Tuyau flexible en matière plastique La présente invention a pour objet un tuyau flexible en matière plastique.
On connaît déjà des tuyaux d'une bonne flexibilité. Toutefois, ces tuyaux connus présentent l'inconvénient qu'une partie de la paroi est sujette à des craquelures quand cette partie est soumise à un effort de traction excessif lors d'une force violente s'exerçant sur le tuyau. L'exemple le plus commun de ce cas est donné par les fissures dans la direction longitudinale du tuyau qui se produisent souvent, par exemple quand le tuyau est écra sé, entraînant une déformation de la forme de sa section qui passe d'une section ronde normale à une section ellip tique, avec un effort de traction localisé dans la direction périphérique de la partie de la paroi externe à forte cour bure convexe qui s'étend dans la direction longitudinale du tuyau.
Pour obtenir un tuyau d'une bonne flexibilité, on uti lise comme matière constituant la paroi une matière plas tique d'un module d'élasticité relativement faible, et qui peut être par conséquent aisément courbée à très petit rayon de courbure, entraînant un gros effort de compres sion dans la face interne et un effort de traction dans la face externe de cette partie courbée de la paroi. La ma tière peut résister à un effort de compression considéra ble, mais ne peut résister à un effort de traction violent et peut ainsi se fissurer.
En vue de pallier cette difficulté, on a proposé de munir le tuyau flexible d'un enroulement en hélice d'une matière plastique dure présentant un module d'élasticité relativement élevé et de remplir l'espace entre les spires successives avec une mince feuille de connexion d'une matière platique tendre d'un faible module d'élasticité. Dans un tel tuyau, cependant, le noyau hélicoïdal doit être fait d'une matière suffisamment dure pour présen ter un module d'Young suffisant afin de réaliser l'effet de renforcement, donnant au tuyau une mauvaise flexi bilité. Le noyau hélicoïdal dur peut aussi se briser dans la partie où les efforts se concentrent lors d'une action externe violente, tandis que la couche tendre entre les spires du noyau peut ne pas résister suffisamment à de lourdes charges et peut céder.
En outre, il est difficile par ce procédé d'obtenir un tuyau d'une surface interne unie et la résistance à l'écoulement du fluide à travers le tuyau est considérablement élevée. Les tuyaux de ce type n'ont été utilisés par conséquent que dans une me sure très limitée.
Le tuyau faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un élément de renforcement enrou lé hélicoïdalement autour de l'axe longitudinal du tuyau, avec des intervalles entre les spires successives dans la direction de cet axe, l'élément de renforcement étant fait d'une matière flexible et pratiquement inextensible.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, dix forme d'exécution du tuyau objet de l'invention La fig. 1 est une vue partiellement en coupe de la pre mière forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe partielle à plus grande échelle correspondant à la fi-. 1.
La fig. 3 est une coupe de la section transversale de cette forme d'exécution, sous une charge.
Les fig. 4 et 5 sont des coupes partielles de la deu xième et de la troisième forme d'exécution.
La fig. 6 est une vue partiellement en coupe de la quatrième forme d'exécution.
Les fig. 7, 8 et 9 sont des coupes partielles de la cinquième, sixième et septième forme d'exécution, et les fig. 10, 11 et 12 sont des vues partiellement en coupe de la huitième, neuvième et dixième forme d'exé cution.
Le tuyau 20 représenté aux fig. 1 et 2, en matière plastique, comprend une paroi de base 21 en matière plastique tendre et une corde 22 noyée dans cette paroi et enroulée hélico'idalement autour de l'axe longitudi- nal du tuyau, les spires étant espacées dans la direction de cet axe. La corde est faite d'une matière présentant un module d'Young élevé afin de résister aux efforts de traction violents sous une faible contrainte, mais elle est disposée de façon à présenter une grande flexibilité.
