Tuyau flexible
La présente invention a pour objet un tuyau flexible comprenant un tube profondément ondulé d'une matière élastomère mince présentant des ondulations hélicoïdales ouvertes intérieurement et extérieurement, 1' ondulation ouverte intérieurement contenant un enroulement de renforcement hélicoïdal tandis que l'ondulation ouverte extérieurement est libre. Elle concerne particulièrement 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.
L'invention a pour but de prévoir un tel tuyau présentant une grande extensibilité à partir d'un état détendu normal, de même qu'une grande flexibilité.
Le tuyau faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce que l'élasticité de l'enroulement de renforcement, I'épaisseur du tube et la profondeur des ondulations sont telles que dans l'état normal du tuyau, dans lequel il est contracté par l'action de l'enroulement de renforcement, l'ondulation ouverte extérieurement forme, en section transversale, des boucles dont la largeur minimum se situe au niveau du jeu compris entre les spires adjacentes de l'enroulement de renforcement.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du tuyau selon
I'invention et un appareil pour insérer l'enroulement de renforcement dans le tube.
La fig. 1 est une coupe longitudinale de cette forme d'exécution.
Les fig. 2 et 3 montrent ledit appareil.
La fig. 4 montre la forme du tube après élimination du mandrin de formation.
La fig. 5 montre la formation des ondulations profondes du tuyau.
Le tuyau représenté à la fig. 1 comprend un tube thermoplastique 10 ondulé hélicoïdalement et un enroulement de renforcement hélicoïdal 1 1 comprenant un fil métallique 12 et un revêtement 13 d'une matière thermoplastique, I'enroulement 11 étant placé à l'intérieur du tube 10, c'est-à-dire dans l'ondulation ouverte intérieurement de ce tube.
Le tube 10 est profondément ondulé et l'enroulement 1 1 est normalement contracté longitudinalement de manière que ses spires soient pratiquement en contact, n'étant séparées que par l'épaisseur des parois du tube ondulé 10. Ce dernier comprend intérieurement des rainures profondes 14 dans lesquelles l'enroulement de renforcement 11 est placé, et des crêtes 15 dont les parois s'étendent entre les spires de l'enroulement 11. Ce dernier est normalement contraint de manière à occuper sa position affaissée, mais il peut être facilement étiré si le tuyau flexible est plié ou allongé. Les parois du tube 10 formant les crêtes 15 peuvent se redresser quand le tuyau est étiré ou plié sans en être empêchées par l'enroulement de renforcement 11 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.
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.
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.
Citons à titre d'exemple qu'un tuyau a été fait 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/cm2 à 270 C. Le revêtement 13 peut être fait de la même matière que le tube.
Les données ci-dessus se sont montrées 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.
I1 n'est pas nécessaire que l'enroulement de renforcement 11 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. 2 et 3, 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. 2, la longueur de l'enroulement étant de deux à quatre fois sa longueur libre.
II 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. 3 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. 4. 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. On obtient ainsi un tube dont l'ondulation ouverte extérieurement forme, en section transversale, des boucles dont la largeur minimum se situe au niveau du jeu compris entre les spires adjacentes de l'enroulement de renforcement, comme on le voit à la fig. 1.
Dans certains cas, 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. 5. 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 820C.
L'aspiration produit le relâchement du tuyau 10 et de l'enroulement 11 dans la position représentée à la fig. 5, 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.
Le procédé de fabrication est cependant considérablement simplifié si, comme il est préféré, les propriétés et les dimensions sont choisies telles que le tube fasse saillie pour former l'ondulation et se contracte longitudinalement sans qu'il soit nécessaire d'appliquer une force externe quelconque. Par exemple, de l'air chaud peut être alimenté par un conduit 25 (fig. 4).
Selon un autre procédé (non illustré par le dessin), le tuyau est traité à chaud par immersion dans un bain d'eau chaude maintenue à une température de 65 à 830C par un corps de chauffe commandé par un thermostat. Si l'on utilise un renforcement en acier, les extrémités du tuyau peuvent être bouchées pour empêcher l'entrée d'eau, mais si l'on emploie un fil d'aluminium, il faut laisser entrer l'eau dans le tuyau pour qu'il ne flotte pas, ce qui oblige à le sécher après le traitement. Il suffit que le tuyau soit immergé pendant quelques secondes, bien que le temps d'immersion ne soit pas critique pourvu que la température de l'eau soit maintenue dans les limites indiquées ci-dessus.
Avant le traitement thermique, le tube est soumis à trois types d'efforts. Premièrement, comme le diamètre interne du tube non étiré est inférieur au diamètre extérieur de l'enroulement, les parois du tube tendent à être sollicitées vers l'intérieur entre les spires de l'enroulement, comme représenté à la fig. 4. Deuxièmement, comme l'enroulement de renforcement est étiré de plusieurs fois sa longueur libre, il tend à revenir à sa position primitive dans laquelle les spires sont jointes. Troisièmement, le refoulement initial du tube a créé des efforts tendant à raccourcir à la fois sa longueur et sa circonférence.
Dès que le tube est chauffé, par de l'air ou de l'eau chaude, la matière le constituant se ramollit en quelques secondes, les tensions existant dans le tube se relâchent, et les parois du tube se déplacent vers l'intérieur quand l'enroulement se contracte et forment les ondulations profondes 15 sans application d'aucune force externe. En fait, on a trouvé que le maintien du tuyau dans sa position relâchée avant le chauffage peut être réellement désavantageux, par suite de formation de petites craquelures dans le tube.
La longueur du 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 11 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 11 est étiré lors de la fabrication du tuyau, I'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 1 1 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, 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.
Dans la construction représentée, le tube 10 en se refroidissant, prend de manière permanente la forme désirée, et présente donc des ondulations profondes permanentes.
En outre, I'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.
L'enroulement de renforcement peut être pré-étiré de telle manière que dans l'état détendu normal l'ondulation ouverte extérieurement forme des boucles dont la matière est lâche et capable d'être dépliée dans une certaine mesure quand le tuyau est étiré, sans augmenter le diamètre interne des boucles et sans étirer la matière constituant la paroi du tube.
L'enroulement de renforcement peut comprendre un fil métallique élastique recouvert d'une matière élastomère.
L'ondulation ouverte intérieurement est de préférence libre de se dérouler d'elle-même de l'enroulement de renforcement quand le tuyau est étiré. Un tel caractère a été décrit dans le brevet suisse No 324812.