Procédé de fabrication de tubes composites, tube obtenue selon ce procédé et appareil pour la mise en #nvre dudit procédé. La présente invention est relative à la construction de tubes ou conduits générale ment de fortes dimensions, et qui doivent souvent résister à une pression interne ou ex terne considérable, ces tubes étant employés là où l'action du liquide est susceptible de provoquer la corrosion par acide, ou l'abra sion du fait du mouvement du liquide le long du tube.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de tubes composites dans un moule, un tube composite obtenu se lon ce procédé et un appareil pour la mise en rnuvre dudit procédé.
Le procédé est caractérisé en ce que l'on forme la paroi externe du tube, dans le moule, en appliquant une couche d'une pre mière matière, destinée à former une couche externe du tube, contre la surface interne du moule, par pression exercée par des moyens rotatifs, et en ce qu'on applique ensuite une couche d'une seconde matière à l'intérieur de la première, également par pression exercée par des moyens rotatifs, l'une de ces couches étant formée de ciment, tandis que l'autre consiste en une matière élastique souple im perméable aux liquides et possédant une certaine ténacité.
Le tube composite obtenu au moyen de ce procédé est caractérisé en ce qu'il com porte une couche de base en ciment, possé dant une résistance considérable à la com pression, et une seconde couche, faite en une matière élastique souple comprenant du bi tume mélangé avec au moins une substance minérale finement divisée, cette seconde cou che servant à rendre le tube imperméable aux liquides.
L'appareil pour la mise en #uvre du pro cédé est caractérise en ce qu'il comprend au moins un arbre portant des bras de forme in curvée pour appliquer, par rotation, la pre- mière couche de matière dans un moule, un disque lisseur étant porté aussi par cet arbre, pour lisser la surface intérieure de cette cou che, cet arbre étant disposé de façon à pou voir être mû longitudinalement dans le moule, l'appareil comportant encore un se cond dispositif analogue au premier, mais de dimensions plus petites et servant à appli quer la seconde couche à l'intérieur de la pre mière.
La matière élastique et résistante, imper méable aux liquides, et possédant une cer taine ténacité que l'on emploie pourra consis ter, par exemple, en un mélange d'un produit asphaltique, soit naturel, soit artificiel, com posé de bitume en combinaison avec des ma tières minérales, à l'état finement divisé, l'ap plication de ladite matière ayant lieu, elle aussi, à l'état de fine division ou sous forme pulvérulente.
Le bitume confère au mélange des quali tés liantes et on peut ajouter à ce mélange des matières de charge, comme, par exemple, du sable, de la terre de Fuller, du granit pul vérisé, ou d'autres matières convenables.
50 % environ de la matière de revêtement pourront être constitués par un mélange as phaltique, et les autres 50 % par une matière de charge.
Le dessin annexé montre partiellement, à tige d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil pour la mise en #uvre du procédé.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale partielle représentant un moule d'un appareil destiné à fabriquer des tubes de ciment au moyen d'un mandrin rotatif; La fig. 2 est une vue en plan montrant le tube de ciment terminé, avant l'enlèvement du mandrin. rotatif, et La fig. 3 montre le tube de ciment dou blé au moyen de la garniture élastique, à l'aide d'un mandrin rotatif de plus faibles dimensions.
Dans le dessin, les mêmes signes de. réfé rence désignent les mêmes organes.
En se référant au dessin, on voit que 1 désigne un moule dans lequel on forme un tube principal de ciment,. grâce à l'action d'un mandrin rotatif sur du ciment coulé dans la machine, et qui forme une couche 2 d'une force prédéterminée. Ainsi qu'on l'a re présenté dans la vue en plan qui fait l'objet de la fig. 2, la force ou épaisseur de la couche est déterminée par le mandrin rotatif dont l'arbre 3 tourne dans le moule.
Ce man drin comprend quatre bras 4 en arc de cercle, qui tournent à une vitesse telle que lorsque le ciment est versé dans la machine, il est amené dans l'espace 5, entre les bras en arc de cercle, et se trouve repoussé du fait de leur rotation, jusqu'à ce qu'on obtienne une couche comprimée 2.
Le mandrin rotatif est déplacé progressi vement et en même temps que la longueur exécutée du tube de ciment augmente, l'ar bre 3 s'élève en même temps que le mandrin rotatif; l'intérieur du tube est lissé au moyen d'un disque lisseur ou finisseur, analogue à celui représenté en 6, mais d'un plus fort dia mètre.