La corde (fia. 2) est composée de plusieurs brins 22 enroulés hélicoïdalement en un faisceau, mais on pour rait utiliser aussi un seul fil métallique ou un faisceau de fils métalliques, ou encore une seule corde plastique. La corde en matière plastique peut présenter l'avantage d'être fermement unie à la paroi 21 du tuyau, évitant toute séparation de cette paroi et de la corde. Quand on utilise une corde -formée de plusieurs brins 22, la ma tière plastique formant la paroi 21, avant sa solidification complète, peut pénétrer entre les brins, assurant une liai son meilleure et plus ferme des parties. Si on utilise une fibre naturelle pour constituer la corde, les irrégularités inhérentes de sa surface servent aussi à assurer un assem blage ferme.
Les brins 22 peuvent être composés de divers maté riaux, mais ils présentent toujours une forte résistance à un effort de traction et cependant une forte flexibilité. La flexibilité du tuyau est ainsi peu affectée et l'effort de traction dangereux qui se produit normalement quand le tuyau est soumis à un fort poids W (fig. 3), par exemple par écrasement, et qui produit une courbure à faible rayon indiluée par les flèches 23 lors de la déformation de la section d'abord circulaire et ensuite elliptique, peut être limité de façon efficace par les brins 22.
En d'autres mots, les brins 22 faits d'une matière qui peut résister fortement à l'effort de traction supportent la contrainte de tracion produite par le poids W, libérant la paroi 21 d'un tel effort. 1l est ainsi possible, pratiquement quelle que soit la matière constituant la paroi 21, de surmonter la difficulté due au fait que la surface externe de la paroi, au niveau des flèches 23, subit un effort de trac tion excessif et peut se fissurer. La paroi 21 peut être faite par conséquent d'une matière plastique tendre, afin d'assurer au tuyau une flexibilité suffisante, tout en étant encore assez résistante pour supporter une force violente qui entraînerait un effort de traction dangereux.
Le tuyau 30 de la fig. 4 comprend une paroi de base 31 en matière plastique tendre avec une bande 32 noyée dans la paroi comme précédemment, la largeur de la ban de étant parallèle à la direction longitudinale du tuyau.
On a exposé déjà précédemment que la corde doit avoir une résistance suffisante à l'effort de traction et en même temps une haute flexibilité, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de le rappeler par la suite. Il faut noter que la bande 32 est propre à satisfaire cette exigence et sert aussi à alléger l'effort fortement concentré qui appa raît entre la bande 32 et la paroi 31 quand le tuyau est soumis à un fort poids W, comme illustré à la fig. 3. La corde évite ainsi les fissures de cette partie soumise à un effort concentré excessif.
Le tube 40 de la fie. 5 comprend une paroi de base -11 et une corde 42 noyée dans la paroi à l'extérieur d'une couche 43 qui serait la couche neutre des efforts de cour bure lors d'une déformation de la section droite du tuyau de la forme initiale circulaire jusqu'à une forme ellipti- due si la corde n'existait pas. La corde 42 est noyée dans une partie externe 44 de la paroi où l'effort de traction doit apparaître après une telle déformation.
L'effort de traction qui se produit dans la paroi 41 quand le tuyau est soumis à un fort poids W (fig. 3) est ainsi notablement réduit et le tuyau est protégé contre des dommages dus à un tel poids. Le tuyau 50 de la fig. 6 comprend une paroi de base 51 et un noyau de renforcement 52 noyé dans la paroi et enroulé hélico'idalement autour de l'axe du tuyau, ainsi qu'une corde 53 noyée à son tour dans le noyau 52.
Dans ce type de tuyau, le noyau 52 est en matière plastique plus dure que la matière constituant la paroi 21, et le fait de noyer la corde 53 dans cette matière plus dure empêche plus efficacement toute séparation de la corde 53 et du matériau environnant que dans le cas où la corde 53 est noyée dans la matière plus tendre de la paroi 51. Le noyau hélicoïdal 52 sert aussi de tampon en transmettant l'effort de la corde 53 à la paroi 51, évi tant ainsi les efforts concentrés excessifs.
