/rieure relu- tive de l'ordre de 5,5 à 10,5 kg/cm2. uand cette opération
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de cuisson est ter¯ine, on fait passer la conduite souple a travers une machine de séparation qui retire le fourreau de plomb.
Etant donné que dans ce procédé de fabrication sans
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Tipndrin le tuyau doit être poussé vers l'extérieur contre l'int0- rieur du fourreau en plomb, de Manière à réfliser une structure compacte et aussi le fini de surface désiré, on ne peut iabricuer par ce procédé que des conduites souples dont l'angle de tressage
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leur permet de se dilater radialernent et de se contracter longitu- dinaleent sous l'action de la pression. Par consouent, le tuyau à traiter thermiquenent par ce procédé doit -voir primiti-
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vement une longueur plus grande et un d4an-,tre plus faible oue le produit fini, et la disposition de la couche de renforcement tressée ou tricotée doit être telle que la conduite puisse se dilater pour venir en contact avec le fourreau en plomb.
D'autre part le procédé de pressage au plomb exige l'emploi d'une pression intérieure élevée dans la conduite pendant l'opération de cuisson,
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pour maintenir la forme de lc conduite et rendre celle-ci compacte.
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Il est difficile de maintenir une pression contrôlée à l'intérieur de la conduite, puisque celle-ci se déforme relativenent facilement par rapport à la forme que lui a donnée l'extrusion; de plus, les raccords des conduites sont difficiles à maintenir sous les nautes pressions intérieures utilisées. Ce procédé de pressage au plonb limite également les types de matière caoutchouteuse susceptibles d'être utilisés pour les conduites souples. D'une mantière géné- rale, la matière première pour les tuyaux doit être relative.r.ent rigide pour résister à la pression exercée par la tresse quand on enroule celle-ci sur la conduite de manière à réduire le plus pos- sible l'affaissement du tube intérieur.
On a trouvé que l'utilisation du procédé suivant la présente invention présente l'avatage de permettre de réaliser la conduite non traitée avec les mêmes dimensions que le produit final, sans être obligé par conséquent de prévoir, cornue dans le procédé de pressage au plomb, les contractions longitudinales et les dilatations radiales se produisant pendant la cuisson.
D'autre part, ce procédé permet de traiter thermiquement des tuyaux souples dont les angles de tressage peuvent varier dans des limites étendues; et suivant l'angle choisi pour le tressage, le produit final peut ne varier que très peu ou même pas du tout dans ses dimensions, ou peut se dilater radiale'tent et se contracter longitudinale-.,lent, ou encore peut réelle.nent se contracter radiale- ment et augmenter de longueur sous 3'action de la pression d'uti- lisation. Le procédé de l'invention per.net donc de fabriquer une grande variété de produits, qu'il est impossible d'obtenir par le procédé connu de pressage au plomb.
D'autre part, puis- qu'un dispositif est prévu pour rendre la conduite rigide pendant Inapplication de la couche tressée, on peut utiliser des matières premières caoutchouteuses plus souples et plus flexibles, pour obtenir un produit final se prêtant à un plus grand nombre d'ap-
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plica.tions. De plus, ce procédé n'exige aucun système a pres- sion élevée pour forcer la conduite pendant l'application de la tresse et pendant la cuisson. On comprendra facilement le procédé de l'invention en se référant au schéma de la Fig. 1. (@oir légende en fin de description).
Les stades principaux de fabrication d'une conduite souple à renforcement tressé simple sont représentés sur la Fig. 1 par des rectangles en trait plein, tandis que les stades facultatifs ou secondaires sont représentés par des rectangles en trait pointillé. Les stades du procédé complet de fabrication et de cuisson d'une conduite souple, de haut en bas de la Fig. 1, sont les suivants :
On extrude le tube intérieur en élestmère, sans uti- liser un mandrin, comme l'exigent Quelquefois d'autres procédés; on le fait passer à travers un dispositif d'hyper-refroidissement, pour le rendre rigide.
