Procédé de fabrication d'un tuyau flexible
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un tuyau flexible comprenant un tube profondément ondulé d'une matière élastomère mince et un enroulement de renforcement hélicoïdal élastique. Elle concerne particulièrement la fabrication d'un tuyau destiné à être utilisé avec un aspirateur à poussière, soit du type à réservoir fixe, soit du type portatif, muni d'un dispositif pour le nettoyage des meubles, des rembourrages et des rideaux.
Dans le brevet suisse No 324812, on a décrit un tuyau flexible dans lequel l'une des ondulations est libre, tandis que l'autre, en position relâchée, embrasse le filament de renforcement sur la moitié au moins de sa circonférence, et est d'une profondeur suffisante pour maintenir l'enroulement en place à l'aide du frottement seul, tout en étant libre de se séparer elle-même dudit filament de renforcement quand le tuyau est étendu. L'enroulement de renforcement hélicoïdal forme un ressort de tension tendant à se contracter, de sorte que le tuyau peut être étendu sur une longueur notable à partir de son état normal et, quand il est relâché, revenir à cet état.
La présente invention vise à fournir un procédé efficace et simple, propre à une production massive, de tuyaux flexibles du type indiqué ci-dessus, et plus particulièrement adapté à la fabrication d'un tuyau tel que celui décrit dans ledit brevet suisse No 324812.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'on étire l'enroulement longitudinalement, on place un tube d'une matière élastomère mince en contact avec l'enroulement quand ce dernier est ainsi étiré,. on applique une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du tube pour l'obliger à faire saillie entre les spires de l'enroulement en une ondulation hélicoïdale profonde, tout en permettant à l'enroulement de se contracter longitudinalement, et l'on traite thermiquement l'assemblage obtenu de manière que le tube prenne un état permanent profondément ondulé. Le tube élastomère peut être placé à l'intérieur ou à l'extérieur de l'enroulement.
Dans ce dernier cas, le tube peut être monté sur l'enroulement de renforcement en le gonflant, en le faisant passer sur l'enroulement, et en le dégonflant pour lui permettre d'embrasser l'enroulement.
Dans une mise en oeuvre préférée du présent procédé, l'enroulement de renforcement est un fil métallique élastique recouvert d'une matière élastomère. La matière constituant le tube peut être un chlorure de polyvinyle élastomère, dans quel cas le traitement thermique peut comprendre un chauffage à une température comprise entre 65 et 830 C.
L'enroulement est de préférence enroulé de manière qu'à l'état libre ses spires adjacentes soient en contact. L'enroulement peut être ainsi étiré à une longueur égale à deux fois au moins sa longueur libre, si possible jusqu'à quatre fois environ cette longueur libre.
On a proposé précédemment de fabriquer un tuyau de caoutchouc renforcé dans lequel une ondulation profonde est formée en plaçant un tube de caoutchouc et l'enroulement de renforcement sur un mandrin d'un diamètre considérablement plus petit que celui de l'enroulement de renforcement, et en enroulant une corde autour du tube de manière à tirer le tube vers l'intérieur. en une ondulation héli coïdale profonde. Le procédé selon la présente invention, en éliminant la nécessité d'un tel enroulement de corde et en prévoyant une différence de pression pour former une ondulation profonde, simplifie considérablement la fabrication et évite une opération qui peut donner lieu à une difficulté ou à une imprécision.
Le dessin annexé illustre deux mises en oeuvre du procédé objet de l'invention et représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution du tuyau flexible obtenues au moyen de ces mises en oeuvre.
La fig. 1 est une coupe longitudinale de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe longitudinale de la seconde forme d'exécution.
Les fig. 3 et 4 montrent un appareil utilisé pour insérer l'enroulement de renforcement dans l'extérieur du tube.
La fig. 5 montre la forme du tube après élimination du mandrin.
La fig. 6 montre la formation des ondulations profondes pour le tuyau selon la fig. 1.