Le tuyau 60 de la fia. 7 comprend une paroi de base 61 et un noyau de renforcement 62 noyé dans la paroi, comme précédemment, et une corde 63 noyée dans la paroi 61 à l'extérieur du noyau 62.
La corde 6 3 peut être en contact avec le noyau 62 ou au contraire à distance de ce dernier. Dans chaque cas, il est facile d'utiliser une corde 63 disposée suffisam ment à l'extérieur de la couche neutre normale des efforts de courbure, comme indiqué en référence à la fig. 5, et de protéger le noyau de renforcement 62 aussi bien que la partie plus tendre de la paroi.
Le tuyau 70 de la fig. 8 comprend une paroi de base 71 et un noyau de renforcement 72 noyé dans la base, avec une corde 75 noyée à son tour dans le noyau 72 et disposée en même temps à l'extérieur d'une couche 73 qui serait la couche neutre des efforts de courbure s'il n'y avait pas de corde, c'est-à-dire dans une partie 74 de la paroi où l'effort de traction apparaîtrait normalement.
On peut obtenir ainsi un tuyau dans lequel la corde 75 est fermement fixée, tout en protégeant en même temps l'ensemble du tuyau contre un poids W (fig. 3).
Au lieu de noyer la corde 75 dans le noyau de ren forcement 72 en la plaçant excentriquement à l'exté rieur de la ligne centrale du noyau, comme indiqué à la fig. 8, on peut obtenir le même effet à l'aide du tuyau 80 représenté à la fig. 9 dans lequel un noyau de renfor cement hélicoïdal 82 avec une corde 83 noyée dans sa partie centrale est à son tour noyé dans la paroi de base 81 à l'extérieur d'une couche 84 qui serait la couche neutre des efforts de courbure si la corde et le noyau n'existaient pas, comme indiqué ci-dessus.
Le tuyau de la fig. 10 comprend un tube de base 90 en matière plastique tendre, une corde 92 enroulée sur la surface externe 91, liélicoïdalement autour de l'axe du tube, et une couverture élastique 93 posée sur le tube et la corde.
Pour faciliter la fabrication et obtenir un tuyau résis tant dans lequel les fissures pénètrent rarement de la surface externe à la partie interne de la paroi, il est préférable d'obtenir la couverture élastique 93 en extru dant une matière plastique tendre sous forme d'un mince ruban 94 et en enroulant hélicoïdalement ce ruban sur le tube de base 90 immédiatement après l'extrusion afin de former des couches présentant plusieurs spires succes sives, puis en réalisant la fusion du tube de base 90 et entre les couches du ruban.
Dans chaque cas, on obtient facilement un tuyau très résistant en plaçant la corde 92 entre la couverture élastique 93 et le tube de base 90.
Un tuyau résistant peut être obtenu aussi (fig. 11) en extrudant une bande 100 de matière plastique en mê me temps qu'une corde 101 noyée dans la bande et s'étendant dans le sens longitudinal de la bande, puis en enroulant la bande 100 en hélice et en soudant ou liant d'autre manière les bords jointifs des spires contiguës.
Le tuyau 111 de la fig. 12 comprend une corde 110 enroulée directement sur la surface externe 112 d'un tube de base. Ce type de tuyau est très facile à fabriquer et évite encore l'effort de traction dans la paroi 113 de fa çon parfaite.
Flexible plastic pipe The present invention relates to a flexible plastic pipe.
Hoses of good flexibility are already known. However, these known pipes have the drawback that part of the wall is subject to cracks when this part is subjected to an excessive tensile force during a violent force exerted on the pipe. The most common example of this case is given by cracks in the longitudinal direction of the pipe which often occur, for example when the pipe is crushed, causing deformation of the shape of its section which passes from a round section. normal to an elliptical section, with a tensile force located in the peripheral direction of the part of the external wall with a strong convex curvature which extends in the longitudinal direction of the pipe.