On a trouvé très satisfais@nts a cet effet l'alcool ou l'acétone réfrigérés jusqu'à une température de -29 C à -48 C. On fait passer ensuite la conduite à travers un disposi- tif qui lui applique sous la forme voulue une couche de renforce- ment en .matière textile tressée ou tricotée, qui peut comprendre des fils métalliques ou matériaux analogues. Il est préférable, bien que non obligatoire, de recouvrir ensuite la conduite renfor- cée avec une matière adhésive, qui permet d'obtenir plus sûrement une jonction serrée entre le tube intérieur recouvert d'une couche tressée et le revêtement extérieur qui est extrudé sur le tube intérieur.
On a trouvé qu'il est commode pour cela de plonger la conduite souple dans la matière adhésive; cependant on peut appliquer cette matière d'une autre façon, par exemple au pulv-- risateur ou au pinceau. Pour obtenir sûrement un ajustement serré entre l'enveloppe et le tube recouvert de la couche tressée, et par conséquent une conduite souple à structure compacte, il est
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désirable de maintenir un vide partiel entre l'enveloppe et l'extérieur du tube intérieur pendant que l'enveloppe est extru- dée sur celui-ci. La pression différentielle ainsi créée appli- que fortement l'enveloppe sur le tube renforcé et supprime la -nécessité d'utiliser ensuite des organes de moulage et des pres- sions intérieures élevées pour rendre compact le corps de tuyau stratifié.
Le bâtissage du tuyau souple est ainsi termine.
Avant de soumettre le tuvau à une cuisson, on l'enroule en bobine, de préférence en une seule couche, sur des plateaux circulaires plats pour faciliter sa manipulation et pour assurer un fini superficiel uniforme du fait qu'on n'empile pas plusieurs couches de tuyau les unes sur les autres. Les plateaux portant les tuyaux sont placés dans un support qui est immergé dans un réservoir plein d'eau. On laisse généralement ouverte une extré- mité au moins du tuyau pour permettre à l'eau de pénétrer à l'intérieur de celui-ci. On place alors le tout dans un auto- clave et on le soumet à une cuisson sous pression de vapeur.
Pour les conduites souples d'un plus grand diamètre, il est déumet rable de réaliser par une opération supplémentaire une dési- pression intérieure dans la conduite pendant sa cuisson-de légère à maintenir sa section ronde. On ani@re trouvé qu'on peut utiliser à cet effet une pression relative de a 40,07 à 0,14 kg/cm", bien cu'il soit facile d'utiliser d'autres pressions. Ainsi, il suffit généralement de réaliser dans la conduite souple une pression équivalent approxi.:ativement à une hauteur d'eau de 0,60 m à 1,20
Ces conditions sont facilement réalisées avec les autoclaves indus- triels ordinaires. On décrira plus loin un dispositif permettant de réaliser ces conditions.
Bien entendu, en répétant les opérations d'application de couche tressée et de couche extérieure, tout en Maintenant
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rigide la conduite par des hyper-refroidissements intermittents,
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on peut fabriquer des conduites souples à couches tressées multiples possédant une grande variété de caractéristiques. @tant donné oue les caractéristiques de dilatation de la conduite n'ont pasune importance déterminante pendant le stade de cuisson, contrairement au cas des conduites sans aandrin réalisées par le procède de pressage au plomb, on peut fabriquer et traiter un grand nomtre de types de conduites par le procédé de la présente invention.
La E'ig. 2 représente un récipient et un support de cuisson conçus pour le stade de cuisson par immersion et dont on a constaté qu'ils fonctionnent d'une manière très satisfaisante.
Sur cette figure, un cadre 1 maintenant un ensemble de plateaux 2 sur lesquels sont placées des conduites souples enroulées 3 repose dans le récipient étanche 4 rempli d'eau. Ce récipient est rempli d'eau jusqu'à un niveau supérieur à celui du plateau le plus élevé.
Une conduite de vapeur 5 permet d'envoyer par barbotage de la vapeur vive au sein de l'eau, de manière à fournir la chaleur nécessaire à la cuisson. Quand on désire créer une pression intérieure dans les tuyaux, on scelle hermétiquement par un moyen approprie quelconque une extr mité de chue section de tuyau et on relie l'autre extrémité à un collecteur 6, monte sur une colonne centrale 7 qui s'étend vers le haut à travers des orifices ménagés au centre des plateaux 2.