La fig. 7 montre la formation des ondulations profondes pour le tuyau selon la fig. 2.
Dans les deux formes d'exécution représentées, le tuyau comprend un tube 10 thermoplastique ondulé hélicoïdalement et un enroulement de renforcement hélicoïdal 1 1 comprenant un fil 12 et un revêtement 13 d'une matière thermoplastique. Dans le tube représenté à la fig. 1, l'enroulement de renforcement 11 est à l'intérieur du tube 10, c'està-dire qu'il est logé dans l'ondulation s'ouvrant intérieurement, tandis que, dans le tube selon la fig. 2, il est à l'extérieur du tube, soit dans l'ondulation qui s ouvre extérieurement.
Dans les deux formes d'exécution, le tube 10 est profondément ondulé et l'élément de renforcement 1 1 est normalement contracté, de sorte que ses spires sont pratiquement en contact et séparées seulement par l'épaisseur des parois du tube ondulé 10.
Le tube représenté à la fig. 1 comprend intérieurement des rainures profondes 14 dans lesquelles est logé l'élément de renforcement 11, et des crêtes 15 dont les parois s'étendent entre les spires dudit élément 11. Dans l'exécution représentée à la fig. 2, le tube comprend intérieurement des rainures 16 et des crêtes 17, et les spires de l'élément de renforcement sont disposées à l'extérieur entre les crêtes 17 et sont séparées seulement par les parois du tube 10 qui forment les rainures internes 16.
Dans chaque cas, l'élément de renforcement 1 1 est normalement contraint de manière à occuper la position relâchée, mais il est facilement étiré si le tuyau est plié ou étiré. Les parois du tube 10 formant les crêtes 15 (fig. 1) et les rainures 16 (fig. 2) peuvent se redresser quand le tuyau est étiré ou plié sans en être empêchées par l'élément de renforcement 1 1 et sans nécessiter un allongement longitudinal quelconque de la matière constituant le tube.
Ces caractéristiques rendent le tube extrêmement flexible et facilement extensible, ces deux propriétés étant d'une importance particulière si le tuyau est destiné à être utilisé avec des aspirateurs à poussière.
Dans chaque forme, les crêtes et les rainures internes sont constituées par une matière tendre qui ne réfléchit pas facilement les ondes sonores, de sorte que des sifflements désagréables ne peuvent se produire, comme c'est le cas parfois avec des tuyaux d'autres constructions.
Dans la forme d'exécution de la fig. 1, les crêtes intérieures 15 sont allongées quand le tuyau est étiré. Le tuyau peut avoir un diamètre interne d'environ 3,5 cm en position relâchée, tandis qu'en position d'extension complète son diamètre interne sera égal à celui de l'élément de renforcement 11, qui est de 3,7 cm. Dans la forme d'exécution de la fig. 2, le diamètre interne du tuyau est pratiquement indépendant de l'allongement.
Citons, à titre d'exemple, qu'un tuyau a été fait, dans l'une et l'autre forme d'exécution, avec un fil 12 en acier d'un diamètre de 1,5 mm, présentant un revêtement 13 d'une épaisseur d'environ 0,25 mm, le diamètre total du fil recouvert étant donc de 2 mm. Le tube 10 peut être avantageusement fait en chlorure de vinyle et présenter une épaisseur de paroi de 0,6 mm, la charge à la traction étant de 140 kg/cma à 270 C. Le revêtement 13 peut être fait de la même matière que le tube.
Les données ci-dessus se sont montres satisfaisantes pour les tuyaux d'aspirateur, mais ne constituent pas des valeurs critiques pour des tuyaux destinés à d'autres usages.
