FR2648077A1 - Procede de raccordement de deux elements tubulaires en matiere plastique par electro-soudage et raccord d'electro-soudage pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Procede de raccordement de deux elements tubulaires en matiere plastique par electro-soudage et raccord d'electro-soudage pour la mise en oeuvre de ce procede Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de raccordement de deux éléments tubulaires en matière plastique, en particulier en polyéthylène, par électro-soudage réalisé, par exemple, grâce à un fil chauffant disposé en hélice et noyé dans le raccord et un raccord d'électro-soudage à auto-serrage pour la mise en oeuvre du procédé. Le raccord d'électro-soudage 1 comprend un premier manchon intérieur 4 dans lequel est noyé le fil chauffant 5 et un second manchon 6 de serrage venant en prise avec le premier. Ainsi, par un effet de coin, le manchon 6 vient serrer le manchon 4 sur les extrémités de tubes 2 et 3 à raccorder, en diminuant le diamètre intérieur de ce dernier. Le procédé de raccordement est donc particulièrement simple et fiable et permet la suppression du surmoulage par injection utilisé dans la plupart des raccords d'électro-soudages connus.

Description

La présente invention concerne un procédé de raccordement de deux éléments tubulaires en matière plastique, en particulier en polyéthylène, par électrosoudage et un raccord d'électro-soudage à auto-serrage pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Les manchons électro-soudables sont notamment destinés à former un raccord d'éléments tubulaires en matière plastique, tels, par exemple des canalisations de distribution de gaz d'eau ou autres réalisées en général en polyéthylène.
La technique d'électro-soudage consiste à chauffer une surface de contact des pièces grace à un fil chauffant noyé dans la pièce de raccordement et formant une résistance électrique, afin d'atteindre la température de soudage des matériaux.
La technique la plus couramment utilisée pour former de tels raccords est le surmoulage par injection. Le fil chauffant est mis en place sur ou dans une bobine laquelle est surmoulée pour former la pièce de raccordement.
Les manchons de ce type ont une surface intérieure cylindrique, destinée à venir en contact avec la surface à souder des éléments tubulaires. Lors de la mise en place du manchon, les extrémités des éléments tubulaires sont introduites dans le manchon puis l'electro-soudure est réalisée.
Il importe donc que les tubes aient leur surface externe ajustée å la surface intérieure du manchon. Il faut éviter au maximum tout jeu entre ces surfaces en contact, il y va de la qualité optimale de la soudure. Or, des problèmes de mise en place se posent souvent à la suite d'imperfections des tubes dûes aux tolérances de fabrication plus ou moins respectées, aux déformations provoquées par leur stockage (en particulier à leur ovalisation), à leur oxydation par l'air ou à leur attaque par les rayons ultra-violets...
Les extrémités des tubes doivent être grattées et nettoyées afin de réaliser la meilleure soudure possible. Les parties oxydées ou attaquées nuisent en effet à la qualité de la soudure.
Par ailleurs, les contraintes de fabrication des raccords sont également sévères. En effet, les normes en vigueur obligent le fabricant à observer une tolérance bien déterminée faisant l'objet d'un controle sévère. Cette tolérance est difficile à obtenir du fait de la nature du manchon réalisé en général en polyéthylène. En effet, selon le lot de matériau, les retraits sont différents, retraits difficiles à maîtriser, étant donné l'épaisseur des manchons.
Le brevet européen 75 901 (VON. ROLL AG) propose un procédé de raccordement de deux canalisations isolées de toutes formes, droites ou courbées. Selon ce brevet, les extrémités des canalisations sont soudées de façon classique dépourvues de leur gaine de matière plastique et un tube de liaison de la même matière que les gaines, relie celles-ci tout en réalisant l'isolation du raccord. Pour ce faire, le tube de liaison comporte deux parties de bordure reliees par un tronçon de tube intermédiaire et qui éventuellement présentent une surface interieure conique, deux bagues de soudage de forme conique complémentaires étant intercalées entre la surface conique de la partie de bordure et la gaine de la canalisation.
Selon ce procédé le raccordement des gaines de matière plastique est donc réalisé par l'association d'une liaison mécanique et d'une liaison d'électrosoudage.
La présente invention propose l'adaptation de ce procédé aux raccordements d'éléments tubulaires de matière plastique.