Une conduite verticale réservoir 8 est articulée sur le collecteur 6 ; peut la faire pivoter jusqu'à la position haute représentée sur la Fig. 2 et la remplir avec de l'eau pour réaliser la pression n'cessaire à l'intérieur des tuyaux souples.
En variante, l'extrémité ouverte de chacue conduite souple rem- plie d'eu peut être soulevée pour réaliser la pression sans utiliser une conduite verticale 8. L'extrémité supérieure de la conduite 8, ou le tuyau si on utilise celui-ci pour créer la pression, sont soumis à la pression de la vapeur de l'autoclave,
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de sorte que la'seule pression différentielle appliquée aux parois des conduites souples est due à la hauteur d'eau. Ee col- lecteur 6 est zani d'un ensemble de raccords 9 destinesà plu- sieurs sections de tuyau. Chaque section de tuyau 3 peut être reliée au collecteur 6 par un dispositif quelconque de serrage bien connu.
Etant donné que de hautes pressions intérieures ne sont pas nécessaires pendant la cuisson, il est relativement facile de maintenir les connexions des tuyaux sur le collecteur.
Dans certains cas, il peut être plus indiqué de faire arriver la vapeur à la surface de l'eau ; un tel cas, on modifie le point d'arrivée de la vapeur en fermant la vanne 10 et en ouvrant la vanne IL au raccord en Y de la conduite 5. La conduite de vapeur 5 constitue un système-efficace d'agence de vapeur, :nais il faut noter que dans la plupart des cas le système normal de vapeur de l'autoclave est parfaitement satisfaisant. Le récipient 4 comporte une vanne appropriée 12 permettant sa vidange; et le cadre 1 est monté amovible dans le récipient et repose sur des cales 13, pour faciliter sa manipulation pendant la préparation de la cuisson et son enlèvement après le traitement.
L'assemblage tout entier représenté sur la Fig. 2 est placé dans un autoclave classique schématisé par la ligne pointillée 14.
On peut naturellement utiliser le système de cuisson im@ergé pour traiter des tuyaux fabrioués par des procédés quel- conques. La pratique a montre que ce système réalise par l'intermédiaire de l'action de l'eau une distribution uniforme de la chaleur, d'où résulte une cuisson plus uniforme du produit final.
De plus, 1'immersion du tuyau souple sup@rime la possi- bilité de détérioration par vaporisation instantanée se produi- sant au début du traitements étant donné que l'eau tend à agir comme un amortisseur calorifique pour le tu@au. Cette vaporisa- tion instantantanée consiste habituellement en l'ébullition violente de fluides volatils contenus dans le tuvau, ébullition
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qui provoque des ruptures ou des détériorations des revêtements des tuyaux par suite du fouettèrent de ceux-ci à l'intérieur de l'autoclave. De plus, l'eau contenue dans le réservoir contribue à amortir tout fouettement qui aurait tendance à se produire.
Ainsi, non seulement, ce procédé permet de fabriquer de.' tuyaux de compositions et de structures plus variées, mais il réduit aussi le prix de revient par suite de la suppression du fourreau en plomb ou de tout autre organe de moulage, il supprime la nécessité de recouvrir le tuyau avec de la poussière de mica ou une matière analogue, et il évite la détérioration des tuyaux sous l'effet de la vaporisation instantanée. D'autre part, quand l'opération de cuisson est terminée et quand on a fait tomber la pression de la vapeur dans l'autoclave, l'eau du récipient main- tient une certaine.pression sur la conduite, tout en permettant le refroidissement rapide désiré, de sorte que tous gaz ou matière volatile emprisonnés dans le corps du tuyau ne peuvent pas se détendre brusquement et rompre le tuyau ou produire des soufflures dans celui-ci.
Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux détails de réalisation décrits et représentés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
Légende de la Fig. 1:
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A - Kxtrtision tube intérieur}' - nnroulezent B - Hyper-refroidissement G - Immersion C - Couche tressée H - Surpression intérieure D - Couche adhésive I- Cuisson E- Extrusion revêtement