La résistance et le diamètre du fil d'acier,
I'épaisseur et la dureté du revêtement, et l'épaisseur et la dureté du tube déterminent dans une certaine mesure l'extensibilité et la flexibilité du tuyau fini et peuvent être modifiés de manière considérable pour donner des tuyaux de résistance et de flexibilité différentes pour divers usages. Le fil 12 peut être étroitement enroulé, ses spires en contact les unes avec les autres, avant ou après l'application du revêtement 13. En faisant varier la charge préalable appliquée au ressort enroulé avant son montage ! la longueur libre et la flexibilité du tuyau peuvent être modifiées. La méthode pour former un ressort à spires fermées est connue et n'est pas décrite ici.
Le fil d'acier peut être remplacé par un fil d'aluminium ou d'alliage d'aluminium du diamètre et de la rigidité voulus.
Le revêtement 13 peut être appliqué sur le fil 12 de toute façon appropriée, par exemple par refoulement.
Il n'est pas nécessaire que l'enroulement de renforcement 1 1 soit lié ou cimenté au tube 10, puisqu'il est efficacement retenu par les ondulations profondes formées dans ce tube.
En outre, comme le tube 10 et le revêtement 13 sont faits d'une matière thermoplastique, il existe une résistance de frottement suffisante entre eux pour empêcher les déplacements de l'élément 1 1 dans les ondulations du tube 10.
Le tuyau représenté à la fig. 1 peut être assemblé à l'aide de l'appareil représenté aux fig. 3 à 6, de la manière suivante
Un revêtement 13 de chlorure de polyvinyle est appliqué de préférence au fil 12 par refoulement avant que le fil soit enroulé, dans le but de simplifier cette opération. Le fil revêtu est alors enroulé en un ressort hélicoïdal présentant une certaine tension. L'enroulement 1 1 est placé sur un mandrin 20 d'un diamètre plus petit que celui de l'enroulement, et il est étiré longitudinalement pour prendre la position représentée à la fig. 3, la longueur de l'enroulement étant de deux à quatre fois sa longueur libre. I1 est maintenu dans cette position au moyen de pinces disposées à cet effet aux extrémités du mandrin.
Le mandrin 20 portant l'enroulement 1 1 est alors placé dans un tube rigide 21 muni d'un tuyau d'air 22 communiquant avec l'intérieur. Une extrémité du tube 10, dont le diamètre intérieur est inférieur à celui de l'enroulement, est alors fixée à l'extrémité ouverte du tube 21 au moyen d'une pince 23, tandis que l'extrémité opposée du tube 10 est fermée par une pince 24. De l'air sous pression est envoyé par le tuyau 22 pour gonfler le tube 10, et l'appareil est basculé comme représenté à la fig. 4, de manière que le mandrin 20 et l'enroulement 1 1 glissent dans la partie gonflée du tube 10.
La pression d'air est alors supprimée et le tube se dégonfle et se contracte autour du renforcement, comme le montre la fig. 5. Le tube est coupé au niveau de la pince 24 et retiré du mandrin.
L'assemblage est ensuite traité à chaud de manière que le tube fasse saillie entre les spires de l'enroulement selon une ondulation hélicoïdale profonde, tandis que l'enroulement se contracte longitudinalement.
Cette opération peut être favorisée par une aspiration, le tube 10 avec son renforcement étant alors placé dans un appareil 26 représenté à la fig. 6. Une extrémité du tube 10 est fixée à un tuyau d'aspiration 27, tandis que l'autre extrémité est fixée à un chariot mobile 28. L'aspiration est assurée par le tuyau 27 et en même temps le tube et l'enroulement sont chauffés à une température d'environ 820 Cl.
L'aspiration produit le relâchement du tuyau 10 et de l'enroulement 11 dans la position représentée à la fig. 6, et la chaleur appliquée amollit le tube et supprime les tensions internes. Quand le tuyau est encore chaud, il peut être allongé pour briser toute adhésion qui aurait pu se produire entre les ondulations adjacentes. Quand le tuyau se refroidit, il prend un état permanent dans la forme représentée à la fig. 1, les ondulations profondes étant rendues permanentes.