Grâce au serrage, au préalable, par une liaison mécanique, les imperfections des tubes (ovalisation, courbure, défaut de moulage...) et bien évidemment celles du manchon (problème de tolérance...) n'importent plus. En effet, le diamètre de la surface cylindrique intérieure du raccord est légèrement supérieur à celui des tubes, au moment de l'emboitement de ces derniers dans une première partie intérieure du raccord.
Ensuite, cette première partie est serrée mécaniquement, ce qui entraine sa déformation et la diminution de son diamètre, qui vient correspondre à celui des tubes. Ce serrage est réalisé grâce à une seconde partie extérieure, bloquant la première partie intérieure. Une fois le raccord serré sur les tubes à relier, la première partie qui constitue l'élément de soudage est chauffée et l'electro-soudure est réalisée.
Par cet élément de soudage, on soude donc les trois éléments du montage, à savoir le(s) tube(s), la partie intérieure et la partie extérieure.
De plus, grâce au procédé conforme a l'invention, on supprime la nécessité de surmoulage telle qu'utilisée dans la plupart des raccords d'électro-soudage connus (par exemple brevet français N 2 221 679). En effet, selon l'invention, c'est la partie extérieure du raccord qui fait fonction de partie de renforcement. Ce raccord est donc de fabrication particulièrement peu coûteuse et plus simple que les raccords d'électro-soudage classiques.
Grâce à l'invention, le montage du raccord est relativement simple et pratique. En effet, contrairement aux raccords classiques, la mise en place des tubes dans le raccord ne se fait pas seulement par translation de ceux-ci mais également par déplacement relatif des deux parties de raccord. Ainsi, le montage nécessite un encombrement minimum. On peut même éventuellement, si besoin est, enfiler chaque partie du raccord par l'autre extrémité de chaque tube à relier, les extrémités de connexion pouvant alors rester en position fixe. Il est donc particulièrement aisé de réaliser des montages & des côtes précises.
Enfin, grâce à l'invention, la qualité du soudage est optimale puisque le manchon intérieur est monté serré sur les tubes et qu'il n'existe donc pas de jeu à rattraper par le matériau de soudage.
L'invention concerne donc un procédé de raccordement de deux éléments tubulaires en matière plastique, en particulier en polyéthylène, par électrosoudage et le raccord d'électro-soudage pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé est remarquable en ce qu'un premier élément constituant l'élément de soudage est mis en place pour chevaucher l'espace entre les deux éléments tubulaires à raccorder, qu'un second élément est mis en place sur le premier élément pour venir serrer ce dit premier élément sur les éléments tubulaires, et qu'unie tension est appliquée à l'élément de soudage pour réaliser la soudure des éléments tubulaires, du premier élément et du deuxieme élément, entre eux.
Selon un mode de réalisation préféré, le second élément est mis en place par coulissement et emboltement sur le premier élément. Le blocage et le serrage peut alors être réalisé par un effet de coin, ou par toute autre coopération de forme entraidant la diminution du diamètre intérieur du premier élément.
Ce blocage peut être complété par une coopération par filetage ou analogue, le second élément étant alors mis en place par rotation sur le premier élement.
Le raccord d'électro-soudage comprend donc un premier manchon intérieur constituant l'élément de soudage et un second manchon de serrage venant en prise avec le premier manchon.
De préférence, le premier manchon intérieur à un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur des tubes à raccorder. Ainsi comme il a été vu plus haut, les irrégularités ou défauts des tubes n'empêchent pas une mise en place aisée du raccord.
Lesdits manchons comportent des surfaces de prise et de serrage mutuels, sur la face extérieure du premier manchon et sur la face intérieure du second manchon.
Cette prise et ce serrage sont de préférence réalisés par des formes conjuguées. Dans ce cas, ces surfaces peuvent être coniques. Elles peuvent également être pourvues chacune d'un filetage complémentaire, ce filetage coopérant avec la forme conique pour réaliser l'effet de coin.
L'invention est exposée ci-apres plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution.
- la figure 1 représente en coupe longitudinale un raccord conforme à l'invention, dans une première étape de sa mise en place
- la figure 2 représente en coupe un raccord conforme à l'invention, prêt à être soudé
- la figure 3 représente en coupe une variante de conformation du manchon intérieur conforme å l'invention
- la figure 4 représente en coupe un raccord conforme à l'invention, avec un agencement particulier du fil chauffant
- la figure 5 represente en coupe un raccord conforme à l'invention, avec un premier mode d'agencement des bornes de mise en tension.