To obtain a hose of good flexibility, a plastic material of relatively low modulus of elasticity is used as the material constituting the wall, and which can therefore be easily bent to a very small radius of curvature, resulting in a large compressive force in the internal face and a tensile force in the external face of this curved part of the wall. The material can withstand a considerable compressive stress, but cannot withstand a violent tensile stress and can therefore crack.
In order to overcome this difficulty, it has been proposed to provide the flexible pipe with a helical winding of a hard plastic material having a relatively high modulus of elasticity and to fill the space between the successive turns with a thin sheet of connection of a soft plastic material with a low modulus of elasticity. In such a pipe, however, the helical core must be made of a material hard enough to have sufficient Young's modulus to achieve the reinforcing effect, giving the pipe poor flexibility. The hard helical core may also break in the part where the forces are concentrated during a violent external action, while the soft layer between the turns of the core may not sufficiently withstand heavy loads and may give way.
Further, it is difficult by this method to obtain a pipe of a smooth inner surface, and the resistance to the flow of fluid through the pipe is considerably high. Hoses of this type have therefore only been used to a very limited extent.
The pipe which is the object of the invention is characterized in that it comprises a reinforcing element helically wound around the longitudinal axis of the pipe, with intervals between successive turns in the direction of this axis, the reinforcing member being made of a flexible and substantially inextensible material.
The appended drawing represents, by way of example, ten embodiment of the pipe which is the subject of the invention. FIG. 1 is a partially sectional view of the first embodiment.
Fig. 2 is a partial section on a larger scale corresponding to the fi-. 1.
Fig. 3 is a cross-sectional section of this embodiment, under load.
Figs. 4 and 5 are partial sections of the second and third embodiment.
Fig. 6 is a partially sectional view of the fourth embodiment.
Figs. 7, 8 and 9 are partial sections of the fifth, sixth and seventh embodiment, and FIGS. 10, 11 and 12 are partially sectional views of the eighth, ninth and tenth embodiment.
The pipe 20 shown in FIGS. 1 and 2, in plastic material, comprises a base wall 21 in soft plastic material and a cord 22 embedded in this wall and helically wound around the longitudinal axis of the pipe, the turns being spaced in the direction of this axis. The rope is made of a material having a high Young's modulus in order to resist strong tensile forces under low stress, but it is arranged so as to exhibit high flexibility.
The rope (fia. 2) is composed of several strands 22 wound helically in a bundle, but one could also use a single metal wire or a bundle of metal wires, or even a single plastic cord. The plastic cord can have the advantage of being firmly united to the wall 21 of the pipe, avoiding any separation of this wall and the cord. When using a rope formed of several strands 22, the plastic material forming the wall 21, before its complete solidification, can penetrate between the strands, ensuring a better and firmer bond of the parts. If a natural fiber is used to make the rope, the inherent irregularities in its surface also serve to ensure a firm bond.
The strands 22 can be made of various materials, but they still exhibit high resistance to tensile stress and yet high flexibility. The flexibility of the pipe is thus little affected and the dangerous tensile force which normally occurs when the pipe is subjected to a great weight W (fig. 3), for example by crushing, and which produces a curvature with small radius induced by the arrows 23 during the deformation of the first circular and then elliptical section, can be effectively limited by the strands 22.
In other words, the strands 22 made of a material which can strongly resist the tensile stress withstand the tensile stress produced by the weight W, releasing the wall 21 from such stress. It is thus possible, practically whatever the material constituting the wall 21, to overcome the difficulty due to the fact that the external surface of the wall, at the level of the arrows 23, undergoes an excessive tensile force and may crack. The wall 21 can therefore be made of a soft plastic material, in order to provide the pipe with sufficient flexibility, while still being strong enough to withstand a violent force which would cause a dangerous tensile force.
The pipe 30 of FIG. 4 comprises a base wall 31 of soft plastic material with a strip 32 embedded in the wall as before, the width of the strip being parallel to the longitudinal direction of the pipe.