La longueur de tube par spire de l'enroulement, sans être réellement critique, est cependant importante. On a trouvé pratiquement qu'une longueur de 427 à 432 cm de tube pour 512 spires de l'enroulement est avantageuse pour former un tuyau ne produisant pas de sifflement à l'usage et dans lequel les spires de l'enroulement ne sont pas déplacées par la flexion ou l'extension du tuyau.
La longueur à laquelle l'enroulement de renforcement 1 1 est étiré quand on fait le tuyau détermine la longueur du tube 10 à utiliser, et détermine par conséquent la profondeur des ondulations 15 qui seront formées dans le tuyau fini. Elle détermine encore évidemment la longueur à laquelle le tuyau fini peut être étiré. Par conséquent, en faisant varier la longueur à laquelle l'enroulement 1 1 est étiré lors de la fabrication du tuyau, l'extensibilité et la flexibilité du tuyau fini peuvent être modifiées.
Alors que le diamètre de l'enroulement, le diamètre et l'épaisseur du tube, la longueur de l'enroulement non étiré et la longueur du tube peuvent varier dans de larges limites pour des tuyaux de différentes dimensions et destinés à des emplois divers, les valeurs suivantes se sont révélées avantageuses pour un tuyau d'aspirateur à poussière. L'enroulement 11 peut avoir un diamètre interne de 35 mm et le tube 10 un diamètre interne initial de 32 mm et une épaisseur de 0,6 mm. Un enroulement ayant une longueur non étirée de 99 à 102 cm peut être utilisé avec un tube de 432 cm de longueur.
En utilisant des parties ayant les dimensions précédentes et en appliquant le procédé selon l'invention, on peut obtenir un tuyau ayant les caractéristiques suivantes : quand le tuyau est enlevé du mandrin 20, il se contracte de 432 cm à environ 196 cm si aucune force de compression n'est appliquée. Si une telle force est mise en jeu, le tube se contracte jusqu'à 157 cm environ. En appliquant une traction axiale de 1,8 kg à un tel ! tube, il peut s'étirer jusqu'à 419 cm, et quand la force est supprimée il revient à une longueur libre de 196 cm et peut être ramené à une longueur de 157 cm pour l'emmagasinage.
Pour monter le tuyau représenté à la fig.
2, on peut utiliser l'appareil représenté à la fig. 7. Dans ce cas, l'enroulement de renforcement 11 préalablement enroulé et recouvert est placé à l'extérieur du tube 10, et l'ensemble est placé dans un tube d'acier 30, une extrémité du tube 10 étant fixée sur une tête 31 agencée pour permettre l'arrivée d'air sous pression, tandis que l'autre extrémité est fixée sur une tête opposée 32 à travers laquelle de l'air chaud ou de la vapeur peut être envoyé.
L'air sous pression force les parois du tube 10 vers l'extérieur entre les spires de l'enroule- ment 1 1 pour former les rainures internes profondes 16 visibles à la fig. 7 (et aussi à la fig. 2), de sorte que les spires de l'enroulement sont efficacement maintenues entre les rainures 16 adjacentes, les spires étant espacées seulement par les deux parois de ces on dulations. L'air chaud ou la vapeur oblige le tube 10 à prendre la forme représentée, l'enroulement 1 1 ayant été préalablement contraint de manière à former un enroulement à spires jointives.
Dans chacune des constructions représentées, le tube 10, en se refroidissant, prend de manière permanente la forme désirée, et présente donc des ondulations profondes permanentes.
En outre, l'enroulement de renforcement a tendance à se fermer longitudinalement de manière que les plis adjacents des ondulations soient en contact dans l'espace compris entre les spires adjacentes de l'enroulement. Les propriétés de ces tubes sont généralement telles qu'après que le tube a été étiré, il ne revient pas de lui-même à sa position complètement rétractée, mais seulement à une position dans laquelle il existe un léger jeu entre les plis adjacents. Mais si le tube est alors comprimé longitudinalement, il reste en position rétractée quand la compression cesse.