- les figures 6 et 7 représentent, en coupe et en vue de dessus, un raccord conforme à l'invention avec un second mode d'agencement des bornes de mise en tension.
Le raccord 1 conforme à l'invention est donc constitué de deux parties coulissantes, libres, indépendantes qui s'emboitent l'une dans l'autre afin de diminuer le diamètre initial intérieur du raccord et de venir serrer les deux tubes 2 et 3 à raccorder.
Le raccord 1 comprend donc un premier manchon intérieur 4 dans lequel est noyé le fil chauffant 5, selon un enroulement en hélice connu en soi. Il comprend également un second manchon 6 destiné à venir en prise avec le premier pour le serrer contre les tubes 2 et 3.
Le manchon intérieur 4 est pourvu d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur des tubes 2 et 3. Sa mise en place, à l'emplacement de connexion, telle que représentée sur la figure 1 est donc particulièrement aisée.
Selon l'exemple représenté, le manchon intérieur 4 est pourvu sur sa face extérieure d'une forme conique et le manchon extérieur 6 est pourvu sur sa face intérieure, venant en prise avec le manchon 4, d'une surface conique conjuguée. La pente de ces surfaces coniques est choisie et déterminée en fonction du diamètre des tubes et du raccord et donc de la force de serrage à exercer.
Par coulissement, le manchon extérieur 6 est donc placé à force sur le manchon 4, comme il est représenté sur la figure 2.
Dans cette position, le manchon extérieur 6 serre le manchon intérieur 4, grâce à l'effet de coin obtenu par leurs surfaces coniques conjuguées et le diamètre intérieur du manchon 4 est diminué ce qui entraîne un serrage mécanique des deux extrémités de tubes 2 et 3 à relier.
Afin d'améliorer l'effet de serrage, le manchon 4 peut être pourvu de légères entailles 7 dans le sens longitudinal du manchon 4 et de préférence coaxiales à celui-ci. Cette variante est représentée schématiquement sur la figure 3.
Le raccord est donc alors solidement positionné et une tension peut être appliquée, de façon traditionnelle pour chauffer le fil 5 qui dégage alors assez de calories pour souder l'ensemble des éléments entre eux, à savoir les tubes 2 et 3, le manchon intérieur 4 et le manchon extérieur 6.
Il peut etre également associé à ces formes coniques, des filetages prévus sur la surface extérieure du manchon intérieur 4 et sur la surface intérieure du manchon extérieur 6. Le blocage par effet de coin est alors réalisé par rotation du manchon 6 sur le manchon 4.
D'autres moyens de serrage, en soi connus, peuvent également être prévus pour réaliser le blocage mécanique du manchon intérieur 4 sur les deux extrémités de tubes 2 et 3 à relier, ces moyens de serrage se mettant en place par emboitement, coulissement et/ou rotation.
Le manchon intérieur 4 est en général réalisé en polyéthylène, dont la nature est fonction du polyéthylène à souder. Après moulage, le fil chauffant est enrobé, de façon connue en soi, dans le manchon.
Une variante d'agencement du fil chauffant est représentée sur la figure 4. Selon ce mode de réalisation, l'enroulement de fil chauffant est double.
Un fil 5.1 est mis en place à proximité de la surface intérieure du manchon 4, de façon classique, pour réaliser le soudage du manchon intérieur 4 et des tubes 2, 3. Un autre fil 5.2 est enroulé à proximité de la surface extérieure du manchon 4 et est destiné à réaliser le soudage du manchon intérieur 4 et du manchon extérieur 6. Ainsi la tension å appliquer est inférieure a celle nécessaire pour réaliser le soudage des manchons et des tubes décrits ci-dessus et représentés sur les figures 1 et 2.
Selon un autre mode de réalisation, le manchon intérieur 4 peut être dépourvu de fil chauffant et etre constitué de matière plastique conductrice.
Cette matière plastique conductrice peut être une matière plastique conductrice intrinsèque, c'est-é-dire un polymère dopé d'ions (iode, sodium, mercure...) ou une matière plastique conductrice extrinsèque c'est-àdire une matière plastique chargée de poudres ou de fibres métalliques ou de noir de carbone... Dans ce cas, les problèmes de mise en place du fil chauffant sont éliminés.