It has already been stated previously that the rope must have sufficient resistance to the tensile force and at the same time high flexibility, so that it is not necessary to recall this later. It should be noted that the band 32 is suitable for meeting this requirement and also serves to alleviate the highly concentrated force which appears between the band 32 and the wall 31 when the pipe is subjected to a high weight W, as illustrated in fig. . 3. The rope thus avoids cracks in this part subjected to an excessive concentrated force.
Tube 40 of the fie. 5 comprises a base wall -11 and a cord 42 embedded in the wall on the outside of a layer 43 which would be the neutral layer of the bending forces during a deformation of the cross section of the pipe of the initial form circular to an elliptical shape if the string did not exist. The cord 42 is embedded in an external part 44 of the wall where the tensile force must appear after such deformation.
The tensile force which occurs in the wall 41 when the pipe is subjected to a high weight W (Fig. 3) is thus significantly reduced and the pipe is protected against damage due to such weight. The pipe 50 of FIG. 6 comprises a base wall 51 and a reinforcing core 52 embedded in the wall and helically wound around the axis of the pipe, as well as a cord 53 embedded in its turn in the core 52.
In this type of pipe, the core 52 is made of a plastic material which is harder than the material constituting the wall 21, and the fact of embedding the rope 53 in this harder material more effectively prevents any separation of the rope 53 and the surrounding material than in the case where the cord 53 is embedded in the softer material of the wall 51. The helical core 52 also serves as a buffer by transmitting the force of the cord 53 to the wall 51, thus avoiding excessive concentrated forces.
Pipe 60 of the fia. 7 comprises a base wall 61 and a reinforcing core 62 embedded in the wall, as before, and a cord 63 embedded in the wall 61 outside the core 62.
The cord 6 3 can be in contact with the core 62 or on the contrary at a distance from the latter. In each case, it is easy to use a cord 63 arranged sufficiently outside the neutral layer normal to the bending forces, as indicated with reference to FIG. 5, and to protect the reinforcing core 62 as well as the softer part of the wall.
The pipe 70 of fig. 8 comprises a base wall 71 and a reinforcing core 72 embedded in the base, with a cord 75 embedded in its turn in the core 72 and arranged at the same time outside a layer 73 which would be the neutral layer of curvature forces if there were no chord, that is to say in a part 74 of the wall where the tensile force would normally appear.
A pipe can thus be obtained in which the rope 75 is firmly fixed, while at the same time protecting the entire pipe against a weight W (fig. 3).
Instead of embedding the rope 75 in the reinforcing core 72 by placing it eccentrically outside the center line of the core, as shown in fig. 8, the same effect can be obtained using the pipe 80 shown in FIG. 9 in which a helical reinforcing core 82 with a cord 83 embedded in its central part is in turn embedded in the base wall 81 outside a layer 84 which would be the neutral layer of the bending forces if the rope and core did not exist, as noted above.
The pipe of fig. 10 comprises a base tube 90 of soft plastic material, a cord 92 wound on the outer surface 91, helically around the axis of the tube, and an elastic cover 93 laid on the tube and the cord.
To facilitate manufacture and obtain a strong pipe in which cracks rarely penetrate from the outer surface to the inner part of the wall, it is preferable to obtain the elastic cover 93 by extruding a soft plastic material in the form of a thin tape 94 and helically winding this tape on the base tube 90 immediately after extrusion to form layers with several successive turns, then fusing the base tube 90 and between the layers of the tape.
In either case, a very strong pipe is easily obtained by placing the cord 92 between the elastic cover 93 and the base tube 90.
A strong pipe can also be obtained (fig. 11) by extruding a strip 100 of plastic material together with a rope 101 embedded in the strip and extending in the longitudinal direction of the strip, then winding the strip. 100 helically and by welding or bonding in another way the contiguous edges of the contiguous turns.
The pipe 111 of fig. 12 includes a cord 110 wound directly onto the outer surface 112 of a base tube. This type of pipe is very easy to manufacture and still avoids the tensile force in the wall 113 perfectly.