Le disque lisseur une fois passé, et ayant parcouru la hauteur de la paroi de ciment 2, on le retire de la machine et on met alors en place un second mandrin rotatif comportant des bras en arc de cercle de plus faibles di mensions, ainsi que représenté en 7 dans la fig. 3;
un mélange asphaltique pulvérisé, consistant en un liant de nature bitumineuse, et en matières de charge, comme, par exem ple, la terre de Fuller, ou autre matière con venable étant versé dans le cylindre 2 formé par le ciment.
Cette matière tombe sur la par tie supérieure du mandrin rotatif, puis passe dans les espaces 8 et se trouve refoulée et comprimée par l'action des bras en arc de cer cle 7, qui la pressent contre la surface du ciment 2, jusqu'à obtenir une couche 10 dense et régulière en matière élastique, qui cons- titue une garniture, comme montré aux fig. 1 et 3.
En employant ce procédé alors que la sur face du ciment 2 est encore fraîche, on réa lise un ancrage très efficace entre la matière élastique et le ciment, sur leur surface de contact, ces matières n'étant plus susceptibles d'être séparées en cours d'emploi du tube. En fait, la prise du ciment sur la garniture 10 est, dans ce procédé, augmentée encore par le fait de la légère contraction du ciment, lors que celui-ci durcit.
En appliquant le présent procédé de fa brication d'un tube composé, on peut aisé ment mettre en place un renforcement mé tallique 11 qu'on placera contre la surface in terne du ciment, après avoir retiré du cylin dre de ciment le premier mandrin rotatif; ensuite, durant l'addition et l'application de la matière de garniture 10, le renforcement métallique 11 sera pressé et refoulé jusque dans la surface du ciment, en même temps que la matière asphaltique pulvérulente sera comprimée et lissée.
On peut mentionner que la position du renforcement métallique entre le tube 2 de ciment formant support et la garniture 10, constitue le seul point où ce renforcement est réellement efficace, l'emplacement optimum se trouvant à l'intérieur de la surface du ci ment.
Dans une forme d'exécution préférée de l'appareil destiné à la fabrication de ces tubes composés, permettant un fonctionne ment continu, on prévoit une plaque de sup port comportant l'emplacement de quatre moules tels que ceux qu'on a représentés à la fig. 1, cette disposition étant particulière ment avantageuse; au premier emplacement, on dresse un premier moule; au second em placement, on confectionne le tube principal, comme montré à la fig. 2; au troisième em placement, on effectue la mise en place de la garniture, comme montré à la fig. 3; au qua trième emplacement, le moule est en cours de démontage.
Du fait qu'on est en mesure de faire va rier la densité du revêtement pulvérulent en tre de très larges limites, on peut obtenir tout degré désiré d'élasticité au moyen d'un re vêtement qui, en même temps, est très compact et très résistant à l'usure.
La partie terminale dite cloche ou embase 12 du tube peut naturellement être fabriquée de la même manière, et un autre avantage important consiste en ce qu'on réa- lise alors un joint absolument parfait, quoi que légèrement élastique entre les tronçons de tubes assemblés, ledit joint élastique ser vant à amortir toutes les vibrations aux quelles un tel joint peut être soumis.
C'est un fait connu que les tubes ordi naires de ciment ne sont pas imperméables à l'eau, même lorsqu'ils sont soigneusement établis par tassage ou pilonnage ou par le procédé plus onéreux utilisant la force cen trifuge; les tubes obtenus au moyen du pro cédé décrit, grâce à leur garniture de nature asphaltique, sont absolument imperméables à l'eau, et si la garniture est d'une composition appropriée, le tube sera également résistant aux acides et résistant à l'usure.
Les tubes obtenus suivant le procédé dé crit présentent un avantage important en ce sens que, lorsqu'ils sont utilisés en vite de résister à des pressions hydrauliques inté rieures, la pression agit d'abord sur la gar niture élastique d'asphalte, qui la transmet en premier lieu au renforcement, lequel est susceptible de résister à l'effort, ledit effort étant ainsi supporté par le renforcement au lieu de l'être par le ciment.