Le manchon extérieur 6 est également de préférence réalisé en polyéthylène, par exemple thermorétractable ou en polyéthylène conducteur mais non résistif.
Dans ce dernier cas, le manchon 6 est pourvu de bornes 8, 9, comme il est représenté sur la figure 5. Le courant traverse alors le manchon extérieur 6 pour atteindre le manchon intérieur 4 qui réalise le soudage.
De façon générale, les bornes de mise en tension peuvent être prévues, comme décrites ci-dessus, sur le manchon extérieur 6 ; elles peuvent également être réalisées sur les parties du manchon intérieur 4 restant libres, grâce å des découpes adéquates du manchon extérieur 6, apres mise en place du manchon extérieur 6, comme il est représenté sur les figures 6 et 7.
Ces bornes sont conformées de façon connue en soi, dans le cas d'un bobinage de fil chauffant dans le manchon intérieur 4.
En résumé, le manchon intérieur 4 assure la soudure du raccord 4, 6 et des tubes 2, 3 et donc l'étanchéité du joint ; le manchon extérieur 6 assure le serrage et la tenue mécanique de l'ensemble raccord et tubes.

Claims (18)

REVENDICATIONS.
1) Procédé de raccordement de deux éléments tubulaires en matiere plastique notamment en polyéthylène1 par électro-soudage, caractérisé en ce qu'un premier élément constituant l'élément de soudage est mis en place pour chevaucher l'espace entre les deux éléments tubulaires å raccorder, qu'un second élément est mis en place sur le premier élément pour venir serrer celui-ci sur les éléments tubulaires et qu'une tension est appliquée i l'élément de soudage pour réaliser la soudure des éléments tubulaires, du premier élément et du second élément, entre eux.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément est mis en place par coulissement et emboîtement sur le premier élément.
3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le serrage est réalisé par un effet de coin.
4) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second élément est mise en place par rotation sur ledit premier élément.
5) Raccord d'électro-soudage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend un premier manchon intérieur (4) constituant l'élément de soudage et un second manchon (6) de serrage venant en prise avec le premier manchon (4).
6) Raccord d'électro-soudage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier manchon intérieur (4) a un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur des tubes a raccorder (2, 3).
7) Raccord d'électro-soudage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits manchons (4) et (6) comportent des surfaces de prise et de serrage mutuels, sur la face extérieure du premier manchon (4) et sur la face intérieure du second manchon (6).
8) Raccord d'électro-soudage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les surfaces extérieures du manchon intérieur (4) et intérieure du manchon extérieur (6) sont de formes conjuguées.
9) Raccord d'électro-soudage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les surfaces coopérantes des manchons, intérieur (4) et extérieur (6), sont de forme conique.
10) Raccord d'électro-soudage selon la revendication 9, caractérisé en ce que les surfaces coopérantes sont pourvues chacune d'un filetage.
11) Raccord d'électro-soudage selon l'une quelconque des revendications 5 å 10, caractérisé en ce que le manchon intérieur (4) est pourvu d'entailles (7) longitudinales.
12) Raccord d'électro-soudage selon l'une quelconque des revendications 5 å 11, caractérisé en ce que le manchon intérieur (4) comporte au moins un enroulement de fil chauffant (5).
13) Raccord d'électro-soudage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le manchon intérieur (4) comporte un enroulement de fil chauffant (5.1) à proximité de sa surface intérieure et un enroulement de fil chauffant (5.2) à proximité de sa surface extérieure.
14) Raccord d'électro-soudage selon l'une quelconque des revendications 5 å 11, caractérisé en ce que le manchon intérieur (4) est constitué de matière plastique conductrice.
15) Raccord d'électro-soudage selon la revendication 14, caractérisé en ce que la matière plastique conductrice est intrinsèque.
16) Raccord d'électro-soudage selon la revendication 14, caractérisé en ce que la matière plastique conductrice est extrinseque.
17) Raccord d'électro-soudage selon l'une quelconque des revendications 5 a 16 caractérisé en ce que les bornes (8, 9) de mise en tension sont prévues sur le manchon extérieur (6).
18) Raccord d'électro-soudage selon l'une quelconque des revendications 5 a 16 caractérisé en ce que les bornes de mise en tension sont prévues sur ie manchon intérieur (4).
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