Il est connu que le ciment, dans les tubes de ciment renforcés tels qu'on les établissait - jusqu'à présent, du fait -de sa faible résis tance ;à. la tension, cède avant que la garni ture elle-même cède, lorsque le tube est sou mis à une pression interne, attendu que le renforcement présente une certaine élasticité;
en conséquence, dans le cas d'un tube com portant un renforcement @à l'intérieur -du ci ment, et par conséquent situé ,à une certaine distance de la surface interne, les couches internes de ciment, qui sont complètement dépourvues d'élasticité, cèdent avant que la pression soit transmise au renforcement.
Les tubes obtenus suivant le procédé. dé crit permettent de tirer parti de la solidité et du bon marché du ciment; d'autre part, ils possèdent la ductilité ainsi que la résistance à. l'eau et aux acides que possèdent les sub stances asphaltiques.
Dans le cas de tubes renforcés, leur fabrication comporte la mé thode la plus efficace de renforcement. Une couche de matière asphaltique éta blie comme décrit ci-dessus peut également être appliquée à l'extérieur du tube en for mant tout d'abord cette couche à l'intérieur du moule i, à l'aide d'un mandrin rotatif convenable,.
après quoi on formera le tube de ciment à l'intérieur de la couche asphal- tique, à l'aide d'un mandrin rotatif de di- mensions plus réduites.
En utilisant un troisième mandrin de dimensions plus faibles -encore, on pourra appliquer ;à l'intérieur du tube une autre couche de matière asphaltique.
Process for manufacturing composite tubes, tube obtained according to this process and apparatus for carrying out said process. The present invention relates to the construction of tubes or conduits which are generally of large dimensions, and which must often withstand considerable internal or external pressure, these tubes being used where the action of the liquid is liable to cause corrosion by acid, or abrasion from movement of liquid along the tube.
The subject of the present invention is a process for manufacturing composite tubes in a mold, a composite tube obtained by this process and an apparatus for carrying out said process.
The method is characterized in that the outer wall of the tube is formed, in the mold, by applying a layer of a first material, intended to form an outer layer of the tube, against the inner surface of the mold, by pressure. exerted by rotary means, and in that a layer of a second material is then applied inside the first, also by pressure exerted by rotary means, one of these layers being formed of cement, while that the other consists of a flexible elastic material im permeable to liquids and having a certain tenacity.
The composite tube obtained by this process is characterized in that it comprises a base layer of cement, having considerable compressive strength, and a second layer, made of a flexible elastic material comprising fiberglass. mixed with at least one finely divided mineral substance, this second layer serving to make the tube impermeable to liquids.
The apparatus for carrying out the process is characterized in that it comprises at least one shaft carrying arms of curved shape for applying, by rotation, the first layer of material in a mold, a disc. smoother being also carried by this shaft, to smooth the inner surface of this layer, this shaft being arranged so as to be able to be moved longitudinally in the mold, the apparatus further comprising a second device similar to the first, but of dimensions smaller and used to apply the second coat inside the first.
The elastic and resistant material, impermeable to liquids, and possessing a certain tenacity which one employs could consist, for example, of a mixture of an asphaltic product, either natural or artificial, composed of bitumen in combination. with mineral matter, in the finely divided state, the application of said material also taking place in the state of fine division or in powder form.
Bitumen provides the mixture with binding qualities and fillers such as, for example, sand, Fuller's earth, ground granite, or other suitable materials may be added to this mixture.
About 50% of the coating material may be constituted by an asphaltic mixture, and the other 50% by a filler material.
The accompanying drawing partially shows, by way of example, an embodiment of the apparatus for carrying out the method.
Fig. 1 is a partial vertical sectional view showing a mold of an apparatus for manufacturing cement tubes by means of a rotary mandrel; Fig. 2 is a plan view showing the finished cement pipe, before removal of the mandrel. rotary, and FIG. 3 shows the double-grain cement tube by means of the elastic lining, using a rotary mandrel of smaller dimensions.
In the drawing, the same signs of. reference designate the same bodies.
Referring to the drawing, it can be seen that 1 designates a mold in which a main cement tube is formed ,. thanks to the action of a rotary mandrel on the cement poured in the machine, and which forms a layer 2 of a predetermined force. As has been shown in the plan view which is the subject of FIG. 2, the strength or thickness of the layer is determined by the rotary mandrel whose shaft 3 rotates in the mold.
This man drin comprises four arms 4 in an arc of a circle, which rotate at a speed such that when the cement is poured into the machine, it is brought into the space 5, between the arms in an arc of a circle, and is repelled from the rotated, until a compressed layer 2.
The rotary mandrel is gradually moved and at the same time as the executed length of the cement tube increases, the shaft 3 rises at the same time as the rotary mandrel; the inside of the tube is smoothed by means of a smoother or finisher disc, similar to that shown at 6, but with a larger diameter.
Once the smoothing disc has passed, and having traveled the height of the cement wall 2, it is removed from the machine and a second rotary mandrel is then put in place comprising arms in an arc of a circle of smaller dimensions, as well as shown at 7 in FIG. 3;
a pulverized asphaltic mixture, consisting of a binder of a bituminous nature, and fillers, such as, for example, Fuller's earth, or other suitable material being poured into the cylinder 2 formed by the cement.
This material falls on the upper part of the rotary mandrel, then passes through the spaces 8 and is repressed and compressed by the action of the arched arms 7, which press it against the surface of the cement 2, until obtain a dense and regular layer of elastic material, which constitutes a filling, as shown in FIGS. 1 and 3.
By employing this process while the surface of the cement 2 is still fresh, a very effective anchoring between the elastic material and the cement is achieved on their contact surface, these materials no longer being liable to be separated during the process. of the tube. In fact, the setting of the cement on the liner 10 is, in this process, further increased by the fact of the slight contraction of the cement, as it hardens.
By applying the present process of making a composite tube, a metal reinforcement 11 can easily be placed which will be placed against the internal surface of the cement, after having removed the first rotary mandrel from the cement cylinder. ; then, during the addition and application of the packing material 10, the metallic reinforcement 11 will be pressed and forced into the surface of the cement, at the same time as the powdery asphalt material will be compressed and smoothed.
It may be mentioned that the position of the metal reinforcement between the cement tube 2 forming the support and the lining 10 constitutes the only point where this reinforcement is really effective, the optimum location being inside the surface of the cement.
In a preferred embodiment of the apparatus intended for the manufacture of these composite tubes, allowing continuous operation, there is provided a support plate comprising the location of four molds such as those shown in Fig. fig. 1, this arrangement being particularly advantageous; at the first location, a first mold is made; at the second placement, the main tube is made, as shown in fig. 2; in the third position, the filling is carried out, as shown in fig. 3; at the fourth location, the mold is being dismantled.
Since the density of the powder coating can be made to vary very wide limits, any desired degree of elasticity can be obtained by means of a coating which, at the same time, is very compact and. very wear resistant.
The so-called bell end part or base 12 of the tube can of course be manufactured in the same way, and another important advantage consists in that an absolutely perfect seal is then produced, although slightly elastic between the assembled tube sections, said elastic seal serving to damp all the vibrations to which such a seal may be subjected.
It is a known fact that ordinary cement pipes are not impervious to water, even when they are carefully established by tamping or ramming or by the more expensive process using central trifugal force; the tubes obtained by means of the described process, thanks to their lining of an asphaltic nature, are absolutely impermeable to water, and if the lining is of a suitable composition, the tube will also be acid-resistant and wear-resistant .
The pipes obtained by the method described have an important advantage in that, when they are used quickly to withstand internal hydraulic pressures, the pressure acts first on the elastic asphalt lining, which it firstly transmits to the reinforcement, which is capable of withstanding the force, said force being thus supported by the reinforcement instead of being supported by the cement.
It is known that cement, in reinforced cement tubes as established - until now, due to its low strength; the tension gives way before the lining itself gives way, when the tube is subjected to an internal pressure, since the reinforcement has a certain elasticity;
consequently, in the case of a tube having a reinforcement inside the cement, and therefore located, at a certain distance from the internal surface, the internal layers of cement, which are completely devoid of elasticity, give way before pressure is transmitted to the reinforcement.
The tubes obtained according to the process. described allow to take advantage of the strength and the cheapness of cement; on the other hand, they possess ductility as well as resistance to. water and acids found in asphaltic substances.
In the case of reinforced tubes, their manufacture involves the most efficient method of reinforcement. A layer of asphaltic material established as described above can also be applied to the outside of the tube by first forming this layer inside the mold i, using a suitable rotary mandrel, .
after which the tube of cement will be formed inside the asphalt layer, using a rotary mandrel of smaller dimensions.
By using a third mandrel of smaller dimensions - again, one can apply; inside the tube another layer of asphaltic material.